基于单片机的电冰箱温度控制系统.docx

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基于单片机的电冰箱温度控制系统

目录

1绪论1

1.1电冰箱发展概况1

1.2电冰箱的国内研究现状3

1.3电冰箱的国外研究现状4

2电冰箱单片机控制器的方案设计7

2.1硬件电路的方案7

2.2系统的软件方案12

2.3总体方案的确定14

3控制器硬件电路的设计16

3.1电源供电电路16

3.2单片机与看门狗复位电路17

3.3A/D转换电路18

3.4温度采集电路和除霜电路18

3.5键盘电路和显示电路18

3.6制冷压缩机和除霜电热丝启、停控制电路20

3.7报警电路20

3.8电冰箱的异味消除电路21

4系统软件设计22

4.1主程序的设计22

4.2T0中断服务程序23

4.3T1中断服务程序25

1绪论

1.1电冰箱发展概况

一个在英格兰工作的美国人雅可比—帕金斯有了一个新发现，这一发现导致了冰箱的发明。

1834年他发现当某些液体蒸发时，会有一种冷却效应。

帕金斯要求一群技工来制造一个可证实这个想法的工作模型。

果然，这个装置在某个晚上真的产生了一些冰。

技工们兴奋地拿着冰，跳进一辆马车，飞速驶向帕金斯的住房，向他展示所取得的成果。

帕金斯此时已上了年纪，虽然他没有在市场上出售自己的发明物，但是哈里森的工作成果为人类早期家用冰箱铺垫了道路。

出售发明物的人的生活在澳大利亚的一个苏格兰印刷工约翰—哈里森。

哈里森很可能在并不了解帕金斯成果的情况下发现了冷却效应。

他用醚来清洗金属印刷铅字，某一天注意到了物质的冷却效应。

到1862年，他的第一批冰箱就上市了。

哈里森还在维多利亚本狄哥一家啤酒厂里设置了第一个制冷车间。

在19世纪末，只有专门造了冰库的富人才能享受到这种好处。

绝大多数人奢望的只是一个冷藏柜。

那时候，冰箱最重要的用途之一是在轮船上。

大型冷藏库意味着船舶能够在长距离航行中运载食用鲜肉，例如羔羊肉能从新西兰出口到欧洲。

德国工程师卡尔—冯—林德在1879年制造出了第一台家用冰箱。

但在20世纪20年代电动冰箱发明出来之前，冰箱并没有大规模进入家庭。

世界上首台家用的制冷设备在1910年左右出现，1913年拉森制造了一台人工操作的家用冰箱，1918年美国卡尔维纳特公司首次成功地试制出商业和家用自动电冰箱，到1920年为止约售出200台，1926年美国奇异公司经过11年的试验，制造出世界第一台密封式制冷系统的电冰箱，1927年第一台家用吸收式冰箱问世。

自第一台冰箱出现至今已有半个多世纪,当前全世界每年电冰箱的总产量在4000万台以上，其中产量居前几位的国家是美国、俄罗斯、意大利、日本等国。

电冰箱的种类繁多，按照制冷形式来分，可以分为蒸气压缩式冰箱，吸收—扩散式冰箱（简称吸收式冰箱）以及半导体冰箱等；按箱体外形可分为立式冰箱、卧

式冰箱，茶几式以及炊具组合式等；按箱门型式可分为单门冰箱、双门冰箱、三门冰箱及多门冰箱。

（1）蒸气压缩式冰箱

压缩式冰箱按制冷方式可分为直接冷却式和间接冷却式两种。

直冷式冰箱中，冷气以自然对流方式冷却食品，蒸发器一般直接安装在上部的冷冻室，在下部的冷藏室内另有一个小的蒸发器，或者将冷冻室的冷气分一部分进入冷藏室，冷藏室借助冷冻室来的冷气进行食品冷藏。

间冷式冰箱的蒸发器多数位于冷冻室和冷藏室的夹层之间，在箱内看不到蒸发器，只能看到一些风孔，夹层内有一个微型电风扇将冷气吹出，达到制冷效果，这种冰箱有自动除霜装置，因此又叫"无霜"冰箱。

