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30吨装配式冷库电控系统设计,30,装配式,冷库,系统,设计
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本科毕业设计（论文）题 目 30吨装配式冷库电控系统 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 指导教师（职称） 完成时间 30吨装配式冷库电控系统摘 要冷库在保证食品质量安全、调节供需、淡旺季供应及运输均衡等方面有着重要的作用，是冷链设备中最重要的设备之一。根据冷库制冷工艺的要求，本文介绍了以AT89S51单片机为主要控制元件的冷库电控系统。在系统中电路利用温度传感器对冷库内的温度进行检测，再将信息送入单片机进行分析判断，当蒸发器的温度高于一定温度时就启动压缩机，当蒸发器的温度低于一定温度时就停止运行压缩机，从而达到使库内的温度保持在设定温度范围内的目的。另外此系统增加了自动除霜、数字显示、安全保护等功能。该系统充分地利用了单片机的控制作用, 使冷库的自动化水平，冷库运行的可靠性都有了很大的提高，取得了令人满意的控制效果和经济效益。关键词 冷库/单片机/控制THE CONTROL SYSTEM OF FABRICATEDCOLD STORAGE OF 30 TONSABSTRACTCold storage plays an important roleinensuring the quality of the food,adjusting the supply and demand,keep the seasonsupplyand transportbalance etc. it Is one of the most important equipmentofcold chainequipment. According to thedemands of cooling technology of cold stores, This paperintroduces thecold storagecontrol system takes AT89S51microcontroller as the main controlelement. In this system,the circuit by using thetemperaturesensor to detectthe temperature in thecold storage, Then theinformationwas transport into the SCMto analyze and judge, In order tomake thelibrarywithin the temperaturemaintained at the set temperature range ofpurpose ,Start thecompressorwhenthe temperature of the evaporatoris higher than a certaintemperature,stop theoperation of the compressorwhenthe temperature of the evaporator isbelow a certain temperature, In addition thissystem increase theautomatic defrost,digital display,safety protection function. The systemmakes full use ofthe control effect of the SCM, So the level of automation incold storage,cold storageoperationreliabilityhas been greatly improved, Satisfactory results have been obtained in Control and Economic benefits.KEYWORDS Cold storage,Single chip microcomputer , ControlII30吨装配式冷库电控系统目 录中文摘要I英文摘要. 11 绪论12 冷库概述22.1冷库的分类22.2冷库的制冷原理与装置22.2.1冷库的制冷原理22.2.2冷库的制冷装置32.3冷库的微电脑控制系统53设计方案分析73.1 总体设计方案简介73.2压缩机运行方式的分析83.3冷库的温度控制分析93.3.1温度控制规律与特性93.3.2温度控制器件103.4除霜方式的选择113.4.1人工除霜113.4.2半自动除霜113.4.3全自动除霜113.5显示器的选择113.6单片机的选择123.7 A/D转换器的选择124 典型元器件功能及应用分析134.1 AT89S51单片机134.1.1 AT89S51的特点134.1.2 AT89S51单片机的内部结构144.1.3引脚说明154.1.4单片机六大重要部分184.2外部地址锁存器204.3 ADC0809转换器214.3.1主要特性214.3.2内部结构224.3.3外部特性（引脚功能）224.3.4应用说明234.3.5 工作过程234.4 ADC0809与AT89S51的接口电路235硬件电路设计与分析255.1时钟电路255.2复位电路.325.3电源转换电路275.4按键电路275.5 数字显示电路285.6 冷库库房测温电路295.7 化霜过热保护电路295.8过流检测电路315.9 压缩机、化霜、冷凝风机驱动电路315.10 断电3分钟延时电路325.11 状态显示电路336 冷库控制系统的软件设计346.1 程序设计语言346.1.1 汇编语言格式346.1.2 汇编语言构成356.2 主程序模块356.3 中断服务程序模块376.3.1 T0中断服务程序376.3.2 T1中断服务程序386.4 子程序模块386.4.1显示子程序386.4.2键盘分析子程序396.4.3加一及减一处理子程序416.4.4温度比较并处理子程序426.4.5除霜控制子程序426.4.6 A/D转换子程序42致谢46参考文献47附 录49V1 绪论 单片机自20世纪70年代问世以来，已广泛的应用深入到人类生活的各个领域，成为当今科技不可缺少的重要工具。单片机的出现是集成电路技术与微型计算机技术高速发展的产物，其具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低廉等特点。因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。本论文就是利用AT89S51单片机作为核心元件，以控制装配式冷库的温度为主要功能，辅之以开门数字显示、工作电压超限报警、定时化霜等功能。本设计共分为四部分：1冷库概述，2 系统原理方案的设计分析，3冷库控制系统的硬件电路设计，4冷库控制系统的软件设计。本设计注重理论与实践相结合，在设计上比较合理，具有一定的实用性和参考性。设计中对所用到的各个硬件电路（包括集成电路）都做了详细的说明和介绍，对软件部分（流程图、主程序、子程序）也做了仔细的分析和设计，并编写了实现各种功能的源程序（详见附件一）。本课题研究的内容：控制系统核心部件采用AT89S51单片机，由于片内有4K字节的程序存储器和128字节的数据存储器，考虑到本设计所编制的程序量不大，且需临时保存的数据也不多，因此不再扩展程序存储器和数据存储器。由于需要对温度这些模拟量进行采集，所以需扩展一片A/D转换芯片ADC0809，构成基本的控制系统。功能键和LED显示由串行扩展5片74LS164来实现。另外还有一些附加电路，如除霜电路，温度检测电路，电压检测电路，控制压缩机及除霜电热丝启、停驱动电路等。本课题研究的任务：1、通过键盘人工给定冷库温度，并显示出设定值；2、定期检测冷库内温度；3、定期检测工作电压，并进行超限报警、禁止压缩机工作；4、蒸发器定时化霜，直至化尽；5、制冷压缩机停机后自动延时3分钟后方能再启动；6、利用7段数码管显示冷库的运行、定时、自动、经济、调试、除湿、除霜等工作状态；7、单片机判断冷库检测到的温度是否在设定的范围内，并做出对压缩机的启、停操作。2 冷库概述2.1冷库的分类冷库有不同的种类，不同种类的冷库有不同的设计要求。冷库按建筑结构特点可分为两大类，即土建库和组合库。5土建库属于固定式建筑。土建库的库体是由基础、混凝土构架、围护结构等组成，我国商业企业的生产性冷库和分配性冷库绝大部分是土建库。它的优点是发展历史长，各方面都很成熟，有成功的经验可以借鉴；易于建成多层建筑，适于需要大库容的场合；建筑寿命长，在使用维护得当的情况下，可使用数十年；建筑物热惰性大，库内温度波动小，停电时可较长时间维持库温。装配式冷库又称组合库，其库体由金属构架、隔热板与防护层等组成。建设时，全部（或大部分）部件在工厂预制成型，在现场仅需组合装配，是半固定或移动式建筑。他的特点是土建施工工作量小，施工周期短，建筑速度快；建成后维护简单，工作量小；金属构架可与自动货架相结合，可实现全自动使用管理。这种库近年来发展很快，国外近15年来新建的小型冷库几乎全部是装配库。在我国，服务性冷库大多数是小型组合库，沿海地区部分新建中小型生产性冷库也采用这种形式。从工程造价考虑，在国外小型土建库造价明显高于装配库，大型库二者接近。在国内小型土建库造价高于装配库，而大中型土建库造价低于装配库。根据我国国情，在目前200m3以下的小型冷库，组合库优于土建库。特别是80 m3以下的小型冷库应全部采用装配库，而大中型冷库则应尽量采用土建库，以减少工程投资。2.2冷库的制冷原理与装置2.2.1冷库的制冷原理目前我国多数冷库主要是采用蒸汽压缩式制冷方式调节库温。制冷原理可简述为：利用汽化温度较低的液态制冷剂的蒸发，吸收贮藏环境中的热量，从而使库温下降。