电冰箱系统概述

1、 引言上世纪80年代初，西门子生产出第一台单压缩机、双循环系统的电子温控冰箱。1998年，电脑冰箱开始进入中国市场。同年，科龙自行研制了中国第一台电脑冰箱。1999年，海尔全面进入，LG、三星也分别宣布推出数字化冰箱，电脑冰箱市场逐步进入成熟期。2001年，西门子全新E智电脑温控冰箱面世，标志着冰箱消费提升到一个新的阶段。随着集成电路技术的发展，单片微型计算机的功能也不断增强，许多高性能的新型机种不断涌现出来。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，称为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件；在工业生产中被称为必不可少的器件；尤其在日常生活中单片机发挥的作用也越来越大。人们

2、对家用电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。多功能，智能化是其发展方向之一，业内专家认为，家电智能化是时代发展的需求，是一种必然趋势。传统的机器控制，简单的电子控制已经难以满足发展的要求。而采用基于单片机温度控制系统，不仅可以大大缩短设计新产品的时间，同时只要增加少许外围器件在软件设计方面就能实现功能的扩展，以及智能化方面的提高，因此可最大限度地节约成本。本设计即为基于单片机的电冰箱温度控制系统。传统的机械温控冰箱200升左右的价格一般在2000元以下，而相同容量的电脑智能冰箱几乎都在3000元左右；冷冻能力超强的进口品牌，价格普遍在3500元以上。智能冰箱能否绕过价

3、格这道坎，迅速取代机械温控冰箱，有必要对次系统进行设计测试。智能冰箱2000年开始蜂拥而上，数十个大大小小的冰箱品牌争先恐后推出电脑智能冰箱，纷纷以智能冰箱作为高档产品、形象产品。智能冰箱的冷冻能力较机械温控冰箱强数倍，冷冻能力可以达到18公斤以上，实现了节能低噪音，是冰箱的技术升级产品。1 绪论1.1电冰箱的系统组成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，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，

4、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6C18C,冷藏室用于相对于冷冻室较高的温度下存放食品，要求要有一定的保

5、鲜作用，不能冻伤食品，温度一般为0C10C，当测得冷冻室温度高至6C 3C时或者是冷藏室温度高至10C13C是启动压缩机制冷，当冷冻室温度低于18C21C或者冷藏室温度低于0C3C时停止制冷，关闭压缩机。采用单片机控制，可以使控制更为准确、灵活。1.2 温度控制系统总体方案设计本设计采用AT89S51单片机作为中央处理器，通过功能键分别控制温度设定、冷藏室及冷冻室温度设定等。温度传感器冷藏室和冷冻室的温度进行采集，采集到的温度通过A/D转换后传输给单片机，单片机输出信号给显示部分进行实时温度的显示，并通过和设定的预期温度进行比较，根据比较结果输出相应的控制信号，从而实现对两室的双温双控1。温度

6、测量范围26C26C，精度1C。总体方案结构如图1-1所示：图1-1 电冰箱温度控制单元结构图Fig.1-1 temperature of refrigerator control unit structure实现方案的技术路线为：用单片机AT89S51作为控制核心，用LED实现显示两室温度，用驱动电路控制压缩机完成制冷调节，采用Protel 99 SE绘制各部分的电路图，用汇编语言完成软件编程。1.3 控制系统功能系统设定3个测温点，测量范围-26+26，精度1：利用功能键分别控制温度设定、速冻设定及冷藏温度设定等；利用数码管显示冷冻室、冷藏室温度，压缩机启、停和速冻、报警状态；制冷压缩机停

7、机后自动延时3min后放能再启动；电冰箱具有自动除霜功能，当霜厚达3mm时自动除霜；开门延时超过2min发声报警连续速冻时间设定范围18h：工作电压为180240V，当欠压或过压时，禁止启动压缩机并用指示灯显示。自动调节功能是电冰箱应具备的主要功能。电冰箱设有冷冻室和冷藏室，冷冻室的温度为618，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。冷冻室中的水分会凝结成霜，因此，电冰箱应有自动除霜功能。该功能的实现方法是通过累计压缩机运行时间和检测环境温度，来判断是否满足化霜条件，当满足化霜条件时，接通化霜加热丝，同时断开

