电冰箱控制系统
单片机电冰箱自动控制系统毕业论文终极
本科毕业设计题目家用电冰箱自动控制系统的设计学院工业制造学院专业测控技术与仪器学生姓名学号年级指导教师职称年月日家用电冰箱自动控制系统的设计专业：测控技术与仪器学号：学生：指导老师：摘要：本设计是采用 MCS-51 系列中的 STC89C52 单片机作为控制器的核心对电冰箱的工作过程进行控制。
该系统的介绍主要分为两部分：系统的硬件结构和软件编程。
系统的硬件结构包括：单片机、温度采集电路、除霜电路、键盘/显示电路、执行器、报警器等模块。
系统软件包括主程序、中断服务程序和子程序。
通过软件程序来控制压缩机及电加热器的通、断，来实现温控目的和自动除霜功能。
当电冰箱内温度超限、开门超时等情况出现时，系统自动报警，继电器断开禁止压缩机使用。
关键词:电冰箱；单片机；温度采集；除霜；LCD显示温度The Automatic Control System Design of HouseholdRefrigeratorSpecialty: Measurement and Control Technology and InstrumentStudent Number:Student:Supervisor:Abstract: This design is to use the STC89C52 MCS - 51 series single chip microcomputer as the core of the controller to control the working process of the refrigerator. Introduction to the system mainly divided into two parts: the hardware structure and software programming of the system. Hardware structure of the system include: single chip microcomputer, temperature acquisition circuit, defrosting circuit, the keyboard/display circuit, actuators, alarm module, etc. System software includes the main program, interrupt service program and subroutine. Through the software program to control the on compressor and electric heater, and to realize the purpose of temperature control and automatic defrost function. Opened the door when the refrigerator temperature overrun, timeout, and so on and so forth, automatic alarm system, the relay is disconnected from the compressor shall be forbidden to use.Key words:refrigerators; single chip microcomputer; temperature acquisition; defrost; LCDdisplay temperature.目录1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 国内外电冰箱控制技术发展现状及趋势 (1)1.2.1 国内外电冰箱的现状 (1)1.2.2 国内外电冰箱的发展趋势 (3)1.3 研究目的与意义 (4)2 电冰箱结构及工作原理 (5)2.1 电冰箱的分类 (5)2.2 电冰箱的型号 (5)2.3 电冰箱的结构 (6)2.3.1 制冷系统 (6)2.3.2 电控系统 (6)2.3.3 箱体及附件 (7)2.4 电冰箱的工作原理 (7)3 总体设计方案 (8)3.1 方案对比 (8)3.2 总体设计方案 (9)4 系统硬件电路设计 (11)4.1 整机电路 (11)4.2 电源电路 (11)4.3 指示报警电路 (11)4.4 单片机及外围电路 (12)4.4.1 温度检测电路 (12)4.4.2 DS18B20内部结构与测温原理 (12)4.4.3 DS18B20操作命令 (13)4.4.4 DS18B20的硬件电路 (13)4.5 键盘电路 (14)4.5.1 键盘的工作原理 (14)4.5.2 独立键盘 (15)4.6 显示电路 (15)4.6.1 LCD引脚 (15)4.6.2 LCD1602存储的字符 (16)4.6.3 LCD1602的控制指令 (16)4.7 继电器模拟驱动压缩机电路和电热丝除霜电路 (18)4.8 冷冻室霜厚采集电路 (18)4.8.1霜厚采集电路简介 (18)4.8.2 MF53-1简介 (19)4.8.3 ADC0832简介 (19)4.8.4 LM324 简介 (21)4.9 过欠压保护电路 (21)5 系统软件设计 (23)5.1系统主程序 (23)5.2 T0中断服务程序 (24)5.3 T1中断服务程序 (24)5.4 INT0中断服务程序 (25)5.5 INT1中断服务程序 (25)结论 (27)附录1 整机电路图 (28)附录2 PCB电路图 (29)附录3 实物图片 (30)附录4 程序 (31)附录5 调试结果 (39)参考文献 (40)致谢 (41)。
电冰箱控制系统设计
HEFEI UNIVERSITY自动化综合设计设计题目：冰箱温度控制设计系别：11 电子系专业班级：自动化2班指导老师：丁健姓名学号：董祥（1105032020）吴兵（1105032022）王万里（1105032023）丁超超（1105032028）_钱心远（）摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以与针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。
电冰箱温度控制系统是利用温度传感器DS18B20采集电冰箱冷藏室和冷冻室的温度以与蒸发表面温度。
通过INTEL公司的高效微控制器MCS-C51单片机进行数字信号处理，从而达到智能控制的目的。
本系统可实现电冰箱冷藏室和冷冻室的温度设置、电冰箱自动除霜、开门报警等功能。
通过对直冷式电冰箱制冷系统的改进和采用模糊控制技术，实现了电冰箱的双温双控，使电冰箱能根据使用条件的变化迅速合理地调节制冷量，且节能效果良好。
关键词：单片机；温度传感器；电冰箱；温度控制一、设计内容家用电冰箱一般是双门冰箱，分为冷冻室和冷藏室两个部分。
冷冻室用于冷冻食品和制冰。
长时间存放，食品中的水份也会凝结成冰。
冷冻室的温度为-6~-18℃。
为保证冷冻室良好的制冷效果。
当霜厚达3mm 时，能自动检测霜厚并进行除霜。
冷藏室用于在较低的温度中存放食品。
要求有一定的保鲜而不冻伤食物的功能。
冷藏室的温度一般为 0~10℃。
对家用电冰箱的要求是：较高的温度控制精度和最优的节能效果。
系统结构框图：二、硬件设计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。
本电冰箱控制系统要完成冷冻室与冷藏室的温度检测和动态显示的功能，霜厚检测与除霜的功能，温度设置功能，。
控制系统硬件结构如图所示，主要由电源电路,AT89C52最小系统，温度传感器，功能按键， ADC0809转换电路，时钟电路，键盘电路，显示电路，复位电路，测霜、除霜装置。
电冰箱电气连接讲解
PTC 启动继电器具有结构简单,无运动部件,可靠 性好,电路连接方便,与电机的匹配范围广,对电压 波动的适应强,启动时间短等很多优点,是一种用 途很广的新型启动控制器件,但使用时应避免断 电后立即启动,因为在断电后,PTC器件的温度降 到居里点以下需要几分钟的时间,如断电后立即 通电,则会因PTC的温度仍高于居里点而呈高阻 状态,使启动绕组得不到全电压,造成压缩机不能 启动,所以,采用PTC启动继电器的电冰箱,在断电 后应延长一段时间(约5分钟)再使其通电运行。
保护继电器及内埋式过电流、过温升保护继电器 两种。
碟形双金属过流、过温保护继电器是家用
电冰箱上用得最多的一种保护控制器件， 它内部的感温元件是一片碟形的双金属片， 在双金属上固定着两个动触头，正常时着 两个动触头与外壳的两个静触头组成两个 常闭触点，在碟形双金属的下面还安放着 一跟电热丝，这跟电热丝与这两个常闭触 点又是串联的，整个保护继电器只有两跟 引出，在电路中它是与压缩机电机的主回 路串联的，流过压缩机电机的电流必定流 过它的常闭触点和电热丝。
(二)、碟形双金属过流、过温升保护继电器
电冰箱在工作时,除电压过高或过低会引起过载 电流外,制冷系统高压过高、压缩机本身质量差 也会造成电流过大,而使用时电冰箱放置的位置 通风不良或冷凝器离热源过近,箱体门损坏,储存 食物过多或食品温度过高等原因都会造成电冰箱 压缩机长时间连续运转,使压缩机温升过高,因此 在家用电冰箱上保护控制也是一个重要的环节, 常用的保护继电器有碟形双金属过电流、过温升
