冰箱溫度控制器的設計與研究畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電冰箱作為應用較為普及的家用電器，近年來，隨著微電子技術、傳感器技術以及控制理論的發(fā)展，電冰箱具有溫度模糊控制、智能化霜、故障自診功能，同時還具有控制精度高、性能可靠、省電等優(yōu)點，并能達到高質量食品保鮮的目的，是電冰箱發(fā)展的主要方向。</p><p>　　電冰箱控制的主要任務就是保持箱內食品最佳溫度，

2、達到食品保鮮的目的。由于冰箱內溫度受多種不確定因素影響，如放入冰箱中物品的溫度、熱容量以及物品的充滿率、開門的頻繁程度等，冰箱內的溫度場的數學模型很難建立，因此無法用傳統(tǒng)的控制方法實現精確控制。</p><p>　　本文采用模糊控制技術可以方便地提高控制精度，配以電子溫度檢測，對壓縮機的工作狀態(tài)進行調節(jié)，達到精確控溫和節(jié)能的目的。通過變頻控制可以使冷凍室的溫度控制更加合理。當冷凍室需要制冷量比較大的時候，可以通過

3、變頻調控，使電機高速轉動，就加強壓縮機制冷；同理，當冷凍室制冷量比較小時，則使電機轉速慢一些。就降低壓縮機制冷。通過半導體制冷使冷藏室的溫度控制更加精確。在冷藏室需要制冷的時候可以啟動半導體制冷，而不用啟動壓縮機，這樣一方面避免了壓縮機的頻繁開啟，另一方面也節(jié)約了能量，同時也保證了冷藏室的溫度更加準確。</p><p>　　為了提高冰箱的性能，軟件上還采取了自學習功能、故障運行自恢復功能、維護自檢功能和容錯技術等

4、抗干擾設計。該系統(tǒng)具有控制精度高、性能可靠、省電等特點。</p><p>　　關鍵詞：模糊控制論；冰箱；單片處理機；自學習</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In recent years, refrigerator as a widespread family electronics, they hav

5、e advantages of perfect accuracy、high performance、saving electricity and keeping fresh food of high quality, while development of micro-electronics technology, senor technology and control theory. It is the main orientat

6、ion of developing refrigerators.</p><p>　　The control of the refrigerator aims to keep the food furthest temperature. But there are many factors effect the refrigerator temperature, such as food temperature,

7、 thermal capacity, full or not and frequency of opening door. So it's difficult of building the model of the refrigerator. So it can't realize precision control using traditional control method.</p><p&

8、gt;　　The Paper improves the control precision utilizing fuzzy control technology. And the frequency conversion has been designed in order to avoid starting up compressor frequently which makes the electrical machinery wo

9、rk according to requirement. So the refrigeration of compressor will be more effective. Safe adopts the semiconductor and compressor to refrigerate at the same time. In the normal situation the safe refrigerates with ref

10、rigeration of the freezer when the freezer needs refrigeration, t</p><p>　　For the performance of refrigerator ,the self-learning, self-repairing, self-checking and fault tolerant technique ale used in softw

11、are designing, This system has the advantages of high control precision reliable performance and saving electric energy.</p><p>　　Keywords：Fuzzy control theory; Refrigerator; Single chip compute; Self-learni

12、ng</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1課題背景及意義1</p><p>　　1.2智能冰箱系統(tǒng)概述1</p><p>　　1.3 方案論證2</p><p>

13、<b>　　2 系統(tǒng)介紹3</b></p><p><b>　　2.1概述3</b></p><p>　　2.1.1電冰箱的熱負荷3</p><p>　　2.1.2 電冰箱的系統(tǒng)結構3</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設計與功能簡介4</p><p>　　3 系統(tǒng)數

14、學模型與控制理論7</p><p><b>　　3.1概述7</b></p><p>　　3.2模糊智能控制理論7</p><p>　　3.2.1 模糊智能控制的發(fā)展7</p><p>　　3.2.2 智能模糊控制的基本原理7</p><p>　　3.2.3 模糊控制算法10</

15、p><p>　　3.2.4模糊智能控制在電冰箱系統(tǒng)中的實現16</p><p>　　3.2.5 模糊控制應用于冰箱上的必要性、可行性17</p><p>　　4.1智能冰箱的功能18</p><p>　　4.2冷凍室制冷的實現方法19</p><p>　　4.3冷藏室制冷的實現方法20</p>&l

16、t;p>　　4.4模糊化霜的實現22</p><p><b>　　5 硬件系統(tǒng)23</b></p><p>　　5.1系統(tǒng)概述23</p><p>　　5.2系統(tǒng)電路設計25</p><p>　　5.2.1按鍵輸入的實現25</p><p>　　5.2.2蜂鳴的實現25</

17、p><p>　　5.2.3溫度采集的實現26</p><p>　　5.2.4 顯示電路的實現27</p><p>　　5.2.5變頻調速的實現28</p><p><b>　　6系統(tǒng)軟件32</b></p><p>　　6.1系統(tǒng)軟件概述32</p><p>　　6.

18、2 件總體結構32</p><p><b>　　7 結 論34</b></p><p><b>　　致 謝35</b></p><p><b>　　參考文獻36</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><

19、p>　　1.1課題背景及意義 </p><p>　　眾所周知，電冰箱是現代家庭中必不可少的家用電器。而目前市售冰箱大多采用傳統(tǒng)的機械式溫控，控制精度差，功能單一，控制方式簡單難以滿足現代冰箱發(fā)展的要求。</p><p>　　隨著經濟的發(fā)展和人民生活水平的進一步提高，人們對多功能化的發(fā)展要求越來越高。單片機技術和電子技術的高速發(fā)展，使得箱內溫度控制可隨冷藏室和冷凍室的不同而分別設定，

20、定時自動除霜、白動制冰、省電等諸多功能和要求得以實現。特別是模糊控制技術在家用電器中的應用日趨成熟，為電冰箱向智能化方向發(fā)展提供了有利技術支持[1]。</p><p>　　在電冰箱的控制中，溫度是主要的控制對象，控制的好就有顯著的節(jié)能效果。但冰箱內要受諸如環(huán)境溫度的高低、冰箱本身的容積、冰箱中食物的多少、以及食物的種類和性質、存放物品的初始溫度、散熱特性及其熱容量、物品的充滿率及開門的頻繁程度等控制。冰箱內的溫度