压缩式冰箱按结构可分为单门、双门和多门几种。

单门冰箱的冷冻室与冷藏室共用一个箱门。

三门冰箱是冷冻室，冷藏室和果菜室分别设门，就有利于水果和蔬菜的保鲜。

三门冰箱有的还在箱门上设有可取冰，取冷饮水的装置，不仅给消费者带来更大的方便，而且还能减少制冷量的损失。

多门冰箱一般没有冷冻室、冷藏室、轻度冷冻室、果菜室。

为了使用上的方便，其轻度冷冻室（温度保持0℃左右）和果菜室采用抽屉式结构。

这种电冰箱轻度冷冻室的位置一般处于冷藏室下面，可以保存冷冻后的食品和需较长一点时间存放的熟食品。

（2）吸收—扩散式冰箱

吸收—扩散式冰箱的构造与压缩式冰箱类似，也分为箱体、制冷系统和控制系统三部分。

家用吸收式冰箱可以采用各种热源作为动力，例如天然气，油、煤气、太阳能等。

因此此种冰箱都装有气、电两用的加热装置，该装置由燃烧器、自动点火装置、温度控制器组成。

燃烧中还带有安全装置，当燃烧器的火焰熄灭时，感受火焰温度的热电偶可自动断开燃气通路，以确保保安全。

在制冷系统中充有三种物质，即制冷剂—氨、吸收剂—水、扩散剂一氢或氦。

（3）半导体式冰箱

半导体式电冰箱与压缩式电冰箱的主要区别是制冷系统不同，半导体冰箱是利用半导体温差电现象，形成温差而实现制冷。

其优点是，体积小、重量轻，可靠性高。

因为半导体冰箱无机械传动装置，因而无噪声、无磨损、操作简单、维修方便；又因它不用制冷剂，所以无制冷剂泄漏和污染等问题。

半导体冰箱可以弥补压缩式冰箱的不足。

在一般情况下，制冷温度也比较低，它已引起人们的重视。

1.2电冰箱的国内研究现状

我国冰箱起步较迟，第一台冰箱是1954年由沈阳医疗器械厂生产的200升单门冰箱：

1956年开始，卫生部门的一些医疗器械厂开始具备了电冰箱生产能力，并投入了小批量生产，80年代初电冰箱产量连年翻番，1983年产量约18万台，1984年产量超过40万台，目前国家确定四十几家电冰箱定点厂，全国引进50多条电冰箱生产装配线，年产能力达1500万台以上，规格已有50升到200升以上大型冰箱的多种系列，品种有单门、双门、多门、型式有直冷式，也有间冷式。

在90年代，电冰箱拄术已向高效率、智能化和多门多温多功能的方向发展。

自1999年11月，三星电子推出首款数字化电冰箱后，有关网络冰箱的新闻就被媒体炒得红红火火。

对此，业内人士提出了自己的见解：

现在国内搞网络冰箱还为时过早，国外的网络冰箱也是刚刚开始。

目前国内许多企业宣布开发，甚至推出的网络冰箱，无非是在制造一种噱头，想引起公众注意而已，或是其产品形象的一种包装策略。

所以网络冰箱还只是概念炒作，目前几年不可能规模上市，即便上市，买的人也不会多。

专家指出：

开发网络冰箱，首先得有网络环境。

但是目前，我们还没有这个网络基础。

现在国内的生产管理还很落后，有很多分析都是手工化，跟国外计算机数据统计分析还差很远，国内各企业的资源管理、规划、数据的统计分析以及供应商的电脑管理化都很缺乏，在这种基础上，搞网络冰箱，无疑是有制造噱头之嫌。

再者目前中国绝大多数的消费者，尚未达到这个收入水平去购买如此昂贵的网络冰箱，享受其带来的所谓的众多便利。

作为中国市场的庞大消费群体———老百姓，他们注重的是产品的性能、价格、品牌等，而不是“华而不实”的产品。

因此，网络冰箱作为未来冰箱发展的趋势，企业应该重视，加强科研开发，进一步降低成本。

相信随着中国网络大环境的构建，网络冰箱可能在不久的将来会真正走向市场，服务大众。

1.3电冰箱的国外研究现状

随着经济的不断发展，其饮食文化也随之发展，人们的生活品味不断提高，对食品需求多样化，加之越来越多的家庭妇女步入职业阶层，因此对家用电冰箱的要求愈来愈高，即要求电冰箱功能越多越好，容积越大越好。

1996年日本冰箱销售量为495万台，其中120升以下占30%（主要为宾馆、旅店等商用），300升以上占57%，400升以上呈快速地增长趋势，多门冰箱占70%左右。