2、PTC启动继电器
PTC启动继电器是另一种常用在压 缩机上的启动控制元件。PTC是正温度 系数热敏电阻的简称。在它的绝缘外 壳中用两个簧片装着一个陶瓷烧结体, 这个外行象陶瓷的物体便是PTC器件, 它以酸钡为基料,掺入微量稀土元素,经 陶瓷工艺制成的一种半导体热敏元件。
压缩式电冰箱的电气控制系统
2. 不同类型电冰箱冷冻室的温度各不相同。国际上对家 用电冰箱的等级均按冷冻室所能达到的最低温度来区 别，以星号作为标记。星号越多，表示可达到的制冷 温度越低。电冰箱分为五个星级，依次为一星级、二 星级、高二星级、三星级和四星级。
3. 单级压缩式制冷机是目前应用最广泛的制冷设备。它 利用制冷剂在制冷系统中经过压缩、冷凝、节流、蒸 发4个过程完成一个制冷循环，周而复始不断地将被 冷却物体的热量带走，从而获得低温，达到制冷的目 的。
10. 在压缩式电冰箱中，最常用的机械式温控器是感 温囊式的温控器，最常用的过载保护器是蝶形双 金属片式的。
11. 全自动化霜装置有3种形式: 基本自动化霜装置、 积算式自动化霜装置和全自动化霜装置。积算式自
动化霜装置的控制过程和所用的控制元件与基本自
动化霜控制相同，只是定时器连接的位置接在普通 温控器和电动机电路中间;全自动化霜装置则在积算 式基础上增加了双金属温控器和蒸发器化霜超热保 险。化霜过程中的化霜时间由化霜温控来控制。
活动七 箱内风扇电动机机组及照明灯
1. 风扇电动机机组 2. 箱内照明灯
活动八 家用电冰箱的典型电路
1. 直冷式单门电冰箱电路
(1) 具有过电流过温升保护装置的电路 (2) 具有PTC元件和内埋式保护继电器的 电路
(3) 具有全自动化霜控制的电路
2. 直冷式双门电冰箱电路
(1) 直冷式双门电冰箱电路之一
项目四 压缩式电冰箱的电气控制系统
电冰箱控制系统的主要作用，是根据 使用要求，自动控制制冷机的启动、运 行和停止，调节制冷剂的流量，并对制 冷机及其电气设备执行自动保护，以防 止发生事故。此外，还可实现最佳控制， 降低能耗，以提高制冷机运行的经济性。
活动一 电冰箱的电动机
项目四 电冰箱电器控制系统的维修
图4-7 普通压力式温控器
3. 温控器的分类和结构 温控器主要为温感压力式机械温控器和热敏电阻 式电子温控器。（1）普通压力式 （2）按键化霜 （3）感温复位 （4）感温风门 （5）热敏电阻电 子温控。
（1）温感压力式机械温控器。即普通压力式温控器，这种温控 器主要由感温气囊、感温管、触点式微型快门开关和接线端子 组成，如图４-8所示。
二、全自动化霜电路
1. 双门间冷式全自动化霜电路的组成： 有（1）温控器 （2）化霜定时器 （3）化霜保 护器（化霜温控器、限温器） （4）电热丝 （5）熔断器 五部分组成。 2.化霜原理 （1）化霜定时器C-N接通使压缩机累积工作8 小时（或12h），C-N断开，制冷停止。 （2）C-K接通，化霜保护器低温下通。电热丝 构成闭合回路发热，化霜开始。
平“１”， ＳＲ触发器的输出端ＴＣ４０１１－３＃的状态不 变，仍为高电平，压缩机继续工作制冷。
7.电冰箱箱内温度继续降低，负温度系数的热敏电阻阻值增大
，U4#和U7#的电压继续降低，当低于调定值2V时， U4#﹤U5#,TA75339-2#输出为“1”；U7#﹤U6#=2V，TA75339-1# 输出为“0”。
项目四 电冰箱电器控制系统的维修
项目学习目标
知识目标 1．掌握电器控制系统元气件的作用和工作原理 2．会分析电器控制系统的工作原理
技能目标 1.会识别电器控制系统的图形元件和实物。 2.会检查元气件的质量好坏 3.会根据故障分析原因并进行维修
知识一、直冷式双门电冰箱电器 控制系统原理
一、组成
当蒸发器表面温度逐步下降到预定值时，感温管内感温剂的压力下降， 温控开关断开，电路断开压缩机电源，压缩停止运转，制冷停止。 2）冰箱温度调节原理 顺时针调节温控旋钮，数字就增大，冰箱箱内的温度就会调低。逆时针 调节温控旋钮，数字会减小，冰箱箱内的温度就会升高。 3） 温度范围高低调节原理 图4-8中螺钉②是温度范围高低调节螺钉。通过顺时针调节它，相当于 加大主弹簧⑦的拉力，使温控点升高。当冰箱出现不停机故障，可将此 螺钉顺时针调节半圈或1圈即可，不用非要更换温控器。 反之，若逆时针调节②，相当于减小弹簧的拉力，使温控点降低。当冰 箱出现不肯启动故障时，可将此螺钉左旋半圈或1圈。
冰箱控制面板无法操作怎么处理
冰箱控制面板无法操作怎么处理冰箱是家庭生活中必不可少的电器之一，而控制面板是冰箱的重要组成部分。
然而，有时候我们可能会遇到冰箱控制面板无法操作的问题，这给我们的使用带来了一定的困扰。
本文将为您介绍一些常见的冰箱控制面板无法操作的原因以及相应的解决方法，以帮助您解决这一问题。