21、場分布極不均勻，要想建立電冰箱溫度變化的精確數學模型是很困難的，因此采用模糊控制技術才能達到最佳的控制效果[2]。</p><p>　　1.2智能冰箱系統(tǒng)概述</p><p>　　智能控制技術的發(fā)展，正在改變著人們的生活方式，更加舒適、更加可靠的家用電器可日益提高人們的生活水平。單片機是智能家電的核心單元，因為單片機是嵌入在家用電器中，沒有自己獨立的外殼，通常稱為嵌入式系統(tǒng)，如今嵌<

22、/p><p>　　入式系統(tǒng)無處不在，正推動著二十一世紀一場新的產業(yè)革命。為了適應智能控制</p><p>　　技術的發(fā)展，單片機在它誕生以來的二十多年內，發(fā)生了迅猛的變化，從四位機</p><p>　　發(fā)展到六十四位機，架構也在發(fā)生變化。</p><p>　　電冰箱是白色家電中最有代表性的，在中國，電冰箱在家庭中的普及率很高，而且，制造技術也非常

23、成熟，關鍵技術處于國際先進水平，部分技術還領先于國際同行。家用電冰箱的模糊控制技術、多段變溫技術、自動制冰技術、瞄準冷卻技術、自動開門技術、變頻技術、信息化網絡化技術等都不同程度的折射出智能控制技術在家用電器中的廣泛應用前景[2]。</p><p><b>　　1.3 方案論證</b></p><p>　　經典控制理論，對于解決線性定常系統(tǒng)的控制問題是很有效的。然而，

24、經典控制理論對于非線性的時變系統(tǒng)難以奏效。無論采用經典控制理論還是現代控制理論設計一個控制系統(tǒng)，都需要事先知道被控對象精確的數學模型，然后根據數學模型以及給定的性能指標，選擇適當的控制規(guī)律，進行控制系統(tǒng)設計。然而，許爹隋況下被控對象的精確數學模型很難建立。</p><p>　　模糊控制是一種以模糊集臺論、模糊語言變量以及模糊邏輯推理為數學基礎的新型計算機控制方法。從線性控制與非線性控制角度分類，模糊控制是一種非線

25、性控制。</p><p>　　模糊控制的方法模仿人的思維方式和人的檢測經驗，用電腦來代替人腦實施有效的控制。模糊控制則是依賴于被控系統(tǒng)的物理特性。特理特性的提取要靠人的直覺和經驗，這些物理特性在人腦中是用自然語言來抽象成一系列概念和規(guī)則的。用這種方法可以把人的經驗形式化并引入控制過程，再運用比較嚴密的數學處理過程，實現模期推理，進行判斷決策，以達到令人滿意的控制效果。</p><p>　　

26、單片機是一種十分特別的集成電路，它不但內部含有控制器、運算器、存儲器，還含有大量的接口部件。這種特點使得它成了一個十分有用的控制器件。單片機用于執(zhí)行模糊控制有以下幾點：</p><p>　　可以接受數字量、模擬量和開關量；</p><p>　　(2)可以輸出數字量、模擬量和開關量；</p><p><b>　　(3)模糊化方便；</b><

27、/p><p>　　(4)反模糊化方便；</p><p>　　(5)模糊推理的執(zhí)行較容易。</p><p>　　在控制芯片的選擇上，市場上有許許多多的嵌入式控制芯片，本設計采用的是8051單片機，它是市面上常見的嵌入式芯片單它是一種8位的單芯片微控制器，屬于MCS-51單芯片的一種，由英特爾公司于1981年制造[4]。</p><p>　　相比市面

28、上其他單片機，8051市場份額占有率大，產品成熟可靠，在單一的封裝中提供很多功能（包括CPU,RAM,ROM,輸入輸出，中斷，時鐘等）有非常多的周邊硬件和軟件資源，為我們的硬件結構架設和軟件設計提供了非常多的參考，有利于我完成這次設計，所以我選擇它作為核心控制器。</p><p>　　綜上所述，我選擇80C51單片機作為核心控制器，采用模糊控制方法完成系統(tǒng)的設計。</p><p><

29、b>　　2 系統(tǒng)介紹</b></p><p><b>　　2.1概述</b></p><p>　　2.1.1電冰箱的熱負荷</p><p>　　家用電冰箱的制冷系統(tǒng)有壓縮機、冷凝器、干燥器、節(jié)流毛細管、蒸發(fā)器等構成，如下圖2.1所示</p><p>　　圖2.1制冷系統(tǒng)流程簡圖</p>&

30、lt;p>　　壓縮機排氣經冰箱冷暖氣(在冰箱背面或側面)冷凝后進入干燥過濾器，去除水分和雜質，在通過毛細管節(jié)流。節(jié)流后的氣液混合物先流入冷凍室和冷藏室，農蒸發(fā)器中吸收熱量蒸發(fā)，使冷凍室和冷藏室的溫度達到設定要求從蒸發(fā)器流出的制冷劑流入壓縮機[5]。</p><p>　　2.1.2 電冰箱的系統(tǒng)結構</p><p>　　本文的研究對象是大容積、多功能無氟電冰箱，這種電冰箱一般是多門分體

31、結構、一套制冷裝置，多通道風冷式。箱體結構如圖2.2所示?？刂茰囟鹊氖侄沃饕菈嚎s機的開停，循環(huán)風扇的轉速、通風道門的開啟程度等。</p><p>　　圖2.2電冰箱的結構圖</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設計與功能簡介</p><p>　　傳感器組主要由冷凍室、冷藏室、冰溫室及環(huán)境溫度等傳感器組成，通過溫度及風門狀態(tài)檢測和信號處理、根據模糊推理決策，控制壓縮機及

32、相應風門、風扇、電機、制冰機等運轉模式。</p><p>　　圖2.3 冷凍室溫度控制模糊推理框圖</p><p>　　冷凍室溫度控制模糊推理框圖2.3所示。風冷式電冰箱的制冷系統(tǒng)設置在冷凍室，由壓縮機出來的高溫、高壓液態(tài)制冷劑，經冷凝器冷卻后，被送到設置在冷凍室四周的蒸發(fā)器中蒸發(fā)為氣態(tài)，同時吸收外界的熱量，達到制冷的目的。壓縮機的開停決定制冷的程度。</p><p&g

33、t;　　圖2.4 冷藏室溫度控制模糊推理框圖</p><p>　　圖2.4是冷藏室溫度控制模糊推理圖</p><p>　　在冷藏室和蔬菜室中不設蒸發(fā)器，而且將冷凍室的冷氣經過公用風道，由風機傳送給各溫區(qū)，用各區(qū)的風門控制該區(qū)的溫度變化。冷凍室和其它溫區(qū)的溫度控制匹配問題用模糊控制器協(xié)調[6]。</p><p>　　冷凍室和冷藏室的溫度控制方案基本是相同的，只是控制對

