基于51單片機的電冰箱控制系統(tǒng)

1、. . 畢 業(yè) 論 文 基于51單片機的電冰箱控制系統(tǒng) 院 部 專業(yè)班級 屆 次 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 二OO七 年 六 月 九 日裝訂線. . . 目錄摘要IAbstractII引言11.系統(tǒng)基本原理方案設(shè)計31.1基本設(shè)計原則31.2控制系統(tǒng)方案選擇31.3基于51單片機電冰箱系統(tǒng)的整體布局41.4功能原理分析52.系統(tǒng)的硬件設(shè)計52.1 單片機的選擇72.1.1 AT89C51的特點72.1.2 管腳說明72.1.3振蕩器特性和時鐘電路102.1.4芯片擦除112.2 A/D轉(zhuǎn)換電路112.2.1 ADC0809介紹122.2.2 ADC0809與AT89C51單片機接口電路172

2、.3鍵盤電路及顯示電路182.3.1功能件及顯示電路182.3.2 74LS164介紹202.4溫度采集電路和除霜電路212.4.1溫度采集電路212.4.2除霜電路222.4.3傳感器的選擇222.5制冷壓縮機和除霜電熱絲啟、?？刂齐娐?42.5.1電路圖242.5.2工作原理242.5.3 74LS273介紹252.6電源電壓檢測電路262.7報警電路263.系統(tǒng)的軟件設(shè)計273.1程序設(shè)計語言273.1.1匯編語言格式273.1.2匯編語言構(gòu)成283.2程序主要模塊283.2.1主程序模塊283.2.2 T0中斷服務(wù)程序模塊303.2.3 T1中斷服務(wù)程序模塊314控制系統(tǒng)總電路32參考

3、文獻34致謝35附錄36ContentsAbstractI Introduction11.Total programme design31.1 The option of control system31.2 The option of control system31.3 The whole layout of 51 Micro-controllers control system ofElectric refrigerator41.4 The analysis of function and principle52.Systematic hardware design52.1 The op

4、tion of single-chip micro-controllers72.1.1 The property of AT89C51 72.1.2 Pin explanation72.1.3 The property of oscillator and Clock circuit102.1.4 Chip erase112.2 The conversion circuit of A/D112.2.1 The introduction of ADC0809122.2.2 The interface circuit of ADC0809 and AT89C51172.3 Keyset circui

5、t and display circuit182.3.1 Function keys and display circuit182.3.2 The introduction of 74LS16419202.4 Temperature collection circuit and eliminate hoarfrost circuit212.4.1 Temperature collection circuit212.4.2 Eliminate hoarfrost circuit222.4.3 The option of quick sensor222.5 Refrigeration compre

6、ssor and galvanothermy thread control circuit242.5.1 The electric picture242.5.2 Working principle242.5.3 The introduction of 74LS273252.6 The power supply electiric voltage examination electric circuit262.7 Alarm circuit263.Systematic software design273.1 Programme design language273.1.1 The format

7、 of assembly language273.1.2 The composition of assembly language283.2 Major program modular283.2.1 Main program modular 283.2.2 T0 interrupt program modular303.2.3 T1 interrurt program modular314.The whole electeic picture pf control system32Reference34Acknoledgement 35Appendix36 基于51單片機的電冰箱控制系統(tǒng)作者：

8、XX 指導(dǎo)教師：XX 講師【摘要】 傳統(tǒng)的機械式直冷式電冰箱的控制原理是根據(jù)蒸發(fā)器的溫度控制制冷壓縮機的啟、停，使電冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。一般，當(dāng)蒸發(fā)器溫度35時啟動壓縮機制冷; 當(dāng)溫度低于-10-20時停止制冷,關(guān)斷壓縮機。本論文介紹了一種用單片機開發(fā)的智能電冰箱控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以AT89C51單片機為核心控制壓縮機的啟動和停止，解決了傳統(tǒng)電冰箱控制系統(tǒng)存在的不足，可以使控制更準確，更靈活。本論文對硬件組成，軟件設(shè)計和系統(tǒng)的工作原理進行了詳細的說明123121517。該設(shè)計方案是經(jīng)過大量的科學(xué)調(diào)研及現(xiàn)場考察制定的。論文的內(nèi)容包括實現(xiàn)控制系統(tǒng)軟硬件的合理設(shè)計及匹配等設(shè)計。系統(tǒng)的硬件

