1.课程设计目的…………………………………………………………………………………1 2.课程设计题目和要求…………………………………………………………………………1 3.设计内容………………………………………………………………………………………1 4设计总结………………………………………………………………………………………14 参考书目…………………………………………………………………………………………14 附录………………………………………………………………………………………………15
1 课程设计目的
1.1 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。
1.2 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。
2 课程设计题目和要求
2.1 课程设计题目描述
随着社会的发展和生活水平的提高，人们对家用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，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。而采用单片机温度控制系统，不仅可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。本文即为基于单片机的电冰箱温度控制系统。 2.2 课程设计的要求
2.1.1设定2个测温点，测量范围：－26C～＋26C，精度±0.5C； 2.1.2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； 2.1.3制冷压缩机停机后自动延时3分钟后方能再启动；
3 设计内容
3.1 硬件设计
LED显示器 MCS51 单 片 机 A/D 转换器 放大器 放大器 冷冻室温度传感器 冷藏室温度传感器 键盘 放大器 除霜传感器 时钟电路 锁存器 复位 功 放 3.1 系统硬件结构图
压缩机 电源 加热丝
3.1.1 单片机采用INTEL公司的高效微控制器MCS51。是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，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AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。INTEL公司的
14KB片内在系统可编程Flash程序存储器；○2时钟AT89C51芯片具有以下特性：○
3128字节片内随机读写存储器（RAM）；○432个可编程输入/频率为0～33MHz；○
52个16位定时/计数器；○65个中断源，2级优先级；○7全双工串行输出引脚；○
8监视定时器；○92个数据指针。 通信接口；○
图3.2 MCS51内部结构图
2
3.1.2 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9V和一组24V低压交流电，然后再经过整流桥D1和D2整流输出直流电压。前者提供给数字电路部分，后者为模拟电路部分提供电能。为了得到标准的±12V，±5V，+5V直流电，故选用三端稳压器7912，7812，7905和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。
图3.3 数字电路供电图
图3.4 模拟电路供电图 3.1.3 温度测量电路
如图3.5所示，温度传感器选用了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)=286/(26.8+t)-2.68kΩ 利用温度传感器可以很容易测得冷藏室温度和冷冻室温度。
3
图3.5 温度测量电路 3.1.4 温度控制电路
本设计的电冰箱温度控制器，具有双限温度控制 (控制范围宽可在-25-+100℃之间调整)、超限指示及负载工作指示功能，适用于制热或制冷设备的自动温度控制。电路工作原理，该电冰箱温度控制器电路由温度检测输人电路、触发器和控制执行电路组成，如图3.6所示。
图3.6 温度控制电路 4
3.1.5 键盘与显示电路
从图3.7中可以看出，键盘电路和LED显示电路由串行口扩展5片74LS164实现。系统采用了6个功能键控制冷冻室、冷藏室及速冻时间设定，4个LED数码管用于显示冷冻室、冷藏室温度及压缩机启、停和故障等状态。
显示输出通道和键盘输入通道的选择由端口线P3.2和一个与门完成。当P3.2为“1”时，MCS51的TXD端输出同步脉冲，通过与门发送到显示移位寄存器74LS164的移位脉冲输入端，这样MCS51欲显示的数据，由RXD端输出，移位读入到显示器通道。当P3.2为“0”时，MCS51的RXD端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。键盘工作原理也很简单，MCS51通过RXD端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T0(即P3.4)端读入键盘信号，若读得“0”表示有键按下，转入处理键功能程序。
图3.7 键盘与显示电路
3.2 软件设计 3.2.1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。为系统软件的主干部分。 5
