直冷式电冰箱课程设计.docx

山西大同大学煤炭工程学院单片机原理及其应用课程设计报告书课 题：直冷式电冰箱的控制班 级： 指导教师： 姓 名： 学 号： 日 期： 2013年6月第三周 18 / 18目 录第一章 直冷式电冰箱内部结构3第二章 课程设计目的及要求4第三章 课程设计内容10第四章 课程设计总结18第五章 附录 参考书目18第一章 直冷式电冰箱内部结构直冷式电冰箱又称有霜式电冰箱，是通过蒸发器直接吸收食品 的热量来达到冷却降温的目的。其箱内空气的循环是依靠冷、热空气的密度不同，使 空气在箱内形成自然对流。它的蒸发器有内藏式和外露式两种。在直冷式电冰箱中，冷藏室或冷冻室内蒸发器直接吸收食品的热量，使食品的冷却速度快并且节省电能。但由于箱内空气依靠自然对流来循环，因此，箱内温度的均匀性不如间冷式电冰箱好; 同时，由于蒸发器表面结霜会影响食品与制冷剂间的热量 交换，需进行化霜，化霜时需要将食品从冷冻室取出，对食品的长期储存不利。冬天 环境温度较低时，会出现压缩机不启动等问题。图1为直冷式电冰箱内部结构图。图1 直冷式电冰箱内部结构1. 副冷凝器 2.蒸发盘 3.压缩机 4.干燥过滤器 5.毛细管 6.排水管 7.冷凝器8.滴水盘9.吸气管 10.隔热板 11.蒸发器 12. 照明灯 13.搁架 14.冷藏室15.果蔬盒 16.冷冻室第二章 课程设计目的及要求 课程设计目的：1 以MCS51单片机为主完成计算机控制技术（单片机）课程设计，掌握此次课程设计所用知识。2 理解课程设计使用原理，使此次设计的程序及电路能够正常使用。3 深刻理解MCS51单片机在冰箱中的应用，并推及其他电气设备的自动控制系统。 课程设计要求：1 测量范围：2626，精度0.5。2 利用功能键分别控制温度设定、冷藏室及冷冻室温度设定。3 制冷压缩机停机后自动延时3分钟后自动再次启动。4当霜厚达到3mm时自动除霜。5开门超过2min则报警 系统硬件结构图：图 2 系统硬件结构图MCS-51单片机简介 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微处理器，最早被用于工业领域。单片机由芯片内仅有CPU的专门处理器发展而来。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。MCS系列单片机的主要功能 (1)位CPU。(2)片内带振荡器，震荡频率范围为1.2-12MHZ；可有时钟输出。(3)128个字节的片内数据存储器。(4)4KB片内数据存储器（8031无）。(5)程序存储器的选址范围是64KB。(6)片外数据存储器的选址范围是64KB。(7)21个字节专用寄存器。(9)4个8位并行I/O接口：P0、P1、P2、P3。(10)1个全双工I/O接口，可多机通信。(11)2个16位定时器/计算机。(12)中断系统有5个中断源，可编程为两个优先级。(13)111条指令，含乘法指令和除法指令。(14)有强的位选寻址，位处理能力。(15)片内采用单总线结构。(16)单一+5v电源。内部结构内部结构图可以看出：含运算器，控制器，片内存储器，4个I/O接口，串行接口，定时器/计数器，中断系统，振荡器等功能部件。如图3所示。图3 MCS结构图外部引脚 MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构。如图3所示图4 MCS-51外部引脚图 Pin20:接地脚。 Pin40:正电源脚，正常工作或对片内EPROM烧写程序时，接+5V电源。 Pin19:时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端。 Pin18:时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。8051的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，但需在18和19脚外接石英晶体(2-12MHz)和振荡电容，振荡电容的值一般取10p-30p。另外一种是外部时钟方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。 输入输出(I/O)引脚：Pin39-Pin32为P0.0-P0.7输入输出脚，Pin1-Pin8为P1.0-P1.7输入输出脚，Pin21-Pin28为P2.0-P2.7输入输出脚，Pin10-Pin17为P3.0-P3.7输入输出脚。 Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，单片机的振荡器工作时，引脚上出现持续两个机器周期的高电平就可以实现复位操作，使单片机回复到初始状态。8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位。 RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电期间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。 