SPCE061A在電冰箱中應(yīng)用

隨著家用電冰箱的普及，人們對(duì)電冰箱的控制功能要求越來(lái)越高，這對(duì)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(jī)械式、簡(jiǎn)單的電子控制已經(jīng)難以滿足發(fā)展要求。本文介紹了采用凌陽(yáng)公司的SPCE061A作為控制器核心，對(duì)電冰箱的工作過(guò)程進(jìn)行控制，并用語(yǔ)音將電冰箱的一些工作過(guò)程播報(bào)出來(lái)，使控制過(guò)程更人性化。

     3.1系統(tǒng)組成

    我們知道，電冰箱一般設(shè)有冷凍室和冷藏室，冷凍室用于速凍食品，在冷凍室中的食品可以存放較長(zhǎng)的時(shí)間，冷凍室的溫度為-16℃ ~~~ -26℃左右；冷藏室以不凍傷食品又有保鮮作用為準(zhǔn)，冷藏室的溫度為2℃ ~~~ 10℃左右；冷凍室食品中的水分會(huì)凝結(jié)成霜，到一定程度還要除霜。具體的說(shuō)，電冰箱控制器的主要任務(wù)就是控制壓縮機(jī)、電磁閥、化霜加熱絲、風(fēng)扇等來(lái)保持箱內(nèi)食品的最佳溫度，達(dá)到食品保鮮的目的，即保證所儲(chǔ)存的食品在經(jīng)過(guò)冷凍或冷藏之后，保持色、味、水分、營(yíng)養(yǎng)基本不變，并用LED將設(shè)定溫度或?qū)嶋H溫度顯示出來(lái)，當(dāng)冷凍室溫度過(guò)高或開(kāi)門(mén)時(shí)間長(zhǎng)還會(huì)用語(yǔ)音提示。系統(tǒng)組成如圖8所示。

     3.2 硬件組成

    整個(gè)系統(tǒng)工作于3.3V電壓下，由電源板提供5V電壓，經(jīng)過(guò)LF33穩(wěn)壓到3.3V為系統(tǒng)供電。三個(gè)按鍵分別設(shè)置冷凍室、冷藏室溫度或人工智能工作方式。溫度傳感器主要由冷凍室、冷藏室、冷凍室蒸發(fā)器盤(pán)管、冷藏室蒸發(fā)器盤(pán)管速凍室、環(huán)境溫度檢測(cè)等溫度傳感器組成。主控器不斷采集冷凍室、冷藏室及環(huán)境溫度，并根據(jù)設(shè)置值及采集值控制各部件的運(yùn)行。

     3.2.1顯示電路

    顯示電路由四位8段數(shù)碼管組成，用來(lái)顯示冰箱內(nèi)的實(shí)際溫度、設(shè)置溫度或故障，接口電路如圖9所示，采用動(dòng)態(tài)顯示方式驅(qū)動(dòng)。

     3.2.2 壓縮機(jī)、化霜電加熱絲、風(fēng)機(jī)、電磁閥控制電路

    壓縮機(jī)控制電路比較簡(jiǎn)單。由I/O口輸出信號(hào)，通過(guò)8050反相驅(qū)動(dòng)電路去控制繼電器，再由繼電器控制壓縮機(jī)的開(kāi)停。壓縮機(jī)的開(kāi)停由相關(guān)室的溫度決定，每次開(kāi)機(jī)之前必須檢測(cè)延時(shí)保護(hù)條件是否滿足，才能作出開(kāi)機(jī)決策，其控制電路如圖10所示。

    化霜電加熱絲控制電路、風(fēng)機(jī)控制電路、電磁閥控制電路結(jié)構(gòu)相似，只是器件參數(shù)有所不同，故在一起介紹。    

     3.2.3 斷電記憶功能

    系統(tǒng)擴(kuò)展一塊AT24C01A來(lái)記憶斷電前的工作狀態(tài)，來(lái)電后仍按斷電前的設(shè)定工作。AT24C01A為I2C總線，利用SPCE061A的IOB口的IOB0、IOB1作為SCL、SDA信號(hào)，如圖11所示，其中R23、R24為上拉電阻，I2C總線的讀寫(xiě)時(shí)序由軟件控制。

     3.2.4 語(yǔ)音提示、報(bào)警電路

    每次通電開(kāi)機(jī)、改變工作模式、冷凍室超溫報(bào)警等都會(huì)以甜美的聲音提示您，以保證操作正確，開(kāi)機(jī)的提示語(yǔ)音還會(huì)向您普及一些使用電冰箱的常識(shí)。報(bào)警電路主要用于冷凍室溫度過(guò)高時(shí)，冷凍溫度顯示會(huì)以一定的頻率顯示，并用語(yǔ)音提示“冷凍室超溫”。此時(shí)應(yīng)檢查冰箱門(mén)是否關(guān)好（請(qǐng)將冰箱門(mén)關(guān)好）？是否一次性放入大量較熱的食品？冰箱工作一段時(shí)間后，冷凍室溫度降低，冷凍溫度顯示停止閃爍，超溫報(bào)警功能自動(dòng)消除。

     3.3軟件設(shè)計(jì)

    本系統(tǒng)軟件主要由主流程、功能子程序、中斷服務(wù)程序組成。

    子程序主要由鍵盤(pán)掃描、鍵碼分析、溫度采集、傳感器檢測(cè)、人工智慧模塊、冷藏室溫度采集與控制、冷凍室溫度采集與控制、壓縮機(jī)保護(hù)及控制、驅(qū)動(dòng)模塊、顯示數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、運(yùn)行參數(shù)存儲(chǔ)模塊等組成，LED的顯示在256Hz的中斷程序中完成。主流程如圖12所示。

