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的時間，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凝結(jié)成霜，到一定程度還要除霜。具體的說，電冰箱控制器的主要任務(wù)就是控制壓縮機、電磁閥、化霜加熱絲、風(fēng)扇等來保持箱內(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，并用LED將設(shè)定溫度或?qū)嶋H溫度顯示出來，當(dāng)冷凍室溫度過高或開門時間長還會用語音提示。系統(tǒng)組成如圖8所示。
3.2 硬件組成
整個系統(tǒng)工作于3.3V電壓下，由電源板提供5V電壓，經(jīng)過LF33穩(wěn)壓到3.3V為系統(tǒng)供電。三個按鍵分別設(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)器盤管、冷藏室蒸發(fā)器盤管速凍室、環(huán)境溫度檢測等溫度傳感器組成。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，用來顯示冰箱內(nèi)的實際溫度、設(shè)置溫度或故障，接口電路如圖9所示，采用動態(tài)顯示方式驅(qū)動。
3.2.2 壓縮機、化霜電加熱絲、風(fēng)機、電磁閥控制電路
壓縮機控制電路比較簡單。由I/O口輸出信號，通過8050反相驅(qū)動電路去控制繼電器，再由繼電器控制壓縮機的開停。壓縮機的開停由相關(guān)室的溫度決定，每次開機之前必須檢測延時保護條件是否滿足，才能作出開機決策，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)擴展一塊AT24C01A來記憶斷電前的工作狀態(tài)，來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，如圖11所示，其中R23、R24為上拉電阻，I2C總線的讀寫時序由軟件控制。
3.2.4 語音提示、報警電路
每次通電開機、改變工作模式、冷凍室超溫報警等都會以甜美的聲音提示您，以保證操作正確，開機的提示語音還會向您普及一些使用電冰箱的常識。報警電路主要用于冷凍室溫度過高時，冷凍溫度顯示會以一定的頻率顯示，并用語音提示“冷凍室超溫”。此時應(yīng)檢查冰箱門是否關(guān)好（請將冰箱門關(guān)好）？是否一次性放入大量較熱的食品？冰箱工作一段時間后，冷凍室溫度降低，冷凍溫度顯示停止閃爍，超溫報警功能自動消除。
3.3軟件設(shè)計
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。
子程序主要由鍵盤掃描、鍵碼分析、溫度采集、傳感器檢測、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、壓縮機保護及控制、驅(qū)動模塊、顯示數(shù)據(jù)計算模塊、運行參數(shù)存儲模塊等組成，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，表示初次使用，則自動進入人工智慧控制模式。為0x55時，表明斷過電，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 |
運行標(biāo)志 |
0x0A、0x 0B |
冷藏室設(shè)置溫度 |
|
0x06、0x 07 |
驅(qū)動標(biāo)志 |
0x11—0x1D |
相關(guān)時間單元 |
并且每次存儲時將各參數(shù)存儲在三個不同的單元中（同一參數(shù)存儲三次），每次上電復(fù)位后，將三個單元數(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，則進入最安全的方式運行。
3.3.2鍵盤掃描、鍵碼分析
程序掃描到按鍵，則根據(jù)當(dāng)前運行狀態(tài)和按鍵來改變運行標(biāo)志位，并開始計時，如果連續(xù)5秒無按鍵則將有效設(shè)置送相應(yīng)控制單元。
3.3.3人工智慧模塊
通過檢測環(huán)境溫度的高低，自動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，以免壓縮機長時間運行或不運行。
3.3.4冷凍室（冷藏室）溫度采集與控制
通過冷凍室（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)，并將實測溫度與冷凍室（冷藏室）設(shè)置溫度值比較，如果實測溫度高于設(shè)置溫度，則置冷凍室（冷藏室）高標(biāo)志，否則返回。
3.3.5壓縮機保護及控制模塊
本模塊包括三部分：壓縮機保護、壓縮機控制、壓縮機啟動/停止子程序。
壓縮機保護主要用于壓縮機啟動，壓縮機每次啟動前先檢查停機時間是否已經(jīng)延時5分鐘。若壓縮機已經(jīng)延時5分鐘，壓縮機可以立即啟動；若壓縮機延時未到5分鐘，則繼續(xù)延時到5分鐘后，壓縮機才可以啟動。流程見14。
壓縮機控制主要是根據(jù)冷凍室、冷藏室溫度檢測標(biāo)志、化霜（結(jié)束）標(biāo)志、壓縮機允許開機標(biāo)志來決策壓縮機啟動、停機運行，并置啟動/停機命令標(biāo)志。
壓縮機啟動/停止子程序主要根據(jù)當(dāng)前壓縮機的運行狀態(tài)和啟動/停機命令標(biāo)志來控制壓縮機運行。
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壓縮機運行狀態(tài) |
啟動/停機命令標(biāo)志 |
動作 |
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1 |
1 |
返回 |
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0 |
關(guān)壓縮機；置關(guān)機標(biāo)志；計時單元1清0； 計時單元2停止計時。 | |
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0 |
1 |
啟動壓縮機；置開機標(biāo)志； 計時單元2開始計時 |
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0 |
返回 | |
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注： 1）計時單元1為壓縮機關(guān)機延時5分鐘計時單元； 計時單元2為壓縮機累計運行時間計時單元，用于自動化霜計時。 2）壓縮機運行狀態(tài)： 1-----壓縮機已經(jīng)運行 0---壓縮機停機 啟動/停機命令標(biāo)志： 1-----啟動命令 0---停機命令 | ||
3.3.6驅(qū)動模塊
驅(qū)動模塊包括壓縮機、電磁閥、風(fēng)扇和化霜加熱絲，程序根據(jù)當(dāng)前運行狀態(tài)和驅(qū)動標(biāo)志位來確定運行狀態(tài)。化霜控制及驅(qū)動
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