51单片机的电冰箱控制系统

1、目录 摘要 .III ABSTRACT .IV 1 绪论 .1 1.1 论文研究的背景和意义 .1 1.2 电冰箱电控系统的发展现状 .2 1.3 论文主要设计内容 .2 2 总体设计方案 .4 2.1 总体设计方案简介 .4 2.2 电冰箱电控系统的主要功能和要求 .5 3 系统硬件设计 .6 3.1 AT89C51 单片机最小系统 .6 3.1.1 AT89 系列单片机的概况 .6 3.1.2 时钟电路.9 3.1.3 复位电路.10 3.1.4 单片机系统电源设计.12 3.2 霜厚检测电路 .14 3.2.1 热敏电阻简介.14 3.2.2 运算放大器 LM324 .15 3.2.3

2、霜厚检测电路.16 3.3 冷冻室冷藏室温度检测采样电路 .17 3.3.1 温度传感器 AD590 .17 3.3.2 ADC0809 简介.18 3.3.3 冷冻室温度采样电路图.20 3.3.4 冷藏室温度采样电路图.20 3.3.5 冷冻室冷藏室温度检测采样原理.21 3.3.6 过欠压保护电路.21 3.4 ADC0809 与 AT89C51 接口设计 .22 3.4.1 地址锁存器 74LS373 .22 3.4.2 ADC0809 与 AT89C51 的接口电路 .23 3.5 制冷与除霜控制电路 .24 3.5.1 锁存器 74LS273 .24 3.5.2 驱动控制电路的设计

3、.25 3.6 开门报警电路 .26 3.7 键盘显示电路 .26 3.7.1 接口芯片 8279 简介.26 3.7.2 LED 简介 .28 3.7.3 键盘显示电路设计.29 4 系统软件设计 .31 4.1 系统主程序 .31 4.2 T0 中断服务程序 .32 4.3 T1 中断服务程序 .33 4.4 INT0 中断服务程序 .33 5 结论 .35 参考文献 .36 致谢 .37 摘要 单片机即单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer ），是集 CPU,RAM,ROM,定 时，计数和多种接口于一体的微控制器。其中 51 单片机是各种单片机中最为典型和最

4、有代表性的一种,广泛应用于各个领域。 本课题设计的电冰箱的电控系统主要应用 AT89C51 单片机作为核心控制元件进行 分析和设计，对各部分的软件编程、硬件电路设计、及调试进行了介绍。 本系统分温度测量和信号产生输出两大部分。温度测量部分以模拟电路为主，配 合电压比较模块、A/D 转化模块，在误差允许范围内测量温度值，并进行比较,产生电 压信号。信号经 A/DC0809 进行 A/D 转换，进入 AT89C51 单片机。信号经单片机的控 制运算处理，产生控制信号并输出控制压缩机、加热器的启动与停止。此外，该系统 可通过专用键盘接口芯片 8279 进行温度的设定及显示。系统扩展 LED 显示器，

5、显示 动态的冷冻室温度和冷藏室温度；系统扩展了多个功能键，通过功能键可人为改变控 制设定值从而满足不同用户的不同需要。 近年来，随着微电子技术、传感器技术以及计算机控制技术的发展，人们对电冰 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、人性化 和节能是其发展方向。传统的机械式、简单的电子控制已经难以满足发展要求。为此， 本文介绍了采用 AT89C51 单片机作为控制器核心，对电冰箱的工作过程进行控制，并 用声音将电冰箱的一些工作过程进行提示，使控制过程更人性化。通过 AD590 温度传 感器对冷藏室温度,冷冻室温度进行检测，并将产生的模拟信号，通过 ADC0809 进行

6、 A/D 转换送入单片机；对霜厚度则通过热敏电阻进行温度检测后产生中断信号送入单 片机。温度检测信号经单片机处理后用语调节压缩机和加热器的工作，满足消费者对 温度的设置要求，实现自动除霜功能。 经过实践证明，经过反复的模拟运行、调试，修改，最后形成了一套完整的程序 系统。本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性 价比较高等，具有一定的实用和参考价值。 关键词关键词：AT89C51 单片机,A/DC0809,8279，AD590，电冰箱的电控系统。 Abstract SCM is microcomputer (Single-Chip Microcomputer) wh