     3.3.1 初始化子程序

    初始化模塊主要完成初始化I/O口、中斷、內(nèi)存單元，并讀出AT24C01A相應(yīng)單元的值進(jìn)行控制，程序流程如圖13。

    AT24C01A的0x02單元為標(biāo)志位：當(dāng)讀出的值為0xFF時(shí)，表示初次使用，則自動(dòng)進(jìn)入人工智慧控制模式。為0x55時(shí)，表明斷過(guò)電，讀出斷電前的工作狀態(tài)。AT24C01A單元分配如下表：

地址	工作狀態(tài)	地址	工作狀態(tài)
0x02	標(biāo)志位	0x08、0x 09	冷凍室設(shè)置溫度
0x04、0x 05	運(yùn)行標(biāo)志	0x0A、0x 0B	冷藏室設(shè)置溫度
0x06、0x 07	驅(qū)動(dòng)標(biāo)志	0x11—0x1D	相關(guān)時(shí)間單元

    并且每次存儲(chǔ)時(shí)將各參數(shù)存儲(chǔ)在三個(gè)不同的單元中（同一參數(shù)存儲(chǔ)三次），每次上電復(fù)位后，將三個(gè)單元數(shù)據(jù)讀出比較，采取三中取二的決策方式，如果三次都不同，則進(jìn)入最安全的方式運(yùn)行。

     3.3.2鍵盤(pán)掃描、鍵碼分析

    程序掃描到按鍵，則根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和按鍵來(lái)改變運(yùn)行標(biāo)志位，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，如果連續(xù)5秒無(wú)按鍵則將有效設(shè)置送相應(yīng)控制單元。

     3.3.3人工智慧模塊

    通過(guò)檢測(cè)環(huán)境溫度的高低，自動(dòng)確定冷凍室和冷藏室設(shè)定溫度，如果環(huán)境溫度高，則相應(yīng)的將冷藏室、冷凍室溫度設(shè)置高一些；如果環(huán)境溫度低，則相應(yīng)的將冷藏室、冷凍室溫度設(shè)置低一些，以免壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行或不運(yùn)行。

     3.3.4冷凍室（冷藏室）溫度采集與控制

    通過(guò)冷凍室（冷藏室）溫度傳感器采集冷凍室（冷藏室）溫度，將數(shù)據(jù)致入顯示緩沖區(qū)，并將實(shí)測(cè)溫度與冷凍室（冷藏室）設(shè)置溫度值比較，如果實(shí)測(cè)溫度高于設(shè)置溫度，則置冷凍室（冷藏室）高標(biāo)志，否則返回。

     3.3.5壓縮機(jī)保護(hù)及控制模塊

    本模塊包括三部分：壓縮機(jī)保護(hù)、壓縮機(jī)控制、壓縮機(jī)啟動(dòng)/停止子程序。

    壓縮機(jī)保護(hù)主要用于壓縮機(jī)啟動(dòng)，壓縮機(jī)每次啟動(dòng)前先檢查停機(jī)時(shí)間是否已經(jīng)延時(shí)5分鐘。若壓縮機(jī)已經(jīng)延時(shí)5分鐘，壓縮機(jī)可以立即啟動(dòng)；若壓縮機(jī)延時(shí)未到5分鐘，則繼續(xù)延時(shí)到5分鐘后，壓縮機(jī)才可以啟動(dòng)。流程見(jiàn)14。

    壓縮機(jī)控制主要是根據(jù)冷凍室、冷藏室溫度檢測(cè)標(biāo)志、化霜（結(jié)束）標(biāo)志、壓縮機(jī)允許開(kāi)機(jī)標(biāo)志來(lái)決策壓縮機(jī)啟動(dòng)、停機(jī)運(yùn)行，并置啟動(dòng)/停機(jī)命令標(biāo)志。

    壓縮機(jī)啟動(dòng)/停止子程序主要根據(jù)當(dāng)前壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和啟動(dòng)/停機(jī)命令標(biāo)志來(lái)控制壓縮機(jī)運(yùn)行。

 

壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)	啟動(dòng)/停機(jī)命令標(biāo)志	動(dòng)作
1	1	返回
	0	關(guān)壓縮機(jī)；置關(guān)機(jī)標(biāo)志；計(jì)時(shí)單元1清0； 計(jì)時(shí)單元2停止計(jì)時(shí)。
0	1	啟動(dòng)壓縮機(jī)；置開(kāi)機(jī)標(biāo)志； 計(jì)時(shí)單元2開(kāi)始計(jì)時(shí)
	0	返回
注：  1）計(jì)時(shí)單元1為壓縮機(jī)關(guān)機(jī)延時(shí)5分鐘計(jì)時(shí)單元； 計(jì)時(shí)單元2為壓縮機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間計(jì)時(shí)單元，用于自動(dòng)化霜計(jì)時(shí)。 2）壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)：  1-----壓縮機(jī)已經(jīng)運(yùn)行   0---壓縮機(jī)停機(jī)    啟動(dòng)/停機(jī)命令標(biāo)志：  1-----啟動(dòng)命令     0---停機(jī)命令

 3.3.6驅(qū)動(dòng)模塊

    驅(qū)動(dòng)模塊包括壓縮機(jī)、電磁閥、風(fēng)扇和化霜加熱絲，程序根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)標(biāo)志位來(lái)確定運(yùn)行狀態(tài)?；刂萍膀?qū)動(dòng)