9、采用了模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要包括：A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度采集電路、除霜電路、鍵盤電路、LED顯示電路、制冷壓縮機和除霜電熱絲啟?？刂齐娐贰㈦娫措妷簷z測電路、報警電路、直流電源供電電路、晶體振蕩電路等模塊。在軟件設(shè)計中力求程序設(shè)計簡單，運用子程序的設(shè)計和調(diào)用，是程序設(shè)計有易擴展，可移植等特點2714。關(guān)鍵詞：單片機 電冰箱 智能 模塊結(jié)構(gòu)51 Micro-controllers Control System of Electric RefrigeratorAuthor：Zhai An Supervisor：Lou wei TutorAbstract: The control principle of

10、traditional mechanical type straight cold electric refrigerator is to control the start and stop of the refrigeration compressor according to the temperature of the evaporator to make the temperature of the electric refrigerator maintain in societygoes against in the temperature range. Usually, it w

11、ill start the refrigeration compressor when the temperature is 35; and it will stop refrigerating and close the compressor when its temperature is below -10-20. This article introduces an intelligent control system of electric refrigerator. The control system puts AT89C51 as its kernel to control th

12、e start and stop of the refrigeration compressor. It solves the insufficient problem of the control system of traditional and makes control more accurate and more flexible. This paper has made detailed exposition for hardware composition, software design and the working principle of the system123121

13、517.This design scheme is established via plenty of scientific investigations and the investigation on-the-spot. The content of paper includes: realize the reasonable design of control systematic software and hardware and match wait for design. Systematic hardware has adopted modular structural desi

14、gn. Including: the conversion circuit of A/D, temperature collection circuit, eliminate hoarfrost circuit, keyset circuit, LED display circuit, refrigeration compressor and galvanothermy thread control circuit, power supply electric voltage examination electric circuit, alarm circuit, direct-current

15、 power supply feed circuit, crystal oscillating circuit, ect. Making great effort on programming in software design simple, utilize the design of subprogram with use, make programming have easy development, may transplant wait for advantage2714.Keywords: single chip, electric refrigerator, intellige

16、nt, modular structure引言電冰箱是利用電能在箱體內(nèi)形成低溫環(huán)境,用于冷藏冷凍各種食品和其他物品的家用電器設(shè)備。電冰箱是每個家庭現(xiàn)代化廚房必備的家用電器，它的主要任務(wù)就是控制壓縮機、化霜加熱等來保持箱內(nèi)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)過冷凍或冷藏之后，保持色、味、水分、營養(yǎng)基本不變。電冰箱是第一次家電革命浪潮的主導(dǎo)產(chǎn)品，是每個家庭必備的電器設(shè)備。從1918年世界上第一臺電機壓縮式電冰箱研制成功，至今已走過89個年頭。這期間，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電冰箱也在不斷的演變和更新，尤其是近年來高新技術(shù)的迅猛崛起，更使得電冰箱的發(fā)展日新月異?，F(xiàn)代社會每一個家

17、庭都處在快節(jié)奏的生活中，人們大多已無閑暇的時間和精力花費在經(jīng)常性的采購日常生活用品上。因此，集中時間大量采購的新型生活方式已為越來越多的人所接受，從而決定了大容量電冰箱將是一種國際化的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的機械式直冷式電冰箱的控制原理是根據(jù)蒸發(fā)器的溫度控制制冷壓縮機的啟、停,使電冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。一般,當(dāng)蒸發(fā)器溫度升至35時啟動壓縮機制冷;當(dāng)溫度低于-10-20時停止制冷,關(guān)斷壓縮機16。隨著家用電冰箱的普及，人們對電冰箱的控制功能要求越來越高，這對電冰箱控制器提出了更高的要求，多功能、智能化是其發(fā)展方向之一，傳統(tǒng)的機械式、簡單的電子控制已經(jīng)難以滿足發(fā)展要求。隨著微機技術(shù)的飛速發(fā)展,