通过压缩机将汽化后的制冷剂吸回并加压，在冷凝器中制冷剂将吸收的热量传递给冷却介质，使自身温度得以降低、冷凝成液体，然后再进行蒸发吸热，如此循环即可实现连续制冷。制冷系统包括4个主要部分：压缩机、冷凝器、膨胀阀（节流阀）、蒸发器。整个制冷系统由循环管路连接，构成一个密闭的回路。管路内充注制冷剂。压缩机在制冷系统中起着压缩和输送制冷剂气体的作用，即把蒸发器内产生的低压低温气体吸回，再次压缩成为高温高压气体并送入冷凝器。冷凝器用来对压缩机压入的高温高压气体进行冷却和冷凝，在一定的压力和温度下，把高温高压的气体液化成为常温高压液体。膨胀阀安装在贮液器和蒸发器之间，是系统内高压区和低压区的一个分界点，其作用是将高压液体节流膨胀，变为低压液体，它也是调节和控制制冷剂流量的关卡。在蒸发器中，节流膨胀后的低压制冷剂从库房吸收热量并蒸发为气体，使库温降低，达到制冷的目的。压缩机在整个制冷系统中起着心脏的作用，是提供能量补偿的过程。冷凝器和蒸发器是两个热交换器，前者使高压制冷剂的气体放热，并转化为液体；后者使低压制冷剂的液体吸热，并转化为气体。制冷剂在循环往复过程中成为热能的运载工具。2.2.2冷库的制冷装置2.2.2.1制冷压缩机压缩机是蒸汽压缩式制冷装置中的重要组件，通常称作制冷主机。其功能是输送和压缩制冷剂蒸汽，它由电动机驱动进行工作。压缩机的工作好坏直接影响到制冷循环的完成程度。蒸汽压缩式制冷装置常用的压缩机有活塞式、螺杆式、离心透平式及回转式等。冷库中广泛使用的是容积式压缩机。这类压缩机是利用活塞、汽缸结构或转子的旋转，使汽缸的工作容积发生变化，将气体压缩和输出，其中就有活塞式制冷压缩机和螺杆式制冷压缩机。活塞式制冷压缩机 活塞式制冷压缩机是问世最早的一种机型，至今发展已相当完善。其工作压力范围广，能适应较宽的能量范围和不同场合。活塞式压缩机具有高速、多缸、能量可调、热效率高、适于多种制冷剂等优点；其缺点是：结构较复杂、易损件多，需检修周期短，有脉冲振动及运行平衡性差等。活塞式制冷压缩机的分类方式有多种，按封闭方式通常分为3类：（1）开启式制冷压缩机；（2）半封闭式制冷压缩机（3）全封闭式制冷压缩机。螺杆式制冷压缩机 螺杆式制冷压缩机是一种新型的高转速制冷压缩机，它与活塞式压缩机同属于容积式压缩机。从压缩气体的原理来看，它们的共同点都是靠容积的变化而使气体被压缩的；不同点是这两类压缩机实现工作容积变化的方式不同。活塞式压缩机是借助曲轴连杆机构的运动，而使汽缸的工作容积发生变化；螺杆式压缩机则是借助与轴直接连接的转子的旋转运动而使工作容积发生变化。螺杆式压缩机没有活塞式压缩机所需的气缸，活塞、活塞环、汽缸套等易损部件，机器结构紧凑，体积小，重量轻，没有余隙容积，少量液体进入机内时无液击危险。可利用活阀进行10%100%的无级能量调节，适用范围广，运行平稳可靠，需检修周期长，无故障运行时间可达（25）104h。由于使用润滑油使机器的冷却使用和密封性能得到改善，排气温度降低，即使蒸发温度较低（-40）和压缩比较高（25左右），仍然可以单级运行，即在一定范围内可以代替两级压缩循环。但是，螺杆式制冷压缩机的加工和装配要求精度较高，不适宜于变工况运行，有较大的噪音，在一般情况下，需装置消音和隔音设备，在制冷压缩时，需要喷加润滑油，因而需要油泵、油冷却器和油回收器等较多辅助设备。近年来，开发了内容积比可调螺杆压缩机，可调节范围为2.65，使螺杆压缩机的性能有了进一步改善。最近国内开发了新型半封闭螺杆机，采用5：6不对称新齿形，使容积效率大为提高。新型螺杆制冷压缩机的运转经济性、可靠性和使用寿命，已经超过了活塞式制冷压缩机。因此，在制冷装置设计选用时应予以充分的重视。2.2.2.2冷凝器冷凝器属于制冷系统中的热交换设备，是制冷剂向外放热的热交换器。来自压缩机的制冷剂蒸汽进入冷凝器后，将热量传递给周围介质水或空气，自身则受冷却、凝结为液体。冷凝器按其冷却介质和冷却方式，可分为水冷式、空气冷却式（也称风冷式）和蒸发式3种类型。水冷式冷凝器 在氨制冷系统中，冷凝器绝大多数以水作为冷却介质，也就是水冷式冷凝器。根据其安装和结构不同，水冷式冷凝器又可分为立式壳管式冷凝器和卧式壳管式冷凝器两种。制冷量较大的氟利昂制冷系统，也多采用水冷式冷凝器。空气冷却式冷凝器 空气冷却式冷凝器是利用空气对制冷剂蒸汽进行冷却和冷凝，在冷却和冷凝过程中放出的热量被空气带走。为了使冷凝器的结构紧凑，通常由几根蛇形管并联在一起，做成长方形或正方形的外形。制冷剂蒸汽从上部的分配集管进入每根蛇管中，冷凝后的液体沿蛇管下流，汇于液体集管中，然后流入贮液器内。空气在风机的作用下，从管外吹过。目前国外生产厂家已采用先进的设计和生产加工工艺，制造出内螺纹铜管和百叶式翅片制式高效冷凝器，可大大缩小制冷机组的尺寸，提高整机效率。国内生产的冷凝器绝大部分仍采用普通铜管外套翅片制作的冷凝器，效果相对较低。蒸发式冷凝器 这是以水和空气协同冷却的一类冷凝器，在发达国家已广泛应用。其特点是耗水少，仅为其它类型水冷式冷凝器耗水量的7%10%，特别适用于缺水地区，尤其是在天气干燥时蒸发式冷凝器更加有效。在发达国家所使用的蒸发式冷凝器上，通常配备有变频高速装置，以满足不同负荷时制冷要求。蒸发式冷凝器基本上由冷却塔和冷凝器组成。由于它省去了冷却水在冷凝器中的湿热传递阶段，使冷凝温度可能更接近空气的湿球温度，从而降低压缩机能耗。蒸发式冷凝器本身起到冷却塔的作用，因此不必如水冷式冷凝器另需配备冷却塔。2.2.2.3蒸发器蒸发器又称冷分配设备。在蒸发器中，制冷剂液体在较低的温度下沸腾，转变为蒸汽，并吸收被冷却物体热量或介质的热量，所以蒸发器是制冷系统中吸收热量（也可看作输出冷量）的设备。蒸发器按被冷却介质的特性，可分为冷却液体载冷剂的蒸发器和直接冷却空气的蒸发器两大类。冷却空气的蒸发器又可分为冷风机和冷却排管。在果蔬保鲜机械冷库中普遍应用的是冷风机，在土窖洞中加装的蒸发器也有采用冷却排管的。冷风机 冷风机又可分为氨冷风机和氟利昂冷风机。它们都是使用风机使空气强制流动的热交换器。根据设计或使用的要求，冷风机需配套装设热气冲霜或水冲霜等冲霜系统。冷库排管 冷库排管是一种用无缝钢管制作的排管式蒸发器。它通常装置在低温库（温度-18）和速冻间（温度低于-23）内。在低温库内常设置顶排管（有盘管式、上下管式多种）和墙排管（有立式和盘管式两种）；在速冻间内除设置顶排管和墙排管外，为加强热量交换，还应配置冷风机。2.3冷库的微电脑控制系统传统的冷库控制系统主要由压缩机、启动继电器、过载过热保护器、温控器、照明灯、等器件组成。冷库运行时，由温控器根据设定的温度自动控制压缩机的起停；如果出现压缩机电机运行电流过大、压缩机温度过高等异常情况，过载保护器自动断开电路，待温度下降后再接通。冷库的微电脑控制就是利用单片电子计算机来对冷库系统的运行进行控制。微电脑控制冷库温控精确、附加功能多、有着人性化操作界面，同时由于微电脑（单片机）的技术不断发展以及成本的下降，在冷库系统中的应用越来越广泛，尤其在多温库中得到全面应用。微电脑控制冷库的功能主要包括以下几个方面5。（1）制冷温度控制功能 通过温度传感器和微电脑控制实现库房中温度的自动控制，使库房内的温度达到用户的设定温度范围。（2）电源过压保护功能 当市电电源电压过高时，通过保险管熔断措施保护控制板及其它电器件不至于损坏。（3）压缩机三分钟延时起动保护功能 压缩机每次停机，制冷系统管道内压力需要一段时间平衡，如果在停机后马上启动则开机负载很大容易损坏压缩机。单片机系统在每次上电时检测如果停机时间不足3分钟则自动延时三分钟启动以保护压缩机。（4）系统保护及断电记忆功能 为防止用户在插接电源过程中出现的暂时性接触不良，在单片机上电3秒后才允许开压缩机。系统因强干扰等原因造成死机时，能自动复位且保持复位前的显示和按复位前的模式运行。系统停电后再来电，自动按停电前的模式及设定运行。（5）蒸发器自动化霜控制功能蒸发器经过一段时间的制冷后表面会结霜，霜层过厚将直接影响到机组的制冷效果，自动化霜控制根据冷库运行制冷的时间使蒸发器表面的霜融化成水并排出箱外，自动化霜控制同时确保化霜过程结束后（蒸发器的温度高于5）再进行制冷，避免化霜水结冰堵塞排水孔及影响制冷能力。（6）状态显示功能该功能通过显示操作界面显示冷库库房的设定温度、实际温度、当前运行模式、故障代码等，常见的显示方式包括：LED发光二极管显示、LCD液晶显示屏、LED显示屏等。3设计方案分析 3.1 总体设计方案简介LED显示器键盘时钟电路复位电源 AT89S51单 片机功放压缩机加热丝A/D转换器放大器锁存器放大器室温检测蒸发器温度检测温度保险丝图3.1 系统总体设计硬件方框图冷库的控制原理是根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的启动与停止，使冷库库房内的温度保持在设定的温度范围内。一般，当蒸发器温度高至35时，启动压缩机制冷，当温度低于-10-20时，停止制冷。本冷库电控系统要完成库房内的温度检测和动态显示的功能，定时化霜功能，开门报警功能，温度设置功能，以及电源过欠压、过流等保护功能。此设计的冷库电控系统是以AT89S51作为主控制芯片，ADC0809为模数转换芯片，MF57型热敏电阻为温度检测元件，液晶显示器，按键开关等元器件组成，通过软硬件结合实现键盘扫描，液晶显示，I/O口扩展功能。该系统具有简洁，操作简便，实用方便的特点。此设计的总体框图如图3.1所示。外围电路是AT89S51工作的基础保障电源电路提供稳定的+5V与+12V工作电压；时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号；复位电路使单片机实现初始化状态复位。键盘电路用于向系统输入运行参数，控制系统的运行状态。通过键盘扫描等程序设计把键盘输入的数据在液晶显示器上显示。LED电路用来显示键盘输入的数据，热敏电阻Rt实现对冷库库房的温度检测。ADC0809完成对温度的模数转换，将信号上传给单片机，其功能是靠硬件电路的设计和软件程序的结合来实现的。