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。本文介紹了采用at89c51作為控制器核心，對電冰箱的工作過程進行控制， 采用臭氧發(fā)生器集成電路twh9221組成電冰箱的異味消除電路。
1電冰箱的工作原理及控制要求
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，使冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè) 定溫度范圍內(nèi)。一般當蒸發(fā)器溫度高至3～5 ℃時啟動壓縮機制冷，當溫度低于-10~-20 ℃ 時停止制冷，關(guān)斷壓縮機。采用單片機控制，可以使控制更準確、靈活。
電冰箱采用單片機控制主要功能及要求：
（1）設(shè)定3個測溫點，測量范圍-26～+26 ℃，精度±0.5 ℃。
（2）利用功能鍵分別控制溫度設(shè)定、速凍設(shè)定、冷藏室及冷凍室溫度設(shè)定等。
（3）利用數(shù)碼管顯示冷凍室、冷藏室溫度，壓縮機啟、停和速凍、報警狀態(tài)。
（4）制冷壓縮機停機后自動延時3 min后方能再啟動。
（5）電冰箱具有自動除霜功能，當霜厚達3 mm時自動除霜。
（6）開門延時超過2 min發(fā)聲報警。
（7）連續(xù)速凍時間設(shè)定范圍1～8 h。
（8）工作電壓180～240 v，當欠壓或過壓時，禁止啟動壓縮機并用指示燈顯示。
2電冰箱控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
2.1主機電路
主機電路采用at89c51單片機，一片a／d轉(zhuǎn)換芯片adc0809，構(gòu)成基本系統(tǒng)，另外功能鍵和le d顯示由串行口擴展5片74ls164實現(xiàn)。 還有一些附加電路如除霜電路、電壓檢測和開門報警 電路等。電路原理框圖如圖1所示。
2.2a／d轉(zhuǎn)換電路及功能
a／d轉(zhuǎn)換電路采用逐次逼近式8位adc0809芯片。0809共有8路模擬輸入通道，本系統(tǒng)只用了 其中4個通道in0～in3。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，i n2作為除霜檢測通道，in3作為電源電壓檢測通道。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，該三端控制模擬通道號的選擇。p1.6與wr，rd端經(jīng)與 非門接于0809的ale，start，oe，控制0809的啟動、讀、寫。0809的eoc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。
2.3功能鍵及顯示電路
功能鍵及l(fā)ed顯示電路采用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 責顯示冷凍室、冷藏室溫度及壓縮機啟、停和報警等狀態(tài)。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。
2.4除霜電路
rt溫度傳感器，選用mf531型熱敏電阻，具有負溫度系數(shù)，靈敏度較高。把 熱敏電阻安裝在距蒸發(fā)器3 mm的某個合適的位置上，當霜厚大于3 mm時，熱敏電阻接觸 到霜從而感到較低的溫度，其電阻值r（t）變大，運算放大器輸出信號有變化，經(jīng)a／d轉(zhuǎn) 換后送人cpu，經(jīng)單片機分析、判斷，給出除霜命令。
2.5制冷壓縮機和除霜電熱絲啟、?？刂齐娐?br>工作原理：at89c51單片機控制信號經(jīng)p1.3和p1.4端口輸出，并在p1.7的控制下鎖存在7 4ls273中，74ls273的輸出再經(jīng)達林頓驅(qū)動器mc1413后驅(qū)動固態(tài)繼電器ssr1和ssr2。當mc141 3的16端有高電平輸出時，ssr1的3，4引腳端接通，使加熱絲接通電源而除霜。當mc1413的1 5端輸出高電平時，ssr2的3，4端接通，使壓縮機繞組接通電源而啟動，開始制冷。74ls273 鎖存控制信號，一方面增加輸出功率，另一方面也防止單片機復位時引起控制的誤動 作。采用固態(tài)繼電器作為壓縮機和除霜電熱絲的開關(guān)：屬于無觸點開關(guān)，內(nèi)部是大功率的晶 閘管電路，不產(chǎn)生火花，無電磁干擾并使高壓與單片機系統(tǒng)隔離。
3電冰箱的異味消除電路
利用twh9221構(gòu)成的冰箱異味消除器電路如圖2所示。a2為臭氧發(fā)生器固態(tài)集成電路twh9 221，其內(nèi)部由電光控制觸發(fā)電路、15 khz振蕩器，4 min定時電路、工作指示燈推動電路及 15 khz功率輸出級等部分組成。4腳為電源正極、1腳為電源負極、3腳為觸發(fā)端、2腳為工作 狀態(tài)輸出端、5，6腳為脈沖輸出端。
平時冰箱門關(guān)閉，光線不能照射到光敏管bg上，a2不工作，5，6腳無脈沖輸出、打開冰箱門 時，有光線照射到bg上，bg光敏管的阻值變小，從而使a2的3腳得到低電平觸發(fā)電壓而開始 工作，其5，6腳輸出的脈沖電壓經(jīng)升壓變壓器t升壓后，得到15 khz，1 500 v的高頻高壓脈 沖加至臭氧管h兩端，臭氧管h釋放出臭氧，對冰箱內(nèi)食品進行除異味保鮮。在冰箱門關(guān)閉后 ，光線不能照射到光敏管bg上，a2的3腳無觸發(fā)信號輸入，a2內(nèi)定時器開始工作，經(jīng)過4 min 以后，使a2自動復位，h也停止放出臭氧。
4電冰箱控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
電冰箱控制程序主要有3大部分：主程序、定時器t0中斷服務(wù)程序和定時器t1中斷服務(wù)程序 。
（1）主程序
主程序是整個電冰箱的總控制程序，如控制各單元初始化、控制中斷、定時、顯示，鍵盤程 序的啟動與重復等。主程序框圖如圖3所示。
（2）t0中斷服務(wù)程序
t0中斷服務(wù)程序主要完成電源欠壓、過壓處理、開門狀態(tài)檢查及處理等。其框圖如圖4所示 。
（3）t1中斷服務(wù)程序
t1工作于計數(shù)方式，通過計數(shù)達到延時3 min的目的。t1的中斷服務(wù)程序主要完成3 min定時 及溫度、除霜、速凍等各種檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，比較、分析以控制執(zhí)行元件工作。
其框圖如圖5所示。
（本文轉(zhuǎn)自電子工程世界：/mcu/2012/0316/article_8056_2.html）