8、压缩机和风机，30分钟后断开化霜加热丝，接通压缩机，再过15分钟后接通风机。电源过欠压保护功能 ，为了使电冰箱安全可靠地运行，要求其电源电压在180V240V之间。因此，当电源电压小于180V或大于240V时，压缩机应自动停机并报警显示。压缩机开启延时功能，该功能要求压缩机停机时间超过3分钟才能启动，以延长压缩机的寿命。这就要求在每次电冰箱上电时，都要检查压缩机停机是否到3分钟，若未达到，需延时到3分钟后才能启动。因此，在设计时应有判断与延时功能。故障自检报警功能，该功能要求在电冰箱运行过程中，不断诊断电冰箱的运行状态，当发现严重故障时，电冰箱停机并报警显示。1.4 控制系统原理直冷式电冰箱的

9、控制原理是根据蒸发器的温度控制制冷压缩机启、停，是冰箱内的温度保持在设定温度范围内。一般，当蒸发器温度高至35时启动压缩机制冷，当温度低于-10-20时停止制冷，关断压缩机。电冰箱的制冷过程是由密封式压缩机将在蒸发器中吸热而蒸发的制冷剂蒸气吸入，并压缩成高温高压蒸气，然后送入冷凝器。高温高压蒸气在冷凝器中冷却并放出热量，使气态冷凝剂冷凝液化，经过毛细管时被节流，然后进入膨胀器膨胀蒸发。由于毛细管的节流作用，使冷凝器保持一定的高压(冷凝压力)和使蒸发器保持一定的低压(蒸发压力)。当高压液态制冷剂进入蒸发器时，由于压力骤降而迅速沸腾蒸发，并吸收被冷却物料的热量，气体制冷剂再被压缩机吸回，如此连续周

10、而复始工作，形成了连续制冷循环。采用单片机控制，可以使控制更准确、灵活。电冰箱的工作温度是通过温度控制器控制压缩机的起动和停止从而自动进行调节。驱动压缩机的单相电机不能产生旋转磁场，因此不能自行起动，需要通过继电器接通绕组才能起动。热保护器是压缩机电机的安全保护装置。当电机的电流超过允许值或机壳温度过高时即切断电路。直冷式冰箱的风扇以门触式按钮开关控制，关门风扇运转，开门风扇即停止运转，这样可以减少冷气的外流。时间继电器按设定的时间切断压缩机回路，并接触电热器进行定时除霜。智能型电冰箱温度控制系统结构框图如图1-2所示：图1-2 智能型电冰箱温度控制系统方框图Fig.1-2 Intellige

11、nce electric refrigerator temperature control system block diagram2 系统硬件设计2.1 温度传感器部分2.1.1 AD590的介绍温度传感器是本系统不可或缺的元件，其性能的好坏直接影响系统的性能，因此温度传感器采用电流型集成温度传感器AD590，AD590是通过对电流的测量可得到所需要的温度值2。根据特性分挡，AD590的后缀以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密温度测量电路，其电路外形如图1所示，它采用金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端V；2脚为电流输出端I0；3脚为管壳，一般不用。AD590的引脚

12、图及元件符号如下图2-1所示：图2-1 AD590的引脚图及元件符号Fig.2-1 Base pin chart and part mark of AD590AD590的主特性参数如下：工作电压：430V；工作温度：55150；保存温度：65175；正向电压：44V；反向电压：20V；焊接温度（10秒）：300；灵敏度：1AK。在被测温度一定时，AD590相当于一个恒流源，把它和530V的直流电源相连，并在输出端串接一个1k的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有1mVK的电压信号。AD590具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、无需补偿、热容量小、抗干扰能力强、

13、可远距离测温且使用方便等优点。可广泛应用于各种冰箱、空调器、粮仓、冰库、工业仪器配套和各种温度的测量和控制等领域3。本设计使用AD590来测冷冻室和冷藏室的温度，测温电路图如图2-2所示：图2-2 测温电路图Fig.2-2 Temperature measurement circuit diagram在设计测温电路时，首先应将电流转换成电压。由于AD590为电流输出元件，它的温度每升高1K，电流就增加1A。当AD590的电流通过一个10k的电阻时，这个电阻上的压降为10mV，即转换成10mVK，为了使此电阻精确（01），可用一个96k的电阻与一个1k电位器串联，然后通过调节电位器来获得精确的1