冷库每天定时化霜，结合单片机软件程序，控制加热器的启动与停止，完成自动除霜的功能11。3.2压缩机运行方式的分析在小型制冷机中广泛采用压缩机间歇运行的方法调节输气量。在被冷却的空间中安装温度控制器，将被冷却空间的温度控制在一定范围内。压缩机间歇运行方法，实质上就是将一台压缩机在运行时产生的制冷量与被冷却空间在全部制冷量平衡。间歇运行使压缩机的开、停比较频繁，对于制冷量比较大的压缩机，频繁的开、停会导致电网中电流较大波动，此时可以将一台制冷量较大的压缩机改为若干台制冷量较小的压缩机并联运行，需要的冷量变化时，停止一台或几台压缩机的运转，从而使每台压缩机的开停次数减少，降低对电网的不利影响，这种多机并联间歇运行的方法已获得广泛的应用。采用变频压缩机进行能量调节，具有节能、启动快速、温控精度高和易于实现自动化等优点，例如对热泵型空调机，人们往往希望启动后应尽快达到暖房室温，因此要求压缩机快速运转；当温度达到预定温度时，若仍高速运转，不仅功率消耗大，还会增加压缩机开停次数，使室内温度变化幅度增大，不但不舒适，而且由于断续运转也增大了热损失，因而要求降低压缩机转速，使之与室内暖房负荷能协调运行7。变频空调的优势是显而易见的，但变频压缩机用到冷库中，不仅没有优势，而且显露出很多的不足：（1）变频压缩机最主要的指标就是用最小功率运转，这样会使制冷机组长时间开机，噪音时间过长，制冷时间过久，影响食品的快速冷冻而丢失最佳的保鲜效果。（2）存取食品时库门的开关对冷库库房的温度变化影响不大，往往监控到的温度是保持在1度内变化的。刚存放的食品温度虽然较高，但食品周围的空气温度依然是较低，温度检测时一是有个延时，二是检测到的温度波动几乎是不变的，这样会造成变频压缩机一直以小功率运行，由于温差较大的出现机会非常少，变频压缩机高速运行的机会和条件非常少，也就实现不了变频强劲的优势，从而使食品的保鲜效果打折，而定频压缩机到达临界触发开机时，会保持一个稳定的制冷能力进行制冷，制冷快，且停机时间会较长，能够更多的时间保持一个安静的环境。（3）变频压缩机由于涉及的电路板较多，容易出现故障且维修昂贵；定频压缩机的技术非常成熟，因此国内绝大多数冷库使用的都是定频压缩机。综上所述，对于本次设计采用压缩机间歇工作的方式。3.3冷库的温度控制分析冷库的热容量较大，系统整体热惰性较好，库温变化较为缓慢。冷库温度控制方式大多采用双位调节方式，以简化系统与器件，提高可靠性，降低造价。3.3.1温度控制规律与特性根据双位调节的特性，库温呈等幅震荡，即在最高值和最低值之间进行周期性变化。在这种调节方式下的库温可以用以下参数进行描述：（1） 冷间平均温度tc，此温度即冷间的设计温度；（2） 稳定工作时冷间温度的最高值tmax，即冷间正常运行时控制的温度上限；（3） 稳定工作时冷间温度的最低值tmin，即冷间正常运行时控制的温度下限；（4） 运行温度波动tc，即冷间正常运行时库温的范围。运行温度波动于控制的温度上、下限的关系为：tc=tmax-tmin正常运行时，冷间平均温度维持在tc。当制冷系统开机时，由于制冷量Q0大于冷负荷Q1，tc下降。且因蒸发温度较高时，制冷量较大，而冷负荷较小，所以开始降温时，冷间温度下降较快。随着冷间温度和蒸发温度的下降，冷负荷增大而制冷量减小，冷间温度下降较慢。当制冷系统停机时，制冷量为零，冷间温度开始上升。当冷间温度较低时，温度上升较快，而冷间温度较高时上升较慢。双位调节时，冷间温度变化特性如图3.2所示。图3.2 双位调节时冷间温度变化曲线为了保证tc和tc，温度控制器件的控制中间温度也应为tc。温度控制器件需设定的参数为：（1） 设定温度上限ton,此温度为制冷系统开机温度；（2） 设定温度下限toff,此温度为制冷系统停机温度；（3） 差动范围tcs.采用双位控制的冷库，库温的波动范围一般为2左右。3.3.2温度控制器件温度控制器有电接点温度计、压力感温包式、数字显示式和基于微处理器的电子式等多种。数字温度显示控制仪可用于各类制冷装置，与压力式温度计相比，价格接近、调节方便、通向库内的是电线而非毛细管、安装容易。以XMT-100型温度显示控制仪为例，其基本原理如图7.4所示。上限设定和下限设定用来设定温度。使用时，上限设定为所需的ton，下限设定为所需的toff。上限执行和下限执行为继电器的通断输出，每一个继电器有一组先断后合的触点。U/I转换器及其输出的作用是对应于量程的线性直流输出，可直接配接记录仪或通过接口与计算机相连。3.4除霜方式的选择除霜的方法有三种:一是自然化霜法(停机,靠库房内温度的自然回升进行除霜)；二是热制冷剂化霜法;三是电热化霜法。化霜的方式有：人工化霜(手动开始,手动结束)；半自动化霜(手动开始,自动结束)；全自动化霜(自动开始,自动结束)12。3.4.1人工除霜人工除霜又称“自然除霜”,见于早期的冷库中，当冷库蒸发器表面霜层厚度达到5 mm时,用人工关停冷库压缩机的运行,即将温控器旋钮旋至停机位置(“0”或“OFF”)上,或拔下电源插头,使压缩机不工作.采用自然化霜法进行化霜,待霜层全部融化以后,用干布将蒸发器表面上的水珠擦拭干净,再将温控器的旋钮旋到合适的工作位置,并保征接通整个电源,使冷库恢复正常制冷运行。人工化霜方法简单,省电,但库房内温度波动大,化霜所需时间长,若不能及时通电制冷,库房内温度回升过高将影响贮藏食品的质量.因此,现在国内外的冷库已基本不采用此种方式。3.4.2半自动除霜此种除霜方式的工作原理也是停机升温除霜,只不过是在温控器上附设了一个除霜按钮,当需要除霜时,按下除霜按钮,压缩机回路被切断,冷库停止制冷,利用自然化霜或电加热快速化霜,待蒸发器表面的温度到+5左右、库房内温度到+10左右时,除霜完毕,这时,化霜按钮被自动弹起,压缩机电路被接通,恢复制冷。3.4.3全自动除霜全自动除霜是利用电加热的方法,在定时装置的控制下,按照一定的时间比例关系,定时接通电加热器,对蒸发器进行加热化霜。其次数通常为每昼夜12次。 本次设计中采用的是智能全自动除霜方法，在冷库运行过程中定时器T0进行精确的定时，当开机12小时到了，压缩机停机，化霜加热器通电对蒸发器加热。霜化完时，压缩机又开始工作，定时器重新定时。3.5显示器的选择显示器是常用的输出器件。显示器件种类很多，有LED发光二极管、LED数码管、液晶显示器LCD、阴极射线管CRT等。其中LED数码管是简易设备的显示常用电子元器件，有许多性能优点 ：(1)能在低电压、小电流条件下驱动发光，能与CMOS、ITL电路兼容。(2)发光响应时间极短(0.1s)，高频特性好，单色性好，亮度高。(3)体积小，重量轻，抗冲击性能好。(4)寿命长，使用寿命在10万小时以上，甚至可达100万小时,成本低。因此它被广泛用作数字仪器仪表、数控装置、计算机的数显器件。对于本次所设计的冷库智能控制电路来说，由于对于数字显示要求不高，LED数码管价格便宜，且能满足设计要求，故显示器设计采用LED数码管。3.6单片机的选择单片机是整个测控系统的核心部件,它直接影响到整个系统的软硬件设计,并对系统的功能、性价比以及研制周期起决定性作用。本控制系统的单片机采用美国ATMEL公司生产的8位单片机AT89S51,它是80S51微控制器系统的派生。AT89S51芯片采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，而且价格低，是目前性能比较高的单片机之一。该芯片完全满足系统需要，不需要再外扩程序存储器和数据存储器，可以大大简化系统的硬件电路。此外，AT89S51单片机在市场上的货源充足，技术比较成熟，同时也具有较好的开发环境。3.7 A/D转换器的选择集成电路技术的发展使集成A/D转换器几乎以与微机同步的速度惊人的取得进展和技术突破，种类繁多，性能各异的集成ADC不断涌现，在选择A/D转换器时需要注意以下几个方面。（1）A/D转换器位数的选择 A/D转换器位数的确定首先要考虑到整个测控系统要测控的范围和精度。一般来说，A/D转换器的位数至少要比总精度要求的最低分辨率一位，要能够与系统中其他环节的精度相适应，如传感器的变换精度，信号预处理电路精度，伺服机构精度等。另一方面，A/D转换器的位数选择还要考虑单片机的位数。如果单片机是8位的，则选用8位以下的A/D转换器，其接口电路简单且容易实现。（2）A/D转换器类型的选择 用不同原理实现的A/D转换器其转换速率是不同的，一般来说，积分型、电荷平衡型和跟踪比较型A/D转换器的转换速度较快，其转换时间从几毫秒到几十毫秒，适用于对温度、压力、流量等的检测和控制系统以及一些数字化仪器。除上述两个因素外，选择A/D转换器还应考虑使用A/D芯片的环境参数，如工作温度、功耗等；输入信号的类型，如单路还是多路、单极性还是双极性、最大幅值等；输出数据的形式，是并行还是串行、二进制还是BCD码；价格性能比；货源是否丰富可靠等。本系统采用的A/D转换器要用在80S51单片机控制电路中，要求具有四个转换通道。根据以上考虑因素，选用逐次逼近式A/D转换器ADC0809。4 典型元器件功能及应用分析4.1 AT89S51单片机AT89S51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大，AT89S51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。4.1.1 AT89S51的特点AT89S51具有以下特点：（1）与MCS-51 兼容。该芯片具有MCS-51系列单片机的所有特性，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。（2）CMOS制造工艺，功耗低，成本低廉。全静态工作时0Hz-24Hz，正常运行电压5V，速度可达33MHZ。片内有4K字节可编程闪烁存储器，128字节的RAM存储器和4字节的EPROM存储器，不扩展存储器可满足系统需要，采用低功耗的闲置和掉电模式可降低成本且提高系统抗干扰能力。（3）可靠性高。