基于AVR單片機(jī)的電冰箱控制系統(tǒng)的設(shè)計[圖]

摘要：隨著電冰箱在日常生活中的普及,人們對電冰箱的性能和控制功能的要求越來越高,為了滿足人們實際生活中電冰箱的需要,以AVR單片機(jī)為核心,通過硬件和軟件設(shè)計了電冰箱的控制系統(tǒng),試驗結(jié)果表明,該系統(tǒng)性能指標(biāo)和功能達(dá)到了預(yù)期目的,具有功能齊全、操作簡單、使用方便等優(yōu)點。該系統(tǒng)在同類產(chǎn)品中處于較高水平,具有較高的實用價值。

多年來電冰箱在國內(nèi)市場上一直作為儲物、保鮮的空間，人們對于電冰箱的需求也是最基本的冷凍、凍藏等功能。近年來，隨著家用電冰箱的普及以及80后主流消費群體的迅速崛起，人們對電冰箱的性能要求越來越高，加速了對電冰箱功能和需求的轉(zhuǎn)型和升級，相應(yīng)地對電冰箱的控制功能要求也越來越高。

單片機(jī)自問世以來，性能不斷提高，功能不斷增多和完善，加之具有集成度高、功能強(qiáng)、速度快、體積小、功耗低、使用方便、性能可靠、價格低廉等特點，因此，廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、高級計算器、家用電器等領(lǐng)域，基于AVR單片機(jī)的電冰箱控制系統(tǒng)的設(shè)計把單片機(jī)技術(shù)充分利用在電冰箱的控制系統(tǒng)上，為現(xiàn)代電冰箱的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

設(shè)計出的電冰箱控鑭系統(tǒng)以AVR單片機(jī)為核心，包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計2部分。整個系統(tǒng)具有以下功能；

1）定期檢測電冰箱內(nèi)冷凍室和冷藏室的溫度，通過鍵盤人工給定冷凍室及冷藏室溫度，并顯示出設(shè)定值；

2）定期檢測霜厚，當(dāng)霜厚達(dá)到3 mm時自動除霜；

3）定期檢測工作電壓，并進(jìn)行超限報警、禁止壓縮機(jī)工作；

4）定期檢測門開關(guān)狀態(tài)，并進(jìn)行開門延時2 min報警；

5）單片機(jī)判斷冷凍室及冷藏室檢測到的溫度是否在設(shè)定的范圍內(nèi)，并作出對壓縮機(jī)的啟、停操作，制冷壓縮機(jī)停機(jī)后自動延時3 min后方能再啟動；

6）通過鍵盤人工給定連續(xù)速冷時間值，并顯示出設(shè)定值，單片機(jī)判斷速冷時間是否在設(shè)定的范圍內(nèi)，并作出速冷操作處理；

7）利用顯示電路顯示系統(tǒng)中的各種狀態(tài)。

1.1 硬件設(shè)計

基于AVR的電冰箱控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示，主要包括AVR單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、檢測電路、報警電路、控制電路、時鐘及復(fù)位電路、功能鍵及顯示電路等的部分。

圖1 控制系統(tǒng)的硬件組成框圖

AVR單片機(jī)是高速嵌入式單片機(jī)，是整個控制系統(tǒng)的核心部件。由于其具有高速、低耗、保密、費用低廉等優(yōu)點，已廣泛地應(yīng)用于軍事、工業(yè)、家用電器、智能玩具、便攜式智能儀表和機(jī)器人制作等領(lǐng)域，使產(chǎn)品功能、精度和質(zhì)量大幅度提升，故障率低，可靠性高，成本低廉。

A/D轉(zhuǎn)換器即模數(shù)轉(zhuǎn)換器，是指一個將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件。該設(shè)計采用的是ADC0809,是M美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片。

檢測電路主要完成電冰箱內(nèi)冷凍室和冷藏室的溫度檢測、霜厚檢測、工作電壓檢測、門開關(guān)狀態(tài)檢測等工作，并把相應(yīng)的信息傳遞給單片執(zhí)進(jìn)行處理。檢測電路的設(shè)計包括冷凍室及冷藏室溫度檢測、霜厚檢測、電源電壓檢測和開門狀態(tài)檢測等電路的設(shè)計。

溫度檢測電路主要是完成冷凍室溫度檢測與及冷藏室溫度檢測，霜厚檢測電路主要是檢測霜的厚度，以便當(dāng)霜厚達(dá)到3 mm時能夠自動除霜。電源電壓檢測電路主要是檢測工作電壓，并進(jìn)行超限報警、禁止壓縮機(jī)工作。報警電路主要是電源電壓檢測電路檢測到工作電壓超出限度時發(fā)出報警信號。控制電路主要是控制制冷壓縮機(jī)和除霜電熱絲啟、停操作。時鐘及復(fù)位電路時鐘及復(fù)位電路主要是給單片機(jī)提供時鐘和復(fù)位信號，保證單片機(jī)能夠正常地工作。功能鍵及顯示電路主要實現(xiàn)用鍵盤對冷凍室、冷藏室進(jìn)行設(shè)定和速冷控制設(shè)定，同時顯示設(shè)定值和設(shè)定標(biāo)志以及系統(tǒng)的各種狀態(tài)。

1.2 軟件設(shè)計

基于AVR的電冰箱控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括主程序、子程序和中斷程序的設(shè)計。

1）主程序

主程序是整個電冰箱的總控制程序，比如控制單元的初始化、控制中斷、定時、顯示、鍵盤程序的啟動與重復(fù)等。主程序流程框圖如圖2所示。

圖2 主程序流程框圖

2）子程序