畢業(yè)設(shè)計----基于單片機的智能冰箱控制器

1、<p>　　題 目： 智能冰箱控制器</p><p>　　院、部（系）： 電氣工程系</p><p>　　專 業(yè)： 電氣自動化</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　近年來隨著計算機在社會領(lǐng)域的滲透, 單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更

2、新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，以作完善。 </p><p>　　電冰箱溫度控制系統(tǒng)是利用溫度傳感器DS18B20采集電冰箱冷藏室和冷凍室的溫度以及蒸發(fā)表面溫度。通過INTEL公司的高效微控制器MCS-C51單片機進行數(shù)字信號處理，從而達到智能控制的目的。本系統(tǒng)可實現(xiàn)電冰箱冷藏室和冷

3、凍室的溫度設(shè)置、電冰箱自動除霜、開門報警等功能。 </p><p>　　本設(shè)計第二章論述了硬件設(shè)計部分。第三章論述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分。 </p><p>　　通過對直冷式電冰箱制冷系統(tǒng)的改進和采用模糊控制技術(shù)，實現(xiàn)了電冰箱的雙溫雙控，使電冰箱能根據(jù)使用條件的變化迅速合理地調(diào)節(jié)制冷量，且節(jié)能效果良好。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機；溫度傳感器；電冰箱；溫度控

4、制 </p><p><b>　　Abstract:</b></p><p>　　With the infiltration in the social field of the computer in recent years, the application of the one-chip computer is moving towards deepening

5、constantly, drive tradition is it measure crescent benefit to upgrade day to control at the same time. In measuring in real time and automatically controlled one-chip computer application system, the one-chip computer of

6、ten uses as a key part, only one-chip computer respect knowledge is not enough, should also follow the structure of the concrete hardwar</p><p>　　The electric refrigerator temperature control system is uses

7、 the temperature sensor DS18B20 gathering electric refrigerator cold-storageroom and the freezing room temperatureWith evaporating surface temperature monolithic integrated circuit carries on the digital signal processi

8、ng through INTEL corporation’s highly effective micro controller MCS-C51 ,thus achieves the intelligent control the goal .This system may realize the electric refrigerator cold-storageroom and the freezing room tempera&

9、lt;/p><p>　　This article introduced in the first chapter the electric refrigerator system composition and the principle of work, the second chapter elaborated this control system hardware design part. Third cha

10、pter elaborated the system software design part. </p><p>　　By improving the refrigerating system of refrigerator and applying the vague-control technology, the goal of double-temperature, double-control has

11、been realized;it makes possible for the refrigerator to regulate the amount of cold air in a speedy and rational way. Thus, power saving is available </p><p>　　Key words：The one-chip computer；The temperature

12、 sensor；The electric refrigerator；Temperature control </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論6</b></p><p>　　1.1 電冰箱的結(jié)構(gòu)和工作原理6</p><p>　　1 .2 智

13、能冰箱控制器的實現(xiàn)功能6</p><p>　　1.3 家用電冰箱的發(fā)展趨勢7</p><p>　　第二章 智能冰箱控制器系統(tǒng)硬件設(shè)計9</p><p>　　2.1 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計9</p><p>　　2.2 硬件電路主要組成10</p><p>　　2.2.1 MCS-51單片機硬件介紹10&

14、lt;/p><p>　　2.2.2 MCS-51單片機中央處理器10</p><p>　　2.2.3 MCS-51單片機存儲器10</p><p>　　2.2.4 MCS-51單片機中斷系統(tǒng)11</p><p>　　2.2.5 MCS-51單片機引腳介紹11</p><p>　　2.2.6 單片機的時鐘及

15、復(fù)位13</p><p>　　2.2.7 時鐘電路13</p><p>　　2.2.8 基本時序單位14</p><p>　　2.2.9 復(fù)位電路14</p><p>　　2.2.10 單片機應(yīng)用16</p><p>　　2.2.11 智能冰箱控制器中使用89C51單片機的說明17</p>

16、<p>　　2.3 溫度傳感器DS18B2018</p><p>　　2.3.1 DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)18</p><p>　　2.3.2 DS18B20的供電方式選擇21</p><p>　　2.3.3 智能冰箱控制器中采用DS18B20的論證23</p><p>　　2.4 外圍電路設(shè)計23&l

17、t;/p><p>　　2.4.1 供電直流電源23</p><p>　　2.4.2 時鐘震蕩電路24</p><p>　　2.4.3 復(fù)位電路24</p><p>　　2.4.4 過、欠電壓檢測25</p><p>　　2.4.5 開關(guān)檢測26</p><p>　　2.4.6

18、報警器26</p><p>　　2.5 溫度檢測電路26</p><p>　　2.6 鍵盤與顯示電路27</p><p>　　2.6.1 鍵盤顯示電路27</p><p>　　2.6.2 單片機與顯示器接口電路28</p><p>　　2.7 執(zhí)行器28</p><p>　

19、　2.8．電冰箱主要電器零部件29</p><p>　　2.8.1 壓縮機電動機29</p><p>　　2.8.2 啟動繼電器30</p><p>　　2.8.3 過載保護器31</p><p>　　2.8.4 化霜裝置31</p><p>　　2.8.5 電加熱器32</p>&

20、lt;p>　　第三章 電冰箱控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計33</p><p>　　3.1 主程序33</p><p>　　3.2 T0中斷服務(wù)程序34</p><p>　　3.3 T1中斷服務(wù)程序34</p><p>　　3.4 DS18B20測溫子程序圖36</p><p>　　3.5 程序設(shè)計3

21、6</p><p>　　第四章 結(jié)論41</p><p><b>　　結(jié)束語43</b></p><p><b>　　參考文獻44</b></p><p><b>　　致謝46</b></p><p><b>　　第一章 緒論<

22、;/b></p><p>　　眾所周知，電冰箱是現(xiàn)代家庭中必不可少的家用電器。而目前我國市場銷售的冰箱大多采用傳統(tǒng)的機械式溫控，其控制精度差，功能單一，控制方式簡單難以滿足冰箱發(fā)展的要求。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的進一步提高，人們對多功能的發(fā)展要求越來越高。由于單片機性能好，控制功能強，工作可靠，成本低等優(yōu)點，現(xiàn)在已經(jīng)在家電產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。面臨國內(nèi)電冰箱發(fā)展的現(xiàn)狀，在技術(shù)上還與其他發(fā)達國家有一定