芯片本身按工业测控环境要求设计，抗噪声干扰强；运行温度范围宽(-40-60)；允许电源波动范围大(5V20%)，芯片内有振荡器和时钟电路。（4）扩展性能好。具有4个8位I/O口，通过芯片外引脚构成三总线结构（地址总线AB、数据总线DB、控制总线CB）。RAM可扩展到64K字节，另外具有片内FLASH程序存储器，同时含有2个外部中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，5个中断源。AT89S51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。（5）稳定性好。寿命可达1000写/擦循环，数据保留时间可达10年。AT89S51提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时计/数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。4.1.2 AT89S51单片机的内部结构AT89S51单片机的结构框图如图4.10所示。 （1）中央处理单元（8位）：包含对BCD数据的处理，还具有对RAM或I/O的某位进行测试、置位或复位的功能，即位操作功能。（2）只读存储器；用于永久性地存储应用程序。目前，单片机中大量采用的时掩模式只读存储器ROM和可改写只读存储器EPROM。随着电子技术的发展，己开始采用电可读写只读存储器EEPROM。AT89S51单片机中采用的是掩模式只读存储器ROM。图4.1 AT89S51单片机的结构框图（3）随机存取存储器：用于在程序运行时存储工作变量和数据。AT89S51单片机中具有256字节的随机有取存储器空间，其中分为两个区：OOH-7FH单元组成的低128字节的RAM块和80-OFFH单元组成的128字节的SFR块（只用了其中的21个单元）。（4）并行输入/输出口（32条）：每根口线可灵活地选作输入或输出，并且可以作为系统总线使用，可以扩展片外存储器和输入输出接口芯片，进行输入/输出扩展。（5）串行输入/输出口（2条）：随着单片机的发展，其应用以从单机逐渐发展到多机，而多机的关键是单片机之间的相互通信和互传数据信息。串行通信是一种能把二进制数据按位传送的通信，故它所需传输导线条数极少，特别实用于分级、分层和分布式控制系统及远程通信。AT89S51单片机的串行口时一个全双杠通信接口，用于多处理机通信，或全双工UART（通用异步收发器）通信，也可以与一些特殊功能的芯片相连，进行输入/输出扩展。（6）定时/计数器：在控制系统中，常常要求有一些定时时钟以实现定时和延时控制，如定时中断、定时检测、定时扫描等，也往往要求有计数器能对外部事件计数。要实现定时和延时控制，有三种主要方法：软件定时、不可编程的硬件定时、可编程的硬件定时。单片机中的定时/计数器是可编程的硬件定时，具有功能较强，使用灵活方便，控制精度高等特点。AT89S51单片机定时/计数器为增量计数器，当计教满时溢出中断将标志位置位。当它对具有固定时间间隔的内部机器周期进行计数时，它是定时器：当它对外部事件进行计数时，它是计数器。定时/计数器的作用在于：进行精确定时，实现实时控制；用于事件计数，这样做减少了软件开销。（7）时钟电路为内部振荡器与外接晶振电路。（8）中断系统有6个中断源、2个优先级，可以实现多个软件功能的并行运行。所谓“中断”，是指计算机在执行某一段程序的过程中，由于计算机系统内部和外部的某种原因，有必要中止原程序的执行，转而去执行相应的处理程序，待处理结束后再回来继续执行被中止的原程序的过程。采用了中断技术的计算机，其处理问题的灵活性和工作效率得到了很大的提高，主要表现在于：解决了快速CPU和慢速外设之间的矛盾，使CPU和外设可以进行工作；可及时处理控制系统中许多随机的参数和信息；具有处理故障的能力，提高机器的自身可靠性。4.1.3引脚说明AT89S51芯片引脚排列如图2-2所示。引脚按功能可分为：电源和时钟引线、I/O口线、控制口线三部分13。 （1）.电源和时钟引线：VCC：供电电压。VSS：接地。XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。图4.2 AT89S51单片机AT89S51芯片引脚排列如图2-2所示。引脚按功能可分为：电源和时钟引线、I/O口线、控制口线三部分13。 （1）.电源和时钟引线：VCC：供电电压。VSS：接地。XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。（2）I/O口线：P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/0口，也即地址数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。Pl口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/0口，Pl的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（I）。Flash编程和程序校验期间，Pl接收低8位地址。P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（I）。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR 指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX R指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR)区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash 编程或校验时，P2亦接收高位地址和其它控制信号。P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。当P3口写入“l”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（I）。P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。（3）控制口线：RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/ROG ：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的PSEN信号不出现。EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH)，EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LBI被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。4.1.4单片机六大重要部分4.1.4.1总线我们知道，一个电路总是由元器件通过电线连接而成的，在模拟电路中，连线并不成为一个问题，因为各器件间一般是串行关系，各器件之间的连线并不很多，但计算机电路却不一样，它是以微处理器为核心，各器件都要与微处理器相连，各器件之间的工作必须相互协调，所以需要的连线就很多了，如果仍如同模拟电路一样，在各微处理器和各器件间单独连线，则线的数量将多得惊人，所以在微处理机中引入了总线的概念，各个器件共同享用连线，所有器件的8根数据线全部接到8根公用的线上，即相当于各个器件并联起来，但仅这样还不行，如果有两个器件同时送出数据，一个为0，一个为1，那么，接收方接收到的究竟是什么呢？这种情况是不允许的，所以要通过控制线进行控制，使器件分时工作，任何时候只能有一个器件发送数据（可以有多个器件同时接收）。器件的数据线也就被称为数据总线，器件所有的控制线被称为控制总线。在单片机内部或者外部存储器及其它器件中有存储单元，这些存储单元要被分配地址，才能使用，分配地址当然也是以电信号的形式给出的，由于存储单元比较多，所以，用于地址分配的线也较多，这些线被称为地址总线。 4.1.4.2 数据、地址、指令之所以将这三者放在一起，是因为这三者的本质都是一样的数字，或者说都是一串0和1组成的序列。换言之，地址、指令也都是数据。指令：由单片机芯片的设计者规定的一种数字，它与我们常用的指令助记符有着严格的一一对应关系，不可以由单片机的开发者更改。地址：是寻找单片机内部、外部的存储单元、输入输出口的依据，内部单元的地址值已由芯片设计者规定好，不可更改，外部的单元可以由单片机开发者自行决定，但有一些地址单元是一定要有的（详见程序的执行过程）。数据：这是由微处理机处理的对象，在各种不同的应用电路中各不相同，一般而言，被处理的数据可能有这么几种情况： （1）地址（如MOV DPTR，1000H），即地址1000H送入DPTR。 （2）方式字或控制字（如MOV TMOD，#3），3即是控制字。 （3）常数（如MOV TH0，#10H）10H即定时常数。 （4）实际输出值（如P1口接彩灯，要灯全亮，则执行指令：MOV P1，#0FFH，要灯全暗，则执行指令：MOV P1，#00H）这里0FFH和00H都是实际输出值。又如用于LED的字形码，也是实际输出的值。 理解了地址、指令的本质，就不难理解程序运行过程中为什么会跑飞，会把数据当成指令来执行了。 4.1.4.3 P0口、P2口和P3的第二功能用法初学时往往对P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，认为第二功能和原功能之间要有一个切换的过程，或者说要有一条指令，事实上，各端口的第二功能完全是自动的，不需要用指令来转换。如P3.6、P3.7分别是WR、RD信号，当微片理机外接RAM或有外部I/O口时，它们被用作第二功能，不能作为通用I/O口使用，只要一微处理机一执行到MOVX指令，就会有相应的信号从P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令说明。