34、象不同。前者控制壓縮機開停，后者調節(jié)風機風門。現在以冷凍室為例，說明溫度控制系統(tǒng)模糊控制器的設計問題。模糊控制電冰箱不僅要考慮到冷凍室溫度的恒溫調節(jié)，同時也要考慮到冷凍室溫度與食品溫度未必相同這一因素。最終應使食品溫度保持在某一范圍內，從而達到保險的目的，這是它與傳統(tǒng)PID恒溫調節(jié)系統(tǒng)追求的控制目標間的差別。</p><p>　　食品放進冷凍室即開始降溫，經過一段時間，冷凍室的溫度可能已降到給定值，但這時食品溫度

35、溫度還沒達到保鮮溫度的要求，因此，這時壓縮機關斷以后，冷凍室的溫度開始回升，當回升到給定值時，理應將壓縮機再次投入運行。但實際上，這時食品的溫度由于熱慣性并不能與冷凍室空間溫度一直，從節(jié)能的觀點出發(fā)，應延時啟動壓縮機，延時多長，也與放入食品的熱容量有關。</p><p>　　以上分析說明，最后一次投入的食品的熱容量（初始溫度和重量）在以后的壓縮機控制決策的調整中起著重要最用。但投入視屏的熱容量是無法檢測，不能指望

36、用戶輸入，而必須利用模糊推理和傳感技術[7]。</p><p>　　投入的食品熱容量的檢測是在食品放入冷凍室并關門后5min內進行的。一般情況下，冷凍室的溫度都在-18℃左右，當食品存入以后冷凍室的溫度急驟上升，上升的絕對值和變化率，決定于放入食品的溫度和熱容量，溫度的變化曲線如圖2.5所示。</p><p>　　從圖2.5（b）可以看出，在食品重量相等的情況下，食品溫度愈高（）溫度升高的

37、變化率愈大，制冷壓縮機應愈早投入運行。圖2.5（a）說明，放在食品溫度相同的情況下，食品質量越大（），其溫度上升變化率愈大，制冷壓縮機啟動后溫度的下降愈緩。通過實驗摸索了這一規(guī)律，并且建立了文中所述的模糊推理關系。同時應該指出，存放食品時，動作的緩慢，門開啟時間的長短，以及室溫的高低，對冷凍室的溫度也有相當大的影響，在判斷食品溫度時應該予以考慮[8]。</p><p>　　圖2.5存入食品后冷凍室溫度的變化<

38、;/p><p>　　根據以上分析，設計了冷凍室溫度模糊控制推理框圖。初投食品后，根據冷凍室溫度及其變化率，應用模糊推理1判斷食品的溫度及熱容量。根據該次投放食品時開門次數和持續(xù)時間及當時室溫，應用模糊推理2確定修正系數，前兩者通過乘法器得到該次投放食品的熱容量。這種判斷是一次性的，只對該次投入食品以后的溫度控制有效。判定的食品熱容量，作為確定壓縮機控制決策的模糊推理3的輸入。它的另一個輸入是冷凍室給定溫度與實際溫度的

39、差值，差值為零是壓縮機開停的理論界面，必須根據投入食品的熱容量，應用模糊推理3確定開停時間的修正值。必須指出，這種控制過程是一次性的，以每次投入食品為周期，但控制策略是一貫的，推理法則是一致的。對于原來存放在冷凍室的食品，納入箱體熱慣性考慮，不參與控制過程，引起的誤差在工程上是允許的。</p><p>　　3 系統(tǒng)數學模型與控制理論</p><p><b>　　3.1概述<

40、/b></p><p>　　電冰箱的主要任務是保證所儲存的食品在經過冷凍、冷藏之后，仍然色、味不變，其主要手段是通過保持箱體內的最佳溫度達到食品保鮮的目的。傳統(tǒng)的PID控制方法是一種線性的控制方法，對于電冰箱這個非線性系統(tǒng)來說，它已經不能很好地滿足系統(tǒng)控制的要求。隨著現代控制理論的發(fā)展，以及智能控制理論在各</p><p>　　行各業(yè)中的應用，電冰箱控制系統(tǒng)可以采用智能控制方法進行控

41、制。模糊控制理論發(fā)展于20世紀60、70年代，它也是一種智能控制方法。將電冰箱控制系統(tǒng)與模糊控制理論有機的結合起來，必能實現理想的控制效果[9]。</p><p>　　3.2模糊智能控制理論</p><p>　　3.2.1 模糊智能控制的發(fā)展</p><p>　　模糊理論是在美國帕克萊加州大學電氣工程系Zadeh教授于1965年創(chuàng)立的模糊集合理論的數學基礎上發(fā)展起來

42、的，主要包括模糊集合理論、模糊邏輯、模糊推理和模糊控制等方面的內容。對于模糊理論這樣一個新生事物，學術界一直有兩種不同的觀點，其中持否定態(tài)度的觀點在一段時間內仍然占據上風。正確的觀點是模糊控制不應該依賴于被控對象的精確數學模型，當然也不應該拒絕有效的數學模型。模糊控制理論在特定條件下可以達到經典控制理論難以達到的“滿意控制”，而不是最佳控制。模糊控制理論的確還有許多不完善之處，比如模糊規(guī)則的獲取和確定，隸屬函數的選擇以及比較敏感的穩(wěn)定性

43、問題至今仍未得到完善的解決。盡管如此，也不應該否定模糊理論的科學性和有效性，它已經成為智能控制的一個重要分支[10]。</p><p>　　3.2.2 智能模糊控制的基本原理</p><p>　　在自動控制技術出現之前，人們在生產、生活過程中只能采用于動控制方式來達到控制某一對象運動狀態(tài)的目的。比如，在日常生活中．當我們擰開水龍頭往一空捅接水時，常常會有這樣的生活經驗：</p>

44、<p>　　(1)桶里水很少時，應開大閥門。</p><p>　　(2)桶里的水比較多時，應擰小閥門。</p><p>　　(3)捅中的水快滿時，應把閥門擰很小。</p><p>　　(4)桶中的水已滿時，要迅速關死閥門。</p><p>　　在以上的手動控制過程中，首先是由人通過眼睛的觀察(檢測作用)來檢測水桶(被控對象)的輸