23、的差距，我們在原有的基礎(chǔ)上對電冰箱進行了一定的改進，使其適應(yīng)當代個性時尚、節(jié)能環(huán)保、智能高端、精確溫控的發(fā)展方式，使人們體驗聞所未聞的個性化感受，快捷與原汁原味不再是夢想。新一代產(chǎn)品在控制上還增加了人工智能，使家電性能更優(yōu)異，使用更方便可靠。</p><p>　　本次設(shè)計基于大量的市場調(diào)查和理論研究。首先，我對傳統(tǒng)電冰箱控制系統(tǒng)進行了分析。調(diào)查了10多個品牌的電冰箱的控制系統(tǒng)，研究了他們制冷的優(yōu)缺點，吸收了一些比

24、較好的設(shè)計思想。其后，我又查閱了大量的資料文獻，其中最多的是國內(nèi)外最新發(fā)表的關(guān)于制冷方面的論文，豐富了我們的理論依據(jù)。然后，根據(jù)我擁有的材料用單片機實現(xiàn)電冰箱控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，最后在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了其軟件設(shè)計。</p><p>　　1.1 電冰箱的結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　　電冰箱由箱體、制冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和附件構(gòu)成。在制冷系統(tǒng)中，主要組成有壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器和毛細管

25、節(jié)流器四部分，自成一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)。其中蒸發(fā)器安裝在電冰箱內(nèi)部的上方，其它部件安裝在電冰箱的背面。系統(tǒng)里充灌了一種叫“氟利昂12（CF2C12,國際標號R12）“的物質(zhì)作為制冷劑。R12在蒸發(fā)器里由低壓液體氣化為氣體，吸收冰箱內(nèi)的熱量，使箱內(nèi)溫度降低。變成氣態(tài)的R12被壓縮機吸入，靠壓縮機做功把它壓縮成高溫高壓的氣體，再排入冷凝器。在冷凝器中R12不斷向周圍空間放熱，逐步凝結(jié)成液體。這些高壓液體必須流經(jīng)毛細管，節(jié)流降壓才能緩慢流入蒸發(fā)

26、器，維持在蒸發(fā)器里繼續(xù)不斷的氣化，吸熱降溫。就這樣，冰箱利用電能做功，借助制冷劑R12的物態(tài)變化，把箱內(nèi)蒸發(fā)器周圍的熱量搬運到箱后冷凝器里去放出，如此周而復(fù)始不斷地循環(huán)，以達到制冷的目的。 </p><p>　　1 .2 智能冰箱控制器的實現(xiàn)功能</p><p>　　這個由單片機設(shè)計的智能冰箱控制器

27、，與傳統(tǒng)的電冰箱相比，在功能上有了很大的擴展，更加人性化，更加方便，真正實現(xiàn)了智能化的要求。</p><p>　　它的智能化主要表現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p>　　第一，用戶可以通過控制面板上的按鈕，對冷凍室的溫度進行預(yù)先設(shè)定，而不必打開冰箱門，電腦能根據(jù)用戶設(shè)定的溫度，控制壓縮機的開、停，使冷凍室的溫度達到設(shè)定的溫度，同時在控制面板上有數(shù)碼管向用戶顯示冷凍室的實時溫度和預(yù)設(shè)的溫度值

28、。</p><p>　　第二，通過按鈕轉(zhuǎn)換，數(shù)碼管還可以向用戶顯示冰箱壓縮機開機時間和停機時間，用戶通過觀察這兩個計時時間能估計出實時的壓縮機開機時間百分率，了解冰箱的工作狀況及耗電情況，了解在長期的使用過程中冰箱的性能、效率、能耗變化情況。</p><p>　　第三，該冰箱具有“大腦”功能，能夠根據(jù)自身的“感覺” ，不斷做出自身的調(diào)整，如自己控制壓縮機的啟動/停止，以及相應(yīng)的時間；同時，

29、它還忠誠的響應(yīng)主人的號召，時刻按照主人的要求行事。主人下達最終的執(zhí)行任務(wù)，它就通過自身的方式執(zhí)行，如它的行動方向與主人的輸入指令是一致的。</p><p>　　第四，當用戶開啟冰箱門之后，未關(guān)嚴或開門時間過長時發(fā)出開門超時報警、提醒用戶及時關(guān)門以節(jié)省電能，當電冰箱因氟利昂泄漏或壓縮機等機械部件性能劣化，發(fā)生制冷效率下降而使壓縮機長時間開機連續(xù)超過6小時以上，發(fā)出1報警，以及冷凍室溫度下降不下去，高于零下5度時發(fā)出

30、故障2報警。</p><p>　　總而言之，電冰箱使用這個由單片機設(shè)計的冰箱控制器后，用戶再也不用像以前那樣，對使用電冰箱的工作狀況，性能好壞漠然無知，而是通過電腦對電冰箱工作狀況的實時監(jiān)測和顯示，實時清楚了解溫度、效率、能耗的情況；它使得一臺普通的電冰箱有了“大腦”，它能夠通過不斷的檢測，調(diào)整自己的“行為”，使之維持在正常的水平上。當自己“生病”時，便向它的主人發(fā)出病態(tài)信號，并且給予“治療”。這個控制器真正使得

31、電冰箱智能化，因此，稱之為“智能冰箱控制器”。</p><p>　　1.3 家用電冰箱的發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著家用電冰箱的發(fā)展和普及，其耗電量占民用總用電量的比例越來越大(美國為13 %) ，因而，提高冰箱的能源效率，增加我國家電產(chǎn)品在國內(nèi)外市場上的競爭力，與國際水平接軌，已成為生產(chǎn)企業(yè)的重要任務(wù)。為了鼓勵企業(yè)生產(chǎn)節(jié)能冰箱和用戶購買節(jié)能冰箱，世界各國采取了一系列的政策措施。