因此，为了顺应市场需要，更好地满足广大消费者不断增长的生活需求，日本各冰箱制造公司都不断改进自己的原有产品，迅速开发新产品，使冰箱功能更加完善，规格更加齐全，诸如自动制冰、采用变频或双转子旋转式压缩机、模糊逻辑控制、无CFC、自动除臭抗菌等技术已经普遍用于冰箱之中。

目前，对电冰箱产品结构调整影响最大，最突出、最迫切的问题是CFC制冷工质的限制和禁用。

国际社会对CFC的控制并逐步禁止已成定局，电冰箱将因此而面临产品改型的任务，这正是电冰箱工业必须正视的现实。

各国正在努力加快对各种新型制冷系统的研究及商品化进程。

在多能源冰箱的开发方面，国外吸收式、吸附式冰箱发展迅速，近几年来日本三洋公司在吸收式冰箱方面突破了一些技术难关，发展到耗电量可与压缩式冰箱相近的水平。

目前全世界吸收式和吸附式冰箱的年产量约为150万台，以瑞典和瑞士的产量最多，质量也最好，太阳能冰箱，半导体冰箱也是近年来较引入注目的新产品。

为了更科学地贮存和保鲜食品，国外电冰箱还增加了快速冷冻和快速解冻的功能。

快速冷冻是使冷冻室底面温度达-40℃左右的低温，让食品迅速通过-1～-5℃冰结晶生成区心防营养成分的破坏，保持食品原有的鲜度；快速解冻是在冰箱内增设快速解冻室，通过解冻风扇，把冰箱冷藏室的空气吹人到解冻室，使解冻室内的食品快速解冻，以适应短期保鲜贮存的需要。

电冰箱是家庭中主要耗电的家用电器，为此目前有关厂家及研究单位正在开发节电型的电冰箱。

采用滚动转于式压缩机，不仅减小压缩机的体积，减轻重量，而且降低能耗。

目前日本100W以上的滚动转子式压缩机已投入使用，用电量比同类冰箱节电20％～25％；应用微机控制电冰箱可以节电15％一20％；改进隔热层，将电冰箱隔热厚度增至3寸，可节电14％；应用新型绝热材料，日本东芝公司应用聚铬硅氧的新材料，使冰箱每月节电2度，应用上述各种新技术以达到节能之目的。

自1999年11月，三星电子推出首款数字化电冰箱后，有关网络冰箱的新闻就被媒体炒得红红火火。

1999年12月，LG公司新推出MP3网络冰箱。

2001年6月18日，在上海第10届信息通信展上，爱立信与伊莱克斯合作展出了一款智能化网络冰箱。

2001年10月23日，美菱网络冰箱通过省级鉴定。

2001年10月26日，首批智能网络冰箱在丹麦亮相。

韩国LG公司同年也向市场推出了自己的“网络冰箱”。

何谓网络冰箱？

网络冰箱是将冰箱的操作、控制实现网络化。

消费者可以上网检查食物的存量、食物是否过期或在食品包装上打上条形码，食品就会自动解冻等；这种冰箱的门上有个15英寸的液晶显示器，用户可以通过冰箱上网、打可视电话和观看影片；液晶显示器还可以显示冰箱内部的温度和食品的保质期；如果冰箱出了问题，它还可以自动通知维修服务中心。

网络冰箱市场现状如何呢？

当时一位记者询问了10余名准备购买冰箱的顾客，大多数都表示不太了解。

其中一位老同志还向这位记者提出了这样的疑问：

冰箱的主要功能不就是储存食品，保质保鲜吗？

再附加一个电脑的功能有必要吗？

而且价格高昂，是不是离百姓生活太遥远了？

那么首先把网络冰箱推向市场的三星公司对此有何解释？

苏州三星电子有限公司市场营销部部长元善表示，之所以推出网络冰箱，是想借此反映冰箱发展的趋势，展示三星的品牌形象和自己拥有的先进技术，意在展现三星有实力为消费者带来最优质的生活。

2电冰箱单片机控制器的方案设计

2.1硬件电路的方案

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，可兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大，AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

主要性能参数：

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（2）4k字节可重擦写Flash闪速存储器

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0Hz~24MHz

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（8）2个16位定时/计数器

（9）6个中断源

（10）可编程串行UART通道

（11）低功耗空闲和掉电模式

AT89C51提供以