18、單片機以其體積小、價格低、應(yīng)用靈活等優(yōu)點在家用電器、儀器儀表等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。采用單片機進行控制,可以使電冰箱的控制更準確、靈活、直觀。本論文所設(shè)計的基于51單片機的電冰箱控制系統(tǒng)以AT89C51單片機為核心控制壓縮機的啟動和停止，解決了傳統(tǒng)電冰箱控制系統(tǒng)存在的不足，可以使控制更準確，更靈活。本系統(tǒng)處于監(jiān)控狀態(tài)時,具有以下功能: （1）電源過欠壓保護功能：為了使電冰箱安全可靠地運行，要求其電源電壓在180V240V之間。因此，當(dāng)電源電壓小于180V或大于240V時，禁止啟動壓縮機并用指示燈顯示。（2）壓縮機開啟延時功能：該功能要求壓縮機停機時間超過3min才能啟動，以延長壓縮機的壽命。

19、這就要求在每次電冰箱上電時，都要檢查壓縮機停機是否到3min，若未達到，需延時到3min后才能啟動。因此，在設(shè)計時應(yīng)有判斷與延時功能。 （3）自動除霜功能:冷凍室中的水分會凝結(jié)成霜，因此，電冰箱應(yīng)有自動除霜功能。該功能的實現(xiàn)方法是通過累計壓縮機運行時間和檢測環(huán)境溫度，來判斷是否滿足化霜條件(霜厚達到3mm)，當(dāng)霜厚達到3mm時，接通化霜加熱絲，同時斷開壓縮機和風(fēng)機，30分鐘后斷開化霜加熱絲，接通壓縮機，再過15分鐘后接通風(fēng)機。（4）電冰箱溫度自動調(diào)節(jié)功能：該功能是電冰箱應(yīng)具備的主要功能。電冰箱設(shè)有冷凍室和冷藏室，冷凍室的溫度為1626，冷藏室的溫度為210，在該溫度范圍內(nèi)，食品保鮮效果較好，因

20、此，對控制器的要求是將冷凍室和冷藏室的溫度自動控制在各自的范圍內(nèi)。 （5）功能鍵控制功能：利用功能鍵分別控制冷凍室溫度、冷藏室溫度、速凍設(shè)定等。（6）LED顯示功能：利用LED顯示冷凍室溫度、冷藏室溫度,壓縮機的啟、停和速凍、報警狀態(tài)。（7）關(guān)機提示功能：開門超過2min將聲音報警,提醒用戶及時關(guān)門。（8）連續(xù)速凍功能：連續(xù)速凍時間設(shè)定范圍18小時。（9）溫度測量功能：設(shè)定3個測溫點，測量范圍-26+26 ，精度±0.5 ；（10）故障自檢報警功能：該功能要求在電冰箱運行過程中，不斷診斷電冰箱的運行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)嚴重故障時，電冰箱停機并報警顯示。1.系統(tǒng)基本原理方案設(shè)計 系統(tǒng)基本原理方

21、案是整個設(shè)計過程的依據(jù)，也是貫穿整個設(shè)計系統(tǒng)的靈魂線，它的好壞直接關(guān)系到整個方案的成敗。在其設(shè)計上要經(jīng)過查詢考證、深思熟慮、反復(fù)推敲，有時離不開大量的實驗，最后再比較幾種選定方案而得出的。1.1基本設(shè)計原則對于基于51單片機的電冰箱控制系統(tǒng)的整體設(shè)計，要遵循這樣的設(shè)計原則：（1）首先滿足食品保鮮的要求，即保證所儲存的食品在經(jīng)過冷凍或冷藏之后，保持色、味、水分、營養(yǎng)基本不變。（2）吸收國內(nèi)外電冰箱的新技術(shù)，采用新原理、新結(jié)構(gòu)、新工藝，使用可靠并能降低電能損耗。1.2控制系統(tǒng)方案選擇控制系統(tǒng)在整個智能電冰箱控制中的地位是至關(guān)重要的，它控制著整個系統(tǒng)的運行，是系統(tǒng)是否正常運行的關(guān)鍵。選用的控制系統(tǒng)是