32、如美國頒布了能源法，制定了包括冰箱在內(nèi)的十二種家用電器的能耗限制標準；日本實施了家用電器系列節(jié)能標準；歐洲對冰箱實行了能效等級標準；此外，加拿大、澳大利亞、臺灣、香港等國家和地區(qū)也制定或?qū)嵤┝穗姳涞哪苄藴省?我國家用電器節(jié)能技術(shù)也是《“九五”國家重點技術(shù)開發(fā)指南》中的重大關(guān)鍵技術(shù)之一，而且國家經(jīng)貿(mào)委已正式確定“九五”期間，節(jié)能與CFCS替代技術(shù)的開發(fā)將作為家用電器行業(yè)參與國際競爭、趕超國際水平的重點項目。 節(jié)能已成為全球關(guān)心的一大課

33、題。 但由于我國冰箱工業(yè)發(fā)展較晚，冰箱節(jié)能技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用與發(fā)達國家相比有大的差距，因此我們必須加強和發(fā)達國家的技術(shù)交流，參考和借鑒國外先進的節(jié)能經(jīng)驗和措施，促進我國冰箱節(jié)能工作的開展。 同時政府部門采取傾斜政策鼓勵企業(yè)進行技術(shù)創(chuàng)新，大力開展節(jié)能產(chǎn)品認證工作，推動冰箱節(jié)能技術(shù)的快速發(fā)展。</p><p>　　第二章 智能冰箱控制器系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　2.1 系統(tǒng)硬件方案設(shè)

34、計</p><p>　　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖所示。系統(tǒng)的硬件電路由80C51單片機、溫度傳感器DS18B20、復(fù)位電路、直流電源供電電路、鍵盤、顯示電路、電壓檢測和報警電路等組成。</p><p><b>　　圖 2-1</b></p><p>　　應(yīng)用89C51單片機控制電冰箱的原理框圖如圖2-1，MCS－51單片機的典型芯片是89C51，其內(nèi)

35、部基本組成為：一個8位的中央處理器（CPU），256byte片內(nèi)RAM單元，4Kbyte掩膜式ROM，2個16位的定時器／計數(shù)器，四個8位的并行I／O口（P0，P1，P2，P3），一個全雙工串行口5個中斷源，一個片內(nèi)振蕩器和時鐘發(fā)生電路。其中2路溫度輸入P1.0和P3.0，一路狀態(tài)電平輸入P2.0，三路鍵盤輸入P0.2、P2.1、P2.5；其中故障報警和冷藏室溫度T2公用一個端口P0.0.</p><p>　　采

36、用溫度傳感器DSI8B20測得冷凍室溫度T1，通過單線與單片機通信，單片機將此溫度值進行保存后，通過控制版面的按鍵輸入某一冷凍室溫度設(shè)定值（電冰箱出廠時候，已經(jīng)輸入了 一個比較合適的溫度值，或叫做隱含值），這個設(shè)定的溫度值由單片機送往右邊四位數(shù)碼顯示的同時，還不斷與實測的冷凍室溫度進行比較，如下：T1≥T設(shè)+8？即冷凍室溫度是否比設(shè)定的溫度高8度，若是的話，單片機P2.0口輸出高電平，使得VT1飽和導(dǎo)通，繼電器K1吸合，壓縮機運轉(zhuǎn)，電冰

37、箱開始制冷過程。若比較結(jié)果是否定的，則壓縮機保持原來狀態(tài)不變，這里會有2種情況：一種是壓縮機在開機后使冷凍室溫度T1降下來，使得T1不再大于T設(shè)+8的情況，這也需要保持壓縮機繼續(xù)停機。程序設(shè)計必須考慮對于非變頻式壓縮機（即活塞式、玄片式等開停式溫控器型），為避免壓縮機的頻繁啟動/停止，而規(guī)定的大約8°C范圍內(nèi)，是上升還是下降進入兩種不同情形時壓縮機應(yīng)有的狀態(tài)。</p><p>　　壓縮機運行后，冷凍室溫

38、度不斷下降，控溫程序?qū)1≤T設(shè)繼續(xù)進行比較，當冷凍室溫度T1降至設(shè)定溫度以下時，單片機P2.0口輸出低電平，繼電器K1釋放，控制壓縮機停機，若比較結(jié)果是否定的，則保持壓縮機開機狀態(tài)不變。</p><p>　　只要壓縮機一運轉(zhuǎn)，單片機就對壓縮機開機進行計時，當壓縮機開機時間達到10小時后，主程序使P2.0口變成低電平，壓縮機停機，同時p1.2口送出高電平，使得VT2飽和導(dǎo)通，繼電器K2吸合，化霜加熱器接通市電2

39、20V，化霜開始?；^程的結(jié)束是由蒸發(fā)器表面的溫度T3來決定的，當結(jié)霜融化，蒸發(fā)器表面溫度T3DS18B20的單線輸入單片機的P.0口，溫度存入單片機，該溫度值與化霜結(jié)束溫度值13度進行比較，T3大于等于13度？若果結(jié)果是肯定，則執(zhí)行兩個動作，一是P2.0回復(fù)低低電平，使化霜繼電器K2釋放，化霜電熱器斷電。二是將壓縮機開機累計時間清零，為下一個化霜控制周期做好準備！</p><p>　　2.2 硬件電路主要組

40、成</p><p>　　2.2.1 MCS-51單片機硬件介紹</p><p>　　單片機主要組成部分分為中央處理器(CPU)、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器--內(nèi)部RAM、內(nèi)部程序存儲器--內(nèi)部ROM、I/O端口、串行口、定時器、終端程序系統(tǒng)。</p><p>　　2.2.2 MCS-51單片機中央處理器</p><p>　　單片機的內(nèi)部最核心的部分

41、是CPU，它是單片機的大腦和心臟。CPU的主要功能是產(chǎn)生各種控制信號、以控制存儲器、輸入/輸出端口的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)的算術(shù)運算和邏輯運算以及位操作處理等。它的功能可分為運算器和控制器兩種。</p><p>　　2.2.3 MCS-51單片機存儲器</p><p>　　89C51單片機中共有256個RAM單元，包括低128個單元(地址為00H ~ 7FH)的內(nèi)部RAM區(qū)和高128位(地址為8

42、0H ~ FFH)的特殊功能寄存器區(qū)。</p><p>　　89C51單片機還有4KB的內(nèi)部ROM，用于存放程序或表格，稱為程序存儲器。</p><p>　　2.2.4 MCS-51單片機中斷系統(tǒng)</p><p>　　89C51單片機的中斷功能比較強，有5個中斷元，即外部中斷2個，定時器中斷2個，串行中斷1個，有2個中斷優(yōu)先級。中斷控制電路主要包括用于中斷控制的四