Pin30:ALE/当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是EPROM，在编程其间，将用于输入编程脉冲。 Pin29:当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。 Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。时钟电路时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号，时序是指令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就如同一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。在MCS8051单片机内部带有时钟电路，因此，只需要在片外通过XTAL1和XTAL2引脚接入定时控制元件（晶体振荡器和电容），即可构成一个稳定的自激振荡器。在MCS8051单片机芯片内部有一个高增益反相放大器，而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容。晶体呈感性，与C1、C2构成并联谐振电路。振荡器的振荡频率主要取决于晶体；电容的值则有微调作用，通常取30pF左右。电容的安装装置应尽量靠近单片机芯片。MCS8051的时钟电路如图5 所示。图5 时钟电路3.1.3 复位电路复位是单片机的初始化操作，其主要功能是使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化以外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境也需按复位键以重新启动。MCS51系列单片机的复位（RST）引脚上只要出现10ms以上的高电平，单片机就实现复位。MCS51单片机系统常常有上电复位和操作复位两种方法。所谓上电复位，是指计算机上电瞬间，要在RST引脚上出现宽度大于10ms的正脉冲，使计算机进入复位状态。操作复位指用户按下“复位”按钮是计算机进入复位状态。复位是靠外部电路实现的。上电时+5V电源立即对单片机芯片供电，同时经R对C3充电。C3上电压建立的过程就是负脉冲的宽度，经倒相后，RST上出现正脉冲使单片机实现了上电复位。按钮按下时RST上同样出现高电平，实现了操作复位。在应用系统中，有些外围芯片也需要复位。如果这类芯片复位端的复位电平与单片机一致，则可以与单片机复位脚相连。因此，非门在这里不仅起到了倒相的作用，还增加了驱动能力。电容C1、C2其滤波作用，防止干扰窜入复位端产生误动作。图6 复位电路3.1.4 电源供电电路本设计总电源是有效值220V，频率50Hz的单相交流电网电压，通过变压器降压输出一组8V低压交流电，然后再经过整流桥，整流输出直流电压。为了得到标准的5V直流电，故选用三端稳压器7805作为稳压元件，使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而输出得到足够高稳定性的直流电源。 LM7805是常用的三端稳压器，一般使用的是TO-220封装，要求输入输出电压差保持在2V以上，能提供直流5V的输出电压，应用范围广，内含过流和过载保护电路。带散热片时能持续提供1A的电流，如果使用外围器件，它还能提供不同的电压和电流。图中，C5，C6两个电容接LM7805的Vin端对外电源输入的电压进行滤波；C7，C8两个电容接LM7805的Vout端对整形后的电压进行滤波，确保Vcc端输入+5V直流电压。D1为发光二级管，接通电源时，灯亮表示电源电路供电正常，否则电源电路出错。用LM7805设计的+5V稳压电源电路图如图7所示。图7 稳压电源电路第三章 课程设计内容主程序流程主程序是整个电冰箱的总控制程序，控制各单元初始化、控制中断、定时、显示、键盘程序的启动与重复等。图8 主程序流程主程序ORG 0000H AJMP MAINORG 0003H LJMP DY_INTORG 000BLJMP TIME0_INTORG 0030HDATA EQUP1.0 V1 EQU P1.3 V2 EQU P1.4 V3 EQU P1.5 SET_KEY EQU P1.5 V3 EQU P1.5 V3 EQU P1.5 SET_KEY EQU P1.5 ADD_KEY EQU P1.6 SUB_KEY EQU P1.7 L1 EQU P0.6 L2 EQU P0.7 L3 EQU P2.5 L4 EQU P2.6 MAIN：CLR A START：LCALL INIT1 初始化 LCALL KEY 键盘扫描 LCALL GETWD 获得冷藏室温度 MOV 62H , R0 INC DATA LCALL GETWD 获得冷冻室温度 MOV 63H , R0 DEC DATA MOV