22、否合理是關(guān)系到整個系統(tǒng)設(shè)計成敗的關(guān)鍵。因此此必須慎重地選擇控制系統(tǒng)。當(dāng)前對電冰箱控制系統(tǒng)的方案主要有以下兩種。1.機械控制方式所謂的機械控制方式，即根據(jù)蒸發(fā)器的溫度控制制冷壓縮機的啟、停,使電冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。一般,當(dāng)蒸發(fā)器溫度升至35時啟動壓縮機制冷;當(dāng)溫度低于-10-20時停止制冷,關(guān)斷壓縮機。這種控制方式，電路相對簡單，操作方便，使電冰箱的控制不夠準確、靈活、直觀。2.智能控制方式所謂的智能控制方式，即自動控制方式，用單片機控制制冷壓縮機的啟、停,使電冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。這些過程不需要任何的人工操作，全部自動進行，使電冰箱的控制更準確、靈活、直觀。經(jīng)過慎重地

23、考慮、科學(xué)地論證和實驗，本論文采用了第二種方案；用單片機作為控制系統(tǒng)的核心部分，來控制著系統(tǒng)的運行。選用單片機的好處是：單片機控制功能強、體積小、功耗低、性能高、速度快、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用靈活廣泛、價格低廉、通用性強等。1.3基于51單片機的電冰箱控制系統(tǒng)的整體布局智能電冰箱系統(tǒng)由傳感器（霜厚傳感器、冷藏室溫度傳感器、冷凍室溫度傳感器）、微控單元單片機、壓縮機、加熱絲、LED顯示器、語音輸出等組成。如圖1-1所示。其中傳感器整個硬件中最重要的組成部分，是系統(tǒng)是否成功的關(guān)鍵；微控單元是系統(tǒng)的軟件部分，控制整個系統(tǒng)的運行，是系統(tǒng)是否正常工作的保證。傳感器微控單元單片機LED顯示器壓縮機加熱絲語音輸出圖

24、1-1 設(shè)計系統(tǒng)整體布局1.4功能原理分析基于51單片機控制的單片機控制系統(tǒng)的工作原理是這樣的：傳感器（霜厚傳感器、冷藏室溫度傳感器、冷凍室溫度傳感器）隨時處于待工作狀態(tài)。當(dāng)霜的厚度達到3mm時，霜厚傳感器就會感應(yīng)到，將產(chǎn)生模擬量信號，并將產(chǎn)生的模擬信號傳送到A/D轉(zhuǎn)換器；A/D轉(zhuǎn)換器接收到模擬信號后將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，并將數(shù)字信號輸送到單片機；單片機接受到信號后，將數(shù)字量信號進行分析、判斷、處理，給出除霜命令。智能電冰箱控制系統(tǒng)工作后，霜的厚度逐漸改變，當(dāng)霜的厚度調(diào)整到規(guī)定值時，除霜命令的自動解除，一個工作過程就算是這樣完成了。霜厚傳感器接著等待進入下一個工作過程。當(dāng)冷藏室的溫度低于2或高

25、于10時，冷藏室溫度傳感器就會感應(yīng)到，將產(chǎn)生模擬信號，并將產(chǎn)生的模擬信號傳送到A/D轉(zhuǎn)換器；A/D轉(zhuǎn)換器接收到模擬信號后將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，并將數(shù)字信號輸送到單片機；單片機接受到信號后，將數(shù)字量信號進行分析、判斷、處理，給出調(diào)整冷藏室溫度命令。智能電冰箱控制系統(tǒng)工作后，冷藏室內(nèi)的溫度逐漸改變，當(dāng)冷藏室內(nèi)的溫度調(diào)整到規(guī)定范圍時，調(diào)整冷藏室的命令的自動解除，一個工作過程就算是這樣完成了。冷藏室傳感器接著等待進入下一個工作過程。當(dāng)冷凍室的溫度低于-26或高于-16時，冷凍室溫度傳感器就會感應(yīng)到，將產(chǎn)生模擬信號，并將產(chǎn)生的模擬信號傳送到A/D轉(zhuǎn)換器；A/D轉(zhuǎn)換器接收到模擬信號后將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，

26、并將數(shù)字信號輸送到單片機；單片機接受到信號后，將數(shù)字量信號進行分析、判斷、處理，給出調(diào)整冷凍室溫度命令。智能電冰箱控制系統(tǒng)工作后，冷凍室內(nèi)的溫度逐漸改變，當(dāng)冷凍室內(nèi)的溫度調(diào)整到規(guī)定范圍時，調(diào)整冷凍室的命令的自動解除，一個工作過程就算是這樣完成了。冷凍室傳感器接著等待進入下一個工作過程。.2.系統(tǒng)的硬件設(shè)計硬件是指單片機本身及其外圍設(shè)備，是單片機控制系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，其結(jié)構(gòu)的合理與否，直接影響整個系統(tǒng)的性能，必須慎重選擇123 5610。電冰箱控制器的主要任務(wù)就是控制壓縮機、化霜加熱等來保持箱內(nèi)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)過冷凍或冷藏之后，保持色、味、水分、營養(yǎng)基本不