事实上不能作为通用I/O口使用也并不是不能而是（使用者）不会将其作为通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一条SETB P3.7的指令，并且当单片机执行到这条指令时，也会使P3.7变为高电平，但使用者不会这么去做，因为这通常会导致系统的崩溃。 4.1.4.4 程序的执行过程单片机在通电复位后8051内的程序计数器（PC）中的值为0000，所以程序总是从0000单元开始执行，也就是说：在系统的ROM中一定要存在0000这个单元，并且在0000单元中存放的一定是一条指令。 4.1.4.5堆栈堆栈是一个区域，是用来存放数据的，这个区域本身没有任何特殊之处，就是内部RAM的一部份，特殊的是它存放和取用数据的方式，即所谓的先进后出，后进先出，并且堆栈有特殊的数据传输指令，即PUSH和POP，有一个特殊的专为其服务的单元，即堆栈指针SP，每当执一次PUSH指令时，SP就（在原来值的基础上）自动加1，每当执行一次POP指令，SP就（在原来值的基础上）自动减1。由于SP中的值可以用指令加以改变，所以只要在程序开始阶段更改了SP的值，就可以把堆栈设置在规定的内存单元中，如在程序开始时，用一条MOV SP，#5FH指令，就是把堆栈设置在从内存单元60H开始的单元中。一般程序的开头总有这么一条设置堆栈指针的指令，因为开机时，SP的初始值为07H，这样就使堆栈从08H单元开始往后，而08H到1FH这个区域正是8031的第二、三、四工作寄存器区，经常要被使用，这会造成数据的混乱。不同作者编写程序时，初始化堆栈指令也不完全相同，这是作者的习惯问题。当设置好堆栈区后，并不意味着该区域成为一种专用内存，它还是可以象普通内存区域一样使用，只是一般情况下编程者不会把它当成普通内存用了。 4.1.4.6单片机的开发过程这里所说的开发过程并不是一般书中所说的从任务分析开始，我们假设已设计并制作好硬件，下面就是编写软件的工作。在编写软件之前，首先要确定一些常数、地址，事实上这些常数、地址在设计阶段已被直接或间接地确定下来了。如当某器件的连线设计好后，其地址也就被确定了，当器件的功能被确定下来后，其控制字也就被确定了。然后用文本编辑器（如EDIT、CCED等）编写软件，编写好后，用编译器对源程序文件编译，查错，直到没有语法错误，除了极简单的程序外，一般应用仿真机对软件进行调试，直到程序运行正确为止。运行正确后，就可以写片（将程序固化在EPROM中）。在源程序被编译后，生成了扩展名为HEX的目标文件，一般编程器能够识别这种格式的文件，只要将此文件调入即可写片。4.2外部地址锁存器本设计中选择常用的地址锁存器：74LS373地址锁存器。1574LS373是一种带有三态门的8D锁存器，其引脚如图4.3所示。其引脚的功能如下：（1）D0D7:八位数据输入线（2）Q0Q7：八位数据输出线（3）LE:数据输入锁存选通信号，高电平有效。当该信号为高电平时，外部数据选通到内部锁存器，负跳变时，数据锁存到锁存器中。（4）:数据输出允许信号，低电平有效。当该信号为低电平时，三态门打开，锁存器中数据输出到数据输出线。当该信号为高电平时，输出线为高组态。图4.374LS373引脚分布图4.3 ADC0809转换器A/D转换器（ADC）的作用是把模拟量转换成数字量以便于计算机进行处理。ADC0809是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模数转换的八位8通道的A/D转换器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8个单断模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0809转换器如图3-2所示。4.3.1主要特性（1）8路8位A/D转换器，即分辨率8位。 （2） 具有转换起停控制端。 （3）转换时间为100s。（4）单个5V电源供电 。（5）模拟输入电压范围05V，不需零点和满刻度校准。 （6）工作温度范围为-4085摄氏度 。（7）低功耗，约15mW。 图4.4ADC0809转换器引脚示意图4.3.2内部结构 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D/A转换器。4.3.3外部特性（引脚功能） ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。下面说明各引脚功能。 （1）IN0IN7：8路模拟量输入端。（2）2-12-8：8位数字量输出端。（3）ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。（4）ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 （5） START： A/D转换启动信号，输入，高电平有效。 （6） EOC： A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 （7） OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。（8）CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 （9）REF（+）、REF（-）：基准电压。 （10）Vcc：电源，单一5V。4.3.4应用说明ADC0809 内部带有输出锁存器，可以与AT89S51 单片机直接相连。初始化时，使ST 和OE 信号全为低电平。送要转换的哪一通道的地址到A，B，C 端口上。在ST 端给出一个至少有100ns 宽的正脉冲信号。是否转换完毕，我们根据EOC 信号来判断。当EOC 变为高电平时，这时给OE 为高电平，转换的数据就输出给单片机了。4.3.5 工作过程首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 4.4 ADC0809与AT89S51的接口电路ADC0809共有8路模拟输入通道，本系统只用了其中4个通道IN0-IN3。其中IN0作为化霜温度检测通道输入：IN1作为冷库温度检测通道输入： IN2作为压缩机电流检测通道输入；IN3作为电源过欠压检测输入通道。ADC0809与AT89S51的接口有三种方式即查询方式、中断方式与延时等待方式。本系统采用的是延时等待方式，所以ADC0809的EOC端（图中未画）悬空，转换后利用软件延时一段时间再读结果，而不采用中断方式。由于ADC0809片内无时钟，可利用AT89S51提供的地址锁存允许信号ALE经D触发器二分频获得。ALE脚的频率是AT89S51单片机时钟频率的1/6（但需注意的是每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲）。其8位数据输出引脚可直接与数据总线相连。ADC0809地址译码引脚A、B、C端分别通过地址锁存器74LS373接于P0口的P0.0-P0.2，该三端控制模拟信号的选择。将P2.7作为片选信号，在启动A/D转换时，由单片机的写信号和P2.7控制ADC0809的地址锁存和转换启动。由于ALE和START连在一起，因此ADC0809在锁存通道地址的同时就启动井进行转换了。在取该转换结果时，用低电平的读信号和P2.7脚经一级或非门，产生正脉冲作为OE信号，用以打开三态输出锁存器。ADC0809与AT89S51的接口电路如图4.5所示。图4.5 ADC0809与AT89S51的接口电路5硬件电路设计与分析5.1时钟电路 时钟电路可以简单定义如下：1.就是产生像时钟一样准确的振荡电路。2.任何工作都按时间顺序。用于产生这个时间的电路就是时钟电路。时钟电路一般由晶体震荡器、晶震控制芯片和电容组成。时钟电路应用十分广泛，如电脑的时钟电路、电子表的时钟电路以及MP3、MP4的时钟电路。时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍的工作19。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。由于AT89S51单片机内部就有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成了一个稳定的自激振荡器。设计中采用的AT89S51单片机的内部时钟方式的振荡器电路如图5.1所示：图5.1时钟电路除使用晶体振荡器外，如对时钟频率要求不高，还可以用陶瓷谐振器来代替。电路中的电容C1和C2典型值通常选择为20pF左右。对外接电容虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低，振荡器的稳定性和起振的快速性。晶体的振荡频率的振荡范围通常是在1.2MHz12MHz之间。晶体的频率越高，则系统的时钟频率也就越高，单片机的运行速度也就越快。但反过来运行速度快对存储器的速度要求就高，对印刷电路板的工艺要求就高，即要求线间的寄生电容要小；晶体和电容应尽可能的安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定，可靠的工作。为了提供温度稳定性，应采用温度稳定性能好的NPO高频电容。AT89S51系列单片机时钟电路中常选用振荡频率为6MHz或12MHz的石英晶体。5.2复位电路复位电路如下图所示：图5.2 复位电路复位是单片机的初始化操作，只要给RESET引脚加上2个机器周期以上的高电平信号，就可使AT89S51单片机复位。复位的主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化以外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱死锁状态，也需按复位键重新启动。