45、出(水位)，大腦要經過一系列的推算從而做出正確的決策(控制量)，最后由手動來調節(jié)閥門的開度大小，使桶里的水(被控對象的輸出信號)達到預期的目標，即用最短的時間接滿一桶水而又不溢出一滴水。人們就是這樣不斷地通過檢測、判斷、調整等一系列動作來完成對生產過程(或生活過程)的手動控制。在這里，眼睛相當于傳感器，大腦就是控制器，手則做為執(zhí)行機構，在最短的時間內接滿一桶水且水不溢出則是控制目標。按照控制理論的思想來看待上述過程，上述的接水過程是一個

46、典型液位控制系統(tǒng)[11]，如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 液位的手動控制方法</p><p>　　在上述手動液位控制中，人的控制過程是用語言來加以描述的，表現為一系列條件語句，也就是所謂的語言控制規(guī)則。在描述以上控制規(guī)則的條件語句中存在一些詞，如“很少”、“較多”、“決滿”、“大”、“小”等概念均具有一定的模糊性，這些概念沒有明顯的外延。模糊控制方法模仿人的思維方式和人的控

47、制經驗，</p><p>　　用電腦代替人腦來實施有效的控制措施。傳統(tǒng)的控制理論依賴于被控系統(tǒng)的數學模型，而模糊控制則是依賴于被控系統(tǒng)的物理特性[12]。物理持性的提取要靠人的直覺和經驗，這些物理特性在人腦中是用自然語言來抽象成一系列的概念和規(guī)則的，自然語言的重要特點是具有模糊性。人可以根據不精確信息來進行推理而得到有意義的結果。那么我們怎么用機器來模仿這樣的過程呢?用于描述的數學工具就是Zadeh提出的模糊集合

48、論，或者說模糊集合論在控制上的應用。這是一種解決復雜系統(tǒng)控制決策的技巧和方法。用這種方法可以把人的經驗形式化并引入控制過程，再運用比較嚴密的數學處理過程，實現模糊推理，進行判斷決策，以達到令人滿意的控制效果[13]。在工程實現上，則使用模糊邏輯語言分析方法，且這種語言可以轉換為計算機能夠接受的算法語言。這種方法有三個特點：第一，它不用數值變量而是用語言變量來描述系統(tǒng)；第二，它是利用附帶條件的命題來描述變量之間的關系；第三，它是使用模糊運

49、算法則進行推理[14]。</p><p>　　目前，模糊控制主要還是建立在人的直覺和經驗的基礎上，這就是說，操作人員對被控系統(tǒng)的了解不是通過精確的數學表達式，而是通過操作人員豐富的實踐經驗和直觀感覺。這種方法可以看成是一組探索式決策規(guī)則[15]。由于人的決策過程本質上就具有模糊性，因此，控制動作并非穩(wěn)定一致，且有一定的主觀性。但是，有經驗的模糊控制設計工程師可以通過對操作人員控制動作的觀察和與操作人員的交談討論，

50、用語言把操作人員的控制策略描述出來，以構成一組用語言表達的定性的決策規(guī)則。如果把那些熟練技術工人或者技術人員的實踐經驗進行總結和形式化描述，用語言表達成一組定性的條件語句和不精確的決策規(guī)則，然后利用模糊集合作為工具使其定量化。設計一個控制器，用形式化的人的經驗法則模仿人的控制策略，再驅動設備對復雜的工業(yè)過程進行控制，這就是模糊控制器。</p><p>　　模糊控制算法是一種新型的計算機數字控制算法，因此，模糊控制

51、系統(tǒng)具有數字控制系統(tǒng)的一般結構形式[16]，其系統(tǒng)組成如圖3．3所示。</p><p>　　圖3.3 模糊控制系統(tǒng)方框圖</p><p>　　模糊控制系統(tǒng)一般可以分為四個組成部分[17]：</p><p><b>　　(1)模糊控制器</b></p><p>　　模糊控制器是控制系統(tǒng)的核心，從硬件上，它可以選用工業(yè)控制計

52、算機、單片機或可編程控制器。其主要完成輸入量的模糊化、模糊關系的運算、模糊決策結果的反模糊化處理等過程。一個模糊控制系統(tǒng)的性能指標在很大程度上取決于模糊控制器的設計水平。</p><p>　　(2)輸入/輸出接口電路</p><p>　　該接口電路主要包括前向通道中的A/D轉換電路以及后向通道中的D/A轉換電路等兩個信號轉換電路。A/D轉換把傳感器檢鍘到的反映被控對象輸出量大小的模擬量(～

53、般為電壓信號1—5V或電流信號4-20mA)轉換成微機可以接受的數字量(0或1的組合)送到模湖控制器進行運算；D/A轉換把模糊控制器輸出的數字量轉換成與之成比例的模擬量(一般為電流信號4-20mA)，控制執(zhí)行機構的動作。轉換精度、轉換時間以及性能價格等因素是選擇A/D或D/A轉換器是應考慮的。</p><p><b>　　(3)廣義對象</b></p><p>　　廣

54、義對象包括執(zhí)行機構和被控制對象。常見的執(zhí)行機構包括電磁閥、伺服電機繼電器等。被控對象可以是線性的，也可以是非線性的，可以是定常的，也可以是時變的。還須指出，被控對象缺乏精確數學模型的情況適宜選擇模糊控制，但也不排斥有較精確的數學模型的被控對象，也可以采用模糊控制方案。</p><p><b>　　(4)傳感器</b></p><p>　　傳感器時將被控對象或各種過程的

55、被控量轉換為電信號(模擬的或數字的)的一類裝置。被控制量往往是非電量，如溫度、壓力、流量、濃度、濕度等。傳感器在模糊控制系統(tǒng)中占有十分重要的地位，它的精度往往直接影響整個控制系統(tǒng)的精度。因此，在選擇傳感器時，應注意選擇精度高且穩(wěn)定性好的傳感器。</p><p>　　3.2.3 模糊控制算法</p><p>　　模糊控制的核心部分為模糊控制器，如圖3．4所示。</p><

56、p>　　圖3.4 模糊控制器</p><p>　　模糊控制器的控制規(guī)律由計算機程序實現。通常將模糊控制輸入變量的個數稱為模糊控制的維數。一般情況下，一維模糊控制器用于一階被控對象，由于這種控制器輸入變量只選誤差一個，它的動態(tài)控制性能不佳。所以，目前被廣泛采用的均為二維模糊控制器，這種控制器以誤差和誤差的變化為輸入變量，以控制量的變化為輸出變量。二維模糊控制器如圖3.5所示。</p><

