畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于PIC單片機(jī)的電冰箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）摘 要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)了傳統(tǒng)溫度控制領(lǐng)域的發(fā)展，使溫度控制從傳統(tǒng)的采用常規(guī)的模擬調(diào)節(jié)器控制發(fā)展到以微型芯片為核心的高精度控制，使溫度控制有了質(zhì)的飛躍。在溫度控制系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為核心部件來使用，它的選擇將決定儀器的總體結(jié)構(gòu)，但僅單片機(jī)方面的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。電冰箱是現(xiàn)代家庭中必不可少的家用電器。而目前我國(guó)市場(chǎng)銷售的冰箱大多采用傳統(tǒng)的機(jī)械式溫控，其控制精度差，功能單一，控制方式簡(jiǎn)單難以滿足冰箱發(fā)展的要求。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平

2、的進(jìn)一步提高，人們對(duì)多功能的發(fā)展要求越來越高。由于單片機(jī)性能好，控制功能強(qiáng)，工作可靠，成本低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)在家電產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。面臨國(guó)內(nèi)冰箱發(fā)展的現(xiàn)狀，在技術(shù)上還與其他發(fā)達(dá)國(guó)家有一定的差距，在原有的基礎(chǔ)上對(duì)電冰箱進(jìn)行了一定的改進(jìn)，使其適用當(dāng)代個(gè)性時(shí)尚、節(jié)能環(huán)保、智能高端、精溫控制的發(fā)展方式，使人們體驗(yàn)聞所未聞的個(gè)性化感受，快捷與原汁原味不再是夢(mèng)想。新一代產(chǎn)品在控制上還增加了人工智能，是家電性能更優(yōu)異，使用更方便可靠。電冰箱溫度控制系統(tǒng)是利用溫度傳感器采集電冰箱冷藏室和冷凍室的溫度。通過使用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，從而達(dá)到智能控制的目的。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電冰箱冷藏室和冷凍室的溫度設(shè)置、電冰

3、箱自動(dòng)除霜、開門報(bào)警等功能。本設(shè)計(jì)第四章論述了硬件設(shè)計(jì)部分。第五章論述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分。通過對(duì)直冷式電冰箱制冷系統(tǒng)的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了電冰箱的雙溫雙控，使電冰箱能根據(jù)使用條件的變化迅速合理地調(diào)節(jié)制冷量，且節(jié)能效果良好。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，溫度傳感器，電冰箱，溫度控制AbstractIn recent years along with computer penetration in the social sphere, SCM applications are constantly deepening, and drives the transmission control system of det

4、ecting change rapidly.In real-time monitoring and automatic control of the SCM application system, the microcontroller is often used as a core component, only SCM knowledge is not enough, should be based on specific hardware structure, and the specific characteristics of the target application softw

5、are, to make perfect.the refrigerator is essential in the modern family home appliances. But at present our country market selling refrigerators mostly using the traditional mechanical type temperature control, the control precision, single function, has the advantages of simple control method is di

6、fficult to meet the requirements of the development of refrigerator. With the economic development and peoples living standards further improved, the multifunctional development of increasingly high demand. As the MCU performance is good, strong control function, reliable work, low cost and other ad

7、vantages, is now in the home appliance products has been widely used. Facing the domestic refrigerator development present situation, the technique is compared with other developed countries have a certain gap, we in the original basis of the refrigerator is improved, making it suitable for use in c

8、ontemporary fashion, energy saving and environmental protection, intelligent, precise temperature control of the development mode, make people experience have never even heard of it personalized feeling, fast and the original is no longer a dream. A new generation of products in control also increas

9、ed in artificial intelligence, is home appliance of superior performance, the use of more convenient and reliable.Refrigerator temperature control system is the use of temperature sensor acquisition of refrigerator and freezer room temperature and evaporation temperature.Through the use of MCU in di

10、gital signal processing, so as to achieve the purpose of intelligent control.This system may realize the electric refrigerator refrigerator and freezer room temperature setting, refrigerator automatic defrosting, the door alarm function.The design of the second chapter discusses the hardware design

11、part.The third chapter discusses the system software design. Based on the direct cooling type refrigerator cooling system improvement and using fuzzy control technology to realize the refrigerator, double temperature double control, make refrigerator according to use conditions change rapidly and re

12、asonably adjusting cooling capacity, and the energy saving effect is good. Key words：Single chip computer， temperature sensor， refrigerator， temperature control II目 錄摘 要I1 緒 論11.1 課題的提出及意義11.2 冰箱的發(fā)展趨勢(shì)及其不足12 溫度控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案32.1 電冰箱工作原理32.2 設(shè)計(jì)思想32.3 功能特點(diǎn)32.4 設(shè)計(jì)方案43 單片機(jī)的選型與簡(jiǎn)介63.1 PIC單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)63.2 PIC單片機(jī)的分類73

13、.3 單片機(jī)的選型74 電冰箱控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)124.1 供電直流電源124.2 時(shí)鐘震蕩電路134.3 制冷部分電路134.4 按鍵顯示電路174.5 溫度檢測(cè)電路184.6 系統(tǒng)總原理圖235 電冰箱控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)245.1 編程思路245.2 主程序245.3 冷藏室溫度控制285.4 冷凍室溫度控制285.5 故障處理子程序29結(jié) 論32致 謝33參考文獻(xiàn)34附 錄351 緒 論1.1 課題的提出及意義在當(dāng)今科技迅速發(fā)展，人們生活水平迅速提高的文明社會(huì)里，家用電器越來越受到人們的重視。當(dāng)前，世界許多國(guó)家家用電器制造商和科研機(jī)構(gòu)都投入了大量人力物力和資金，運(yùn)用現(xiàn)代高新科技，研制和開發(fā)