27、變。用LED將設(shè)定溫度或?qū)嶋H溫度顯示出來?；?1單片機的電冰箱控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)（如圖2-1所示）采用了模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要包括：A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度采集電路、除霜電路、鍵盤電路、LED顯示電路、制冷壓縮機和除霜電熱絲啟停控制電路、電源電壓檢測電路、語音輸出報警電路、直流電源供電電路、晶體振蕩電路等模塊。冷藏室溫度傳感器冷凍室溫度傳感器霜厚傳感器放大器放大器放大器欠電壓保護壓縮機加熱絲鍵盤電路顯示器A/D轉(zhuǎn)換器功放AT89C51單片機直流電源供電電路晶體振蕩電路報警電路圖2-1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖2.1 單片機的選擇單片機是整個測控系統(tǒng)的核心部件,它直接影響到整個系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計,并對系統(tǒng)的功能、性

28、價比以及研制周期起決定性作用。本控制系統(tǒng)的單片機采用美國ATMEL公司生產(chǎn)的8位單片機AT89C51,它是80C51微控制器系統(tǒng)的派生。AT89C51芯片采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，而且價格低，是目前性能比較高的單片機之一。該芯片完全滿足系統(tǒng)需要，不需要再外擴程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，可以大大簡化系統(tǒng)的硬件電路。此外，AT89C51單片機在市場上的貨源充足，技術(shù)比較成熟，同時也具有較好的開發(fā)環(huán)境4913。2.1.1 AT89C51的特

29、點 AT89C51具有以下特點：（1）與MCS-51 兼容。該芯片具有MCS-51系列單片機的所有特性，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。（2）CMOS制造工藝，功耗低，成本低廉。全靜態(tài)工作時0Hz-24Hz，正常運行電壓5V，速度可達33MHZ。片內(nèi)有4K字節(jié)可編程閃爍存儲器，128字節(jié)的RAM存儲器和4字節(jié)的EPROM存儲器，不擴展存儲器可滿足系統(tǒng)需要，采用低功耗的閑置和掉電模式可降低成本且提高系統(tǒng)抗干擾能力。（3）可靠性高。芯片本身按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計，抗噪聲干擾強；運行溫度范圍寬(-40-60)；允許電源波動范圍大(5V±20%)，芯片內(nèi)有振蕩器和時鐘電路。（

30、4）擴展性能好。具有4個8位I/O口，通過芯片外引腳構(gòu)成三總線結(jié)構(gòu)（地址總線AB、數(shù)據(jù)總線DB、控制總線CB）。RAM可擴展到64K字節(jié)，另外具有片內(nèi)FLASH程序存儲器，同時含有2個外部中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，5個中斷源。AT89C51可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。（5）穩(wěn)定性好。壽命可達1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間可達10年。 管腳說明AT89C51芯片引腳排列如圖2-2所示。引腳按功能可分為：電源和時鐘引線、I/O口線、控制口線三部分。 1.電源和時鐘引線：VCC：供電電壓。VSS：接地。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路

31、的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.I/O口線：P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。     P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣

32、故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。      P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。

33、 P3口：P3口（第二功能如表2-1）管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。（3）控制口線：RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的

34、是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 ：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。    /VPP：當(dāng)保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)，端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器

35、。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。表2-1 P3口第二功能I/O引腳第二功能注釋P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7串行數(shù)據(jù)輸入口串行數(shù)據(jù)輸出口外部中斷0請求外部中斷1請求定時器/計數(shù)器0外部輸入定時器/計數(shù)器1外部輸入外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通圖2-2 AT89C51芯片引腳列圖 振蕩器特性和時鐘電路1.振蕩器特性： XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，