57、p>　　其中E為偏差，EC為偏差變化率，U為控制量。</p><p>　　圖3.5 二維模糊控制器</p><p>　　從理論上講，模糊控制器的維數越高，控制越精細。但維數過高，模糊控制規(guī)則變得過于復雜，控制算法的實現相當困難。這或許是目前廣泛設計和應用二維模糊控制器的原因所在。本章以二維模糊控制器為例。要實現語言控制的模糊邏輯控制器，須解決精確量的模糊化，模糊規(guī)則形成和推理及模猢輸

58、出量的反模糊判決三個基本問題[18]。</p><p>　　(1)精確量的模糊化</p><p>　　把精確的輸入量轉換成模糊集合的隸屬函數稱為精確量的模糊化。模糊控制器的輸入變量(常取偏差、偏差變化率)和輸出變量(常取控制量)均用自然語言形成給出，它不是以數值形式給出，因此它不是數值變量，而是語言變量。在應用中常取語言變量的詞集為如下7個模糊子集組成的集合：</p><

59、;p>　　{負大，負中，負小，零，正小，正中，正大} (3.1)</p><p>　　或{NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB} (3.2)</p><p>　　把模糊控制器的輸入變量偏差，偏差變化率的實際范圍及輸出變量的實際變化范圍稱為這些變量的基本論域。<

60、/p><p>　　若偏差E(e)的基本論域為[-，]，其內的量是精確量，偏差的量化論域為：X=(-n、 n+l、...、n-1，n} （3.3）</p><p>　　正整數n為將O～范圍內連續(xù)變化的偏差離散化(或量化)后分成的級數。由于通?！賜。因此，偏差的量化因子定義為：</p><p>

61、　　=n/ （3.4）</p><p>　　[-n,n]稱為模糊集合論域。</p><p>　　量化因子選定后（即n選定后），系統(tǒng)的任何偏差總可以由式子3.4量化為論域2-3上某一元素。</p><p>　?。?）t≤＜t+ (t<n),量化

62、為t</p><p>　?。?）t+≤≤t+1 (t<n),量化為t+1</p><p>　?。?）≤-n量化為-n</p><p>　?。?）≥n 量化為-n</p><p>　　例如取n=6，

63、觀測量偏差e的范圍可量化為：</p><p>　　{-6，-5，-4，-3，-2，-l，0，1，2，3，4，5，6} (3.5)</p><p>　　若偏差取E(e)的基本論域為[a，b]，模糊集論域為[-n,n]則量化公式為：</p><p>　　把∈[a、b]量化為x∈[-n，n]，此公式也稱為離散化公式。</p><p>　　輸入語言變

64、量偏差的語言值常取式子2.1，每一個語言值變成為量化域2-3上的模糊子集。如取n=6，量化域上的模糊子集可作如下選?。?lt;/p><p>　　E1負大(NB) ，取-6附近；</p><p>　　E2負中(NM) ，取-4附近；</p><p>　　E3負小(NS) ，取-2附近；</p><p>　　E4 零 (Z) ，取0附近；</

65、p><p>　　E5正小(PS) ，取+2附近；</p><p>　　E6正中(PM) ，取+4附近；</p><p>　　E7 大(PB) ，取+6附近；</p><p>　　每個模糊子集的賦值可根據統(tǒng)計資料建立，也可以分析定義。在分析定義中，常用三角形函數或正態(tài)形函數作為隸屬函數，圖3.6是以三角形函數作為隸屬函數時的圖，表3.1為取三角形

66、函數時輸入語言變量E(e)的賦值表。</p><p>　　圖3.6 輸入函數隸屬度</p><p>　　表3.1 輸入語言變量E（e）的賦值表</p><p>　　同理，對于偏差變化率，設其基本論域為[-，]偏差變化率的量化論域為：</p><p>　　Y={-m；-m+1，...m-1，m)

67、 (3.7)</p><p>　　因此，偏差的量化因子可定義為：</p><p>　　=m／ (3.8)</p><p>　　系統(tǒng)輸出控制量U(u)的基本論域設為[-Yu，Y-u]，控制量所取的量化論域為：</p><p&g

68、t;　　Z={-s，-s+l,......s-1，s} (3.9)</p><p>　　輸出控制量的比例因子由下式確定</p><p>　　K=/S (3.10)</p><p>　　對于輸入變量

69、偏差變化率及輸出控制量，均可類似于輸入變量偏</p><p>　　差那樣進行基本論域的量化處理，建立量化論域上的隸屬函數等。 </p><p>　　(2)糊規(guī)則形成和推理</p><p>　　根據有經驗的操作者或者領域專家的經驗制定出模糊控制規(guī)則，并進行模糊邏輯推理，以得到一個模糊輸出集合即一個新的模糊隸屬函數，這一步稱為模糊規(guī)則形成和推理。其目的是用模糊輸入值適配

70、控制規(guī)則，為每個控制規(guī)則確定其適配的程度，并且通過加權計算合并那些規(guī)則的輸出。</p><p>　　用自然語言描述的控制規(guī)則進行形式化數學處理后可以表示為如下形式：</p><p>　　●“如果A，那么B” (If A Then B)</p><p>　　●“如果A，那么B，否則C”(If A Then B Else C)</p><p>　

71、　●“如果A且B，那么C”(If A AND B Then C)</p><p>　　再模仿人的模糊邏輯推理過程，確定推理方法，這樣計算機就可用模糊化的輸入量，根據判定的模糊控制規(guī)則和事先確定好的推理方法進行模糊推理，并得到模糊輸出，即模糊輸出隸屬函數。</p><p>　　根據模糊集合和模糊關系理論，對于不同類型的模糊規(guī)則可用不同的模糊推理方法。</p><p>

72、　?。╝）對于“If A Then B”類型的模糊規(guī)則?？刹捎萌缦峦评矸椒?lt;/p><p>　　若己知輸入為A，則輸出為巳若現在己知輸入為，則輸出可用下式合成規(guī)則</p><p><b>　　求得：</b></p><p><b>　?。?.11）</b></p><p>　　其中模糊關系，這是一個

73、二維的模糊集合，定義為：</p><p><b>　?。?.12）</b></p><p>　?。╞）對于“If A Then B Else C”類型的模糊規(guī)則，可采用如下推理方法</p><p>　　若己知輸入為A，則輸出為B，否則輸出為C，若現在己知輸入為，則輸出</p><p>　　或者，可用下式求得：</p

74、><p><b>　　（3.13）</b></p><p><b>　?。?.14）</b></p><p>　　其中模糊關系，被定義為：</p><p><b>　?。?.15）</b></p><p><b>　　（3.16）</b>

75、;</p><p><b>　　其推理系數為</b></p><p>　?。╟）對于“If A AND B，THEN C”類型的推理規(guī)則，可采用如下推理方法在這類規(guī)則中，A一般用來表示被控量的測量值與期望值的偏差的隸屬函數，一般表示偏差變化率的隸屬函數。和可分別定義為若干個不同等級的隸屬函數，若作標準化處理，可以分為負小、負大、零、正小、</p><

76、;p><b>　　正大等隸屬函數。</b></p><p>　　如果一個模糊控制規(guī)則寫成如下形式：</p><p>　　如果E1且EC1，那么U1；</p><p>　　如果E2且EC2，那么U2；</p><p>　　如果E3且EC3，那么U3；</p><p><b>　　..

