摘 要

随着科技的发展，社会的进步，电冰箱几乎成为每个家庭中必不可少的的家用电器。另外，由于生活水平的提高，人们对生活品质的要求也跟随着提高，因此，电冰箱的功能也伴随着人们的需求，逐渐样式多样化、功能多元化和智能化。

本文介绍了使用AT89C51单片机作为智能化家用电冰箱电气系统的控制系统核心，设计出一种智能化的、人性化的，可以满足智能化家居功能要求家用电冰箱的电气系统。电冰箱电气系统的数字信号处理分析由INTEl公司生产的高效微控制器MCS-51单片机进行，单片机在处理信号后，再对电冰箱电气系统的其他电路部分进行控制。本次设计由51单片机为核心的温度控制系统、温度采集电路、数模转换电路、LCD显示电路、键盘控制电路、存储电路、直流电源设计电路、蜂鸣器报警电路、制冷压缩机电路、电冰箱照明灯电路、一键除霜电路、过压欠压过电流保护电路等组成电冰箱的电气系统的硬件电路。

电冰箱的蒸发器表面温度、冷藏室和冷冻室的温度采集是利用温度传感器DS18B20来进行。本次设计的电气系统可以实现对电冰箱冷藏室和冷冻室的温度的自由设置、过欠压过流保护、电冰箱的一键除霜、开门超时报警提醒和智能节能等功能。

智能化家用电冰箱电气系统的硬件电路设计和软件设计完成后，由软件编程结合硬件电路在Proteus软件上进行仿真调试、修改，最后成功设计出了一种智能化家用电冰箱的电气系统。仿真调试结果表明，本次结合软硬件设计的智能化家用电冰箱的电气系统运行相对稳定，性价比较高，节能环保效果良好，电路不仅简单还有较好的自动控制能力等，具有有一定的实用性和参考价值。

关键词：电冰箱；电气系统；AT89C51；DS18B20温度传感器

Abstract

With the development of technology and social progress,Refrigerators have become indispensable household appliances in almost every household.In addition,due to the improvement of living standards,People's requirements for quality of life have also improved,Therefore, the functions of refrigerators are also accompanied by people's needs, and gradually diversify styles, functions and intelligence.

This article introduces the use of AT89C51 microcontroller as the core of the control system of the intelligent household refrigerator electrical system, and designs an intelligent and humanized electrical system that can meet the functional requirements of intelligent household refrigerators. The digital signal processing and analysis of the electrical system of the refrigerator is carried out by the high-efficiency microcontroller MCS-51 microcontroller produced by INTEL, and then the 51 microcontroller controls the other circuit parts of the electrical system. The temperature control system, temperature acquisition circuit, digital-to-analog conversion circuit, LCD display circuit, keyboard control circuit, storage circuit, DC power supply design circuit, buzzer alarm circuit, refrigeration compressor circuit, refrigerator Lighting circuit, one-key defrost circuit, overvoltage under-voltage over-current protection circuit, etc. constitute the hardware circuit of the electrical system of the refrigerator. The surface temperature of the evaporator of the refrigerator, the temperature of the refrigerator compartment and the freezer compartment are collected by the temperature sensor DS18B20. The electrical system designed this time can realize the free setting of the temperature of the refrigerator and freezer of the refrigerator, the one-key defrosting of the refrigerator, the door opening overtime alarm reminder, over-voltage and over-current protection, intelligent energy saving and other functions.

After the hardware circuit design and software design of the intelligent household refrigerator electrical system are completed,software programming and hardware circuits are used to simulate, debug, and modify on the Proteus software, and finally an intelligent household refrigerator electrical system is successfully designed. The simulation and debugging results show that the intelligent household refrigerator designed with software and hardware is relatively stable, has a high cost performance, and has good energy saving and environmental protection effects. Practicality and reference value.