14、0k。2.1.2 除霜电路把热敏电阻安装在蒸发器3mm的某个合适的位置上，当霜厚大于3mm时，热敏电阻接触到霜从而感到较低的温度，其电阻值R变大，A点温度降低，运算放大器输出信号有变化，经A/D转换后送入CPU，经单片机分析、判断后给出除霜命令。除霜电路如图2-3所示：图2-3 除霜电路Fig. 2-3 The electric circuit of defrosts图中热敏电阻为温度传感器，选用MF53-1型热敏电阻，具有负温度系数，灵敏度较高。其阻值和温度的关系为R（t）= （2-1）A点电压与温度关系为 VA=2.68=1.26+0.047t （2-2）累积压缩机的运转时间用以与除霜插入

15、时间进行比较判断的除霜插入时间判断步骤；在上述除霜插入时间判断步骤中，若除霜插入时间已过，便感知箱内温度是否充分地满足除霜插入的温度，对箱内温度感知并比较判断的步骤；在上述箱内温度感知步骤中，如果不是除霜插入的充分的温度，就强制压缩机运转的压缩机强制运转步骤；在上述箱内温度感知步骤中，如果是除霜插入的充分的温度，就对冷藏、冷冻室的门是否被开着进行检测的门检测步骤；在上述门检测步骤中，如果门没有被打开，就进行除霜操作的除霜插入步骤。 冰箱内设有热交换用蒸发器、抽吸通过所述蒸发器的空气的冷气送风扇和除霜加热器等，其特征在于它还由下述部分构成：装设在安装所述蒸发器上的固定部件上的温度检测器；进行下述

16、操作程序的微机：求出当所述送风扇工作时由所述温度检测器测出的温度与当所述送风扇停止工作时所述温度检测器测出的温度之差；当此温度差低于第一设定值时，驱动所述除霜加热器，开始除霜；所述除霜操作开始后，当温度检测器所测温度高于第二设定值时，关闭所述除霜加热器，结束除霜操作。表2-1 主要参数Tablet.2-1 Main parameter标称阻值 rated resistance()2890阻值允许偏差 resistance tolerance(%)0.5 1 2B值（25-85C） B value(25-85C)(K)3565B值允许偏差 B value tolerance(%)2时间常数 ti

17、me constant(s)120耗散系数 dissipation factor(mW/C)6工作温度 working temperature(C)-55100标准代号 S tandard CodeGB6666-86MF53-1的简介：MF53-1型直热式负温度系数热敏电阻器于80、88年分别两次获国家银质奖，该产品具有良好的互换性，稳定性，可靠性和高精度，深受广大用户好评。七十年代初问世以来，已销售数千万支。80年以来销售量逐年大幅度增长，年销售量200-300万只。97年销售量为280万只。销往除台湾外的全国各省市及地区。表2-2 阻值-温度特性曲线 Tablet.2-2 R-T Char

18、acteristics温 度Temperature(C)零功率电阻值Zero-power resistance()零功率电阻值允许偏差Zero-power resistance tolerance(%)1.0级1.5级-551460102*6.439.65-5010891026.149.21-458100105.888.82-406060105.638.45-354587105.408.10-303530105.307.95-252712105.207.80-202098105.097.64-151648104.907.35-101290104.717.07-51025104.636.9508

19、170*4.546.81566264.486.721053594.336.501543354.206.302035064.096.14252890*3.965.943023793.885.823519713.755.624016433.635.444513773.525.285011603.415.1155968.03.314.9660823.03.214.8165702.03.114.6670602.03.024.5375520.02.944.4180450.02.854.2785390.0*2.774.1590339.02.704.0595296.02.633.94100258.0*2.5