36、因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。2.復(fù)位電路及時鐘電路：單片機應(yīng)該是一個最小應(yīng)用系統(tǒng)，但在這個最小系統(tǒng)中，仍有一些功能器件如晶體振蕩器、復(fù)位電路等無法集成到芯片內(nèi)部，因而需要在片外接相應(yīng)的電路。89C51通常采用電自動復(fù)位和開關(guān)復(fù)位兩種方式，本系統(tǒng)選用上電復(fù)位電路，復(fù)位電路如圖2-3 （a）所示，在RC電路的充電過程中，RESET端出現(xiàn)正脈沖，RESET端保持10以上的高電平，單片機可有效復(fù)位。系統(tǒng)單片機的時鐘電路如圖2-3（b）所示：在XTAL1、XTAL2引腳上外接石英晶體和微調(diào)電容組成并聯(lián)諧振回路，外接兩個30Pf的諧振電容，選用6MHz的晶振。圖

37、2-3（a） 復(fù)位電路 圖2-3（b）時鐘電路 芯片擦除整個EPROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。 2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換電路115采用逐次逼近式8位ADC0809芯

38、片。0809共有8路模擬輸入通道,本系統(tǒng)只用了其中4個通道IN0IN3。其中IN0作為冷凍室溫度檢測通道,IN1作為冷藏室溫度檢測通道,IN2作為除霜檢測通道,IN3作為電源電壓檢測通道。2.2.1 ADC0809介紹ADC0809是一種比較典型的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器CMOS工藝，可實現(xiàn)8路模擬信號的分時采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時間為100s左右，采用雙排28引腳封裝，可以和微機直接接口。1.內(nèi)部結(jié)構(gòu)：ADC0809 由一個8 路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D 轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8 個模擬通道，允許8

39、路模擬量分時輸入，共用A/D 轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE 端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖2-4所示：圖2-4 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖中，八路模擬量開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用1個A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對ADDA、ADDB、ADDC三個地址位進行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于8路模擬通道的選擇。8位A/D轉(zhuǎn)換器是逐次逼近式，三態(tài)輸出鎖存器用于存放和輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量。2. 主要特征：（1）8路8位AD轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位；（2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端； （3

40、）轉(zhuǎn)換時間為100s；（4）單個5V電源供電； （5）模擬輸入電壓范圍05V，不需零點和滿刻度校準； （6）工作溫度范圍為-4085攝氏度； （7）低功耗，約15mW。3.主要技術(shù)指標：（1）分辨率：分辨率是衡量A/D轉(zhuǎn)換芯片能分辯出的輸入模擬量最小變化程度的技術(shù)指標。分辨率取決于A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，ADC0809的分辨率為8位，即它輸出數(shù)據(jù)可用28個二進制進行量化。用百分率表示為： 1/2N×100%=1/28×100%=1/256×100%=0.391%（2）量化誤差：圖2-5 A/D轉(zhuǎn)換量化誤差量化誤差（如圖2-5所示）是由于A/D轉(zhuǎn)換器有限字長的數(shù)字量對輸

41、入模擬量進行離散取樣而引起的誤差，其大小在理論上為一個單位的分辨率。該量表示A/D轉(zhuǎn)換器所能辨認的最小數(shù)字量，量化誤差和分辨率是統(tǒng)一的，提高分辨率可以減少量化誤差。（3）轉(zhuǎn)換率與轉(zhuǎn)換時間：轉(zhuǎn)換率是指A/D轉(zhuǎn)換器在每秒鐘所能完成的轉(zhuǎn)換次數(shù)。這個指標也可以表述為轉(zhuǎn)換時間，即A/D轉(zhuǎn)換器從啟動到得到轉(zhuǎn)換結(jié)果所需要的時間，兩者互為倒數(shù)。ADC0809的轉(zhuǎn)換時間為100。（4）轉(zhuǎn)換精度：轉(zhuǎn)換精度反映實際A/D轉(zhuǎn)換器與理想A/D轉(zhuǎn)換器在量上的差值。一般用絕對誤差與相對誤差表示。由于理想A/D轉(zhuǎn)換器也存在著量化誤差，因此，實際A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度所對應(yīng)的誤差指標不包括量化誤差。通常給出的轉(zhuǎn)換精度分項誤差指標