43、個寄存器:定時器控制寄存器TCON，串行口控制寄存器SCON，中斷允許控制寄存器IE，中斷優(yōu)先級控制寄存器IP等。</p><p>　　2.2.5 MCS-51單片機引腳介紹</p><p>　　MCS-51系列單片機采用40引腳雙列直插式封裝(DIP)，4個并行口共有32根引腳，可分別作為地址線、數(shù)據(jù)線和I/O線；2根電源線；2根時鐘震蕩電路引腳和4根控制線。</p>

44、<p>　　MCS-51單片機是高性能單片機，因為受引腳數(shù)目的限制，所以有許多引腳具有第二功能，以89C51芯片為例，說明各引腳功能如下：</p><p>　　圖 2-2 89C51引腳圖</p><p>　　(1)電源引腳Vcc和Vss</p><p><b>　　Vss：接地端。</b></p><p>

45、　　Vcc：芯片+5V電源端。 </p><p>　　(2)時鐘信號引腳XTAL1和XTAL2</p><p>　　XTAL1、XTAL2：當使用單片機內(nèi)部震蕩電路時，用來外接石英晶體和微調(diào)電容，XTAL1是片內(nèi)震蕩電路反相放大器的輸入端，XTAL2是片內(nèi)震蕩電路反相放大器的輸出端，震蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。當使用外部時鐘時，XTAL1接地，XTAL2接外部時鐘信號源。</p

46、><p>　　(3)控制信號引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP</p><p>　　RST/VPD：RST是復(fù)位信號輸入端。當輸入的復(fù)位信號保持兩個機器周期(24個時鐘周期)以上的高電平時有效，用來完成復(fù)位操作；第二功能VPD作為備用電源輸入端，當主電源VCC發(fā)生故障，電壓降低到低電平規(guī)定值時，可通過VPD為單片機內(nèi)部RAM提供電源，以保護片內(nèi)RAM中的信息不丟失，使

47、系統(tǒng)在上電后能繼續(xù)正常運行。</p><p>　　ALE/PROG:ALE為地址鎖存允許輸出信號。在訪問外部存儲器時，ALE用來鎖存P0口擴展低8位地址的控制信號。在不訪問外部存儲器時，ALE也以時鐘震蕩頻率的1/6的固定頻率輸出，因而它又可用作對外輸出時鐘信號或其他需要，例如可以用示波器查看ALE是否有脈沖信號輸出來確定89C51芯片的好壞；第二功能PROG是對內(nèi)部有EPROM的單片機的EPROM編程時編程脈沖

48、輸入端，它和31號引腳的第二功能Vpp一起使用。</p><p>　　PSEN:外部ROM的讀選通信號輸出端。在訪問外部ROM時，PSEN產(chǎn)生負脈沖作為讀外部ROM的選通信號。而在訪問外部RAM或片內(nèi)ROM時，不會產(chǎn)生有效PSEN信號。</p><p>　　EA/VPP:EA是訪問外部ROM的控制信號。當EA為低電平時，CPU只執(zhí)行外部ROM中的程序。當EA為高電平且PC值小于0FFF(4

49、K)時，CPU執(zhí)行內(nèi)部ROM的程序，但當PC的值超出4K時將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外ROM的程序。對于無片內(nèi)ROM的8031或不使用內(nèi)部ROM的89C51，需外擴EPROM，此時EA必須接地；第二種功能VPP是對8751的片內(nèi)EPROM的+21V編程電源輸入端。</p><p>　　(4)并行I/O端口P0、P1、P2和P3</p><p>　　P0口(P0.0 ~ P0.7)：P0口是一個8位雙

50、向I/O端口(需外接上拉電阻)。在訪問外部存儲器時，分時提供低8位地址線和8位雙向數(shù)據(jù)線。P0口先輸出片外存儲器的低8位地址并鎖存在地址鎖存器中，然后再輸入或輸出數(shù)據(jù)。</p><p>　　P1口(P1.0 ~ P1.7)：P1口是一個內(nèi)部帶有上拉電阻的8位準雙向I/O端口。P1口只能作為一般I/O口使用。</p><p>　　P2口(P2.0 ~ P2.7)：P2口是一個內(nèi)部帶有上拉電阻

51、的8位準雙向I/O端口。在訪問外部ROM或外部RAM時，輸出高8位地址，與P0口提供的低8位地址一起組成16位地址總線。P0口和P2口用做數(shù)據(jù)/地址線后，不能在作為通用I/O口使用。</p><p>　　P3口(P3.0 ~ P3.7)：P3口是一個內(nèi)部帶上拉電阻的8位準雙向I/O端口，在系統(tǒng)中8個引腳都有各自的第二功能。</p><p>　　2.2.6 單片機的時鐘及復(fù)位 </p

52、><p>　　單片機的時鐘信號用來提供單片機片內(nèi)各種微操作的時間基準，復(fù)位操作則使單片機的片內(nèi)電路初始化，使單片機從一種確定的初態(tài)開始運行。</p><p>　　2.2.7 時鐘電路</p><p>　　80C51單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式

53、。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如圖2-2所示。圖中，電容器C01，C02起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在5-30pF。晶振頻率的典型值為12MH2，采用6MHz的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路中使用較多。</p><p>　　外部振蕩方式是把外部已有的時鐘信號引入單片機內(nèi)。這種方式適宜用來

54、使單片機的時鐘與外部信號保持同步。外部振蕩方式的外部電路如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 震蕩電路圖</p><p>　　由上圖可見，外部振蕩信號由XTAL2引入，XTAL1接地。為了提高輸入電路的驅(qū)勸能力，通常使外部信號經(jīng)過一個帶有上拉電阻的TTL反相門后接入XTAL2。</p><p>　　2.2.8 基本時序單位</p><

55、p>　　單片機以晶體振蕩器的振蕩周期(或外部引入的時鐘周期)為最小的時序單位，片內(nèi)的各種微操作都以此周期為時序基準。</p><p>　　振蕩頻率二分頻后形成狀態(tài)周期或稱s周期，所以，1個狀態(tài)周期包含有2個振蕩周期。振蕩頻率foscl2分頻后形成機器周期MC。所以，1個機器周期包含有6個狀態(tài)周期或12個振蕩周期。1個到4個機器周期確定一條指令的執(zhí)行時間，這個時間就是指令周期。8031單片機指令系統(tǒng)中，各條指