7、ich is a set of CPU, RAM, ROM, the timing, number and variety of integrated micro-controller interface. The 51 microprocessor which is quite typical and representative is widely used in various fields. The main topics designed by chip microcomputer AT89C51 finish the function of controlling the frid

8、ge. This paper introduces the electric refrigerators electrically controlled system, including software, hardware design, and commissioning the problems encountered in design as well as solutions. The system is dissolved into temperature measurement and signal output two most voltage measurement par

9、ts in the main circuit simulation, and tie comparative module, A/D conversion module. Surplus microprocessor through data processing, in the range of allowable error temperature measurements shows and generates voltage signal. Signal input is sent into A/DC0809 for A/D conversion. Then the signal af

10、ter conversion enters AT89C51 microprocessor The output that has been dealt with is used to control the run and stop of compressor and heater. In addition ，this system can fulfill the function of successive temperature setting by 8279 ,a chip used to control keyboard and show. The design extends LED

11、 display, which displays the dynamic environmental temperature and extends a few functional keys that a user can input the appropriate temperature parameter for the special need. In these years, with the development of microprocessors and sensor, the demand of function of fridge is becoming higher a

12、nd higher. Users need it has many functions, personal- like interface and little waste of power. However, the traditional fridge can not finish all the functions. As a result, this paper introduces the system which uses AT89C51 as the center of the control system, having sound system to remind users

13、. The 51-computer gets the temperature parameter from the integration temperature sensor and the ADC0809 that transforms the analog parameter to the digital parameter. Then, the 51-computer puts out the signal to control the run and stop of compressor and heater. After repeated debugging and revisio

14、n, the final form of a complete set of procedures system is completed. Practice has proved that the system is steady, and it has the advantages of a simple hardware circuits, software functions, reliable control system, high cost performance, practical and reference value. Keyword：AT89C51,A/DC0809,8

15、279,AD590,electric refrigerators electrically controlled system. 1 绪论 1.1 论文研究的背景和意义 现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制,早期温度控制主要 应用于工厂中，例如钢铁的水溶温度，不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现， 这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。在现代社会中，温度控制不 仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面。酒店厂房及家庭生活中都会见 到温度控制的影子，温度控制将更好的于社会，电冰箱的出现及大量普及就是一个很 好的例子。 随着社会发展，人们对食品温度的控制要求

16、也越来越高，对于电冰箱的温度控制 也就相应的不断提高。 随着电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了 根本性的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么单 片机的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。单片机产生于 20 世纪 70 年代，发展非常迅速，从 8 位单片机发展到了 32 位的单片机，并向双 CPU，大存储 容量，低功耗发展。单片机是高科技产品开发过程中不可或缺的关键手段。它结合传 感技术及计算机等高新技术，并综合应用了机械技术发展的新成果，不管是在民用工 业，还是在国民经济建设中都有着极其广泛的应用前景，广泛应用于工业自动

17、化，智 能仪器仪表的设计制造中，消费电子产品领域，通信方面及武器装备等，含盖了生产、 生活、军事各个领域，实现了电子产品的准确化、智能化、最优化和多功能化，发挥 着越来越重要的作用，引起了各个国家的高度重视。依靠单片机的控制技术作为现代 高科技的重要组成部分，推动着自动化生产、计算机、材料加工、医疗、纺织等相关 领域的发展。是衡量一个国家科学技术水平的重要标志。 正由于用单片机控制器改造落后的设备具有性价比高、提高设备的使用寿命、提 高设备的自动化程度的特点，所以电冰箱的电控系统也采用了单片机为其各功能控制 实现的核心。 而我设计的电冰箱的电控系统就是采用了单片机为控制核心，通过电路设计，扩