另外在复位有效期间（即高电平），AT89C51单片机ALE引脚和PSEN(低电平有效)引脚均为高电平且内部RAM不受复位影响。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要VCC的上升时间不超过1ms，就可以实现上电自动复位。按键复位电路产生的正脉冲来实现的。在本设计中采用的电路是实用的，兼有上电复位和按钮复位的功能。一般说来，单片机的复位速度比外围I/O快些。为保证系统可靠的复位，在初始化程序中应安排一定的复位延迟时间。单片机复位时，低电平使复位有效，正常工作时为高电平。5.3电源转换电路图5.3是电源转换电路原理图，该部分电路将220V的强电交流电压转换为稳定的12V和5 V 的直流电源，其中12V电源主要供继电器、蜂鸣器的驱动使用，5V电源则供给芯片、信号处理等电路使用。图5.3电源转换电路图中变压器T2将220V降至12V交流电，经过二极管D10及电容C29、C30组成的整流滤波电路产生12V直流电，再通过三端稳压集成块7805输出电压为5V的稳压直流电源，C29为5V直流的滤波电容。电源电路设计的好坏，直接影响到整个控制器的正常工作，随着家电产品的发展，电产品的电磁兼容性问题已经被重视起来，成为产品设计中相当重要的环节。为了达到相应的标准，除了选择抗干扰性强的器件和相应的软件处理外，更突出的是在控制系统的电源硬件部分。在这一方面，本设计采取了：使用了隔离变压器，变压器初次级间采用了屏蔽层，以减少分布电容形成的高频干扰寄生耦合和工频干扰。在电源进线中加入电容，可以有效的滤除电源进线中的高频干扰。电容器选用高频特性好，分布电感小，耐压符合电源条件的电容。整流桥的桥臂上加接电容对减少整个电源的纹波干扰作用很大。5.4按键电路按键电路如图5.4所示：图5.4按键电路键盘由六个按键开关组成，输入通过单片机的串行口。键盘输入通道的过程是这样的：AT89S51通过RXD向键盘扫描移位寄存器74LS164逐位发送数据“0”，每次发送后即从端口线P3.4读入键盘信号，若读得“0”，说明对应位置的按键已按下，键盘扫描移位的次数即是该键号或键值，这种键盘连接方法也使键盘通道的连线较少20。5.5 数字显示电路设计中的显示器由6位LED数码管构成，显示输出通过AT89C51单片机的串行口。串行口工作方式在方式0即移位寄存器方式，显示输出通道端口线P3.2和门A来完成，如图5.5所示：图5.5 数字显示电路当P3.2为“1”，8031的TXD端输出的同步脉冲可以通过与门A发送到显示器移位寄存器74LS164的移位脉冲输入端，8031的RXD输出的数据就能被移位读入到显示器通道。当P3.2为“0”，8031的RXD端的数据信息仅能被移位读入到键盘扫描的移位寄存器中，显示通道的移位寄存器的内容保持不变。由于在显示通道采用可以直接驱动共阳极LED数码管的74LS164移位寄存器，简化了线路结构，使显示器字位的扩充十分方便，其静态显示特性又使显示驱动程序的设计简洁容易。5.6 冷库库房测温电路冷库库房测温电路如图5.6所示：图5.6冷库库房测温电路图中测温热敏电阻，采用具有负温度系数的NTC热敏电阻传感器，具有电阻率大，电阻温度系数大，灵敏度高和具有负阻效应等优点。两套测温电路的工作原理及电路参数完全相同。策测温电路适用5V电源，由R63与R62分别组成两个分压电路，温度参数经热敏电阻R72转换成电压信号从热敏电阻的下端（分压点）输出，然后进入单片机引脚，再经单片机内部的A/D转换器转换成数字信号，提供给片内的CPU进行比较和判断，当热敏电阻的温度升高时，其阻值减小，热敏电阻下端的电压升高，单片机就好得到较高的温度信号，单片机将这个信号与片外存储器中设定的温度值进行比较，并根据比较结果发出指令，指挥执行机构进行相应的控制。5.7 化霜过热保护电路当冷库库房内空气中含的水蒸气的温度降到0以下时，水蒸气就会凝结到蒸发器表面和食品上而结成霜。结霜多少与库房内空气温度、湿度以及开门次数有关。库房内空气的温度降得越低，相对湿度越大，开门次数越多，开门时间越长，库房内凝结的霜就越多。霜是热的不良导体，导热系数只有0. 58 W/(m)，比紫铜372. 16W/(m)、铝230.5 W/(m)的导热系数要小得多。蒸发器表面结霜大大降低了其热交换能力，严重地影响制冷系统的制冷效果。当蒸发器上的霜层厚度达到l0mm时，热传效率将下降30以上，使压缩机运行时间增长，耗电量增大，甚至会导致压缩机出现故障12。因此及时除霜是冷库的一个重要环节。化霜过热保护电路如图5.7所示。图5.7 化霜过热保护电路工作原理：图中T3是一个温度保险丝，用低熔点的易熔合金制成。安装时紧贴在蒸发器上，直接感受蒸发器的温度。二极管为钳位二极管。用来保证进入单片机的信号不超过+5.6V.IN0作为信号输入端，用来接收蒸发器的过热保护信号。当蒸发器未过载而正常工作时，12V电源经T3和R6向单片机的IN0引脚提供一个稳定的高电平。当蒸发器过热时，保险丝熔断，化霜加热丝停止除霜，同时IN0引脚的高电平消失，单片机随即发出停机与报警指令，使除霜停止，蜂鸣器报警。等故障排除更换新的保险丝后，机器又可重新工作。5.8过流检测电路图5.8 电源电流检测电路过流检测控制电路如图5.8所示，其主要是检测压缩机工作时的电流，在压缩机工作中电流太小或太大时，为了保护压缩机而设置的保护电路。压缩机工作时，在感应线圈A,B两端感应出相应电压经R21分流，D1半波整流，R22和R23分压， C9、C10滤波后，输入ADC0809的IN3和IN4引脚，经过A/D转换后，把电流信号变为数字信号，再与片内程序设定的电流值进行比较，单片机根据比较结果做出操作决定。当压缩机工作电流增大时，A,B段感应电压相应升高，整流滤波后输入单片机引脚的电压升高，当这个信号大于单片机内部存储的保护设定值时，单片机可确认此时压缩机回路工作电流过大，从而切断压缩机供电，使压缩机停车，从而避免压缩机电机因过载而烧毁。其中，对于电源过、欠压保护采用的是压敏电阻实时监控保护，故没有采用相关检测电路。5.9 压缩机、化霜、冷凝风机驱动电路压缩机、化霜、冷凝风机驱动电路如图5.9所示：图5.9 压缩机、化霜、冷凝风机驱动电路压缩机、除霜加热器、接水盘加热器的控制都是通过继电器来控制的。当单片机检测到冷藏室或者冷冻室的温度高于设定的开机温度时，单片机就发出信号，通过锁存器把信号锁存，然后在控制信号的控制下并通过MC1413驱动器使控制压缩机的继电器通电吸合，此时压缩机工作。当冷藏室和冷冻室都到达设定温度的停机温度时，单片机采集到此时冷藏室和冷冻室的温度信号并进行比较后发出压缩机停机信号，然后信号通过锁存器和驱动器使控制压缩机的继电器断电，触点断开，压缩机停机。当单片机检测到冷冻室蒸发器上的霜厚大于3mm时，单片机就先发出一个压缩机停机信号，使压缩机停机，然后又发出一个融霜信号，此信号先进行锁存，然后通过MC1413驱动器使控制化霜启停的继电器通电，触点闭合，化霜加热器开始加热化霜，当单片机检测到霜化尽时，就发出化霜停止信号，最终使化霜控制继电器断电，触点断开，化霜加热器停止工作，此时化霜结束。在此电路种，压缩机和加热器都安装有温度保护器。当压缩机出现过热时，达到温度熔断器的设定温度一段时间后，熔断器就会自定熔断，断开压缩机电路，起到保护压缩机的目的。化霜或给接水盘加热时，当由于某种故障的发生导致加热温度过高时，温度熔断器就会熔断，及时保护运行的安全。5.10 断电3分钟延时电路断电三分钟延时电路如图5.10所示：图5.10断电3分钟延时电路图5.10是断电3分钟检测电路，用于实现停电不足3分钟时延时启动压缩机，避免压缩机启动负载过大，达到保护压缩机的目的。电路通过电容C3的充放电实现功能，上电时5V通过电阻R11、二极管D3及电阻R10同时对电容C3充电，断电后电容C3通过电阻R10放电(此时D3反向截止)，由于充电电阻远小于放电电阻，所以充电很快，放电较慢。每次一上电，单片机就检测电容C3上的电压，如果停电时间小于3分钟，放电时间不够，单片机检测到高电平，在控制程序中加入压缩机3分钟延时启动的条件。如果停电时间超过3分钟，单片机检测到低电平，则程序中只要满足压缩机开机条件则立即启动。3分钟延时时间并不要求很准，在2到5分钟范围内都可以接受)。断电3分钟检测功能在冷库正常运行中不起任何作用，但对于经常短时间停电的地区，此电路对压缩机的保护还是非常有必要的。5.11 状态显示电路图5.11 状态显示电路状态显示电路如图5.11所示，由发光二极管LED及限流电阻组成，一般设有运行指示灯，定时指示灯，化霜及预热指示灯，并还有经济运行指示灯。发光二极管经限流电阻与单片机相连，片内输出口具有直接驱动LED的能力。当冷库工作在某一工作状态时，单片机的相应输出口输出低电平，相应的发光二极管发光显示状态变化22。6 冷库控制系统的软件设计软件程序是系统的神经中枢，它控制着整个系统的运行。软件程序编程程序质量的高低是系统是否正常运行的保证。系统软件设计采用模块化结构。冷库控制程序主要由：主程序、两个中断服务程序（定时器T0中断服务程序和定时器Tl中断服务程序）和子程序组成6.1 程序设计语言程序语言是编写程序所运用的工具，恰当地选择编写程序的语言是编写程序的第一部，更是良好的开始。在单片机的应用中，程序设计语言是一个关键问题。仅由硬件组成的单片机系统是不能工作的，还必须配备各种功能的软件才能发挥作用。软件是指能完成各项功能的计算机程序的总和，如操作、监控、管理、计算和自诊断等。它是硬件系统的灵魂，整个系统的动作都是在软件指挥下协调工作的。 计算机程序设计语言是指计算机能够理解和执行的语言，它随着计算机的诞生而诞生随着计算机的发展而发展，迄今为止，计算机程序设计语言很多，但通常分为机器语言、汇编语言和高级语言等三类。本测控系统软件主要采用汇编语言。汇编语言与系统硬件结构密切相关，具有指令丰富、寻址方式、转移指令多、执行速度快的优点25。