开始设堆栈指针工作区清零设置定时器工作方式设置串口工作方式0启动定时器开中断调显示子程序调键盘分析程序速冻键 Y置速冻标志NN温度设置键 Y增加键 YYYYYY加一处理N减少键 减一处理N冷冻室温显键 置冷冻室显示标志N冷藏室温显键 置冷藏室显示标志N正常工作键 清速冻标志N依标志调相应显示子程序
图3.8 主程序流程图
ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H LJMP DY_INT
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ORG 000B LJMP TIME0_INT ORG 0030H DATA 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
LCALL KEY
LCALL GETWD
MOV 62H , R0 INC DATA LCALL GETWD MOV 63H , R0 DEC DATA MOV R3 , 62H MOV R4 , 63H LCALL DISP MOV A , 60H CLR C
HIGH：CJNE A , 62H , HIGH1 ; 7
; 初始化 ; 键盘扫描 ; 获得冷藏室温度
; 获得冷冻室温度
; 显示两室温度值
冷藏室温度等于高于设定值时 AJMP HIGH2 HIGH1：JC HIGH3 HIGH2：SETB V1
LCALL OPEN AJMP LOW
HIGH3：MOV A , 61H CLR C
CJNE A , 63H , HIGH4 ; AJMP HIGH5
HIGH4：JC LOW HIGH5：SETB V2
LCALL OPEN LOW： MOV A , 61H
CLR C
CJNE A , 63H , LOW1 ; AJMP LOW2
LOW1：JNC LOW3 LOW2：CLR V2
LCALL CLOSE AJMP LS
LOW3：MOV A , 60H
CLR C
CJNE A , 62H , LOW4 ; AJMP LOW5
LOW4：JNC LS LOW5：CLR V1
LCALL CLOSE
LS：MOV R1 , #10H
LS1：LCALL DLY_100MS
DJNZ R1 , LS1 INC 65H
MOV A , 65H 8
; 开启压缩机
冷冻室温度等于高于设定值时; 开启压缩机
冷冻室温度等于低于最低值时 ; 关闭压缩机
冷冻室温度等于低于最低值时 ; 关闭压缩机 ; 延时1S
; 化霜时间计数加1
CJNE A , #00H , LS2 INC 66H
LS2： MOV A , 65H
CJNE A , #08H , LOOP MOV A , 66H
CJNE A , #07H , LOOP JB V1 , LOOP JB V2 , LOOP SETB V3
; 打开V3开始化霜 ; 化霜时间5 S
; 化霜定时时间到且V1,V2均关闭
MOV R0 , #50
DJNZ R0 , LS3
LS3 ：LCALL DLY_100MS
LOOP：AJMP START
END
3.2.2 初始化子程序
初始化模块主要完成初始化I/O口、中断、内存单元,并读出存放在闪烁存储器上的温度设定值。温度设定值存放在闪烁存储器上即使断电也可保存。
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INTI1：CLR A MOV DPTR , #20H MOVC A , @DPTR LCALL DLY_100MS MOV 60H , A INC DPTR
; 读取冷藏室温度设定值 ; 延时确保数据读完
MOVC A , @DPTR LCALL DLY_100MS MOV 61H , A MOV 64H , #00H SETB EX0 SETB IT0 SETB EA RET
3.2.3 键盘扫描子程序
扫描程序采用边延时边扫描的方法，当设置键SET_KEY按下一次，指示灯L1亮，按ADD(+)键和SUB(－)键设置冷藏室温度。当设置键SET_KEY按下二次，指示灯L2亮,L1灭，按ADD(+)键和SUB(－)键设置冷冻室温度。当设置键SET_KEY按下三次，设置完成，指示灯L1，L2均灭。如果3S内无键按下，表示误按或用户放弃设置。退出扫描。
; 清空各状态位 ; 允许外部中断0中断 ; 选择边沿触发方式 ; CPU开中断
; 延时确保数据读完
; 读取冷藏室温度设定值
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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 ; 3SSET：CJNE R0 , #03H , SET1 ; CLR L1 CLR L2
AJMP EXIT SET1：INC R0
CJNE R0 , #01H , SET2 ; SETB L1 AJMP START SET2：CLR L1 SETB L2 AJMP START
ADD：CJNE R0 , #01H , ADD1
MOV A , 60H JB ACC.7 , ADD_1 INC A MOV 60H , A AJMP DSP ADD_1：CLR ACC.7 DEC A SETB ACC.7 MOV 60H , A AJMP DSP
ADD1：CJNE R0 , #02H , START 11
内没有键按下结束扫描
设置键按下三次，设置完成设置键按下一次
设置键按下二次
加键按下
冷藏室温度为正时加1
冷藏室温度为负时加1
; ;
; ; MOV A , 61H INC A MOV 61H , A AJMP DSP