18、展外围电路，实现电冰箱的温度控制，自动除霜，温度的显示功能，开门报警功能， 具有很强的实用性，现实性。 通过本论文的研究，我不仅了解电冰箱的相关知识，还掌握了 AT98C51 系列单片 机的性能特点及连接使用，编程方法，以及一些外围芯片的使用及模拟电路的设计。 1.2 电冰箱电控系统的发展现状 世界第一台电冰箱是在 1918 年由美国的卡尔维纳特公司设计制造出来的，1927 年 美国通用电器公司首次研制出了全封闭式自动制冷电冰箱。我国的家用冰箱行业始于 1956 年改革开放后迅猛发展到，1985 年鼎盛时期全国有 10 多家冰箱生产厂家。目前 已发展到 20 多家。冰箱从最初的单门(单冷藏或单

19、冷冻)发展到双门，再到多门，其控 制系统也得到了很大的发展与完善。 家用电冰箱的主要发展趋势朝容量及功能两个方向发展,其中以大型化、多功能化、 全自动化为主。其中，其功能的发展主要依靠电冰箱电控系统的不断发展和完善，传 统的机械式、简单的电子控制已经难以满足发展要求，因此，这对电冰箱控制器提出 了更高的要求，电冰箱的电控系统的发展也成为了电冰箱功能不断提高的关键。单片 机的出现及应用使电冰箱电控系统的简化和完善有了很大的进步。如目前已经把电脑 和数控技术相结合，开发出了数控冰箱，以及具有模糊逻辑思维功能的变频式空调等。 几年前，伊莱克斯集团曾推出未来冰箱模式“屏幕冰箱” ，这种“屏幕冰箱”因在

20、 冰箱门体上嵌入一台触摸式多媒体电脑而得名。它是迄今为止世界上智能化程度最高 的冰箱。人们在生活中有时忘记一些重要的日子或数据，如妻子的生日，孩子的培训 时间或者是妈妈的手机号，这些信息只需用手轻点一下就能得到，使用者还可以在厨 房一边工作一边收看自己喜爱的电视连续剧或者新闻节目。 “屏幕冰箱”可以与电视监 视系统相连，用户在厨房里就可以看到门外的来访者。除了具备一台冰箱的功能以外， “屏幕冰箱”还能够帮助用户管理食物贮存，考虑到将来的商品都会在包装袋上加上 电子条形码， “屏幕冰箱”可以通过扫描条码准确地传达不同的储藏室里存放了些什么 食物、食品的数量和有效期等信息。 电冰箱的智能化必将随着

21、控制系统的发展而逐步的得到提高。 1.3 论文主要设计内容 本设计的目的是利用单片机采集环境温度值，以数字量的形式存储和显示，可以 独立作为一种设备对温室温度进行有一定精度的控制，经过简单的运算发出各种控制 命令，并能动态的显示当前温度值，设定目标控制温度值。本设计所采用的控制芯片 为 AT89C51 单片机，此芯片功能强大，能够满足设计要求。通过对电路的设计，对芯 片的外围扩展，使得单片机作为控制器核心，对电冰箱的工作过程进行控制，并用声 音将电冰箱的一些工作过程进行提示，使控制过程更人性化。通过 AD590 温度传感器 对冷藏室、冷冻室温度进行检测，并将产生的模拟信号，通过 ADC0809

22、 进行 A/D 转换 送入单片机；对除霜电路则采用热敏电阻进行温度检测后产生中断信号送入单片机。 温度检测信号经单片机处理后用于调节压缩机和加热器的工作，满足消费者对温度的 设置要求，实现自动除霜功能。 2 总体设计方案 2.1 总体设计方案简介 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动与停止，使 冰箱内的温度保持在设定的温度范围内。一般，当蒸发器温度高至 35C 时，启动压 缩机制冷，当温度低于-10C-20C 时，停止制冷。本电冰箱电控系统要完成冷冻室 及冷藏室的温度检测和动态显示的功能，霜厚检测及除霜的功能，开门报警功能，温 度设置功能，以及电源过欠压保护功能。此设计

23、的电冰箱电控系统是以 AT89C51 作为 主控制芯片,ADC0809 为模数转换芯片,AD590 温度传感器为温度检测元件，液晶显示 器,按键开关等元器件组成,通过软硬件结合实现键盘扫描,液晶显示,I/O 口扩展功能。 该系统具有简洁，操作简便，实用方便的特点。 此设计的总体框图如图 2-1 所示： 显显示示器器 键键盘盘 时时钟钟电电 路路 复复位位 电电源源 锁锁 存存 器器 压压缩缩 机机 AT89C51 单片机 霜霜厚厚传传 感感器器 比比 较较 器器加加热热 丝丝 功功 放放 A A/ /D D 转转 换换 器器 放放 大大 器器 放放 大大 器器 过过欠欠压压保保护护 冷冷冻冻室