77、....</b></p><p>　　表3.2 E,EC→U的模糊控制規(guī)則表</p><p>　　對于每一條規(guī)則，均可得到一個模糊關系為</p><p>　　若i=1，2......s，共有S條規(guī)則，總的模糊關系為</p><p><b>　　那么輸出控制量集合</b></p><p>

78、;　　由此如果一直輸入E，EC和輸出控制量U，就可以求出他們的模糊關系R；</p><p>　　反之，如果已知模糊關系R，就可以根據輸入E和EC求出控制量U。</p><p>　　（3）模糊輸出量的反模糊化</p><p>　　根據模糊邏輯推理得到的輸出模糊隸屬函數，用不同的方法找一個具有代表性的精確值作為控制量，這一步稱為模糊輸出量的反模糊判決。由模糊控制算法得出

79、的是輸出在量化論域上的模糊集，但被控制對象只能接受精確的控制量，這就需要進行輸出信息的模糊判決，也就是要把模糊量轉化為精確量。</p><p><b>　　設輸出模糊集為：</b></p><p>　　常用的方法有以下三種</p><p><b>　　最大隸屬度法：</b></p><p>　　選取

80、隸屬度最大的因素作為控制量，即：</p><p>　　如果式中的最大值不唯一，則取其平均值。</p><p>　　加權平均法又稱權系數加權平均法，該法用公式</p><p>　　來判斷控制量,其中權系數的選擇可以根據具體情況而定。</p><p><b>　　重心法：該法用公式</b></p><p&

81、gt;<b>　　來判決控制量</b></p><p>　　3.2.4模糊智能控制在電冰箱系統(tǒng)中的實現</p><p>　　要執(zhí)行模糊控制，在數字計算機中就必須以一定的算法來實現。這些模糊控制的算法的目的是輸入的連續(xù)精確量中，通過模糊推理的算法過程，從而求出相應的精確控制值來。模糊控制算法有多種實現形式，常用的方法有合成推理的關系矩陣法，合成推理的查表法，合成推理的解

82、析公式等[19]。</p><p>　　本文采用合成推理的查表方法。</p><p>　　合成推理的查表方法a是要事先制定控制響應表，例如表3.3為一個系統(tǒng)的模糊控制表。在軟件設計時將該表事先置入內存中供實時查表使用。在實際控制時，模糊控制器首先把輸入量量化到輸入量的語言變量論域中，再根據量化的結果去查表求出控制量，這樣大大提高模糊控制的實時效果，節(jié)省內存空間。</p>&l

83、t;p>　　表3.3 模糊控制表</p><p>　　3.2.5 模糊控制應用于冰箱上的必要性、可行性</p><p>　　目前，市場上出售的冰箱有機槭溫控、電子溫控和電腦溫控等控制方式，它們的溫度控制裝置、化霜裝置和其他控制裝置的控制值都是事先設定的，這就易使許多能量消耗在目的相異的各種動作及因缺少靈活性而發(fā)生的各種多余動作，造成器件的頻繁開啟，一方面造成器件損壞，溫度的起伏較大，

84、不利于食品保鮮，另一方面，浪費了大量能量。用傳統(tǒng)的控制方法很難達到令人滿意的控制效果[20]。</p><p>　　在冰箱的應用和發(fā)展中，造就了一批冰箱控制專家，他們有豐富的知識和經驗，從早期的簡單控制方式為主積累了許許多多的實際控制方法和經驗。領域專家的知識，操作人員的實際方法和經驗，與糊?？刂茖＜业睦碚摵头椒ㄏ嘟Y合，將會使冰箱控制技術從理論到實踐均發(fā)生很大的進展。</p><p>　　

85、為此，本課題確定了用單片機專家模糊控制器對冰箱進行控制，將人工智能中的專家系統(tǒng)技術與模糊控制相結合，構成一種專家模糊控制器。在硬件上80C51單片機為核心，用C語言對其編程進行控制[21]。</p><p>　　4 智能冰箱的功能及其實現方法</p><p>　　4.1智能冰箱的功能</p><p>　　家用電冰箱智能化控制系統(tǒng)真正從用戶考慮出發(fā)設計，充分研究了日

86、常生活中人的習慣特征，充分考慮了現代人機關系，運用了模糊控制、人機工程學等現代理念，真正意義上的對冰箱進行核心控制，實現人們所渴求的智能冰箱[22]。本設計主要有以下功能：</p><p>　?。?）冷凍室模糊制冷</p><p>　　利用模糊控制技術，在冷凍室需要制冷的時候，快速啟動，并且設計了變頻調速系統(tǒng)，避免了壓縮機的頻繁開啟，使電機能夠按照所需要的進行工作，使壓縮機制冷更加合理有效

87、。</p><p>　?。?）冷藏室模糊制冷</p><p>　　冷藏室制冷和以往的冰箱制冷不一樣，過去冷藏室的溫度變化是隨著冷凍室的溫度而變化的，當冷凍室需要制冷的時候，壓縮機才開始啟動制冷，這就造成了當冷凍室的溫度比較低不需要制冷的時候，而冷藏室的溫度比較高需要制冷，這樣就產生了一個矛盾，使冷藏室不能達到很好的制冷效果。本設計克服了上述缺點，采用半導體和壓縮機同時制冷，正常的情況下冷藏

88、室還是隨著冷凍室的制冷而制冷，當冷凍室需要制冷時，啟動壓縮機制冷，冷藏室同時也能達到制冷效果；當冷凍室不需要制冷時，這時不啟動壓縮機制冷，而是用半導體單獨對冷藏室制冷，當達到預定的效果后，半導體停止制冷。這樣控制的效果能使冷藏室基本上達到獨自控制的目的[23]。</p><p><b>　?。?）模糊化霜</b></p><p>　　以前，冰箱的定時化霜與冰箱門的關閉