20、63.84注：1.0级，1.5级指产品测温精度 用途与特点：主要适用于远距离多点位温度、湿度的测量和控制系统作感温元件，也适用于厂房、宾馆的空气调节；油库、仓库的火警预报；铁路、桥梁地温的监视；矿山、煤井的温度测量和控制等方面作感温元件。 在+70C下的阻值随时间变化特性见图，经可靠性试验，失效率为4.5X10-8/h，其失效判据： 1）外观端封开裂 2）室温阻值变化R/R2% 3）B值变化B/B1%外形结构和尺寸：图2-4 MF53-1外形结构与尺寸图Fig. 2-4 MF53-1 shape the structure and size2.2 放大器部分2.2.1LM324是四运放集成电路

21、，它采用14脚双列直插塑料封装。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立4。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。2.2.2 AA/D转换电路采用逐次逼近式8位AD0809芯

22、片。0809共有8路模拟输入通道，本系统只用了其中4个通道IN0IN3。其中IN0作为冷冻室温度J检测通道。IN2作为除霜检测通道，IN3作为电源电压检测通道。ADC0809是8位A/D转换器，转换时间为100us，ADC0809的转换误差为1LSB。芯片由8路模拟开关、地址锁存和译码电路、A/D转换电路及三态输出锁存缓冲组成。转换器由电源（+5V）供电，模拟量输入范围为0+5V，无需零点和满刻度调整。主要特性1）8路8位AD转换器，即分辨率8位。2）具有转换起停控制端。3）转换时间为100s4）单个5V电源供电5）模拟输入电压范围05V，不需零点和满刻度校准。6）工作温度范围为-4085摄氏

23、度7）低功耗，约15mW。 内部结构ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式AD转换器，内部结构如图2-5所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型DA转换器、逐次逼近寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成5。因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输出与TTL兼容。图2-5 ADC0809内部结构图 Fig. 2-5 Internal structure drawing of ADC0809外部特性（引脚功能）ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，ADC0809的引脚图如图2-6所示。图2-6

24、ADC0809的引脚图Fig. 2-6 Pin picture of ADC0809下面说明各引脚功能：IN0IN7：8路模拟量输入端。2-12-8：8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。START： AD转换启动信号，输入，高电平有效。EOC： AD转换结束信号，输出，当AD转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当AD转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ

25、。REF（+）、REF（-）：基准电压。Vcc：电源，单一5V。GND：地。ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 AD转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到AD转换完成，EOC变为高电平，指示AD转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。ADC0809与单片机接口电路见图2-7，图中ADC0809的A、B、C三端通过地址锁存器接于P0口的P0.0P0.2，该

26、三端控制模拟通道号的选择5。P1.6与WR、RD端经过与非门接于0809的ALE、START、OE端，控制ADC0809的启动、读、写。ADC0809的EOC端悬空，转换后利用软件延时一段时间再读结果，不用中断方式。图2-7 ADC0809与单片机接口电路图Fig. 2-7 ADC0809 and MCU interface circuit2.3 主机电路2.3.1 单片机及其外围电路主机电路采用AT89S51单片机，一片A/D转换芯片ADC0809，构成基本系统，另外功能键和LED显示由串行扩展几片74LS164实现7。还有一些附加电路如电源电路、电压检测和报警电路等。AT89S51的介绍：

27、AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位 HYPERLINK /detail/?article_id=59102 l # 单片机，片内含4KbytesISP(in-system programmable)的可反复擦写1000次的flash只读程序 HYPERLINK /detail/?article_id=59102 l # 存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。1、控制

28、中心CPU系统CPU CPU由控制器和运算器两部分组成，主要完成取指令、指令译码、发出各种操作所需的控制信号，使单片机的各个部分协调工作等功能。时钟系统 时钟系统是单片机的心脏。单片机的所有部件都是按照时钟系统提供的节拍工作。总线控制单元 总线控制单元包括复位控制系统和外部并行总线时序。复位是将单片机的主要功能部件和寄存器单元初始化。外部并行总线时序是单片机并行扩展时对所扩展器件进行控制的时序信号。2. 外围单元程序存储器和数据存储器输入/输出口 输入/输出口（I/O口）是从外部获取信息，并将控制信号送达被控对象的必经之道。特殊功能积存器 特殊功能积存器（SFR）是具有不同特定功能积存器的统称