42、有（如圖2-6 所示）：偏移誤差、滿刻度誤差、非線性誤差、微分非線性誤差等。偏移誤差：是指輸出為零，輸入不為零時的值。偏移誤差通常由放大器的偏移電壓或偏移電流引起的，ADC0809不需要進行零點校正。滿刻度誤差：是指當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器滿刻度時，輸出代碼對應(yīng)的實際輸入電壓與理想電壓值之差。滿刻度誤差一般由參考電壓、放大器放大倍數(shù)、電阻網(wǎng)絡(luò)誤差等引起。ADC0809不需要滿刻度校準。非線性誤差：是指實際轉(zhuǎn)換函數(shù)與理想直線的最大偏移。圖2-6 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度分項誤差指標 （5）滿刻度范圍度范圍是指A/D轉(zhuǎn)換器所允許輸入的電壓范圍。實際A/D轉(zhuǎn)換器的最大輸入值總比滿刻度值小1/2n（n為轉(zhuǎn)換器位數(shù)

43、）。4. 信號引腳：ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝的芯片，其引腳排列如圖2-7所示。圖2-7 ADC0809引腳圖各引腳功能如下：（1）IN7IN0模擬量輸入通道。ADC0809對輸入模擬量的要求主要有：信號單極性，電壓范圍05V，若信號過小，還需進行放大。另外，模擬量輸入在A/D轉(zhuǎn)換的過程中，其值應(yīng)保持不變，因此，對變化速度快的模擬輸入量，在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。（2）A、B、C地址線。A為低位地址，C為高位地址，用于對8路模擬通道進行選擇，引腳圖中相應(yīng)為ADDA、ADDB和ADDC。其地址狀態(tài)與通道的對應(yīng)關(guān)系見表2-2。（3）ALE地址鎖存允許信號。由低至高電平的正跳變將通

44、道地址鎖存至地址鎖存器中。（4）START啟動轉(zhuǎn)換信號。START上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清0；START下跳沿時，開始進行A/D轉(zhuǎn)換。在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。（5）D7D0數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據(jù)線直接相連。（6）OE輸出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機上輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高電阻態(tài)；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。（7）CLOCK時鐘信號。ADC0809內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，要求頻率范圍10kHz1.2MHz。通常使用頻率為500 kHz的時鐘信號。（8）EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號。EOC0，正在進行轉(zhuǎn)

45、換；EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。該狀態(tài)信號既可作為查詢的狀態(tài)標志，又可以作為中斷請求信號使用。（9）VCC+5V電源。（10）REF(+)、REF(-)參考電壓。參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準。其典型值為REF(+)=+5V，REF(-)=0V。表2-2 ADC0809通道選擇C B A 選擇的通道0 0 0 IN00 0 1 IN10 1 0 IN20 1 1 IN31 0 0 IN41 0 1 IN51 1 0 IN61 1 1 IN75.應(yīng)用說明：（1）ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89C51 單片機直接相連。（2）初始化時，使ST 和OE 信號全為低

46、電平。（3）送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C 端口上。（4）在ST 端給出一個至少有100ns 寬的正脈沖信號。（5）是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC 信號來判斷。（6）當(dāng)EOC 變?yōu)楦唠娖綍r，這時給OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機了。6.工作過程：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動 AD轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到AD轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)

47、換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。2.2.2 ADC0809與AT89C51單片機接口電路1.ADC0809與AT89C51單片機的連接如圖2-8所示。圖2-8ADC0809與單片機接口電路圖中ADC0809的A、B、C三端通過地址鎖存器接于P0口的P0.0、P0.1、P0.2,這三端控制模擬通道的選擇。P2.7與、端經(jīng)與非門接于0809的ALB、START、/OB端,控制0809的啟動、讀、寫。0809的BOC端懸空,轉(zhuǎn)換后利用軟件延時一段時間再讀結(jié)果,不用中斷方式。2轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)是數(shù)字量，這些數(shù)據(jù)應(yīng)傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵是如何確認A/D轉(zhuǎn)換完成，因為只有

48、確認數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，才能進行傳送。為此可采用下述三種方式：（1）定時傳送方式對于一種A/D轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標是已知的和固定的。例如，對于ADC0809，若其時鐘信號為500KHz時，轉(zhuǎn)換時間約為128s，相當(dāng)于晶振6MHz的單片機工作64個機器周期。根據(jù)此設(shè)計一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后，就調(diào)用這個延時子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了。接著，就可進行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片有轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號，例如ADC0809的EOC端。因此可以通過查詢方式用軟件測試EOC的狀態(tài)，即可確定轉(zhuǎn)換是否完成，若完成，就可進行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式把轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(EO