56、令的執(zhí)行時間都在1個到4個機器周期之間。</p><p>　　4種時序單位中，振蕩周期和機器周期是單片機內(nèi)計算其它時間值(例如，波特率、定時器的定時時間等)的基本時序單位。下面是單片機外接晶振頻率12MHZ時的各種時序單位的大小： </p><p><b>　　狀態(tài)周期</b></p><p><b>　　機器周期</b>

57、;</p><p>　　指令周期=（1～4）機器周期=（1～4）</p><p>　　振蕩周期＝1/fosc=1/12MHZ=0.0833μS</p><p>　　2.2.9 復(fù)位電路</p><p>　　當MCS-5l系列單片機的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，

58、單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。</p><p>　　根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電路如下圖A中左圖所示。圖中電容C1和電阻R1對電源+5V來說構(gòu)成微分電路。上電后，保持RST一段高電平時間，由于單片機內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻R1，也能達到上電復(fù)位的操作功能，如下圖(A)中右圖所示。</p><

59、p>　　上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機自動復(fù)位，并且在單片機運行期間，用開關(guān)操作也能使單片機復(fù)位。常用的上電或開關(guān)復(fù)位電路如下圖(B)所示。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時間的高電平。當單片機已在運行當中時，按下復(fù)位鍵K后松開，也能使RST為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。</p><p>　　根據(jù)實際操作的經(jīng)驗，下面給出這兩種復(fù)位電路的電容、電阻參考值。&

60、lt;/p><p>　　下圖(A)中：Cl＝10-30uF，R1＝1kΩ 下圖(B)中：C：＝1uF，Rl＝lkΩ，R2＝10kΩ</p><p>　　圖2-3 單片機復(fù)位電路圖</p><p>　　單片機復(fù)位后的狀態(tài)：單片機的復(fù)位操作使單片機進入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計數(shù)器PC＝0000H，這表明程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。單片機冷啟動后，片內(nèi)RAM

61、為隨機值，運行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容，21個特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值。</p><p>　　值得指出的是，記住一些特殊功能寄存器復(fù)位后的主要狀態(tài)，對于了解單片機的初態(tài)，減少應(yīng)用程序中的初始化部分是十分必要的。</p><p>　　說明：表中符號*為隨機狀態(tài)；</p><p>　　A＝00H，表明累加器已被清零；</p><

62、;p>　　表2-4 特殊功能寄存器功能表</p><p>　　PSW＝00H，表明選寄存器0組為工作寄存器組；</p><p>　　SP＝07H，表明堆棧指針指向片內(nèi)RAM 07H字節(jié)單元，根據(jù)堆棧操作的先加后壓法則，第一個被壓入的內(nèi)容寫入到08H單元中；Po-P3＝FFH，表明已向各端口線寫入1，此時，各端口既可用于輸入又可用于輸出；IP＝×××0

63、0000B，表明各個中斷源處于低優(yōu)先級；IE＝0××00000B，表明各個中斷均被關(guān)斷；</p><p>　　系統(tǒng)復(fù)位是任何微機系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個控制芯片回到默認的硬件狀態(tài)下。51單片機的復(fù)位是由RESET引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過24個振蕩周期后，51單片機即進入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到RESET引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查EA引腳是高電平或低電平，若為高

64、電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會執(zhí)行外部程序。</p><p>　　51單片機在系統(tǒng)復(fù)位時，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設(shè)置為特定的值，至于內(nèi)部RAM內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。</p><p>　　2.2.10　單片機應(yīng)用</p><p>　　(1)工業(yè)控制 單片機廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，無論是數(shù)據(jù)采集、過程控制、生產(chǎn)線上的機器人系統(tǒng)，都是用單片機作為控制

65、器。自動化能使工業(yè)系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)、提高經(jīng)濟效益、改善產(chǎn)品質(zhì)量和減輕勞動強度。因此，單片機技術(shù)廣泛應(yīng)用于機械、電子、石油、化工、紡織、食品等工業(yè)領(lǐng)域。</p><p>　　(2)智能化儀器儀表 在各種儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化、數(shù)字化、自動化，提高測試精度和準確度，結(jié)構(gòu)簡單，減少體積及重量，提高其性能價格比。例如：智能儀器、醫(yī)療器械、數(shù)字示波器等。</p><p>　　(

66、3)智能家電 家電產(chǎn)品智能化程度的進一步提高就需要有單片機的參與，例如“微電腦控制”的洗衣機、電冰箱、微波爐、空調(diào)機、電視機、音響設(shè)備等，這里的微電腦實際上就是“單片機”。</p><p>　　(4)信息與通信技術(shù) 圖形終端機、傳真機、復(fù)印機、調(diào)制解調(diào)器、聲響處理器、數(shù)字濾波器等。</p><p>　　2.2.11 智能冰箱控制器中使用89C51單片機的說明</p>&l

67、t;p>　　在我設(shè)計的這個智能冰箱控制器中，我使用的是Intel的51系列，由于產(chǎn)品硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史“悠久”，有先入為主的優(yōu)勢。</p><p>　?。?）51系列優(yōu)點之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，或布爾處理器。它的處理對象不是字或字節(jié)而是位。它不光能對片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進行處理，如傳送、置位、清零、測試等，還能進行位的邏輯運算，其功能十

68、分完備，使用起來得心應(yīng)手。雖然其他種類的單片機也具有位處理功能，但能進行位邏輯運算的實屬少見。51系列在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開辟了一個雙重功能的地址區(qū)間，十六個字節(jié)，單元地址20H～2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理（作位處理時，合128個位，相應(yīng)位地址為00H～7FH），使用極為靈活。這一功能無疑給使用者提供了極大的方便，因為一個較復(fù)雜的程序在運行過程中會遇到很多分支，因而需建立很多標志位，在運行過程中，需要對有關(guān)的標志位進行置位