29、。SFR是单片机内资源的控制指挥中心。单片机对所有片内功能单元的操作和控制都是通过访问SFR来实现的。3. 基本功能单元对于AT89S51单片机而言，定时器/计数器、中断系统、串行通信口UART是其基本功能单元。AT89S51引脚结构如图2-8所示。图2-8 AT89S51的引脚图Fig.2-8 Pin picture of AT89S511）主要特性：兼容MCS-51指令系统；4k可反复擦写(1000次）ISP FLASH ROM；32个双向i/o口；4.5-5.5v工作 HYPERLINK /detail/?article_id=59102 l # 电压；2个16位可编程定时/ HYPER

30、LINK /detail/?article_id=59102 l # 计数器；时钟频率0-33MHz；全双工UART串行中断口线；128x8bit内部RAM；2个外部中断源；低功耗空闲和省电模式；中断唤醒省电模式；3级加密位；看门狗（WDT）电路；软件设置空闲和省电功能；灵活的ISP字节和分页编程；双数据寄存器指针。2）引脚说明8：VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源GND(Pin20)：接地线P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这

31、组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序检验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流()。 P2口：P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平

32、，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流()。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRi指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和其他控制信号。 P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，他们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口

33、。作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（）。P3口也可作为AT89S51的一些特殊功能口，如下所示：P3口引脚备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序检验的控制信号。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。WDT溢出将使该引脚输出高电平，设置SFR AUXR 的DISRTO位（地

34、址8EH）可打开或关闭该功能。DISRTO位缺省位RESET 输出高电平打开状态。ALE/：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲()。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活。此外，改引脚会被微弱拉高，单片机执行外部

35、程序时，应设置ALE无效。：程序储存允许（）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的信号。/：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址位0000H-FFFFH），端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存端状态。如端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程电压Vpp。XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。3）振

36、荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。4）芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89S51设计和配置了 HYPERLINK /detail/?article_id=5910

37、2 l # 振荡频率可为0Hz并可通过软件设置掉电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时 HYPERLINK /detail/?article_id=59102 l # 计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结 HYPERLINK /detail/?article_id=59102 l # 振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。2.3.2 上电手动复位电路复位电路的基本功能是系统上电时提供复位信号直至系统电源稳定后撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时

38、才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位，图2-9中所示的RC复位电路可以实现上述基本功能。图2-9为其输入-输出特性，但解决不了电源毛刺点和电源缓慢下降电池电压不足等问题9。而且调整RC常数，改变延时会令驱动能力变差。左边的电路为高电平复位有效，右边为低电平Sm为手动复位，开关可避免高频谐波对电路的干扰，上电复位电路如图2-9所示：图2-9 上电复位电路图 Fig. 2-9 Wire reply an electric circuit diagram up2.3.3 该报警电路由一个三极管连接蜂鸣器组成。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。电磁式蜂

39、鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.515V直流工作电压），多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。电磁式蜂鸣器内部构成： 防水贴纸. 线轴. 线圈. 磁铁. 底座. 引脚. 外壳. 铁芯. 封胶. 小铁片. 振动膜. 电路板 电磁式蜂鸣器驱动原理蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线

40、圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机IO引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。S51单片通过一个三极管C8550来放大驱动蜂鸣器，原理图如图2-10所示：图2-10 蜂鸣器驱动电路图Fig.2-10 buzzer drive of circuit如图所示，蜂鸣器的正极接到VCC（5V）电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的发射极E，三极管的基级B经过限流电阻R1后由单片机的P2.0引脚控制，当P2.0输出高电平时，三极管T1截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当P2.0输出低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电

41、流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过程序控制P2.0脚的电平来使蜂鸣器发出声音和关闭。可以通过程序中改变单片机P2.0引脚输出波形的频率，就可以调整控制蜂鸣器音调，产生各种不同音色、音调的声音。另外，改变P2.0输出电平的高低电平占空比，则可以控制蜂鸣器的声音大小，这些我们都可以通过编程实验来验证。2.3.4 当220V市电电网电压过低时，可能损坏电冰箱电机时，R1和W1分压值减小，使LED导通，使集成电路导通，接着使LM324截止，从而切断电冰箱电源。调节W1可设定欠压保护值。当电网电压过高时，有可能使冰箱电机过热烧毁。这是R和W1的分压值增高，使二极管TIL113导通，随之LM324导