89、之間沒有直接關系。現在，運用模擬神經智能控制技術將冰箱門開閉次數、開閉頻率和最佳化霜時間加以統(tǒng)計和分析，預置于控制程序中，讓其記憶，然后，根據冰箱的實際運行選擇在冰箱門開閉最少的時間段內進行自動化霜，使冰箱內溫度波動最小，對食品質量影響最小。</p><p><b>　　其它功能</b></p><p>　　開門時問過長報警功能，當任何一個箱門打開超過4分鐘，報警提示

90、，但不影響系統(tǒng)正常工作。冰箱面板上有數碼管顯示器，可以顯示冷凍室和冷藏室的溫度，并通過按鍵可對冷凍室和冷藏室的溫度進行調控，以達到用戶所需要的溫度。</p><p>　　4.2冷凍室制冷的實現方法</p><p>　　該部分的設計是本次設計的重點，主要是通過兩部分來實現其功能。一部分是電機的變頻調速，另一部分是利用模糊理論來對冷凍室進行模糊控制的。</p><p>

91、　　采用電機的變頻調速，可以很好的解決上述問題，通過電機轉速控制壓縮機的制冷量，當冷凍室需要冷量大時，可以使電機的轉速加快，當冷凍室需要冷量小時，可以使電機的轉速變慢。利用模糊控制可以很好的判斷什么時候需要壓縮機制冷，制冷量的多少，然后對電機進行控制[24]。</p><p>　　我們期望通用變頻器的輸出電壓波形是純粹的正弦波形，但就目前技術而言，還不能制造功率大、體積小、輸出波形如同正弦發(fā)生器那樣標準的可交頻變

92、壓的逆變器。目前技術很容易實現的一種方法：逆變器的輸出波形是一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形，這些波形與正弦波等效，等效的原則是每一區(qū)間的面積相等。如果把一個正弦半波分作n等分，然后把每一等分的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個與此面積相等的矩形脈沖來代替，矩形脈沖的幅值不變，各脈沖的中點與正弦波每一等分的中點重合。這樣，由n個等幅不等寬的矩形脈沖所組成的波形就與正弦波等效，稱為，SPWM波形[24]。</p><p&

93、gt;　　三相對稱的參考正選電壓調制信號、、由參考信號發(fā)生器提供，其頻率和幅值都是可調的。三角載波型號由三角波發(fā)生器提供，它分別與每項調制信號在比較器上進行比較，給出“正”或“負”的飽和輸出，產生SPWM脈沖序列波，作為變壓變頻器功率開關器件的驅動信號。</p><p>　　4.3冷藏室制冷的實現方法</p><p>　　該部分的設計主要是通過兩部分來實現其功能。一部分是利用半導體對冰箱冷

94、藏室制冷，另一部分是利用模糊理論來對冷凍室進行模糊控制。</p><p>　　在前面已經講過，冷藏室制冷和以往的冰箱制冷不一樣，過去冷藏室韻溫度變化是隨著冷凍室的溫度而變化的，當冷凍室需要制冷的時候，壓縮機才開始啟動制冷，這就造成了當冷凍室的溫度比較低不需要制冷的時候，而冷藏室的溫度比較高需要制冷，這樣就產生了一個矛盾，使冷藏室不能達到很好的制冷效果。 </p><p>　

95、　本設計克服了上述缺點，采用半導體和壓縮機同時制冷，正常的情況下冷藏室還是隨著冷凍室的制冷而制冷，當冷凍室需要制冷時，啟動壓縮機制冷，冷藏室同時也能達到制冷效果；當冷凍室不需要制冷時，這時不啟動壓縮機制冷，而是用半導體單獨對冷藏室制冷，當達到預定的效果后，半導體停止制冷。</p><p>　　半導體制冷[25]又稱熱電制冷或溫差電制冷，是50年代末發(fā)展起來的制冷新技術，它既沒有復雜的機械結構，又無傳統(tǒng)制冷機必需的

96、制冷劑，它是利用特種半導體材料組成P-N結，通上直流電就能制冷，幾秒鐘內就可使冷端結霜。當直流電通過兩種不同導電材料構成的回路時，結點上將產生吸熱或放熱現象，這是法國人珀爾帖最早發(fā)現的，因此稱為珀爾帖效應。</p><p>　　圖4.2 半導體制冷原理</p><p>　　圖4.2可分為2部分來研究。當電流的極性如圖所示時，電子從電源負極出發(fā)，經金屬片結點4，P型半導體，結點1，金屬片回到

97、電源正極。但因左半部是P型半導體，導電方式是空穴型的左穴流動方向與電子流動方向相反，所以空穴是從金屬片，結點3，P型半導體，結點4，金屬片回到電源負極?？昭ㄔ诮饘佼斨兴哂械哪芰浚陀谠诎雽w中所具有的能量。當空穴在電場作用下，由金屬片通過結點3，到達P型半導體時，必須增加一部分能量。但空穴本身無法自己增加能量，只有從金屬片中吸收能量，并把這部分熱能變成空穴的勢能。因而在結點3處的金屬片的溫度便降低。而當空穴沿P型半導體通向結點4流向金

98、屬片時，由于P型半導體中空穴的能量大于金屬中空穴的能量，因而要釋放出多余的勢能并將其轉變?yōu)闊崮茚尫懦鑫?，所以使結點4處金屬片的溫度升高。圖3.3中右半部由N型半導體金屬片相聯(lián)接，靠自由電子導電。電子在金屬中的勢能低于在n型半導體中的勢能，在電場的作用下，電子從金屬片通過結點2到達N型導體時必然要增加勢能，這部分勢能也只能從金屬片的熱能取得，因而使結點2處金屬片的溫度降低，當電子從N型半導體經過結點l流向金屬片時，因電子是由勢能較高的地方

99、流</p><p>　　表4.1冷藏室模糊控制規(guī)則表</p><p>　　在控制上仍然采用模糊控制，不過要比冷凍室控制簡單，只涉及到半導體制冷的開和關兩種狀態(tài)。模糊控制器仍然采用雙輸入單輸出結構，分別用系統(tǒng)偏差e和偏差變化率ec作為輸入變量，以控制量e作為輸出變量。偏差e和偏差變化率ec的模糊劃分、論域選擇和冷凍室的一樣，這里就不再闡述了。不同的是，控制量c的劃分有所不同，c只取半導體制冷