69、、清零或檢測，以確定程序的運行方向。而實施這一處理（包括前面所有的位功能），只需用一條位操作指令即可。</p><p>　?。?）51系列的I/O腳的設(shè)置和使用非常簡單，當該腳作輸入腳使用時，只須將該腳設(shè)置為高電平（復(fù)位時，各I/O口均置高電平）。當該腳作輸出腳使用時，則為高電平或低電平均可。低電平時，吸入電流可達20mA，具有一定的驅(qū)動能力；而為高電平時，輸出電流僅數(shù)十μA甚至更?。娏鲗嶋H上是由腳的上拉電流形

70、成的），基本上沒有驅(qū)動能力。其原因是高電平時該腳也同時作輸入腳使用，而輸入腳必須具有高的輸入阻抗，因而上拉的電流必須很小才行。作輸出腳使用，欲進行高電平驅(qū)動時，得利用外電路來實現(xiàn)（見附圖），I/O腳不通，電流經(jīng)R驅(qū)動LED發(fā)光；低電平時，I/O腳導(dǎo)通，電流由該腳入地，LED滅（I/O腳導(dǎo)通時對地的電壓降小于1V，LED的域值1.5～1.8V）。</p><p>　　2.3 溫度傳感器DS18B20</p&

71、gt;<p>　　溫度傳感器是本系統(tǒng)不可或缺的元件，其性能的好壞直接影響系統(tǒng)的性能，因此溫度傳感器采用DALLAS公司生產(chǎn)的高性能數(shù)字溫度傳感器DS18B20 。 </p><p>　　數(shù)字溫度傳感器DS18B20的原理與應(yīng)用 ：</p><p>　　DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器,具有3引腳TO－92小體積封裝形式;溫度測量范圍為－55℃～＋12

72、5℃,可編程為9位～12位A/D轉(zhuǎn)換精度,測溫分辨率可達0.0625℃,被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸出;其工作電源既可在遠端引入,也可采用寄生電源方式產(chǎn)生;多個DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上,CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信,占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點使DS18B20非常適用于遠距離多點溫度檢測系統(tǒng)。 </p><p>　　2.3.1 DS

73、18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如下: </p><p>　　圖2-3-1（1）DS18B20外形圖 </p><p><b>　　引腳定義： </b></p><p&g

74、t;　　(1) DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端； </p><p>　　(2) GND為電源地； </p><p>　　(3) VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 </p><p><b>　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　圖 2-3-2 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖&

75、lt;/p><p>　　DS18B20有4個主要的數(shù)據(jù)部件： </p><p>　?。?）光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各

76、不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。 </p><p>　?。?） DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達，其中S為符號位。 </p><p>　　表 2-3-3 DS18B20溫度值格式表</p><p>　　這是12

77、位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實際溫度。 </p><p>　　例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625℃的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625℃的數(shù)字輸出為FF6FH，-55

78、℃的數(shù)字輸出為FC90H。 </p><p>　　表 2-3-4 DS18B20溫度數(shù)據(jù)表 </p><p>　?。?）DS18B20溫度傳感器的存儲器 </p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。 </p><

79、;p><b>　　（4）配置寄存器 </b></p><p>　　該字節(jié)各位的意義如下： </p><p>　　表 2-3-5 配置寄存器結(jié)構(gòu)</p><p>　　低五位一直都是1 ，TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動。R1和R0用來設(shè)置分辨率，

80、如下表所示：（DS18B20出廠時被設(shè)置為12位）</p><p><b>　　分辨率設(shè)置表： </b></p><p>　　表 2-3-6 溫度值分辨率設(shè)置表</p><p>　　2.3.2 DS18B20的供電方式選擇</p><p>　　如下面圖3-4所示，在寄生電源供電方式下，DS18B20從單線信號

81、線上汲取能量：在信號線DQ處于高電平期間把能量儲存在內(nèi)部電容里，在信號線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再給寄生電源（電容）充電。   獨特的寄生電源方式有三個好處：     （1）進行遠距離測溫時，無需本地電源     （2）可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀取ROM  

82、60;  （3）電路更加簡潔，僅用一根I/O口實現(xiàn)測溫     要想使DS18B20進行精確的溫度轉(zhuǎn)換，I/O線必須保證在溫度轉(zhuǎn)換期間提供足夠的能量，由于每個DS18B20在溫度轉(zhuǎn)換期間工作電流達到1mA，當幾個溫度傳感器掛在同一根I/O線上進行多點測溫時，只靠4.7K上拉電阻就無法提供足夠的能量，會造成無法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差極大。   因此，圖3-4電路

83、只適應(yīng)于單一溫度傳感器測溫情況下使用，不適宜采用電池供電系統(tǒng)中。并且工作電源VCC必須保證在5V，當電源電壓下降時，寄生電源能夠汲取的能量也降低，會使溫度誤差變大。 </p><p><b>　　圖2-3-2</b></p><p>　　在外部電源供電方式下，DS18B20工作電源由VDD引腳接入，此時I/O線不需要強上拉，不存在電源電流不足的問題，可以保

84、證轉(zhuǎn)換精度，同時在總線上理論可以掛接任意多個DS18B20傳感器，組成多點測溫系統(tǒng)。注意：在外部供電的方式下，DS18B20的GND引腳不能懸空，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是85℃。</p><p><b>　　圖2-3-3</b></p><p>　　2.3.3 智能冰箱控制器中采用DS18B20的論證</p><p>　　DS18B

85、20溫度傳感器以其極高的性價比在溫度測量系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，在家電的溫度控制中應(yīng)用也極為廣泛。在這個設(shè)計的智能冰箱控制器中，要求對冷凍室的溫度、蒸發(fā)器表面溫度、冷藏室溫度進行測量。若采用傳統(tǒng)的測溫器件，如熱電阻、熱電偶、熱敏電阻、PN結(jié)等，伴隨而來的是相應(yīng)的補償校正電路、放大電路等一系列電路，不僅硬件開銷巨大，而且調(diào)試起來相當?shù)睦щy，即便如此，測量效果仍然不盡人意。而且，一旦要求精確測量和精確控制，采用以上這些模擬器幾乎不可能實現(xiàn)。

86、因此因該盡可能的使用集成器件，而DS18B20作為其中的杰出代表，無論從硬件上還是從軟件上，都使溫度測量得到了極大的簡化，首先，它采用單線與單片機直接進行通信，無需任何外部器件，簡單易行；另外，精度夠高，誤差在-5度-+5度間，分辨率最大可達0.0625度，可以說，幾乎能滿足在其測量范圍內(nèi)的任何精度要求；還有一個特別值得稱道的優(yōu)點，那就是它的負電壓特性和寬供電范圍，即當電源極性接反時，溫度計也不會因為發(fā)熱而燒毀，只是不能正常工作而已，還

