课程设计--冰箱温度控制器的设计.doc
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电气与电子信息工程学院
课程设计报告
设计：
计算机控制
专业名称：
电气工程及其自动化
班级：
电气
学 号：
指导教师：
设计时间：
设计地点：
完成时间：
课程设计任务书
学生姓名：
专业班级：
电气
指导教师：
皮工作部门：
电气学院自动控制教研室
一、课程设计题目计算机控制
二、课程设计内容（含技术指标）
1．设计目的及要求
通过本课程设计学生应掌握设计所用硬件电路的工作原理，软件的使用方法。
能较熟练地使用软件平台设计较复杂的计算机控制系统。
1）根据设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。
2）要求掌握计算机控制系统的设计内容、方法和步骤。
3）学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数。
4）学会绘制有关计算机控制系统原理图和编制元器件明细表。
5）学会编写设计说明书。
6）通过对所设计的系统进行仿真实验，掌握系统仿真的方法。
7）按设计指导书中要求的格式书写设计报告，所有的内容一律打印。
8）报告内容包括设计过程、软件仿真结果及分析、硬件仿真结果及分析。
9）必须有整体电路原理图、各模块原理图。
10）软件仿真包括各个模块的仿真和整体电路的仿真。
2．设计内容
1）接口设计项目设置与内容
序号
名称
内容提要
学时
每组人数
1
8253可编程计数/定时器
8253与单片机的硬件连接
8253工作方式及其功能
2
5～10
2
A/D转换
ADC0809与单片机的硬件连接、ADC0809的转换性能
ADC0809转换的编程和调试方法
2
5～10
3
存储器扩展与EPROM编程
常用存储器芯片
单片机扩展外部存储器的硬件、软件设计与调试方法
EPROM的擦除、编程方法
2
5～10
4
基本I/O接口和中断
单片机I/O接口的特性和使用方法
单片机中断系统的性能、中断程序的
编制和调试方法
2
5～10
5
步进电动机控制
单片机控制步进电动机的硬件接口技术
步进电动机驱动程序的设计与调试方法
2
5～10
6
顺序控制
了解顺序控制系统设计和调试简单的顺序控制系统
2
5～10
2）计算机控制系统设计项目设置与内容
a.通用微计算机控制系统的设计;
b.PID数字控制器的设计；
c.冰箱温度控制器的设计。
d.模糊控制器的设计
三、进度安排
1．时间安排
序号
内容
学时安排（天）
1
接口设计项目
2
2
方案的选择论证
1
3
硬件、软件设计和仿真
4
4
撰写和打印设计报告
2
5
设计答辩
1
合计
10
2．执行要求
计算机控制系统设计的4题中选做一题，要求独立完成，并在答辩过程中检测。
为了避免雷同，在设计中所采用的方案不能一样。
四、基本要求
（1）根据要求确定系统设计方案；
（2）绘制系统框图和电气原理草图，程序流程图；
（3）计算电路参数和元器件选择，程序清单；
（4）系统各环节的仿真实验；
（5）安装，调试与修改；
（6）误差分析与调整；
（7）绘制系统原理总图，列出原器件明细表；
（8）画出软件框图，列出程序清单；
（9）结构设计；
（10）写出使用说明书；
（11）对设计进行全面总结，写出课程设计报告；
五、课程设计考核办法与成绩评定
根据过程、报告、答辩等确定设计成绩，成绩分优、良、中、及格、不及格五等。
评定项目
基本内涵
所占比例
设计过程
考勤、自行设计、按进度完成任务等情况
20％
设计报告
完成设计任务、报告规范性等情况
50％
答辩
回答问题情况
30％
90～100分：
优；80～89分：
良；70～79分：
中；60～69分，及格；60分以下：
不及格
目录
摘要 1
1引言 2
2模糊控制系统概述 3
2.1普通电冰箱的结构 3
2.2模糊控制电冰箱系统结构 3
2.2.1系统硬件组成 3
2.2.2系统软件结构 5
2.3冰箱温度控制器的模糊控制应用 6
3模糊控制规则 7
3.1冷冻室温度模糊控制 7
3.1.1食品温度及热容量检测原理 7
3.1.2确定食品温度的模糊推理框图 8
3.1.3推理规则的建立 9
3.1.4制冷工况的控制决策 10
3.2除霜的模糊控制 10
3.3电冰箱的模糊控制算法 11
4控制系统的电路结构 13
4.1电源部分 13
4.2温度检测电路 13
4.3门状态检测电路 13
4.4压缩机断电时间检测电路 14
4.5功率输出电路 14
5冰箱温度控制器模糊系统的仿真 15
5.1模糊控制系统的工作过程 15
5.2模糊控制系统的设计 15
5.2.1输入输出 15
5.2.2模糊规则 16
5.2.3解模糊 16
6课程设计总结 18
7参考文献 18
课程设计报告
摘要
传统的电冰箱的冷藏室温控器旋钮一般有7个数字，这些数字并不表示冰箱内具体的温度值，而是表示所控制的温度档位。
数字越小，箱内温度越高。
随着人们的生活水平的提高，对冰箱的控制功能要求越来越高，这对电冰箱控制器提出了更高的要求，传统冰箱的温控器也就无法满足人们的需求了。
因此，能够实现精确控制温度、方便的设定和修改并且能够实时显示当前温度是非常重要的。
本文就是介绍了该系统的设计方案，主要从硬件设计和软件编程两个方面来设计。
关键词：
单片机；温度检测；温度控制；液晶显示
ABSTRACT
Thetraditionalrefrigeratorfreezerthermostatknobgenerallyhavesevenfigures,thesefiguresdoesnotmeanthataspecifictemperatureinsidetherefrigerator,butthatthetemperaturecontrolledstalls.Thesmallerthenumber,thehigherthetemperatureinside.Withtheimprovementoflivingstandardsofpeopleontherefrigeratorcontrolfunctionshavebecomeincreasinglydemanding,andthisrefrigeratorcontrollermadeahigherdemand,thetraditionalrefrigeratorthermostatwillnotbeabletomeetpeople'sneedshad.Therefore,theabilitytoachieveprecisetemperaturecontrol,easytosetandmodifyandcanbereal-timedisplaythecurrenttemperatureisveryimportant.Thisarticleistheintroductionofthesystemdesign,mainlyfromthehardwaredesignandsoftwareprogrammingaretwoaspectstodesign.