Key Words：Refrigerator; electrical system; AT89C51; DS18B20 temperature sensor

目录

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景 1

1.1.1传统的电冰箱电气控制系统分析 1

1.1.2 智能化趋势下社会的变革 1

1.2课题研究的目的和意义 2

1.2.1课题研究的目的 2

1.2.2课题研究的意义 2

1.3国内外研究现状与发展趋势 2

1.3.1国内外研究现状 2

1.3.2发展趋势 4

1.4课题研究内容和预期目标 5

1.4.1研究内容 5

1.4.2预期目标 5

第2章 总体设计方案 6

2.1电冰箱工作原理 6

2.1.1电冰箱电气系统组成和电冰箱的分类 6

2.1.2电冰箱的工作原理 6

2.2智能化家用电冰箱电气控制系统的设计功能和要求 7

2.3总体设计方案 8

2.3.1智能化家用电冰箱电气系统的总体设计方案简介 8

2.3.2 电冰箱电气系统总体设计框图 8

2.3.2 本设计的优点 9

第3章 电冰箱电气系统的硬件设计 10

3.1硬件设计的电路组成 10

3.2冰箱电气系统的控制芯片 10

3.2.1 AT89C51单片机简介 10

3.2.2 AT89C51性能参数和内部结构框图 10

3.2.3 AT89C51单片机引脚功能说明 11

3.3 5V直流电源电路设计 13

3.3.1 5V直流电源设计说明 13

3.3.2 稳压电源设计方案和元件选取及参数计算 13

3.4过欠压保护电路设计 14

3.4.1过欠压保护电路的组成和功能 14

3.4.2过欠压保护电路工作原理 15

3.5时钟电路 16

3.6复位电路 16

3.7温度测量电路 17

3.7.1 DS18B20温度传感器简介 17

3.7.2 DS18B20工作原理 18

3.7.3 DS18B20温度传感器测量硬件电路 19

3.8 显示电路 20

3.8.1液晶显示概述 20

3.8.2 LM016L 的结构及功能 21

3.8.3显示电路设计 23

3.9键盘控制电路设计 23

3.9.1 键盘控制电路分类和简介 23

3.9.2 键盘控制电路说明 24

3.10 报警电路设计 25

310.1 报警电路说明 25

3.10.2 报警电路工作原理 26

3.11除霜电路、压缩机制冷电路和照明灯电路设计 26

3.11.1除霜、压缩机制冷和照明灯电路说明 26

3.11.2除霜、压缩机制冷和照明灯电路的工作原理 26

3.12 电冰箱工作指示灯电路设计 28

3.12.1 指示灯电路说明 28

3.12.2 工作原理 29

3.13 存储模块 29

3.13.1芯片24C02简介 29

3.13.2存储模块电路图 30

第4章 电冰箱电气系统的软件设计 31

4.1电冰箱电气系统的软件设计说明 31

4.2主程序设计 31

4.3 DS18B20温度测量子程序 32

4.3.1DS18B20温度测量子程序说明 32

4.3.2 DS18B20工作时序 32

4.3.3 DS13B20指令 33

4.3.4程序流程图 35

4.4LCD显示子程序设计 37

4.4.1LCD1602指令说明 37

4.4.2显示子程序流程图 38

4.5键盘控制子程序设计 39

4.5.1键盘控制子程序说明 39

4.5.2键盘控制子程序流程图 39

4.6温度超限控制子程序设计 40

4.6.1温度超限控制子程序说明 40

4.6.1温度超限控制子程序流程图 40

第5章 智能化家用电冰箱电气系统的仿真调试与分析 41

5.1系统的仿真调试 41

5.1.1电冰箱温控部分仿真调试 41

5.1.2电冰箱其他部分硬件电路的仿真 42

5.2仿真调试结果分析 42

结论 43

参考文献 44

致谢 46

附录A 47

智能化家用电冰箱电气系统原理图 47

附录B 48

程序清单 48

第1章 绪论

1.1课题研究背景

1.1.1传统的电冰箱电气控制系统分析

随着科技的发展以及生活水平的提高，人们对高品质生活的追求，电冰箱几乎已成为每个家庭所必须的电器。同时，随着互联网、传感器技术、微电子技术和计算机控制技术的发展，以及人们对美好生活的需求，这就对电冰箱的功能要求越来越高，要求冰箱智能化、人性化。

然而，主要由电子控制电路和测量电路等组成的传统的电冰箱电气控制系统，结构很复杂，并且所具备的功能较少，也相对较弱，以及无法满足现代多数人的需求。传统的控制系统由于计算机技术的迅速发展发生了根本性的变革，因此，使用核心和主体为微型计算机的控制系统，是现代大多数电气设备的较优选择。传统的电子线路组成控制系统将逐步被以微型计算机为核心的控制系统代替。微机控制系统可以简化电路、提高设备的控制精度和可靠性，使设备的智能化更容易实现。最重要的是，微机技术的运用可以使控制系统降低研发成本、缩短控制系统研制周期、系统的升级和维护也更加容易。因此，现代大部分高精度、高性能和高度自动化的控制系统都采用了微机技术。

总的来说，传统的机械式、简单的电子控制的电冰箱已经难足满足人们对美好生活品质的需求。在智能化发展趋势下，传统家电开始智能化、人性化发展。因此，本文介绍了使用控制器核心为AT89C51单片机来设计一种满足智能家居功能要求的智能化家用电冰箱电气系统。