1. 检查电源连接首先，当冰箱控制面板无法操作时，您应该检查电源连接是否正常。
请确保冰箱的电源线插头牢固地连接在墙上插座上，同时确保插座正常工作。
如果插座损坏或者电源线断裂，请及时更换插座或者修复电源线，然后再次尝试操作控制面板。
2. 检查控制面板锁定功能很多冰箱配备了控制面板锁定功能，以防止误操作或者儿童随意调节温度等参数。
您可以查看冰箱使用说明书，了解如何解除控制面板锁定。
通常情况下，您只需要按住指定的按键几秒钟即可解锁控制面板。
3. 检查触摸屏幕是否干净如果您的冰箱控制面板是触摸屏幕设计，控制面板无法操作可能是由于触摸屏幕上有污垢或者油渍导致的。
建议您使用柔软的干净布料轻轻擦拭触摸屏幕，确保其干净无污垢。
请务必关闭冰箱电源再进行清洁，以避免任何意外发生。
4. 检查电池是否放入正确一些冰箱控制面板需要使用电池供电，如果控制面板无法操作，请检查电池是否安装正确。
通常情况下，电池需要正确放置并确保极性正确，即正极与正极、负极与负极相对。
5. 进行电源重启有时候，冰箱控制面板无法操作可能是由于系统错误或者崩溃导致的。
在这种情况下，您可以尝试进行电源重启。
首先，关闭冰箱电源开关，等待几分钟后再次打开电源开关。
这个过程可以帮助系统重新启动，并有可能解决控制面板无法操作的问题。
6. 寻求专业维修人员帮助如果以上方法均无效，您可能需要寻求专业维修人员的帮助。
他们具有丰富的经验和专业知识，可以快速定位问题，并采取相应的修复措施。
请确保选择信誉良好、经验丰富的维修服务商，以确保您的冰箱能够得到正确的维修。
总结冰箱控制面板无法操作可能是由于电源连接、控制面板锁定、触摸屏幕干净度、电池安装错误或者系统错误等原因引起的。
电冰箱温控系统(DOC)
电冰箱温控系统设计要求: A 、单片机控制。
B 、制冷控制电路、温度监测及恒温控制。
1、设计方案本系统以AT89S51单片机为核心，来实现各个模块的功能。
温度传感器模块、键盘输入模块作为系统的输入模块，液晶显示模块、温度控制器模块、报警模块作为系统的输出模块，构成基本电路，原理框图如图1所示。
温度传感器从设备环境采集温度，单片机AT89S51获取采集的温度值，经处理得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。
当采集的温度经处理后超过设定温度上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器)，当采集的温度经处理后低于设定温度下限时，单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器)。
AT89S51 键盘电路 DS18B20 温度芯片数据传输 继电器1 压缩制冷继电器2加热器 MAX232电平转换芯片 报警电PC 机输入电源 复位电路 LED 数据显时钟电2.测温模块的选择方案DS18B20是一种单端通信的数字式温度传感器，操作简单。
我们把单片机的一条I/O分配给温度传感器，即可完成温度采集。
本系统在温度采集中使用的DS18B20测温原理图如图2-1所示：图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号，送给减法计数器1；高温度系数晶振振荡频率随着温度变化，变化明显，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。
图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数，进而完成温度测量，计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定。
每次测量前，首先将-55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中。
图2-1 DS18B20测温原理图DS18B20的内部有一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL。
当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第1和第2个字节。
第八讲电冰箱电气控制系统部件结构及工作原理
一、电冰箱温控器结构与检测
温控器的种类特点与结构原理 典型电冰箱温控器检修实例 电冰箱温控器的代换演练
温控器的种类特点与结构原理
温控器的种类： ① 膨胀式 金属膨胀式和液体膨胀式温控器。如：双金属片温控器。 ② 机械式 蒸气压力式和气体吸附式温控器。如：压力式温控器。 ③ 电子式 电阻式和电热偶式温控器。如：电子恒温控制器。 电冰箱的三种温度控制方式： ① 单温单一控制方式 ② 双温单一控制方式 ③ 双温双控方式。