100、開關的“通”(ON)和“斷”(OFF)這兩種狀態(tài)。</p><p>　　4.4模糊化霜的實現</p><p>　　除霜是冰箱必須要做的工作，壓縮機累計工作一定時間后，蒸發(fā)器表面會被箱內水氣凝結的霜覆蓋，隨著霜層的加厚，使制冷效率下降，造成能源浪費。</p><p>　　除霜控制分除霜時機判斷和除霜的執(zhí)行兩部分。除霜時機判斷一般有經驗判斷、直接測量和間接測量三種方法。

101、機械式控制器只能采用經驗判斷，即定時除霜的方案。電子與電腦控制的可以采用直接測量和間接測量法，以上三種方案如獨立運用不一定能捕獲到最佳時機。</p><p>　　除霜的目的是為了提高制冷效率，但除霜本身卻要消耗能量，這是一對矛盾。此外，除霜是為了使食品得到穩(wěn)定的低溫環(huán)境，但除霜本身產生的熱量又會暫時影響食品的溫度，這又是一對矛盾。模糊控制器針對這些矛盾所設計的除霜控制方案，使冰箱在除霜時，箱內食品溫度回升最小，除

102、霜效率最高并節(jié)約能量。</p><p>　　根據經驗，除霜一般在壓縮機累計運動時間達8小時左右進行[27]，但蒸發(fā)器霜層厚度除了與壓縮機運行時間有關外，還受環(huán)境溫度、濕度、制冷系統(tǒng)性能等因素的影響。因此，除霜的模糊控制用間接方法測試霜層厚度，當霜層厚度達到一定程度時才進行除霜比較合理。</p><p>　　以前，冰箱的定時化霜與冰箱門得開閉之間沒有直接關系?，F在，運用模擬神經智能控制技術將

103、冰箱門開閉次數、開閉頻率和最佳化霜時間加以統(tǒng)計和分析，預置于控制程序中，讓其記憶，而后根據冰箱的實際運行選擇在冰箱門開閉最少的時間段內進行自動化霜，使冰箱內溫度波動最小，對食品質量影響最小。根據大量統(tǒng)計分析，建立冰箱的開閉情況和化霜時間對應關系?！?4小時分割成12個時間段，以開閉頻率來表征冰箱門的開閉狀態(tài)。不同的開關頻率的分布，有不同的最佳化霜時間。以大量統(tǒng)計得到的這些對應關系，作為輸入輸出樣本，經離線學習存于記憶中，這就是控制上的

104、基本經驗和知識、是開發(fā)單位賦予冰箱的智能。</p><p>　　為了記憶冰箱門的開閉次數，將1天分割為12個時間段，對每個時間段中冰箱門的關閉次數，作為1天的數據記憶(一般平均而言1個時間段內冰箱門的開閉約為4次)。再將8天冰箱門開閉次數的累計數據作為記憶的依據。以后平均隔24小時記憶更新一次，即經過24小時的設定點，從8天累計數中減去1/8，再把新的1天的數據加進去，成為新一輪的累計數。用以上記憶方法得到的實際

105、運行的情況作為12，時間段門開閉頻率，以此作為輸入，就可確定最佳化霜時間。在冰箱門開閉頻率低時，蒸發(fā)器的化霜放在必要的時間段范圍內進行[28]。</p><p><b>　　5 硬件系統(tǒng)</b></p><p><b>　　5.1系統(tǒng)概述</b></p><p>　　本系統(tǒng)采用單片機系統(tǒng)進行核心控制，考慮到通用、易用、成本

106、、節(jié)能等因數，選定了80C51單片機，數據存儲器為8K，運用8255擴展I/O口，液晶顯示器驅動芯片采用ICM721IAM。根據溫度采樣數據的精度，采用常用的ADC0809進行A/D轉換，用AD521作放大器。在保證精度要求的條件下，做到成本最低。根據家用電冰箱的溫度范圍及精度確定應用半導體集成溫度傳感器AD590進行數據采集。用蜂鳴器進行報警。另外，在變頻調速系統(tǒng)中采用MA818芯片[29]產生正弦波，用8K的ROM作為三角波發(fā)生器，

107、此外，外界按鈕采用薄膜按鈕，手感舒適并經久耐</p><p>　　圖5.1 系統(tǒng)硬件結構框圖</p><p>　　用。電路板為雙面版，整塊電路板上元件都采用貼片式封裝，更加小巧可靠。</p><p>　　圖5.1是系統(tǒng)硬件結構框圖。</p><p>　　圖5.2是電路原理圖。</p><p>　　A3電路原理圖見附錄。

108、</p><p>　　圖5.2 系統(tǒng)硬件電路原理圖</p><p><b>　　5.2系統(tǒng)電路設計</b></p><p>　　5.2.1按鍵輸入的實現</p><p>　　圖5.3 鍵盤電路結構圖</p><p>　　系統(tǒng)采用獨立式按鍵結構，即每一個鍵用一根輸入線，本系統(tǒng)采用P1口的0-3位，分

109、別是模式按鈕、增加按鈕、加少按鈕，冰箱門開中斷出發(fā)按鈕。本系統(tǒng)按鈕采用中斷方式識別，使用INT0中斷，使用軟件方式消除按鍵抖動。中斷方式獨立按鈕結構簡單，軟件容易實現，可靠，電路圖如圖5.3所示。</p><p>　　5.2.2蜂鳴的實現</p><p>　　圖5.4蜂鳴功能電路圖</p><p>　　本系統(tǒng)蜂鳴器頻率發(fā)生采用軟件編程實現，通過P1.4口輸出方波。圖

110、中三極管為信號功率放大，以驅動蜂鳴器。系統(tǒng)完成后要通過軟件進行蜂鳴器蜂鳴聲響調整,電路圖如圖5.4所示。</p><p>　　5.2.3溫度采集的實現</p><p>　　溫度傳感器采用AD590,AD590是美國ANALOG DEVICES公司的單片集成兩端感溫電流源，其輸出電流與絕對溫度成比例。在4 V至30 V電源電壓范圍內，該器件可充當一個高阻抗、恒流調節(jié)器，調節(jié)系數為1。

111、 </p><p>　　圖5.5 AD590的封裝和基本應用電路</p><p>　　圖5.5 溫度采集的實現</p><p>　　AD590為電流型傳感器[30]，外界溫度每升高一度，輸出電流增加1。AD590輸出串接電阻1K，使輸出電壓為1/℃，并接入AD521的反相輸入端。同時AD521的反相輸入端接入適當電壓，使當外界溫度為30℃