6.1.1 汇编语言格式人们采用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序。这种程序是不能被CPU直接识别和执行的，必须由人工或机器把它翻译成机器语言才能被计算机执行。为了使机器能够识别和正确汇编，人们必须对汇编话言的格式和语法规则作出种种规定。因此，用户在进行程序设计时必须严格遵循汇编语言的格式和语法规则，才能编出符合要求的汇编语言源程序。图6.1 汇编语言格式编语言源程序由一条一条的汇编语言语句构成。这就好像写文章，文章由语句构成，每个语句要正确，不能有病句和漏句，标点符号也要正确。因此，汇编语言源程序中的汇编语言语句也要正确，必须符合响应的语法规则。AT89S51的汇语言格式如图6.1所示：AT89S51单片机的汇编语言的每条语句应当符合典型的四分段格式：标号段(LABLE)、操作码段(OPCODE)、操作数段(OPRAND)和注释段( COMMENT)。格式中的标号段和操作码段之间要有冒号“：”相隔；操作码和操作数段问的分界符采用空格；双操作数之问用逗号“，”相隔；操作数段利注释段之间的分界符采用分号“；”相隔。操作码段是必选项，其余各段为任选项。这就是说，任何语句都必须有操作码字段26。6.1.2 汇编语言构成汇编语言是汇编语言语句的集合，是构成汇编语言源程序的基本因素，也是汇编语言程序设计的基础。汇编语言可分为指令性语句和指示性语句。6.2 主程序模块主程序是整个电冰箱的总控制程序，比如控制单元的初始化、控制中断、定时、显示、键盘程序的启动与重复等。主程序框图如图6.2所示，具体程序请参见附件一中的主程序。开始 设堆栈指针工作区清零定时器工作方式设定定义串行口工作方式设定启动定时器开中断调显示子程序调键盘分析程序置速冻标志是速冻键？是温度设定键？增1处理是+键？减1处理是-键？是库房温度键？置显示温度标志是除霜键？置除霜标志是正常工作键？清速冻标志按标志调相应显示子程序图6.2 主程序流程图6.3 中断服务程序模块6.3.1 T0中断服务程序图6.3 T0中断服务程序流程图T0中断服务程序主要完成读ADC0809通道的转换数、电源电压欠压、过压处理、开门状态检测及处理等。T0中断服务程序流程框图如图5.3所示，具体程序请参见附件一中的T0中断服务程序。在对电源电压进行过欠压判断时，先将ADC0809采集到的数据与设计要求的电压上限或下限进行比较，若是过欠压就进行过欠压处理，同时P1.2输出高电平报警，状态位(63H)置过欠压报警状态，停止压缩机工作。若没有过欠压，就将这些处理置为原来的状态。开门状态检测及处理就是检测P1.0是否为高电平，若为高电平则认为是开门状态，便进行开门处理，即：将开门定时缓冲区(66H)减一看是否为零，若不为零，则表明还未到两分钟，就不处理直接返回；否则就置Pl.2为高电平报警，状态位(63H)置开门延时报警状态，还将开门定时缓冲区(66H)加一。若不为高电平则表明未开门，就将这些处理置为原来的状态27。6.3.2 T1中断服务程序恢复现场保护现场化霜比较并处理温度比较并处理开始中断返回图6.4 T1中断服务程序流程框图T1中断服务程序主要完成3min定时及根据检测结果，比较、分析、控制执行各元件的工作。即进行温度比较并处理、化霜控制并处理等。Tl中断股务程序流程框图如图5.4所示，具体程序请参见附件一中的T1中断服务程序。6.4 子程序模块子程序是完成一些特定功能的一个独立小程序，本设计共有八个子程序它们分别是：显示子程序、键盘扫描子程序、依标志位调相应的显示子程序、加一及减一处理予程序、读ADC0809通道转换数子程序、温度比较并处理子程序和除霜控制子程序。下面就详细对它们进行分析和设计28。6.4.1显示子程序显示子程序就是将显示缓冲区的数据一位一位的从RXD端输出给显示器，显示出数据和状态。首先将显示控制打开即P1.5输出为1，再将显示缓冲区的数据一个字节一个字节的送入串行输出寄存器SBUF中。显示子程序的流程框图如图5.5所示，具体程序请参见附件一中的显示子程序。YYNN计数器减1为0？T1为1？恢复现场修改指针置T1位为0显示数据送入SBUF中指针R0赋初值61H计数器R1赋初值（4）开显示传送控制保护现场开始返回图6.5 显示子程序的流程框图6.4.2 键盘分析子程序键盘扫描子程序有两方面功能：（1）判断键盘上是否有键按下，方法是让串行口输出全“0”，然后读P1.6的状态，若P1.6为“1”（键盘上行线为高电平），则键盘上没键按下，若P1.6不为1”，则有键按下：为了排除由于键盘上键的机械抖动而产生的误判，可以在判到有键按下后，经软件延时一段时间再判键盘的状态，若有键按下，则才认为键盘有键闭合，否则就认为是键的抖动。（2）判断闭合的键号，方法是对键盘的列线依次进行扫描，串行口依次输出：01H、02H、04H、08H、10H，相应的读P1.6的状态，若哪一列为“0时，则确认这一列的键是闭合的。再确定键号送入A中。功能键键号如下：01H为加一处理键；02H为减一处理键；03H为冷冻室温度设置键；04H为冷藏室温度设置键;00H表示无键按下主程序将按A中的内容去处理，键盘扫描子程序的流程框图如图6.6所示，具体程序请参见附件一中的键盘扫描子程序。YNYNYYN输入键号 A闭合键释放？确有键闭合？有键闭合？返回恢复现场确定键值延时10ms开键盘扫描保护现场开始N#00H A图6.6 键盘扫描子程序的流程框图6.4.3 加一及减一处理子程序NYYN库房温度加1库房温度为2？是库房标志？保护现场开始恢复现场返回图6.7 加一处理程序流程图NYYN库房温度减1库房温度为5？是库房标志？保护现场开始恢复现场返回图6.8 减一处理程序流程图加一与减一处理子程序是相似的，它们都是当主程序判断到是加一或减一操作时就是依标志位将相应的设置数加一或是减一处理。具体操作是:首先判断标志位，若标志位是冷冻室温度设置标志则先判断冷冻室设置温度数是否到达上限（冷冻室设置温度上限为0）或下限（冷冻室温度设置下限为-20）。若是到达上限或是下限就不再加一或是减一了直接返回，否则就将冷冻室设置温度加一或是减一处理。由于温度设置数范围为-20t0，所以在处理时就未考虑负号了，只考虑数值，所以加一处理就是将数值减一，减一处理就是将数值加一。若标志位是冷藏室温度设置标志操作与冷冻室设置温度标志操作一样的。加一处理程序流程框图如图6.7所示，减一处理子程序流程框图如图6.8所示，具体程序请参见附件一中的加一处理子程序及减一处理子程序。6.4.4 温度比较并处理子程序温度比较并处理就是将实际温度的平均值（冷冻室温度与冷藏室温度）与设定温度进行比较，若超出范围就进行处理，否则就返回。具体的步骤是先求实际温度的平均值，再与温度上限(5)进行比较，若高于上限就启动压缩机工作并清除压缩机停止状态标志，若低于上限就再判断是否低于下限；接着再将实际温度的平均值与设置温度的平均值比较，若未低于下限就返回，否则就停止压缩机工作并置状态位为压缩机停止状态。在进行温度比较时是依ADC0809转换后的值作为基准的，所以比较值要先转换后才进行比较。温度比较并处理子程序流程框图如图6.9所示，具体程序请参见附件一的温度比较并处理予程序29。6.4.5除霜控制子程序除霜控制子程序就是在压缩机累计运行8h后，自动定时除霜，同时时刻检测蒸发器的温度，当温度过高时，温度保险丝断开，化霜停止。除霜控制是在压缩机停止后才能进行处理的，所以程序中应首先判断压缩机停机没有，若停止工作了就可以进行处理。除霜控制子程序流程框图如图6.10所示，具体程序请参见附件一中的除霜控制子程序30。6.4.6 A/D转换子程序在热泵机组的运行中，随时需要对室内温度、蒸发器出口温度、蒸发器入口温度等参数进行测量，由于它们均为模拟量信号，因此设计了如图6.11所示的A/D转换子程序对其进行了A/D转换。这样，在实施控制的过程中根据不同的测量标志，启动相应的A/D转换通道，即可测得各种需要的信号值。NNYY启动压缩机工作清除状态标志恢复现场停止压缩机工作置状态标志求设置温度平均值调设置温度转换子程序温度低于下限？温度超过上限？求实际温度平均值保护现场返回平均值存在R4中余数存放在F0中开始图6.9 温度比较并处理子程序YN压缩机工作8h吗？启动加热丝工作返回恢复现场保护现场开始图6.10 除霜控制子程序流程框图图6.11 A/D转换子程序框图致 谢经过了两个多月的学习和工作，我终于完成了30吨装配式冷库电控系统的论文。本论文是在胡楚怡导师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识、严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，以及平易近人的人格魅力对本人影响深远。不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。毕业设计是我在大学期间独立完成的最大的项目，从开始接到论文题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，每一步都是在导师的悉心指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 毕业设计，也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。想籍此次机会感谢四年以来给予我帮助的所有老师、同学，你们是我人生的财富，是我生命中不可或缺的一部分。同时感谢各位老师在百忙中对我的论文进行评阅。我相信一定会从老师的批评指正中得到深刻的教益。参考文献1 郑贤德.制冷原理与装置M.北京:机械工业出版社,20062 吴业正，厉彦忠.制冷与低温装置M.北京：高等教育出版社，20093 吴业正主编.制冷原理与设备M.西安:西安交通大学出版社,19974 胡楚怡，张青婷.制冷与空调电气控制M.郑州：郑州轻工业学院，20045 时阳，朱兴旺等.冷库设计与管理M.北京：中国农业科学技术出版社，20056 湖北工业建筑设计院.冷藏库设计M.