24、室温温 度度传传感感器器 冷冷藏藏室室温温 度度传传感感器器 图 2-1 系统总体设计硬件方框图 外围电路是 AT89C51 工作的基础保障电源电路提供稳定的+5V 工作电压；时钟 电路用于产生单片机工作所需的时钟信号；复位电路使单片机实现初始化状态复位。 键盘电路用于向系统输入运行参数，控制系统的运行状态。通过键盘扫描等程序设计 把键盘输入的数据在液晶显示器上显示。LED 电路用来显示键盘输入的数据，AD590 实 现对冷冻室和冷藏室的温度检测，ADC0809 完成对温度的模数转换，将信号上传给单片 机，其功能是靠硬件电路的设计和软件程序的结合来实现的。热敏电阻感测温度，判 断霜厚程度，产生

25、中断信号，结合单片机软件程序，控制加热器的启动与停止，完成 自动除霜的功能。 2.2 电冰箱电控系统的主要功能和要求 1 设定 3 个测温点，测量范围-26C+26C，精度0.5C； 2 利用功能键分别控制温度设定、冷藏室和冷冻室温度设定等； 3 利用数码管显示冷冻室、冷藏室温度，压缩机启动停止和报警状态； 4 制冷压缩机停止机后自动延时 3min 后方能再启动； 5 电冰箱具有自动除霜功能，当霜厚达 3mm 时自动除霜； 6 开门延时超过 2min 发声报警； 7 工作电压 176V240V，当过压或欠压时，禁止启动压缩机。 3 系统硬件设计 3.1 AT89C51 单片机最小系统 3.1.

26、1 AT89 系列单片机的概况 AT89 系列单片机是美国 Atmel 公司的 8 位 Flash 单片机产品。这个系列单片机的 最大特点是在片内含有 Flash 存储器，而其他方面和 MCS51 没有太大的区别。该系 列有着十分广泛的用途，特别是在便携式、省电和特殊信息保存的仪器和系统中显得 更为有用。 1AT89 系列单片机的特点 (1) 内含有 Flash 存储器 由于片内含有 Flash 存储器，因此在系统开发过程中可以十分容易地进行程序的修 改。同时，在系统工作过程中，能有效地保存数据信息，即使外界电源损坏也不影响 信息的保存。 (2) 和 AT80C51 插座兼容 AT89 系列单

27、片机的引脚和 MCS51 系列单片机的引脚是一样的。只要用相同引 脚的 AT89 系列单片机就可以取代 MCS5l 系列单片机。 (3) 静态时钟方式 AT89 系列单片机采用静态时钟方式，节省电能，这对于降低便携式产品的功耗十 分有用。 2AT89 系列单片机的概况 AT89 系列单片机共有 7 种型号，分别为从 89C51、AT89LV51、AT89C52、AT89LV52、AT89C2051、AT89C1051、AT89S8252 。其中 AT89LV51、AT89LV52 分别是 AT89C5l、AT89C52 的低电压产品。最低电压 可以低至 2.7V。而 AT89C2051、AT8

28、9C1051 则是低档型的低电压产品。它们只有 20 条引脚最低电压也为 2.7V，见表 3-1。 表 3-1 AT89 系列单片机概况 型号AT89C51AT89C52AT89C1051AT89C2051AT89S8252 Flash（KB）48128 片内 RAM（B） 12825664128256 I/O 条3232151532 定时器（个）23123 中断源（个）68369 串行接口（个） 11111 M 加密/级33223 片内振荡器有有有有有 EEPROM（KB ） 无无无无2 3AT89C51 单片机的引脚封装及功能 AT89C51 单片机的引脚封装图如图 3-1 所示： P1.