87、有，它的電壓供電范圍是3.0V-5.0V，即使電壓有所波動，也不會影響正常工作；另外，DS18B20價格便宜，</p><p>　　綜上所述，采用DS18B20溫度傳感器用于溫度測量，實為最佳選擇。</p><p>　　2.4 外圍電路設(shè)計</p><p>　　2.4.1 供電直流電源</p><p>　　圖2-4-1 直流電源圖<

88、/p><p>　　89C51芯片的VCC、P3.4拐腳和復(fù)位電壓、都是為+5V供電電壓的輸入端，該電壓的獲得如上圖2-4-1所示。</p><p>　　整流濾波后得到的直流輸入電壓U1接在輸入端和公共端之間，在輸出端即可得到穩(wěn)定的輸出電壓U0。為了改善紋波電壓，常在輸入端接入電容C1，一般C1的電容為0.33uF。同時在輸出端接上電容C0，以改善負載的瞬時響應(yīng)，C0的電容一般為0.1uF。&l

89、t;/p><p>　　2.4.2 時鐘震蕩電路</p><p>　　該電路由89C51的XTAL1和XTAL2腳內(nèi)電路及外接的晶體和外接電容等組成。震蕩電路產(chǎn)生的震蕩信號提供給微電腦電路作為時基信號。震蕩電路的震蕩頻率為6MHZ，由晶體震蕩頻率確定。</p><p><b>　　圖2-4-2</b></p><p>　　2

90、.4.3 復(fù)位電路</p><p>　　89C51的RST腳為復(fù)位信號輸入端，低電平復(fù)位，在每次開機時進行復(fù)位，然后在+5V的高電平進入工作狀態(tài)。10uS電容用于使芯片在反復(fù)上電的情況下得到可靠復(fù)位。</p><p><b>　　圖2-4-3</b></p><p>　　2.4.4 過、欠電壓檢測</p><p>　

91、　本電壓檢測是利用TL431的轉(zhuǎn)移特性，組成實用電壓監(jiān)視器。當電壓處于上下限電壓之間，LED電量，上下限電壓分別為（1+R1/R2）Vref和（1+R3/R4）Vref。</p><p><b>　　圖2-4-4</b></p><p>　　2.4.5 開關(guān)檢測</p><p>　　開關(guān)狀態(tài)的檢測電路由門開關(guān)和LED發(fā)光二極管組成。開門時，觸

92、點A接通89C51的P1.0位高電平；關(guān)門時，觸點B接通，P1.0為低電平。軟件通過對P1.0查詢來分析門的開閉，并計時開門狀態(tài)的時間。當開門時間超過2min則自動報警以防忘記關(guān)門。</p><p>　　2.4.6 報警器</p><p><b>　　圖2-4-6</b></p><p>　　當出現(xiàn)電源過欠壓、溫度超限失控、開門超時等情況時，

93、系統(tǒng)自動發(fā)生報警，并顯示報警原因。</p><p>　　2.5 溫度檢測電路</p><p>　　溫度傳感器如圖2.5.1所示。冷藏室溫度T2，冷凍室溫度T1溫度蒸發(fā)器表面溫度T3均由DS18B20溫度傳感器獲得。采用DS18B20較普通傳感器有諸多優(yōu)點，這在前面已經(jīng)介紹過。最主要的是它省去了大量的硬件電路，避免了太多的調(diào)試問題，而且精度高，響應(yīng)迅速，實在是上上之舉。它通過單數(shù)據(jù)線DQ與

94、單片機進行數(shù)據(jù)通訊，簡單、可靠、易行。</p><p><b>　　圖2-5-1</b></p><p>　　2.6 鍵盤與顯示電路</p><p>　　2.6.1 鍵盤顯示電路</p><p>　　2.6.2 單片機與顯示器接口電路</p><p>　　本顯示電路采用WGM-12832芯片

95、，AT89S51和液晶WGM-12832模塊的接口電路如圖2-6-2所示。由于WGM-12832采用串口通信，外接引腳較少，與單片機連接采用直接連接的方法，即用I／O口直接與LCD數(shù)據(jù)線和控制線相連，其特點是簡單、直觀、操作便。在此電路中，采用軟件模擬液晶的時序，達到正確顯示的目的。</p><p>　　對WGM-12832的軟件編程采用Franklin 51語言開發(fā)，主要包括兩部分，一部分是給液晶寫指令，另一部

96、分是給液晶寫數(shù)據(jù)。有了這2個基本的子程序，就可以構(gòu)造出各種實用的顯示子程序。由于液晶內(nèi)部自帶漢字模塊，只需發(fā)送漢字對應(yīng)的代碼就可以實現(xiàn)漢字的顯示，其代碼可以在ST7920模塊的資料中查找。對于圖形和曲線顯示的原理類似，只需要設(shè)置好相應(yīng)的水平地址和垂直地址，并把相應(yīng)的圖形編碼寫入液晶模塊，就可顯示出所要顯示的內(nèi)容。</p><p><b>　　圖2-6-2</b></p><

97、;p><b>　　2.7 執(zhí)行器</b></p><p>　　本系統(tǒng)包括壓縮機電動機、除霜電熱絲。89C51產(chǎn)生的控制信號經(jīng)P1.7、P1.3、P1.4腳輸出，并在74LS273中鎖存。輸出在經(jīng)達林頓型驅(qū)動器MC1413驅(qū)動后控制交流固態(tài)繼電器SSR1、SSR2。使用74LS273鎖存的目的是防止單片機復(fù)位時引起輸出控制的誤操作，同時也增加了輸出驅(qū)動能力。采用SSR作為壓縮機電熱絲的

98、開關(guān)元件無火花產(chǎn)生，無觸頭損耗，不產(chǎn)生電磁干擾，并且把控制部分和交流高壓部分光電隔離，使系統(tǒng)的安全可靠性得到提高。</p><p><b>　　圖2-7-1</b></p><p>　　2.8．電冰箱主要電器零部件</p><p>　　2.8.1 壓縮機電動機</p><p>　　壓縮機是制冷系統(tǒng)的心臟，它在電動機的帶