北京：中国建筑工业出版社，19807 李明忠，孙兆礼.中小型冷库技术M.上海：上海交通大学出版社，19958 商业部设计院.冷库制冷设计手册M.北京：农业出版社，19919 朱瑞琪.制冷装置自动化M M.西安：西安交通大学出版社，199310 邹根楠.郑贤德.制冷装置及其自动化M.北京：机械工业出版社，198711 张毅刚.单片机原理及应用M.北京：高等教育出版社201012 张仕斌.单片机原理及应用M.北京：高等教育出版社200313 张希周.自动控制原理M.重庆：重庆人学出版社. 199514 张福学.实用传感器手册M.北京：电子工业出版社199015 张希周.自动控制原理M.重庆：重庆人学出版社. 199516 郁有文.传感器原理及工程应用M.西安：西安电子科技大学出版社200017 周明德.微型计算机原理及应用M.北京：清华大学出版杜199418 杜武材.高频电路原理与分析M.西安：西安电子科技火学出版社199019 侯国章.测试与传感技术M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社. 199820 刘迎春.传感器原理设计与应用M.长沙：国防科技大学出版社199521 吕俊芳.传感器接口与检测仪器电路M.北京：北京航空航天大学出版社199422 杨振江.智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用M.西安：西安电子科技大学出版社，200123 胡汉才.单片机原理及其接口技术M.北京：清华大学出版社，199624 王幸之.AT89系列单片机原理与接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，200425 施隆照.数码管显示驱动和键盘扫描控制器CH451及应用M.国外电子元器件，200426 鹿晓力.电工技术M.北京：北京航空航天大学出版社，201027 孙君曼.电子技术M.北京：北京航空航天大学出版社，201028 宗孔德，胡广书，数字信号处理M.北京：清华大学出版社1998,1: 229729 刘淑荣,丁录军. 基于单片机控制的温度智能控制系统J. 微计算机信息,2003,(7).30 马共立等.单片机实用子程序库M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1989.附录：文献综述-基于单片机的冷库电控系统附录：中英文文献翻译名称MTF模型和ASVM算法预测开式立式冷藏陈列柜性能的新方法附 录附录1汇编语言程序主程序ORG 0000HLJMP 0028H ；转向主程序入口地址去ORG 000BH ;LJMP BRT0 ；转向主T0中断子程序入口地址去ORG 001BHLJMP BRT1 ；转向主Tl中断子程序入口地址去ORG 0028HMAIN： MOV SP,#07H；设置堆栈指针MOV 60H,#10H；工作区清0，送常数MOV 61H,#3FH；MOV 62H,#06H；MOV 63H,#40H；MOV 64H,#79H；MOV 66H,#79H；MOV 67H,#00H；MOV 68H,#76H；MOV 70H,#01H；MOV 71H,#00H；MOV 72H,#01H；MOV 73H,#00H；MOV 74H,#01H；MOV 75H,#00H；MOV TMOD,#00H；设置定时器工作方式MOV SCON,#00H；设置串行口工作方式MOV TH0,#0BH； 向T0定时器送常数MOV TL0,#0DCH；MOV TH1,#0A6H；：向T1定时器送常数MOV TL1,#0A6H；MOV TCON,#50H；启动定时计数器MOV IE,#8AH；开中断MAIN2: LCALL ML0；调显示子程序 LCALL KEY；调键盘分析子程序AD0: CJNE A,#02H,AD1；为复位键吗？不是就转向AD1MOV 64H,38H; 置复位设置标志，让LED1显示字符LAJMP AD5; 转向依标志调相应显示子程序处AD1: CJNE A,#02H,AD2；为增加键吗？不是就转向AD2LCALL ZJE；是增加键，调加一处理子程序AJMP AD5；转向依标志调相应显示子程序处AD2： CJNE A,#03H,AD3,；为减少键吗？不是就转向AD3LCALL JSE：是减少键，调减一处理子程序AJMP AD5；转向依标志调相应显示子程序处AD3： CJNE A,#04H,AD4；为冷冻室温度设置键吗？不是就转向 MOV 63H#40：是冷冻室温度设置键，让LED2显示负号MOV 64H，#79H ；置冷冻室温度设置显示标志（显示字符P）AJMP AD5 ：转向依标志调相应显示子程序处 AD4： CJNE A#05H，AD5 ；为冷藏室温度设置键吗？不是就转向AD5MOV 63H，#40H ；是冷藏室温度设置键，让LED2显示负号MOV 64H，#71H ；置冷藏室温度设置显示标志（显示字符F）AJMP AD5 ；转向依标志调相应显示子程序处AD5： LCALL DIRL ；依标志调相应显示子程序AJlIP MAIN2 ；转向调显示子程序处 ；主程序结束显示子程序0RG 00C0HML0: PUSH Rl ；保护现场PUSH R0；PUSH ACC;SETB Pl. 5；开放显示器传送控制MOV Rl, #04H：把计数值装入R1MOV R0, #61H；置显示缓冲区指针初值ML1： MOV A, R0：取显示数据MOV SBUF, A：发送显示数据ML2： JNB TI, ML2；等待一帧发送完毕CLR TI：清串行口发送中断标志INC R0；指向下一个字型码DJNZ Rl, ML1；判断4位发送完了吗？CLR Pl. 5：关闭显示器传送控制POP ACC；恢复现场POP R0POP R1 RET；返回主程序键盘分析子程序出口信息：键码值存放在A中；影响资源：PSW、R3、R6、R7、A：堆栈需求；5字节。ORG 0100HKEY：PUSH R3；保护现场PUSH R6PUSH R7CLR Pl. 5；置键盘传送控制MOV A,#00H; 向164输出00H，对键盘扫描MOV SBUF,A; 判断是否有键按下KL0: JNB T1, KL0;输出完否？CLR T1;清串行口中断标志JB P1.6, PK2; 有键闭合吗？ACALL Dl0MS; 有键闭合，调10毫秒延时子程序JB P1.6, PK2; 是抖动引起的吗？MOV R7, #06H; 不是抖动引起的MOV R6, #0FEH; 判断是哪一个键按下MOV R3, #01H; 确定键码值MOV A, R6;KL5: MOV SBUF, A; 对列线逐个扫描KL2: JNB T1, KL2 CLR T1JB P1. 6, NEXT; 有键按下吗？MOV A, #00H; 有键按下，等待键释放MOV SBUF, AKL3: JNB T1, KL3 CLR T1KL4：JNB P1.6, KL4MOV A, R3; 键释放，取得键码AJMP PK3NEXT: MOV A, R6; 判断下一列键是否按下RL A;MOV R6, A;INC R3;DJNZ R7, KL5; 5列键都检查完否?PK2: MOV A, #OOH; 完了置A为00HPK3: POP R7; 恢复现场POP R6; POP R3RET；返回主程序 ORG 0170HD10MS: PUSH R6：延时l0ms子程序PUSH R7； MOV R7, #14HDL: MOV R6, #0F0HDL6: DJNZ R6, DL6DJNZ R7, DLPOP R7POP R6 RET 返回程序依标志位调相应的显示子程序 ORG 0190HDIRL：PUSH R2；保护现场PUSH R3PUSH DPHPUSH DPLPUSH ACCMOV R2, 64H：取标志CJNE R2, #38H, DIRI：为复位标志吗MOV A, 70H；将复位设置数送入AMOV DPTR, #01F0H；取表头地址MOVC A, A+DPTR；查表取字型码MOV 62H, A；送字型码到显示缓冲区AJMP DIR3：转向结束DIR1：CJNE R2, #79H, DIR2；为冷冻室温度设置标志吗？MOV A，7IH ；是冷冻室温度设置标志MOV DPTR，#01F0H ：取表头地址MOVC A，A+DPTR ；查表取字型码MOV 61H,AMOV A，72HMOV DPTR，#OIFOH ：取表头地址MOVC A，A+DPTR ；查表取字型码MOV 62H,AAJMP DIR3DIR2： MOV A，73H ：为冷藏室温度设置标志MOV DPTR，#OIFOH ；取表头地址MOVC A，A+DPTR ；查表取字型码MOV 61H,A ：MOV A，74H ；MOV DPTR，#OIFOH ；取表头地址MOVC A，A+DPTR ；查表取字型码MOV 62H,ADIR3: POP ACC ；恢复现场POP DPL ；POP DPHPOP R3 ：POP R2RET 返回主程序ORG 01F0HTBC: DB 3FH，06H，5BH ：七段字型码码数据表DB 4FH，66H, 6DH ：DB 7DH, 07H，7FH, 6FH;加一处理子程序 ORG 0200HZJE: PUSH R2 ；保护现场PUSH R3 ：PUSH R4 ：PUSH B ：MOV R2，64H ；取出标志CJNE R2，#79H，ZJE2；为冷冻室温度设置键吗？ MOV R3，71H ；为冷冻室温度设置键，将冷冻室 MOV R4，72H ；温度设置数送入R3、R4并调温度 ACALL WTO ：调温度设定值加一子程序MOV 71H，R3 ：将R3、R4的内容送入冷冻室温度 MOV 72H，R4 ；设置地址中 AJMP ZJE2 ：转向结束ZJE1: MOV R3，73H ；为冷藏室温度设置键，将冷藏室 MOV R4，74H
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