42、通，使LED截止。调节W1可设定过压保护值。图2-11 电源电压检测电路图Fig. 2-11 The examination of power supply and electric voltage electric circuit diagram2.4 功能键及显示电路功能键及LED显示电路见主电路图，采用6个功能键控制冷冻室、冷藏室及速冻温度设定，4位LED数码管负责显示冷冻室、冷藏室温度及压缩机启、停和报警等状态。报警电路是用较大众化的电路完成的，既利用一个三极管驱动器蜂鸣器来实现。显示和键盘电路是通过外扩展芯片74LS164来实现的，该芯片带有驱动电路，可以直接连接。2.4.1功能键电

43、路如图2-12所示：图2-12功能键电路图Fig.2-12 Electric circuit diagram of function key键盘工作原理：AT89S51通过RXD向键盘扫描移位寄存器74LS164逐位发送数据“0”，每次发送后即从P3.5端读入键盘信号，若读得“0”表示有键按下，则转入处理键功能程序。2.4.2 显示电路显示和键盘输入均通过AT89S51的串行口。显示输出通道和键盘输入通道的选择由端口线P3.3和与门A完成10。当两者都为“1”时，AT89S51的TXD端输出同步脉冲通过与门A发送到显示移位寄存器74LS164的移位脉冲输入端，这样AT89S51欲显示的数据，由

44、RXD端输出，移位读入到显示器通道。当P3.2为“0”时，AT89S51RXD的数据仅能被移位读入到键盘扫描用的移位寄存器中。由于显示通道采用LED数码管并用74LS164作为驱动器，所以简化了线路，结构简单，显示字位扩充方便，驱动程序设计容易。显示电路如图2-13所示。图2-13显示电路图Fig. 2-13 The electric circuit diagram of displaying2.5 制冷压缩机和除霜电热丝启、停控制电路图2-14是压缩机和加热丝控制电路。AT89S51单片机控制信号经过P1.3和P1.4端口输出，并在P1.7的控制下锁存在74LS273中，74LS273的输出

45、再经过达林顿驱动器MC1413后驱动固态继电器SSR1和SSR2。当MC1413的16端有高电平输出时，SSR1的3、4引脚端接通，使加热丝接通电源而除霜。当MC1413的15端输出高电平时，SSR2的3、4端接通，使压缩机绕组接通电源而启动，开始制冷。74LS273锁存控制信号，一方面增加输出功率，另一方面也防止单片机复位时引起控制的误动作。采用固态继电器作为压缩机和除霜电热丝的开关，属于无触点开关，内部是大功率的晶闸管电路，不产生火花，无电磁干扰并使高压与单片机系统隔离。 图2-14 压缩机和加热丝控制电路图Fig.2-14 Compressor and heating silk cont

46、rol circuit diagram电冰箱的过欠压保护电路是在电源变压器设计时就考虑到的，在变压器设计时，从变压器的次极可另外绕一组线圈，经整流滤波后的电压接入单片机的AD输入端，当电源电压变化时，此电压将随之变化，单片机把测到的电压与过欠压值相比较，当发现有过欠压现象时，将通过压缩机控制电路切断压缩机电源并报警，达到保护压缩机的效果。按功能要求，电冰箱无论是自动停机还是强制停机，为了延长压缩机的寿命，都要延时3分钟后压缩机才能启动。即在每次接通压缩机时，单片机计时，利用单片机内的EEPROM将计数值保存。在软件设计时，每次上电都要检查此数据是否到3分钟，若时间不到，延时后才能接通压缩机。R

