基于A(yíng)VR單片機的電冰箱控制系統

隨著(zhù)電冰箱在日常生活中的普及，人們對電冰葙的性能和控制功能的要求越來(lái)越高，為了滿(mǎn)足人們實(shí)際生活中電冰箱的需要，以AVR單片機為核心，通過(guò)硬件和軟件設計了電冰箱的控制系統，試驗結果表明，該系統性能指標和功能達到了預期目的，具有功能齊全、操作簡(jiǎn)單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。該系統在同類(lèi)產(chǎn)品中處于較高水平，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

多年來(lái)電冰箱在國內市場(chǎng)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(lái)，隨著(zhù)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(lái)越高，加速了對電冰箱功能和需求的轉型和升級，相應地對電冰箱的控制功能要求也越來(lái)越高。

單片機自問(wèn)世以來(lái)，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、速度快、體積小、功耗低、使用方便、性能可靠、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此，廣泛應用在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數據采集和處理、通信系統、高級計算器、家用電器等領(lǐng)域，基于AVR單片機的電冰箱控制系統的設計把單片機技術(shù)充分利用在電冰箱的控制系統上，為現代電冰箱的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 系統總體設計

設計出的電冰箱控鑭系統以AVR單片機為核心，包括硬件設計和軟件設計2部分。整個(gè)系統具有以下功能；

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

2）定期檢測霜厚，當霜厚達到3 mm時(shí)自動(dòng)除霜；

3）定期檢測工作電壓，并進(jìn)行超限報警、禁止壓縮機工作；

4）定期檢測門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并進(jìn)行開(kāi)門(mén)延時(shí)2 min報警；

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

6）通過(guò)鍵盤(pán)人工給定連續速冷時(shí)間值，并顯示出設定值，單片機判斷速冷時(shí)間是否在設定的范圍內，并作出速冷操作處理；

7）利用顯示電路顯示系統中的各種狀態(tài)。

1.1 硬件設計

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

圖1 控制系統的硬件組成框圖

AVR單片機是高速嵌入式單片機，是整個(gè)控制系統的核心部件。由于其具有高速、低耗、保密、費用低廉等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛地應用于軍事、工業(yè)、家用電器、智能玩具、便攜式智能儀表和機器人制作等領(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轉換器即模數轉換器，是指一個(gè)將模擬信號轉變?yōu)閿底中盘柕碾娮釉?。該設計采用的是ADC0809,是M美國國家半導體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉換器。其內部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據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(gè)進(jìn)行A/D轉換，是目前國內應用最廣泛的8位通用A/D芯片。

檢測電路主要完成電冰箱內冷凍室和冷藏室的溫度檢測、霜厚檢測、工作電壓檢測、門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測等工作，并把相應的信息傳遞給單片執進(jìn)行處理。檢測電路的設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(kāi)門(mén)狀態(tài)檢測等電路的設計。

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，以便當霜厚達到3 mm時(shí)能夠自動(dòng)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(shí)發(fā)出報警信號?？刂齐娐分饕强刂浦评鋲嚎s機和除霜電熱絲啟、停操作。時(shí)鐘及復位電路時(shí)鐘及復位電路主要是給單片機提供時(shí)鐘和復位信號，保證單片機能夠正常地工作。功能鍵及顯示電路主要實(shí)現用鍵盤(pán)對冷凍室、冷藏室進(jìn)行設定和速冷控制設定，同時(shí)顯示設定值和設定標志以及系統的各種狀態(tài)。

1.2 軟件設計

基于A(yíng)VR的電冰箱控制系統的軟件設計主要包括主程序、子程序和中斷程序的設計。

1）主程序

主程序是整個(gè)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(shí)、顯示、鍵盤(pán)程序的啟動(dòng)與重復等。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

子程序包括顯示子程序、鍵盤(pán)掃描子程序、依標志位調相應的顯示子程序、加一及減一處理子程序、讀ADC0809通道轉換數子程序、速冷處理子程序、溫度比較并處理子程序和除霜控制子程序等8個(gè)子程序。

顯示子程序就是將顯示緩沖區的數據一位一位地從RXD端輸出給顯示器，顯示出數據和狀態(tài)。鍵盤(pán)掃描子程序具有判斷鍵盤(pán)上是否有鍵按下和判斷閉合的鍵號兩個(gè)方面的功能。

依標志位調相應的顯示子程序就是根據標志位的內容把相應的設置數通過(guò)7段字型碼轉換后送入到顯示緩沖區去。

加一與減一處理子程序都是當主程序判斷到是加一或減一操作時(shí)就是依標志位將相應的設置數加一或是減一處理。

讀ADC0809通道轉換數子程序就是啟動(dòng)ADC0809并且將轉換后的數讀入相應的緩沖區中。

速冷控制子程序就是人工設定一個(gè)連續速冷時(shí)間，單片機再進(jìn)行控制，讓壓縮機連續工作時(shí)間為設定的連續速冷時(shí)間。

溫度比較并處理就是將冷凍室溫度與冷藏室溫度實(shí)際溫度的平均值與設置溫度進(jìn)行比較，若超出范圍就進(jìn)行處理，否則就返回。

除霜控制子程序就是將ADC0809轉換后的值與霜厚為3 mm時(shí)的對應值進(jìn)行比較，若小于3 mm時(shí)就不需要除霜，否則就啟動(dòng)除霜加熱絲進(jìn)行除霜。

3）中斷程序

當中央處理器正在處理內部數據時(shí)，外界發(fā)生了緊急情況，要求CPU暫停當前的工作轉去處理這個(gè)緊急事件。處理完畢后，再回到原來(lái)被中斷的地址，繼續原來(lái)的工作，這樣的過(guò)程稱(chēng)為中斷。實(shí)現這一功能的部件稱(chēng)為中斷系統，申請CPU中斷的請求源稱(chēng)為中斷源，處理急件的程序被稱(chēng)為中斷服務(wù)程序，是事先編好的某個(gè)特定的程序。本系統中涉及到了T0和T1中斷服務(wù)程序。

T0中斷服務(wù)程序主要完成讀ADC0809通道的轉換數、電源電壓欠壓、過(guò)壓處理、并門(mén)狀態(tài)檢測及處理等。

T1中斷服務(wù)程序主要完成3 min定時(shí)及根據檢測結果，比較、分析、控制執行各元件的工作。即進(jìn)行速冷處理、溫度比較并處理、霜厚控制并處理等。

2 結束語(yǔ)

該系統在設計出之后進(jìn)行了多次試驗，試驗數據表明該系統的各項性能指標和功能達到了預期的設計目的，具有功能齊全、操作簡(jiǎn)單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在國內同類(lèi)產(chǎn)品中處于較高水平，具有較高的實(shí)用和推廣價(jià)值。