KeyWords：
microcontroller;temperaturedetection;temperaturecontrol;LCDdisplay
冰箱温度控制器的设计
1引言
家用电冰箱一般有冷冻室和冷藏室，冷冻室的温度为－6℃～－18℃左右；冷藏室的温度为0℃～10℃。
在该温度范围内，食品保鲜效果较好，因此，对控制器的要求是将冷冻室和冷藏室的温度自动控制在各自的范围内。
在电冰箱的控制中，温度是主要的控制对象，控制的好就有显著的节能效果。
但冰箱内要受诸如环境温度的高低、冰箱本身的容积、冰箱中食物的多少、以及食物的种类和性质、存放物品的初始温度、散热特性及其热容量、物品的充满率及开门的频繁程度等控制。
冰箱内的温度场分布极不均匀，要想建立电冰箱温度变化的精确数学模型是很困难的，因此采用模糊控制技术才能达到最佳的控制效果。
2模糊控制系统概述
2.1普通电冰箱的结构
普通电冰箱的箱体是用隔热材料分割成几个空间，可有单门冷藏式、单门冷冻式、双门冷藏、冷冻式和三门冷冻、冷藏式。
（1）冷冻室和冷藏室
冰箱是利用冷却剂周期性循环的物态变化吸热而致冷。
用于吸热的蒸发器就设在冷冻室，蒸发器冷却的冷气循环到冷藏室，使之降温。
由于这种结构的安排，冷冻室的温度降得较快，而冷藏室的温度降得较慢。
（2）除霜加热器
因为在冰箱降温过程中，空气和食物中所含的水分会凝聚到蒸发器和食物上而结成霜，当蒸发器表面结霜后，其热交换能力下降，而影响致冷效果；当霜层过厚时，还可能引起压缩机故障。
除霜加热器包括门框加热器和蒸发器上的化霜加热器。
2.2模糊控制电冰箱系统结构
家用电冰箱的发展，除了无氟、大容量外，主要是多门分体结构，一套制冷装置、多通道风冷式。
为了适应这一情况，达到高精度、智能化控制的目的，本系统主要实现温度控制和智能化霜。
温度控制就是要把握冰箱内存放的食物的温度和热容量，控制压缩机的开停、风扇转速和风门开启度等，使食物达到最佳保存状态。
这就需要用传感器来检测环境温度和各室温度，并运用模糊推理来确定食物温度和热容量。
智能除霜就是要根据霜层厚度，选择门开启次数最少的时间段，即温度变化率最小时快速除霜，这样对食物影响最小，有益于保鲜。
运用模糊推理来确定着霜量和考虑门开启状况，经模糊推理确定除霜指令。
此外，本系统还具有故障自诊及运行状态的显示等功能。
控制电路框图如图1所示。
2.2.1系统硬件组成
该系统采用8位87C552单片机为控制器8KROM，256字节的RAM为传感器，主要有冷冻室、冷藏室、冰温室及环温等传感器，采用价格低廉的热敏电阻。
在门状态检测电路中，为了减少输入线数，简化装配工艺，多个状态开关共用一根输入线。
通过输入线状态变化和箱内温度变化来决策时冷冻室箱门打开，还是冷藏室箱门打开。
显示电路由LED显示和数码显示两部分组成。
LED显示电冰箱运行状态，数码显示则为维修人员全面检查冰箱故障提供有力的数据。
压缩机断电时间检测克服了传统上只要控制主板上断电，无论压缩机是否已延迟3分钟，都需要再延迟3分钟后才能启动压缩机的缺陷，实现了无论是压缩机自动停机或者强制断电停机时，只要压缩机停电时间超过3分钟，就可以启动压缩机。
图1控制电路框图
2.2.2系统软件结构
本系统软件主要由主流程、功能子程序组成。
子程序主要由电源电压及压缩机断电时间检测子程序、温度定检子程序、传感器检测、冷冻室温度模糊控制子程序、冷藏室温度模糊控制子程序、冰温室温度模糊控制子程序、模糊化霜控制子程序、模糊速冷控制子程序、自动制冰和强制制冰子程序等程序模块组成，系统主程序流程图如图2所
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