SPCE061A在電冰箱中應用

3.1系統組成

我們知道，電冰箱一般設有冷凍室和冷藏室，冷凍室用于速凍食品，在冷凍室中的食品可以存放較長(cháng)的時(shí)間，冷凍室的溫度為-16℃ ~~~ -26℃左右；冷藏室以不凍傷食品又有保鮮作用為準，冷藏室的溫度為2℃ ~~~ 10℃左右；冷凍室食品中的水分會(huì )凝結成霜，到一定程度還要除霜。具體的說(shuō)，電冰箱控制器的主要任務(wù)就是控制壓縮機、電磁閥、化霜加熱絲、風(fēng)扇等來(lái)保持箱內食品的最佳溫度，達到食品保鮮的目的，即保證所儲存的食品在經(jīng)過(guò)冷凍或冷藏之后，保持色、味、水分、營(yíng)養基本不變，并用LED將設定溫度或實(shí)際溫度顯示出來(lái)，當冷凍室溫度過(guò)高或開(kāi)門(mén)時(shí)間長(cháng)還會(huì )用語(yǔ)音提示。系統組成如圖8所示。

3.2 硬件組成

整個(gè)系統工作于3.3V電壓下，由電源板提供5V電壓，經(jīng)過(guò)LF33穩壓到3.3V為系統供電。三個(gè)按鍵分別設置冷凍室、冷藏室溫度或人工智能工作方式。溫度傳感器主要由冷凍室、冷藏室、冷凍室蒸發(fā)器盤(pán)管、冷藏室蒸發(fā)器盤(pán)管速凍室、環(huán)境溫度檢測等溫度傳感器組成。主控器不斷采集冷凍室、冷藏室及環(huán)境溫度，并根據設置值及采集值控制各部件的運行。

3.2.1顯示電路

顯示電路由四位8段數碼管組成，用來(lái)顯示冰箱內的實(shí)際溫度、設置溫度或故障，接口電路如圖9所示，采用動(dòng)態(tài)顯示方式驅動(dòng)。

3.2.2 壓縮機、化霜電加熱絲、風(fēng)機、電磁閥控制電路

壓縮機控制電路比較簡(jiǎn)單。由I/O口輸出信號，通過(guò)8050反相驅動(dòng)電路去控制繼電器，再由繼電器控制壓縮機的開(kāi)停。壓縮機的開(kāi)停由相關(guān)室的溫度決定，每次開(kāi)機之前必須檢測延時(shí)保護條件是否滿(mǎn)足，才能作出開(kāi)機決策，其控制電路如圖10所示。

化霜電加熱絲控制電路、風(fēng)機控制電路、電磁閥控制電路結構相似，只是器件參數有所不同，故在一起介紹。

3.2.3 斷電記憶功能

系統擴展一塊AT24C01A來(lái)記憶斷電前的工作狀態(tài)，來(lái)電后仍按斷電前的設定工作。AT24C01A為I2C總線(xiàn)，利用SPCE061A的IOB口的IOB0、IOB1作為SCL、SDA信號，如圖11所示，其中R23、R24為上拉電阻，I2C總線(xiàn)的讀寫(xiě)時(shí)序由軟件控制。

3.2.4 語(yǔ)音提示、報警電路

每次通電開(kāi)機、改變工作模式、冷凍室超溫報警等都會(huì )以甜美的聲音提示您，以保證操作正確，開(kāi)機的提示語(yǔ)音還會(huì )向您普及一些使用電冰箱的常識。報警電路主要用于冷凍室溫度過(guò)高時(shí)，冷凍溫度顯示會(huì )以一定的頻率顯示，并用語(yǔ)音提示“冷凍室超溫”。此時(shí)應檢查冰箱門(mén)是否關(guān)好（請將冰箱門(mén)關(guān)好）？是否一次性放入大量較熱的食品？冰箱工作一段時(shí)間后，冷凍室溫度降低，冷凍溫度顯示停止閃爍，超溫報警功能自動(dòng)消除。

3.3軟件設計

本系統軟件主要由主流程、功能子程序、中斷服務(wù)程序組成。

子程序主要由鍵盤(pán)掃描、鍵碼分析、溫度采集、傳感器檢測、人工智慧模塊、冷藏室溫度采集與控制、冷凍室溫度采集與控制、壓縮機保護及控制、驅動(dòng)模塊、顯示數據計算模塊、運行參數存儲模塊等組成，LED的顯示在256Hz的中斷程序中完成。主流程如圖12所示。

3.3.1 初始化子程序

初始化模塊主要完成初始化I/O口、中斷、內存單元，并讀出AT24C01A相應單元的值進(jìn)行控制，程序流程如圖13。

AT24C01A的0x02單元為標志位：當讀出的值為0xFF時(shí)，表示初次使用，則自動(dòng)進(jìn)入人工智慧控制模式。為0x55時(shí)，表明斷過(guò)電，讀出斷電前的工作狀態(tài)。AT24C01A單元分配如下表：

并且每次存儲時(shí)將各參數存儲在三個(gè)不同的單元中（同一參數存儲三次），每次上電復位后，將三個(gè)單元數據讀出比較，采取三中取二的決策方式，如果三次都不同，則進(jìn)入最安全的方式運行。

3.3.2鍵盤(pán)掃描、鍵碼分析

程序掃描到按鍵，則根據當前運行狀態(tài)和按鍵來(lái)改變運行標志位，并開(kāi)始計時(shí)，如果連續5秒無(wú)按鍵則將有效設置送相應控制單元。

3.3.3人工智慧模塊

通過(guò)檢測環(huán)境溫度的高低，自動(dòng)確定冷凍室和冷藏室設定溫度，如果環(huán)境溫度高，則相應的將冷藏室、冷凍室溫度設置高一些；如果環(huán)境溫度低，則相應的將冷藏室、冷凍室溫度設置低一些，以免壓縮機長(cháng)時(shí)間運行或不運行。

3.3.4冷凍室（冷藏室）溫度采集與控制

通過(guò)冷凍室（冷藏室）溫度傳感器采集冷凍室（冷藏室）溫度，將數據致入顯示緩沖區，并將實(shí)測溫度與冷凍室（冷藏室）設置溫度值比較，如果實(shí)測溫度高于設置溫度，則置冷凍室（冷藏室）高標志，否則返回。

3.3.5壓縮機保護及控制模塊

本模塊包括三部分：壓縮機保護、壓縮機控制、壓縮機啟動(dòng)/停止子程序。

壓縮機保護主要用于壓縮機啟動(dòng)，壓縮機每次啟動(dòng)前先檢查停機時(shí)間是否已經(jīng)延時(shí)5分鐘。若壓縮機已經(jīng)延時(shí)5分鐘，壓縮機可以立即啟動(dòng)；若壓縮機延時(shí)未到5分鐘，則繼續延時(shí)到5分鐘后，壓縮機才可以啟動(dòng)。流程見(jiàn)14。

壓縮機控制主要是根據冷凍室、冷藏室溫度檢測標志、化霜（結束）標志、壓縮機允許開(kāi)機標志來(lái)決策壓縮機啟動(dòng)、停機運行，并置啟動(dòng)/停機命令標志。

壓縮機啟動(dòng)/停止子程序主要根據當前壓縮機的運行狀態(tài)和啟動(dòng)/停機命令標志來(lái)控制壓縮機運行。

3.3.6驅動(dòng)模塊

驅動(dòng)模塊包括壓縮機、電磁閥、風(fēng)扇和化霜加熱絲，程序根據當前運行狀態(tài)和驅動(dòng)標志位來(lái)確定運行狀態(tài)?；刂萍膀寗?dòng)