其优点是直接感受受电电机机绕内组部的温温度度的变一化种,灵继敏电度器高，；其缺灵点敏是度不较便高于更换
9
碟形热保护继电器：
碟形热保护器 的安装位置
它安装在压缩机外部且紧贴在机壳上,与电机串联,固定在接线盒内。碟 形热保护器常见的故障有双金属片不能复位、线圈烧坏、接点黏连 10
典型电冰箱启动控制器检修实例
公共端 JP启动端标示
SP运行端标示
运行端
启动端
R公共端标示
压缩机绕组标识的三角形所指的绕组接线柱就是与标识相对应的绕组端
（二）压缩机自身性能的检测：——检测压缩机绕组电阻
压缩机绕组的检测：
使用万用表检测启动端与公共端之间的阻值
压缩机绕组的检测：
使用万用表检测运行端与公共端之间的阻值
压缩机绕组的检测：
11
重锤式启动继电器的检测：
使用万用表分别检测启动继电器绕组的阻值和接点间的阻值,一般绕组阻 值较小，而接点间的阻值在断路的情况（触点为常开状态）下应为无穷
大 12
PTC启动继电器的检测：
使用万用表检测PTC启动继电器，在常温下其阻值在15～40Ω之间 13
碟形热保护器的检测：
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电冰箱的控制系统
电冰箱是靠压缩机压缩成液态的工作物质汽化时吸热来达到致冷目的的。
电冰箱有一套电路控制系统，用来控制和保护压缩机正常工作，以维持电冰箱恒温。
电路控制系统一般由温度控制器（简称温控器）、起动继电器、热保护器等构成。
图5－14为普通单门电冰箱的控制系统电路。
从图上可以看出，温控器、热保护器、起动继电器等均跟压缩机电路串联，只有照明灯
和压缩机并联。
箱内的照明灯用按钮式开关来控制。
关门时，冰箱门把开关上的按钮推开，使照明灯电路断开；开门时，开关上的按钮自动弹出，接通电路，箱内
灯亮，便于人们取、放食品。
冰箱的工作温度是通过温控器控制压缩机的开、停来维持的。
图5－15是温度控制器工作原理图。
感温包内充有感温剂气体，一般采用氯甲烷Cl）。
当压缩机停止工作后，蒸发器表面温度逐渐上升，感温包和膜盒（CH
3
中的感温剂气体的温度也随着上升，压强增大，膜片向外伸胀，推动活动触点“3”与固定触点“4”闭合，于是电路接通，压缩机开始工作，继续制冷，
冰箱内温室下降。
当冰箱内温度降低到一定程度，感温包和膜盒内气体压强降低到某个值时，由于弹簧的弹力，使活动触点3和固定触点4断开，切断电源，压缩机停止工作，制冷停止。
如此反复，使箱内温度保持在调定的范围内。
热保护器主要由双金属片和电热丝组成。
图5－16为热保护器工作原理图。
热保护器装在压缩机外壳表面。
当电视超载不能运转时，电流增大，电
热丝温度升高，使附近的双金属片受热变形，触点跳开，切断电路。
当压缩
机机壳温度过高时，也将使双金属片受热变形，切断电路，从而保护压缩机
不致烧毁。
冰箱的工作原理
紧缩式电冰箱是电机紧缩式电冰箱的简称，它是一种常见的冷凝器。
它主要有以下三个组成部份：箱体、制冷系统与控制系统。
而其中最关键的是制冷系统。
制冷系统主要由四大件组成：紧缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，按照控制或是利用需要中间可以选择安装压力控制器、温度控制器、干燥过滤器等辅助器件，但四大件是必不可少的。
此刻就来看看制冷系统是如何工作的。
工作时气态制冷剂(氨或氟利昂等较易被液化的物质)通过紧缩机被急剧紧缩成高温高压的气体后，进入冷凝器（冷凝器相当于一个换热设备，将高温高压的气态制冷剂换热成低温高压的液态制冷剂。
）通过其中的散热片向周围空气即高温热源放热而冷凝结成液态。
液态
制冷剂再通过膨胀阀，所谓膨胀阀就是一个节流装置，因流出膨胀阀的制冷剂受到遏制，因此出来后制冷剂压力降低，温度继续下降，（冰箱的膨胀阀一般用毛细管代替，因从大管突然到小管，一样可以起到节流的效果）成为气液两相，再进入蒸发器（与冷库相连接），此时的制冷剂从冷库即低温热源吸热，使冷库温度降低且自身蒸发成蒸气，成为高温低压的气态制冷剂回到紧缩机继续循环。
正是因为这样，所以夏天用冰箱来冷却房间，不可是不可能的，反而会使其内部温度升高。
电冰箱的工作原理和结构 物质的3种状态及物态转变是冰箱制冷的物理基础 制冷剂是电冰箱的工作物质 电冰箱的三个组成部份 制冷实际是吸热 制冷系统的组成：紧缩机、蒸发器、毛细管、冷凝器
制冷原理图示
循环部位热量制冷剂状态热量吸收与释放说明
压缩机--蒸发器气态 液态消耗电能蒸发器---冷凝器 液态 气态吸收热量即制冷
冷凝器----压缩机气态、降温放出热量向空气中发散
压缩机---重新气态 液态完成制冷循环。