R3 , 62H 显示两室温度值 MOV R4 , 63HLCALL DISP MOV A , 60H CLR C HIGH：CJNE A , 62H , HIGH1 冷藏室温度等于高于设定值时 AJMP HIGH2 HIGH1：JC HIGH3 HIGH2：SETB V1 开启压缩机LCALL OPENAJMP LOWHIGH3：MOV A , 61HCLR C CJNE A , 63H , HIGH4 冷冻室温度等于高于设定值时AJMP HIGH5 HIGH4：JC LOW HIGH5：SETB V2 开启压缩机 LCALL OPEN LOW： MOV A , 61H CLR C CJNE A , 63H , LOW1 冷冻室温度等于低于最低值时AJMP LOW2 LOW1：JNC LOW3 LOW2：CLR V2 关闭压缩机 LCALL CLOSE AJMP LS LOW3：MOV A , 60H CLR C CJNE A , 62H , LOW4 冷冻室温度等于低于最低值时 AJMP LOW5 LOW4：JNC LS LOW5：CLR V1 关闭压缩机 LCALL CLOSE LS：MOV R1 , #10H 延时1S LS1：LCALL DLY_100MS DJNZ R1 , LS1 INC 65H 化霜时间计数加1MOV A , 65H CJNE A , #00H , LS2 INC 66H LS2： MOV A , 65H CJNE A , #08H , LOOP MOV A , 66H CJNE A , #07H , LOOP JB V1 , LOOP 化霜定时时间到且V1,V2均关闭 JB V2 , LOOP SETB V3 打开V3开始化霜 MOV R0 , #50 化霜时间5 S LS3 ：LCALL DLY_100MS DJNZ R0 , LS3 LOOP：AJMP START END初始化子程序INTI1：CLR A MOV DPTR , #20H 读取冷藏室温度设定值 MOVC A , DPTR LCALL DLY_100MS 延时确保数据读完 MOV 60H , A INC DPTR 读取冷藏室温度设定值 MOVC A , DPTR LCALL DLY_100MS 延时确保数据读完 MOV 61H , A MOV 64H , #00H 清空各状态位 SETB EX0 允许外部中断0中断 SETB IT0 选择边沿触发方式 SETB EA ;CPU开中断 RET 键盘扫描子程序KEY：CLR A 键盘扫描子程序MOV R0 , #00H START：MOV R4 , #1EH 边延时边扫描3S LOOP：LCALL DLY_100MS JNB SETB_KEY , SET JNB ADD-KEY , ADD JNB SUB_KEY , SUB DJNZ R4 , LOOP AJMP EXIT 3S内没有键按下结束扫描 SET：CJNE R0 , #03H , SET1 设置键按下三次，设置完成 CLR L1 CLR L2 AJMP EXIT SET1：INC R0 CJNE R0 , #01H , SET2 设置键按下一次 SETB L1 AJMP START SET2：CLR L1 设置键按下二次 SETB L2 AJMP START 加键按下 ADD：CJNE R0 , #01H , ADD1 冷藏室温度为正时加1 MOV A , 60H JB ACC.7 , ADD_1 INC A MOV 60H , A AJMP DSP ADD_1：CLR ACC.7 冷藏室温度为负时加1 DEC A SETB ACC.7 MOV 60H , A AJMP DSP ADD1：CJNE R0 , #02H , START MOV A , 61H 冷冻室温度为正时加1 JB ACC.7 , ADD1_1 INC A MOV 61H , A AJMP DSP ADD1_1：CLR ACC.7 冷冻室温度为负时加1 DEC A SETB ACC.7 MOV 61H , A AJMP DSP 减键按下 SUB：CJNE R0 , #01H , SUB1 冷藏室温度为正时减1 MOV A , 60H JB ACC.7 , SUN_1 DEC A MOV 60H , A AJMP DSP SUB_1：CLR ACC.7 冷藏室温度为负时减1 INC A SETB ACC.7 MOV 60H , A AJMP DSP SUB1：CJNE R0 , #02H , START CLR ACC.7 冷冻室温度为正时减1 JB ACC.7 , SUB1_1 DEC A MOV 61H , A AJMP DSP SUB1_1：CLR ACC.7 冷冻室温度为负时减1 INC A SETB ACC.7 MOV 61H , A AJMP DSP DSP：MOV DPTR , #20H 将设定值存放在闪烁存储器上 MOV A , 62H MOVC DPTR , A LCALL DLY_100MS INC DPTR MOV A , 63H