新型智能冰箱溫控器的研究

摘要：基于STC89C516RD單片機(jī)，設(shè)計(jì)了一款新型冰箱溫控器系統(tǒng)。用戶可以在顯示屏上設(shè)置冰箱各室溫度對(duì)冰箱進(jìn)行控制管理，該系統(tǒng)還具有時(shí)鐘功能。由于系統(tǒng)配備無(wú)線遙控功能，各種參數(shù)可以通過(guò)遙控器設(shè)置完成。系統(tǒng)應(yīng)用模塊的操作界面友好方便，可在智能冰箱中實(shí)際應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；冰箱溫控器；無(wú)線控制；液晶顯示

    隨著對(duì)電冰箱在節(jié)能、環(huán)保、舒適等方面的要求不斷提高，越來(lái)越多的智能控制技術(shù)引入到電冰箱中。嵌入式智能家用電器也簡(jiǎn)稱為智能家用電器。在這種家用電器中，人機(jī)界面友好方便，由單片機(jī)對(duì)家用電器的基本功能進(jìn)行控制，同時(shí)還模擬人的智能活動(dòng)過(guò)程。在控制過(guò)程中結(jié)合各種智能活動(dòng)進(jìn)行必要的處理，大大提高了家用電器的品質(zhì)和性能，產(chǎn)生了更加優(yōu)秀的控制效果，使人們得到更理想的服務(wù)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    系統(tǒng)以STC89C516RD單片機(jī)為控制核心，采用220 V電源供電，通過(guò)液晶顯示當(dāng)前時(shí)間以及由溫度傳感器采集到的冷藏室、冷凍室以及室外溫度。時(shí)間和各室溫度值均可通過(guò)按鍵設(shè)置，由于系統(tǒng)集成紅外遙控功能，使用者還可以通過(guò)遙控器遠(yuǎn)程設(shè)置時(shí)間及各室溫度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)
2．1 電源模塊
    在電源模塊的設(shè)計(jì)中，將220 V交流電壓通過(guò)一個(gè)9 V變壓器進(jìn)行降壓，再通過(guò)一個(gè)整流橋電路，整流后得到12 V的直流電壓，由于本系統(tǒng)對(duì)供電要求不高，只需要5 V，所以再采用一片7805穩(wěn)壓管產(chǎn)生一個(gè)+5 V的電壓供單片機(jī)和液晶顯示器使用。電源電路如圖2所示。
2．2 溫度采集模塊
    采用DS18B20溫度傳感器來(lái)完成溫度的采集。DS18B20是Dallas公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，屬于新一代適配微處理器的智能數(shù)字溫度傳感器，將溫度感測(cè)、信號(hào)變換、A／D轉(zhuǎn)換集成在一個(gè)芯片上，采用TO-92封裝，它的溫度測(cè)量范圍為-55～+125℃，可編程為9～12位轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0．062 5℃。本系統(tǒng)采用三個(gè)DS18B20分別采集冷藏室溫度，冷凍室溫度以及室溫。
2．3 按鍵控制模塊
    鍵盤控制電路由4個(gè)獨(dú)立按鍵與單片機(jī)的I／O相連而成，用來(lái)切換液晶顯示界面和調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)值，按鍵功能以及與I／O口對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：
    【ON／OFF】溫度、時(shí)間切換鍵——(P13)
    【模式】選擇鍵——(P12)
    【—】溫度或時(shí)間減1——(P11)
    【+】溫度或時(shí)間加1——(P10)
2．4 無(wú)線控制模塊
    采用芯片組PT2262-IR和PT2272進(jìn)行編解碼，PT2262-IR與紅外發(fā)射管構(gòu)成無(wú)線發(fā)射部分，發(fā)射帶有按鍵信息的38 kHz調(diào)制信號(hào)。PT2272與38 kHz無(wú)線接收模塊LT0038構(gòu)成無(wú)線接收部分。模塊通過(guò)發(fā)射接收無(wú)線電波實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的無(wú)線遙控。電路易于實(shí)現(xiàn)、性價(jià)比高，所涉及的電路及參數(shù)均經(jīng)過(guò)測(cè)試，其裝置具有體積小、功耗低、成本低，遙控距離可達(dá)10 m以上。
2．5 壓縮機(jī)控制模塊
    壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電路主要是通過(guò)單片機(jī)對(duì)繼電器的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。繼電器是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”，故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。由于需要采用單片機(jī)直接控制壓縮機(jī)，單片機(jī)是+5 V供電，壓縮機(jī)為220 V電壓供電，所以必須采用繼電器作為隔離電路，將高低電壓分開(kāi)。使用P1．6口控制繼電器，從而間接起到控制壓縮機(jī)開(kāi)關(guān)的作用。
2．6 液晶顯示模塊
    選擇OCM12864液晶顯示器，OCM12864液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)輸入／輸出口7～14腳與單片機(jī)P0口相連，用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)或指令；讀／寫選擇引腳與P2．1相連，高電平時(shí)讀數(shù)據(jù)，低電平時(shí)寫數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)／指令選擇引腳與P2．0相連，高電平時(shí)，將P0口的數(shù)據(jù)送入顯示RAM，低電平時(shí)，將P0口的數(shù)據(jù)送入指令寄存器執(zhí)行；讀寫使能信號(hào)端E與P2．2相連，高電平有效，下降沿鎖定數(shù)據(jù)。復(fù)位信號(hào)與P2．5相連，低電平有效；片選信號(hào)CS1與P2．3相連，高電平有效；片選信號(hào)CS2與P2．4相連，高電平有效。LCD驅(qū)動(dòng)電壓是V0，應(yīng)用時(shí)LCD驅(qū)動(dòng)電源與+5 V正電源VDD之間加一個(gè)10 kΩ可調(diào)電阻，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻，可以改變LCD顯示的明暗對(duì)比程度。

3 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)
    整個(gè)軟件部分由C51語(yǔ)言編寫完成，主要包括以下4個(gè)子程序模塊：溫度采集模塊、時(shí)鐘模塊、液晶顯示模塊、鍵盤控制模塊。各個(gè)子程序模塊分別編寫調(diào)試，然后將各個(gè)子程序模塊聯(lián)合調(diào)試，最后將程序燒寫到單片機(jī)的ROM中脫機(jī)運(yùn)行。主程序流程圖如圖3所示。

4 調(diào)試仿真與結(jié)論
    調(diào)試仿真后將程序加載到硬件電路板上全速運(yùn)行，初始界面顯示的是當(dāng)前的日期和時(shí)間，通過(guò)按鍵可以調(diào)整日期和時(shí)間。按下模式切換鍵后，顯示界面切換到溫度顯示模式，在界面上分別顯示冷藏室、冷凍室以及室外的溫度。溫度值通過(guò)按鍵可以設(shè)置，當(dāng)實(shí)際溫度大于設(shè)定溫度時(shí)，單片機(jī)將啟動(dòng)壓縮機(jī)來(lái)降低溫度，這時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光，表示壓縮機(jī)正在工作，直到實(shí)際溫度等于設(shè)定溫度時(shí)壓縮機(jī)停止工作。