29、0 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.6 RST P3.0 P3.2 P3.1 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.7 XTAL2 XTAL1 GND VCC P0.0 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.7 VPPEA/ PROGALE / PSEN P2.7 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.0 (RXD) (TXD) (T0) (T1) 0INT 1INT WR RD 1 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 19 18 17 16 15 14 13 26 27 28 29 30 3

30、1 32 33 34 35 36 37 38 39 40 23 24 25 21 22 P1.7 20 图 3-1 AT89C51 单片机的引脚封装图 管脚说明如下： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可 以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O

31、 口，P1 口缓冲器能接收输 出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下 拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址 的高八位。在给

32、出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储 器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接 收高八位地址信号和控制信号。 P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门 电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由 于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： 管脚备选功能 P3.0/RXD（串行输入口） P3.1/TXD（串行输出口） P3.2/INT0（外部中

33、断 0） 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 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位 字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周 期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用 于定时

34、目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时，ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令 是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止， 置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周 期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH） ，不 管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，

35、/EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保 持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程 电源（VPP） 。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 3.1.2 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 AT89C51 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（

36、晶体振荡器和电容） ，即可构成一个稳定的自激振荡 器。在 AT89C51 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。 AT89C51 的时钟电路如图 3-2 所示： XTAL1 XTAL2 /EA Vss C1 30pF C2 30pF 12MHZ 图 3-2 AT89C51 的时钟电路 用晶振和电容构成谐振电路。电容 C1、C2 容量在 1540pF 之间，大小与晶振频 率和工作电压有关。但电容的大小影响振荡器的稳定性和起振的快速性，为了提高精 度，本实验板采用 30pF 的电容作为微调电容。在设计电路板时，晶振、电容等均应尽

37、可能靠近芯片，以减小分布电容，保证振荡器振荡的稳定性。 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。AT89C51 芯片内部有复位电路，RST 引 脚是复位信号的输入端高电平有效，复位方式有自动复位和手动复位两种。本单片机 系统采用自动复位方式复位。 AT89C51 的复位电路如图 3-3 所示： Vcc C3 22F R1 1K R2 10K 1 10K P1.6 P1.5 P1.1 P3.0 /CS SO /WP V

38、ss Vcc REST SCK SI AT89C51 X25045 REST + S R3 C4 0.1F 图 3-3 X25045 复位电路图 在实际环境中,微机测控系统常常受到干扰,其中大型设备的启停、强继电器的通 断、电源波形畸变等因素会造成电源电压的波动,瞬间的压降往往造成系统死机、数 据丢失和误操作,使系统无法正常运行,甚至出现事故,所以对系统电源电压的监测、 控制和重要数据的有效保存十分重要。 X25045 是美国 Xicor 公司的生产的标准化 8 脚集成电路，它将 EEPROM、看门狗 定时器、电压监控三种功能组合在单个芯片之内，大大简化了硬件设计，提高了系统 的可靠性，减少了

39、对印制电路板的空间要求，降低了成本和系统功耗，是一种理想的 单片机外围芯片。X25045 引脚如图 3-4 所示： 图 3-4 X25045 引脚图 其引脚功能如下： CS：片选择输入； SO：串行输出，数据由此引脚逐位输出； SI：串行输入，数据或命令由此引脚逐位写入 X25045； SCK：串行时钟输入，其上升沿将数据或命令写入，下降沿将数据输出； WP：写保护输入。当它低电平时，写操作被禁止； Vss：地； Vcc：电源电压； RESET：复位输出。 X25045 在读写操作之前，需要先向它发出指令，指令名及指令格式如表 3-2 所示。 表 3-2 X2504 指令名及指令格式 X250

40、45 硬件连接图如图 3-3 所示。X25045 芯片内包含有一个看门狗定时器，可通 过软件预置系统的监控时间。在看门狗定时器预置的时间内若没有总线活动，则 X25045 将从 RESET 输出一个高电平信号，经过微分电路 C4、R3 输出一个正脉冲， 使 CPU 复位。图 3-3 电路中，CPU 的复位信号共有 3 个：上电复位(C3、R2)，人工复 位(S、R1、R2)和 Watchdog 复位(C4、R3)，通过或门综合后加到 RESET 端。C4、R3 的时间常数不必太大，有数百微秒即可，因为这时 CPU 的振荡器已经在工作。 看门狗定时器的预置时间是通过 X25045 的状态寄存器的