47、和C1构成了断电延时启动电路。当断电后又立即通电时，C1两端电压不能突变，使IC1脚保护低电平而导通，从而使1Q截止，2Q截止，保护了冰箱压缩机。延时时间为3min。自动除霜功能的实现已在前面作了介绍，延时功能可用定时器实现，化霜加热丝的控制电路基本和压缩机的控制电路相同。3 系统软件设计电冰箱控制程序主要由三大部分：主程序、定时器T0中断服务和定时器T1中断服务程序。3.1 主程序主程序是整个电冰箱的总控制程序，如控制各单元初始化、控制中断、定时、显示，键盘程序的启动与重复等。主程序框图如图3-1所示。 图 图3-1 主程序框图 Fig. 3-1 Main procedure frame d

48、iagram开始设堆栈指针工作区清零，送常数设置定时器工作方式启动定时器开中断调显示子程序调键盘分析程序速冻键？温度设置键？增加键？减少键？冷冻室温显键？冷藏室温显键？正常工作键？依标志调相应显示子程序置速冻标志加一处理减一处理置冷冻室显示标志置冷藏室显示标志序清速冻标志YYYYYYNNNNNNNY设置串口行工作方式3.2 T0中断服务程序T0中断服务程序主要完成电源欠压、过压处理、开门状态检查及处理等，其框图如图3-2所示。保护现场保护现场送时间常数中断记数到1s过欠压判断？开门了吗？通过P1.1向T1发脉冲读冷藏、冷冻室温度刷新温度缓冲区求温度均值3min延时记时并处理恢复现场中断返回过欠

49、压处理开门处理NYYYNN图3-2 T0中断服务程序框图Fig.3-2 The T0 breaks off the service procedure frame diagram3.3 T1中断服务程序 T1工作于计数方式，通过计数达到延时3min的目的。T1的中断服务程序主要完成3min定时及温度、初霜、速冻等各种检测，根据检测结果，比较、分析以控制执行元件工作，其框图如图3-3所示。保护现场保护现场中断返回送记数常数速冻控制处理霜厚控制处理停止压缩机工作置3min延控标志恢复现场速冻标志？3min延控标志？温度超上限？3min延控标志？低于下限？NNNNYYY图3-3 T1中断服务程序框图

50、Fig. 3-3 The T1 breaks off the service procedure frame diagram3.4 控制端程序对AT89S51单片机中断现场保护的程序：MOVWF W_TEMP ；将W内容存入到临时寄存器W_TEMP中SWAPFSTATUS，W ；交换STATUS与W内容MOVWF STATUS_TEMP ；将STATUS的内容存入到临时寄存器STATUS_TEMP中中断服务程序SWAPFSTATUS_TEMP，W ；交换STATUS_TEMP与W的内容MOVWF STATUS ；STATUS复原成原来的状态SWAPFW_TEMP，F ；交换内容SWAPFW_T

51、EMP，W ；W复原成原来的状态子程序调用指令(Subroutine Call)指令格式：CALL k；k为立即地址指令格式模式：HERECALLDELAY ；调用延时子程序 DELAY MOVLW 0 x80 ；延时子程序 RETLW 0说明：调用指令执行前，PC=地址HERE调用指令执行后，PC=地址DELAY(标号)，堆栈指针TOS=HERE1(返回地址)。寄存器内容取反指令指令格式：COMFf，d说明：COMF是Complement f的缩写。其中d=1时，操作(f)f；d=0时，操作(f)w。功能：寄存器f内容取反后送入W(d=0)或f自身(d=1)。实例：ORG 0 x1FF GO

52、TOMAIN ORG 0DELAYMAINMOVLW 0 ；主程序开始 TRTS5 ；设置RA口为输出 BCF5，0 ；置RA口0位为0LOOP CALL DELAY ；闪动延时COMF 5 ；RA口求反(亮灭亮控制)GOTO LOOP ；循环int myTransform( int nInput)PUSH EBP ； 保护现场原先的EBP指针 MOVE EBP，ESP return (nInput*2 + 3) % 7；MOV EAX，DWORD PRTNINPUT ； 取参数 LEA EAX，EAX=EAX=3 ；LEA比ADD加法更快 CDQ ； DWORD-QWORD(扩展字长) MO

