东北大学秦皇岛分校自动化工程系
自动控制系统课程设计
冰箱控制显示面板
学 生：xxxxx 专 业：自动化 班级学号：xxxxxxx 指导教师：xxxxxx 设计时间：2011-7-6
东北大学秦皇岛分校自动化工程系
《 》课程设计任务书
专业 班级 学生姓名
设计题目：冰箱控制显示面板
一、设计实验条件
利用计算机进行绘图仿真
二、设计任务
1.基本要求：（1）设计一个冰箱控制显示面板电路，显示冷冻和冷藏温度，两个温度可调；（2）自动模式（冷冻 ，冷藏 ）和智能速冻模式转换并包括报警消音模式；（3）冰箱门开1分钟超时报警电路；（4）用七段数码管显示。
2.发挥部分举例：（1）开门冰箱内灯亮；（2）其它。
三、设计说明书的内容
1、 设计题目与设计任务（设计任务书） 2、 前言（绪论）(设计的目的、意义等) 3、 主体设计部分 4、 结束语 5、 参考文献
四、设计时间与设计时间安排
1、设计时间： 2周 2、设计时间安排：
熟悉实验设备、实验、收集资料： 4 天
设计计算、绘制技术图纸： 5 天
编写课程设计说明书： 3 天
答辩： 2 天
冰箱控制显示面板
目录
第一章 概论及要求???????????????????????????????????
1.1电冰箱的系统组成??????????????????????????????? 1.2 电冰箱的工作原理???????????????????????????????
1.3本系统采用单片机控制的电冰箱主要功能及要求?????????????????? 第二章 系统硬件设计??????????????????????????????????? 2.1系统结构图?????????????????????????????????? 2.2 单片机???????????????????????????????????? 2.3 温度传感器?????????????????????????????????? 2.4 功能按键??????????????????????????????????? 2.5 压缩机、风机、电磁阀控制??????????????????????????? 第三章 主要系统软件设计?????????????????????????????????? 3.1 主程序???????????????????????????????????? 3.2 温度采集程序????????????????????????????????? 3.3 键盘程序??????????????????????????????????? 3.4 压缩机启动与停止??????????????????????????????? 3.5 延时程序??????????????????????????????????? 3.6 定时器???????????????????????????????????? 3.7 显示程序??????????????????????????????????? 第四章 分析与结论???????????????????????????????????? 参考文献????????????????????????????????????????? 附录一 原理图??????????????????????????????????????? 附录二 源程序???????????????????????????????????????
前言
电冰箱作为应用较为普及的家用电器，逐渐渗透到每个家庭当中。近几年随着微电子光电子的发展，微处理器的性价比越来越高，功能强大价格低廉，已经逐渐运用到家庭生活和工业生产当中。随着单片机的不断发展和应用，工业产品的自动化程度越来越高。综合运用电子技术、传感器技术、自动控制理论以及智能控制理论，使电冰箱具有温度模糊控制、智能化霜、故障自诊功能，同时还具有控制精度高、性能可靠、省电等优点，并能达到高质量食品保鲜的目的。高控制性能的电冰箱所代表的家用电器是将来发展的方向。
电冰箱控制的主要任务就是保持箱内食品最佳温度，达到食品保鲜的目的。但是电冰箱的温度控制是一个复杂的过程，在温度保持合适稳定的过程中，受到诸多因素的影响，比如冰箱中物品的温度、热容量以及物品的充满率、开门的频繁程度等。
本次设计是基于AT89C51单片机为设计核心，采用DS18B20传感器进行实时监测，将采集到的温度和预设的温度进行比较，然后控制压缩机的启停，从而是温度保持在一个恒定值，但仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。
另外，本次设计还实现了开门灯显示，开门超时报警，可以在自动控制模式、智能模式和消音模式之间进行切换，同时加热棒还可以提升温度、进行智能除霜。
关键词 单片机 温度控制 AT89C51单片机 DS18B20温度传感器
第一章 概论及任务要求
1.基本要求：（1）设计一个冰箱控制显示面板电路，显示冷冻和冷藏温度，两个温度可调；（2）自动模式（冷冻 ，冷藏 ）和智能速冻模式转换并包括报警消音模式；（3）冰箱门开1分钟超时报警电路；（4）用七段数码管显示。
2.发挥部分举例：（1）开门冰箱内灯亮；（2）其它。 1.1电冰箱的系统组成设计任务
液体由液态变为气态时，会吸收很多热量，简称为“液体汽化吸热”，电冰箱就是利用了液体汽化的过程中需要吸热的原理来制冷的。 蒸气压缩式电冰箱制冷系统原理图如图1-1所示，主要由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器等部件组成，其动力均来自压缩机，干燥过滤器用来过滤赃物和干燥水分，毛细管用来节流降压，热交换器为冷凝器和蒸发器。制冷压缩机吸入来自蒸发器的低温低压的气体制冷剂，经压缩后成为高温高压的过热蒸气，排入冷凝器中，向周围的空气散热成为高压过冷液体，高压过冷液体经干燥过滤器流入毛细管节流降压，成为低温低压液体状态，进入蒸发器中汽化，吸收周围被冷却物品的热量，使温度降低到所需值，汽化后的气体制冷剂又被压缩机吸入，至此，完成一个循环。压缩机冷循环周而复始的运行，保证了制冷过程的连续性
直冷式电冰箱的控制原理是根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的启、停，使冰箱内的温度保持在设定温度范围内。冷冻室用于冷冻食品通常用于冷冻的温度为－3?C～－15?C,
冷藏室用于相对于冷冻室较高的温度下存放食品，要求有一 图1
定的保鲜作用，不能冻伤食品，温度一般为0?C～10?C，当测得冷冷冻室温度高至－3?C ~0?C时或者是冷冻室温度高至10?C～13?C是启动压缩机制冷，当冷冻室温度低于－15?C～－18?C或都冷藏室温度低于0?C～－3?C时停止制冷，关断压缩机。采用单片机控制，可以使控制更为准确、灵活。 1.2工作原理
根据冷藏室和冷冻室的温度情况决定是否开压缩机，若冷藏室的温度过高，则打开电磁阀门1，同时打开压缩机，产生高温高压过热蒸气，经过冷凝器冷凝，干燥过滤器干燥，毛细节流管降压后，在蒸发器汽化制冷，产生低温低压的干燥气体。经过电磁阀门V1 流入冷藏室，使冷藏的温度迅速降低，当温度达到要求时关闭压缩机，同时关闭电磁阀门V1 。若是冷冻室的温度过高，则应直接启动压缩机。需要化箱时打开加热棒,给电冰箱加热从而达到化霜的效果。一般化霜的时间要短，不然会伤存放的食品。 1.3 本系统采用单片机控制的电冰箱主要功能及要求：
1、 设定2个测温点，测量范围：－26?C～＋26?C，精度±0.5?C； 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等； 3、 制冷压缩机停机后自动延时3分钟后方能再启动； 4、 电冰箱具有自动除霜功能； 5、 开门延时超过一分钟发声报警；
第二章 系统硬件设计 2.1系统结构图
系统的核心是AT89C51单片机，传感器采用数字式温度传感器DS18B20，外部电路包括键盘、数码管显示、压缩机控制、报警电路及加热升温除霜和开门灯显示等部分。
2.2单片机
微处理器是本系统的核心，其性能的好坏直接影响系统的稳定，鉴于本系统为实时控制系统，系统运行时需要进行大量的运算，所以单片机采用INTEL公司的高效微控制器AT89C51。
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
图2 系统结构框图