41、相应位来设定的。如表 3-3 所示，X25045 状态寄存器共有 6 位有含义，其中 WD1、WD0 和看门狗电路有关，其 余位和 EEPROM 的工作设置有关。 表 3-3 X25045 状态寄存器 WD10，WD0=0，预置时间为 1.4s； WD10，WD0=1，预置时间为 0.6s； WD11，WD0=0，预置时间为 0.2s； WD11，WD0=1，禁止看门狗工作。 看门狗电路的定时时间长短可由具体应用程序的循环周期决定，通常比系统正常 工作时最大循环周期的时间略长即可。编程时，可在软件的合适地方加一条喂狗指令， 使看门狗的定时时间永远达不到预置时间，系统就不会复位而正常工作。当系统

42、跑飞， 用软件陷阱等别的方法无法捕捉回程序时，则看门狗定时时间很快增长到预置时间， 迫使系统复位。 需要注意的是，在程序正常运行的时候，应该在适当的地方加一条喂狗指令，使 系统正常运行时的定时时间达不到预置时间。系统就不会复位。喂狗指令如下。 main() .;系统正常运行的程序部分 cs=0; /*产生 cs 脉冲*/ cs=1; 3.1.4 单片机系统电源设计 1+5V 稳压电源的设计 +5V 电压源主要用于为 AT89C51，ADC0809，8279，光敏二极管，LED，报警电路 等器件及电路提供稳压源。电源（Vcc）是整个实验板正常工作的动力源泉。电源电 压过大会大大缩短芯片的工作寿命

43、，严重的会烧毁芯片及其它元器件；过小将不能驱 动实验板工作电路。因此设定合适的电源电压值非常重要。此实验板主要芯片工作电 压均位+5V 左右，所以采用 7805 三端稳压 芯片将+12V 整形为+5V 直流给整个实验板 供电。 用 LM7805 设计的+5V 稳压电源电路图如图 3-5 所示： AC220V 50HZ 8V C5 2200F C6 0.1F Vin Vout GND C7 100 C8 0.1F +5V LM7805 D1 + - + - R4 200 LED 图 3-5 +5V 稳压电源电路图 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

44、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。 ML7805 的引脚图如图 3-6 所示： LM7805 Vin 1 Vout 3 GNA 2 图 3-6 LM7805 三端稳压器引脚图

45、 2正负 12V 稳压源的设计 12V 稳压源主要用于为比较器，固态继电器等提供稳压源。其电路图如图 3-7 所 示： 220V 5 6 8 C9 1000F C11 1000F C10 0.1F C12 0.1F 1 Vin GND Vout LM7812 3 2 1 2 3 Vin Vout GND C13 100F C15 100F +12V -12V LM7912 16V 16V C14 0.1F C16 0.1F + + + + - - - - 图 3-7 正负 12V 稳压电源的设计电路图 如图所示为双极性对称稳压电源电路，它采用两只三端稳压器 LM7812 和 LM7912 构成

46、的简单实用的对称型正负稳压电源。LM78 系列输入电压为正电压，LM79 系列三端 稳压器输入电压为负电压，其他特性，两者较为相似。图中，C9，C10 两个电容接 LM7812 的 Vin 端对外电源输入的电压进行平波和高频滤波，C11，C12 两个电容接 LM7912 的 Vin 端对外电源输入的电压进行平波和高频滤波；C13，C1 两个电容接 LM7812 的 Vout 端对整形后的电压进行滤波，C15，C16 两个电容接 LM7912 的 Vout 端 对整形后的电压进行滤波。 该电源输出电压为12V，输出电流最大为 l.5A。对 LM7812，LM7912 的选择，力 求性能参数尽量对

47、称。正、负三端稳压器均要加装合适的散热器。 3.2 霜厚检测电路 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 法是通过热敏电阻检测环境温度，来判断霜厚是否满足化霜条件。当满足化霜条件时， 检测电路产生中断信号，经过单片机的处理，控制接通化霜加热丝，同时断开压缩机。 当检测到的温度值在一定温度值以上后，断开加热丝，并接通压缩机，完成自动除霜 功能。 3.2.1 热敏电阻简介 热敏电阻是一种对温度极为敏感的电阻器。该种电阻器在温度发生变化时其阻值 也随之而变化。 热敏电阻器种类较多，按其结构及形状可分为球形、杆状、圆片形、管形、圆圈 形等。按其受热方式的不同可分为直热式