53、V ECX，7 ； 除数 IDIV EAX，EAX ； 除 MOV EAX，EDX ；商-eax(eax中保存返回值) POP EBP ；恢复现场的ebp指针 RET ； 返回 ；此处删除10条int 3指令，它 ；们是方便调试用的,并不影响程； 序行为。 int main( int argc， char * argv)PUSH EBP ； 保护现场原先的EBP指针 MOV EBP，ESP SUB ESP，10H ； 为取argc, argv修正堆栈指针。 int a3； for ( register int i=0 ； ii IMP MAIN+18H (00401038) ； 判断循环条件

54、MOV EAX，DOWRD PTR i ； i-eax ADD EAX，1 ； eax + MOV DOWRD PTR i，eax ； eax-i CMP DOWRD PTR i，3 ； 循环条件： i与3比较 JGE MAIN+33H (00401053) ；如果不符合条件，则应结束循环 ai = myTransform(i) MOV ECX,DOERD PTR i ；i-ecx PUSH ECX ；ecx (i) - 堆栈 CALL MYTRANSFORM (00401000) ；调用myTransform ADD ESP，4 ；esp+=4： 在堆中的新单元；准备存放返回结果 MOV E

55、DX,DOWRD PTR i ； i-edx MOV DOWRD PTR A edx*4，EAX ；将eax(myTransform返回值)；放回ai JMP MAIN+0FH (0040102f) ；计算i+，并继续循环 return 0XOR EAX，EAX ；返回值应该是0 MOV ESP，EBP ；恢复堆栈指针 POP EBP ； 恢复BP RET ； 返回调用者(C+运行环境)显示及报警子程序：DIS： MOV A，R2 ；（R2）加（R3）加（R4） ADD A，R3 ；即得报警点地址 DA A ADD A，R4 DA A MOV R4，A ；把相加结果存入R4中 MOV 21H，

56、#00H ；置循环显示初值HDISP：MOV A，R4 ANL A，#0F0H ORL A，#07H ；选通高位数码管 MOV R2，A ；送显高位 ACALL DELAD2 ；延时 MOV A，R4 ANL A，#0FH SWAP A ORL A，#0BH ；选通高位数码管 MOV P2，A ；送显低位 ACALL DELAD2 ；延时 INC 21H MOV A，#0FFH XRL A，21H JZ B1 ；循环显示完否 SJMP HDISP ；未完继续B1 RET ；显示完，返回延时子程序DELAD1：MOV R5，#04H ；延时子程序1DELAD2：MOV R6，#0F0HDELAD

57、3：MOV R7，#0F7HDELAD4：NOP NOP DJNZ R7，DELA DJNZ R6，DELA DJNZ R5，DELA RETDELAD5：MOV R5，#02H ；延时子程序2DELAD6：MOV R6，#0FFH DJNZ R6， DJNZ R5，DELAD64 系统的抗干扰设计常用硬件抗干扰技术针对形成干扰的三要素，采取的抗干扰主要有以下手段11。 4.1抑制干扰源 抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt，di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。 减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/d

58、t则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。 抑制干扰源的常用措施如下： 1）继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加 续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可 动作更多的次数。 2）在继电器接点两端并接火花抑制电路（一般是RC串联电路，电阻一般选几K 到几十K，电容选0.01uF），减小电火花影响。 3）给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短。 4）电路板上每个IC要并接一个0.01F0.1F高频电容，以减小IC对电源的 影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电 容的等效串联电阻，会影

59、响滤波效果。 5）布线时避免90度折线，减少高频噪声发射。 6）可控硅两端并接RC抑制电路，减小可控硅产生的噪声（这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的）。 4.2切断干扰传播路径 按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。 所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大，要特别注意处理。 所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距，用地线把它们隔离和在敏感器件上加蔽罩。 切断干扰传播路径的常用措施如下： 1）充分

60、考虑电源对单片机的影响。电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。 许多单片机对电源噪声很敏感,要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片机的干扰。比如，可以利用磁珠和电容组成形滤波电路，当然条件要求不高时也可用100电阻代替磁珠。 2）如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离（增加形滤波电路）。 3）注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳接地并固定。 4）电路板合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号。尽可能把干扰源（如电机、继电器）与敏感元件（如单片机）远离。 5）用地线把数字区与模拟区隔离。数字地与模拟地要分