课程设计--冰箱温度控制器的设计.doc

1、 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

2、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18253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25102A/D转

3、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25103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25104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25105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25106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2510 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

4、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22方案的选择论证13硬件、软件设计和仿真44撰写和打印设计报告25设计答辩1合 计102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

5、）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3090100分：优；8089分：良；7079分：中；6069分，及格；60分以下：不及格目 录摘 要11 引言22 模糊控制系统概述32.1 普通电冰箱的结构32.2 模糊控制电冰箱系统结构32.2.1 系统硬件组成32.2.2 系统软件结构52.3冰箱温度控制器的模糊控制应用63

6、 模糊控制规则73.1 冷冻室温度模糊控制73.1.1 食品温度及热容量检测原理73.1.2 确定食品温度的模糊推理框图83.1.3 推理规则的建立93.1.4 制冷工况的控制决策103.2 除霜的模糊控制103.3 电冰箱的模糊控制算法114 控制系统的电路结构134.1 电源部分134.2 温度检测电路134.3 门状态检测电路134.4 压缩机断电时间检测电路144.5 功率输出电路145 冰箱温度控制器模糊系统的仿真155.1 模糊控制系统的工作过程155.2 模糊控制系统的设计155.2.1输入输出155.2.2模糊规则165.2.3 解模糊166 课程设计总结187 参考文献18课

7、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 The traditional refrigerator freezer thermostat kno

8、b generally have seven figures, these figures does not mean that a specific temperature inside the refrigerator, but that the temperature controlled stalls. The smaller the number, the higher the temperature inside. With the improvement of living standards of people on the refrigerator control funct

9、ions have become increasingly demanding, and this refrigerator controller made a higher demand, the traditional refrigerator thermostat will not be able to meet peoples needs had. Therefore, the ability to achieve precise temperature control, easy to set and modify and can be real-time display the c

10、urrent temperature is very important. This article is the introduction of the system design, mainly from the hardware design and software programming are two aspects to design. Key Words：microcontroller; temperature detection; temperature control; LCD display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618左

11、右；冷藏室的温度为010。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

12、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，

13、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

14、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