49、C)作為中斷請求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。不管采用上述哪種方式，一旦確認轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接收。2.3 鍵盤電路及顯示電路 功能鍵及顯示電路功能鍵及LED顯示電路（如圖2-9所示）采用6個功能鍵控制冷凍室、冷藏室及速凍溫度設(shè)定，4位LED數(shù)碼管負責(zé)顯示冷凍室、冷藏室溫度及壓縮機啟、停和報警等狀態(tài)。 圖2-9 功能鍵及LED顯示電路顯示和鍵盤輸入均通過AT89C51 的串行口。顯示輸出通道和鍵盤輸入通道的選擇由端口線P3.2和與非門完成。當(dāng)P3.2為“ 1”時，AT89C51的TXD端輸出同步脈沖通過與門發(fā)送到顯示移位寄存器74LS164的移

50、位脈沖輸 入端，這樣AT89C51欲顯示的數(shù)據(jù)，由RXD端輸出，移位讀入到顯示器通道。當(dāng)P3.2為“0” 時，AT89C51的RXD的數(shù)據(jù)僅能被移位讀入到鍵盤掃描用的移位寄存器中。由于顯示通道采用 LED數(shù)碼管并用74LS164作為驅(qū)動器，所以簡化了線路，結(jié)構(gòu)簡單，顯示字位擴充方便，驅(qū)動 程序設(shè)計容易。鍵盤工作原理也很簡單，AT89C51通過RXD向鍵盤掃描移位寄存器74 LS164逐位發(fā)送數(shù)據(jù)“0”，每次發(fā)送后即從P3.4端讀入鍵盤信號，若讀得“0”表示有鍵按下，轉(zhuǎn)入處理鍵功能程序。2.3.2 74LS164介紹74LS164為一并行輸出串行移位寄存器。1主要特征：（1）串行輸入帶鎖存 （2

51、）時鐘輸入,串行輸入帶緩沖 （3）異步清除 （4）最高時鐘頻率可高達36Mhz （5）功耗：10mW/bit （6）74系列工作溫度： 0°C to 70°C （7）Vcc最高電壓：7V (8)輸入最高電壓：7V （9）最大輸出驅(qū)動能力： （10）高電平：0.4mA ；低電平：8mA2工作原理：74LS164工作原理為：在P3.0的一個脈沖作用下，P3.1的一個值就寫入了74LS164中?，F(xiàn)向四個seg7中發(fā)送上圖數(shù)字0、1、2、3，其七段共陰碼分別為0x3f,0x06,0x5b,0x4f,二進制代碼分別為 0011 1111、0000 0110、0101 1011、010

52、0 1111,編寫程序?qū)懭爰纯伞?4LS164芯片真值表如表2-3所示：表2-3 74LS164芯片真值表CLEAR CLOCK A B QA QB QHL X X X L L L H L X X QA0 QB0 QH0H H H H QAn QGn H L X L QAn QGn H X L L QAn QGn3.引腳介紹：74LS164芯片引腳圖如下圖2-10所示：圖2-10 74LS164芯片引腳圖 74LS164有14條引腳.74LS164為TTL單向8位移位寄存器,可實現(xiàn)串行輸入,并行輸出其中A、B（第1、2腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端，2個引腳按邏輯與運算規(guī)律輸入信號，共一個輸入信號時可并接CLK為時鐘輸入端，可連接到串行口的TXD端。每一個時鐘信號臺的上升沿加到CLK端時，移位寄存器移一位，D0位首先送出，最后是D7位，8位二進制數(shù)全部移入74LS164中。MR（第9腳）為復(fù)位端，當(dāng)MR=0時，移位寄存器各位復(fù)0，只有當(dāng)R=1時，時鐘脈沖才起作用。Q0Q7(第3-6和10-13引腳)并行輸出端分別接LED顯示器的dpa各段對應(yīng)的引腳上。clear(9腳)高電平有效,低電平時使所有輸出(QaQh)為低電平。Clock(8腳)上升延輸出移位，其余狀態(tài)保持。A(1腳)B(2腳)輸入：邏輯與關(guān)系，即全高為高，