; 冷冻室温度为正时加1
JB ACC.7 , ADD1_1
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 ; SUB：CJNE R0 , #01H , SUB1 MOV A , 60H JB ACC.7 , SUN_1 DEC A MOV 60H , A AJMP DSP SUB_1：CLR ACC.7 INC A SETB ACC.7 MOV 60H , A AJMP DSP
SUB1：CJNE R0 , #02H , START CLR ACC.7
JB ACC.7 , SUB1_1 DEC A MOV 61H , A AJMP DSP
SUB1_1：CLR ACC.7 INC A SETB ACC.7 MOV 61H , A AJMP DSP
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减键按下 冷藏室温度为正时减1
冷藏室温度为负时减1
冷冻室温度为正时减1
冷冻室温度为负时减1
; ; ; ; 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 MOVC @DPTR , A LCALL DLY_100MS MOV R3 , 60H MOV R4 , 61H LCALL DISP AJMP START EXIT：RET OPEN：CLR A ；
3.2.4 延时子程序
; 显示设定值
DLY_100MS：MOV R1 , #64H LOOP1：MOV R2 , #7DH LOOP2：NOP
DJNZ R2 , LOOP2 13
DJNZ R1 , LOOP1
RET
4设计总结
通过此项设计的分析可得到如下结论： (1)本系统运用单片机速度快、体积小、价格低廉的8位MCS51单片机,可以做出可行、可靠性强的自动控制产品---电冰箱温度的控制系统。实现了电冰箱温度的自动控制。 (2)在单片机应用环境不是很恶劣的地方，利用软件抗干扰也可以达到精度不高的要求，而且，节省了硬件资源，降低了产品设计成本，有助于产品的推广。 (3)本系统的设计尽量简化电路，提高软件质量。 (4)本系统支持多功能模块。如果再加上少许外围器件，如语音芯片，环境温度传感器，在软件方面采用模糊控制技术，可以使电冰箱的智能化大大提高。
本系统实现测控一体化、体积小、精度高、使用方便，报警界限值可以由用户根据需要随时进行调整，具有很高的性能/价格比。系统的使用者来说，能够很稳定的控制温度而且稳定性很高。能实现电冰箱温度的自动控制。
在系统的设计过程中，应用了多门学科的知识，使我对各学科有了更深入的理解，加强了知识的灵活应用。同时学会了一个完整系统设计的步骤和方案的选择，以及获取资料的方法，最重要的是设计过程中的团队合作，这些都为我以后工作实践打下了良好基础。
参考书目：参考书目：
1李英顺 单片机原理及应用 北京：中国水利水电出版社，2010
2陈粤初 单片机应用系统设计与实践[M] ．北京：北京航空航天大学出版社，1995 3房小翠 单片机实用系统设计技术[M] ．北京：国防工业出版社，1999 4邱兴永 怎样修理电冰箱[M] ．北京：人民邮电出版社，1999
5李广第 单片机基础[M] ．(修定本)北京：北京航空航天大学出版社，2000 6舒怀林 单片机原理与接口技术[M] ．武汉：华中科技大学出版社，2001 7 郭维芹 实用模拟电子技术．北京：电子工业出版社，1999 14
123456AA正常键冷藏温显键冷冻温显键减少键增加键速冻键30pFXTAL1P3.4+5AQ0BEAVssCPCPCPA74LS164~Q7BQ0~Q7BQ0~Q7BQ0~Q7BLED4LED3LED2LED174LS16474LS16474LS16413TXDT110K10KRESETP2.0P2.1+5P1.12 X IN40012BQ0AAACPCP74LS164~Q75.1K6MHzRXD1230pFXTAL2VCCB10K门开关
VREF+10KVCCIN0D010KR1R5R6CAT24C021NCVCCRESETRESETWDSDAVSSSCL冷冻室测温冷藏室测温除霜测温20K10K2470K10K100K100KIN1100pFAP1.2CP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7ALED1D2D3D4D5D6D7CLK热敏电阻IN210K211LM32410KC3LM3242.68K1131D2D3DOE1Q2Q3QR2R7ABCC1M47KC1+50.47uF13P1.0BDC20.01uFWR274LS37310K211LM324310K+5VTIL113Bo1f 123P1.7P1.3P1.4P1.6RDf 2R310KR810KCLK1D2D74LS2731Q2Q1KR4LEDALESTARTIN3OEIN4IN5IN6IN7GNDVREF-12LED1K0.1uF100KVT1VT24303DG63DG61K+5V+121KIN1IN2MC1413C1C2ADC0809+5VSSR2VT368KW1~220VDTitleT3DG121KSSR1DAT89C51系统总电路图SizeBDate:File:3452006-6-11D:\\爱云\\aiyun\\AIYUN.SCHDOCSheet of Drawn By:6NumberRevisionBL12
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