48、热敏电阻器和旁热式热敏电阻器。按温度系 数可分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻器。按工作温度范围分类有常温、 高温、超低温热敏电阻。 目前应用最广泛的是负温度系数热敏电阻器，其又可分为测温型、稳压型、普通 型。 热敏电阻器的标称值是指环境温度为 25时的电阻值。用万用表测其阻值时，其 阻值不一定和标称阻值相符。 1)正温度系数热敏电阻器的特点。正温度系数热敏电阻器又称 PTC 热敏电阻，该 电阻器温度升高时电阻值也随之增大，而且阻值的变化与温度的变化为正比例关系， 但电阻器的温度超过一个定值时，阻值将急剧增大，当增大到最大值时，电阻值将随 温度的增加而开始下降。 正温度系数热敏电阻器的

49、型号有:MZ4l、MZ4lA、MZ42、MZ-0l、MZ-02、MZ- 03、MZ-04、WZ92、MZ93、MZ71、MZ72、MZ73、MZ74、MZ75、MZ61-1、MZ61- 2、MZ61-3、MZ2A、WZ2B、MZ2C、MZ2D、MZ21-l、MZ21-2 等。 2)负温度系数热敏电阻器的特点。负温度系数热敏电阻器又称 NTC 热敏电阻器， 其图形号与 PTC 热敏电阻器相同。负温度系数热敏电阻器的种类很多且形状各异，常 见约有管状、圆片形等，如图所示。NTC 热敏电阻器的最大特点是电阻值与温度的变 化成反比，即电阻阻值随温度的升高而降低，当温度大幅升高时，电阻值也大幅下降。 常

50、用的负温度系数热敏电阻器的类型有:MF-5l、MF-52、MF53-1、MF53- 2、MF53-3、MF57-l、MF57-2、MF57-3、MFl2-l、MFl2-2、MFl2- 3、MFl3、MFl4、MFl5、MFl6、MFl7、MF2l-l、MF22-l、MF22-2、MF22- 3、RR827、RR831、RR841、RH869、MF3l-l、MF3l-2、MF31-3 等。 3.2.2 运算放大器 LM324 LM324 为四运放集成电路，采用 14 脚双列直插塑料封装。内部有四个运算放大 器，有相位补偿电路。电路功耗很小，LM324 工作电压范围宽，可用正电源 330V，或正负

51、双电源1.5V15V 工作。它的输入电压可低到地电位，而输出电压 范围为 0Vcc。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 组运放相互单独。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相位相反；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 引脚排列见图 3-8。LM124、LM224 和 LM324 引脚功能及内部电路完全 一致。LM124 是军品；LM224 为工业品；而 LM

52、324 为民品。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，价格低廉等特点，因此他被非 常广泛的应用在各种电路中。 图 3-8 LM324 运放内部结构 3.2.3 霜厚检测电路 （1） 霜厚检测电路原理图如图 3-9 所示： - + - + - + 1 +5V Rt Rs 10K 20K 10K 10K R10 400 R9 200 5V稳压源 10K /INT0 +12V VA 2.68K 1/4LM324 1/4LM324 +12V R5 R6 R7 R8 R11 图 3-9 霜厚检测电路图 图中 Rt 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： Rt=286/（26.8+t）-2.68(k) A 点电压与温度关系为: VA=(2.68*5)/(Rt+2.68)=1.26+0.047t （2） 除霜电路工作原理 把热敏电阻器安装在距蒸发器 3mm 的某个合适的位置上,当霜厚大于 3mm 时,热 敏电阻接触到霜而感到较低的温度,其电阻值 Rt 变大,A 点温度降低,电压跟随器输出 电压降低,经放大器放大,输入比较器中。由于输入电压低于比较器的比较电压而输出 低电平，稳压管导通，经反相器输出低电平，结合软件编程，触发单片机产生中断， 控制加热丝的启动和