99、動下壓縮和輸送制冷劑蒸汽，使制冷循環(huán)得以實現(xiàn)。在電冰箱中多采用活塞式和旋轉(zhuǎn)式壓縮機，一般為封閉式結(jié)構(gòu)。壓縮機的機械部分比較簡單，下面重點對壓縮機電動機進行介紹。壓縮機電動機一般采用單相異步電動機，輸出功率在1.5kw以上的全封閉式壓縮機組才使用三相異步電動機。壓縮機電動機的種類:</p><p>　　(1)單向電阻分相式異步電動機</p><p>　　電子主繞組與副繞組在空間相差90

100、76;電角嵌放，副繞組與啟動繼電器相接。接通電源后，因副繞組線細、匝數(shù)又少，阻抗、感抗與主繞組不同，于是形成旋轉(zhuǎn)磁場，電動機啟動運行。當電動機轉(zhuǎn)速達到75%左右的同步轉(zhuǎn)矩時，啟動繼電器切斷副繞組，這時只有主繞組參與運行。這種電動機啟動轉(zhuǎn)矩較小，啟動電流較大，適用功率為40W~130W。</p><p>　　(2)單相電容啟動式異步電動機</p><p>　　這種電動機的結(jié)構(gòu)和功能與電阻分相

101、式基本相同，只是在副繞組中串聯(lián)一啟動電容(45uF~100uF)。副繞組線細、匝數(shù)多，啟動容易。啟動完成后繼電器動作，切斷副繞組，只有主繞組參與運行。具有啟動轉(zhuǎn)矩較大，啟動電流較小的特點，適用功率40W~300W。</p><p>　　(3)單相電容啟動電容運轉(zhuǎn)式異步電動機</p><p>　　這種電動機的結(jié)構(gòu)和功能與上述二種基本相同，不過電路中有兩只電容。電動機在啟動時，兩電容并聯(lián)，增大

102、了啟動轉(zhuǎn)矩。啟動完成后，啟動繼電器將啟動電容切斷、運轉(zhuǎn)電容仍接于電路中。具有啟動轉(zhuǎn)矩較大，運行電流較小的特點，多用于日產(chǎn)冰箱。</p><p>　　2.8.2 啟動繼電器</p><p>　　在電冰箱這類小型制冷設(shè)備中，制冷壓縮機多采用單相分相式異步電動機，啟動繼電器的作用是幫助電動機啟動，啟動完成后自動斷開副繞組，避免燒壞副繞組線圈。常用的啟動繼電器有以下幾種。</p>

103、<p>　　(1)重錘式啟動繼電器</p><p>　　重錘式啟動繼電器是目前電冰箱中廣泛采用的啟動元件，主要有繼電器線圈、銜鐵、重錘、動觸點、靜觸點等組成。工作原理如下：</p><p>　　可由電冰箱的電器原理圖進行分析。在接通電源瞬間，電流經(jīng)溫控器、過載保護器，進入壓縮機主繞組，通電繼電器線圈形成回路，因此時電流較大，電磁力克服重錘重力而使副線圈接通，于是滿足了電動機旋轉(zhuǎn)磁

104、場形成條件，電動機啟動運行。待電動機啟動完成后，因此時線路中電流趨向于正常值，這時電磁力不足以克服重錘重力，于是在重錘重力作用下，斷開觸點，這時只有主繞組參與運行。</p><p><b>　　(2)PTC啟動器</b></p><p>　　PTC啟動器結(jié)構(gòu)與工作原理如下：</p><p>　　PTC元件是具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻，是一種鈦酸鋇

105、半導(dǎo)體陶瓷晶體。PTC在剛加上電壓時，溫度低、電阻小，呈現(xiàn)“低阻”狀態(tài)，此后PTC啟動繼電器由于自身發(fā)熱而升溫，在1s以內(nèi)溫度升高到居里點以上，電阻值急劇增大，呈現(xiàn)“高阻”狀態(tài)，電流大幅度減小，幾乎成為斷路。</p><p>　　溫控器接通時，電流通過壓縮機電動機主繞組，同時經(jīng)過PTC啟動器進入電動機副繞組，這時壓縮機啟動，因PTC啟動器自身發(fā)熱升溫，超過居里點，電阻值急劇增大，副繞組相當于斷路只有主繞組參與運行

106、。壓縮機停轉(zhuǎn)后PTC溫度下降，約3min~5min后，又可以重新啟動。</p><p>　　因PTC啟動器無觸點、無噪音、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、受電壓波動影響小、與電動機匹配條件較寬松，因而有代替重錘啟動繼電器的趨勢。</p><p>　　PTC常溫電阻值可用萬用表測量，也可直接讀取。如松下330M355型啟動器，電阻值33Ω，耐壓355V；470N400型啟動器，電阻值47Ω，耐壓400V

107、。東芝、日立壓縮機配用PTC電阻一般取22Ω，松下、三菱壓縮機取30Ω，國產(chǎn)上菱壓縮機取100Ω。</p><p>　　選用PTC時，可根據(jù)壓縮機功率特性，主要從常溫電阻、最大沖擊電流等考慮選擇合適的PTC元件型號</p><p><b>　　(3)電容啟動器</b></p><p>　　電容啟動器是一種輔助啟動裝置，主要用于冷藏箱等制冷設(shè)備中

108、。其作用是在增加啟動電流的前提下，增加電動機的啟動轉(zhuǎn)矩。當電源電壓低時，壓縮機電動機啟動困難，這時電動機電流增大，會導(dǎo)致過載保護器開路，甚至燒壞電動機繞組。在這種情況下，采用電容輔助啟動裝置，就可解決這一問題。</p><p>　　電容器的好壞的判別方法：測量前，先將電容器兩引線短接，使其放電。然后用萬用表兩表筆分別接電容器兩引線，正常情況下，萬用表兩指針由電阻大的方向向電阻小的方向偏移，然后再回偏。否則說明電容

109、已損壞，應(yīng)按原容量、耐壓更換新件。</p><p>　　2.8.3 過載保護器</p><p><b>　　工作原理如下：</b></p><p>　　過載保護器一般有外接式和內(nèi)埋式兩大類。</p><p><b>　　(1)外接式</b></p><p>　　外接過載保護