14、著眼于21世紀(jì)的家用電器。有人曾經(jīng)預(yù)言：21世紀(jì)將是智能家電的世紀(jì)。所謂智能家電，是指運(yùn)用現(xiàn)代最新科技，通過計(jì)算機(jī)及其他輔助設(shè)備來研制開發(fā)的新一代具有智能功能的家用電器，能夠盡量帶給人們方便，滿足人們的需求。本文就是利用本專業(yè)知識(shí)，開發(fā)出一種適合市場(chǎng)需要的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)-家用智能電冰箱的主控板?；赑IC單片機(jī)的電冰箱自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，即以PIC16F877單片機(jī)為核心，通過溫度采集模塊的傳感器采集冷藏、冷凍溫度信號(hào)，通過傳感器自身的A/D轉(zhuǎn)換模塊兒直接將溫度電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)，單片機(jī)通過運(yùn)算得出溫度值，輸出給顯示屏。根據(jù)所要求的范圍來控制壓縮機(jī)、加熱絲等外部器件的動(dòng)作。

15、同時(shí)在按鍵控制模塊兒，通過按鍵掃描達(dá)到自己對(duì)電冰箱的控制，將按鍵輸入的數(shù)值掃描到單片機(jī)中，通過程序能夠自行對(duì)電冰箱的各個(gè)動(dòng)作部件實(shí)現(xiàn)控制。1.2 冰箱的發(fā)展趨勢(shì)及其不足自1923年世界第一臺(tái)冰箱誕生以來，人們的生活越來越離不開冰箱，尤其是進(jìn)入九十年代，冰箱的發(fā)展越來越快。隨著家電更新?lián)Q代高潮的到來，未來冰箱產(chǎn)品分類將更加細(xì)化，滿足不同人群不同需要，也就是“你有你的，我有我的”。1以人為本 漸趨時(shí)尚、個(gè)性化。2兩極分化 小冰箱、大冰箱受寵3.返樸歸真 節(jié)能、環(huán)保呈先導(dǎo)理念4.技術(shù)革新職能、高端化。然而，目前市場(chǎng)上出售的冰箱還存在一些不足。冰箱有機(jī)械溫控、電子溫控和電腦溫控等控制方式，它們的溫度控

16、制裝置、化霜裝置和其他控制裝置的控制值都是事先設(shè)定的，這就易使很多能量消耗在目的相異的各種動(dòng)作及因缺少靈活性而發(fā)生的各種多余動(dòng)作，造成器件的頻繁開啟，一方面造成器件損壞，溫度的起伏較大，不利于食品保鮮，另一方面，浪費(fèi)了大量的能量。另外，冷藏室、冷凍室被迫同時(shí)制冷，各間室溫控結(jié)果是“控高不控低”。在冷藏室和冷凍室各設(shè)置了一個(gè)感溫頭，一旦感溫頭探測(cè)到冷藏室或冷凍室的溫度上升到所設(shè)定的值后，則通知壓縮機(jī)啟動(dòng)。當(dāng)冷藏室使用較頻繁時(shí)，冷藏室的感溫頭不斷通知壓縮機(jī)啟動(dòng)。針對(duì)上述的兩種情況，本文給出了一種新型智能電冰箱的設(shè)計(jì)方法。有效的解決的目前電冰箱使用過程中的一些問題。2 溫度控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.1

17、 電冰箱工作原理壓縮式電冰箱是電機(jī)壓縮式電冰箱的簡(jiǎn)稱，它主要有以下三個(gè)構(gòu)成部分：箱體、制冷系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。而其中最關(guān)鍵的是制冷系統(tǒng)。制冷是利用物態(tài)變化過程中的吸熱現(xiàn)象，使之氣液循環(huán)，不斷地吸熱和放熱，以達(dá)到制冷的目的。其具體過程是：通電后壓縮機(jī)工作，將蒸發(fā)器內(nèi)已吸熱的低壓、低溫氣態(tài)制冷劑吸入，經(jīng)壓縮后，形成溫度為5558，三壓強(qiáng)為1128帕的高壓、高溫蒸氣，進(jìn)入冷凝器。由于毛細(xì)管的節(jié)流，使壓力急劇降低。因蒸發(fā)器內(nèi)壓力 低于冷凝器壓力，液態(tài)制冷劑就立即沸騰蒸發(fā)，吸收箱內(nèi)的熱量變成低壓、低溫的蒸氣。再次被壓縮機(jī)吸入。如此不斷循環(huán)，將冰箱內(nèi)部熱量不斷的轉(zhuǎn)移到箱外。2.2 設(shè)計(jì)思想基于單片機(jī)的電冰箱自

18、動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，即以單片機(jī)為核心，通過溫度采集模塊的傳感器采集冷藏、冷凍溫度信號(hào)，通過傳感器自身的A/D轉(zhuǎn)換模塊兒直接將溫度電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)，單片機(jī)通過運(yùn)算得出溫度值，輸出給顯示屏。根據(jù)所要求的范圍來控制壓縮機(jī)、加熱絲等外部器件的動(dòng)作。同時(shí)在按鍵控制模塊兒，通過按鍵掃描達(dá)到自己對(duì)電冰箱的控制，將按鍵輸入的數(shù)值掃描到單片機(jī)中，通過程序能夠自行對(duì)電冰箱的各個(gè)動(dòng)作部件實(shí)現(xiàn)控制。總體設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示。圖2-1總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)2.3 功能特點(diǎn)本裝置具有以下功能：（1）狀態(tài)指示功能：當(dāng)電冰箱通電的時(shí)候，能夠用LED燈顯示電冰箱的運(yùn)行與否。（2）溫度控制功能：A 剛上電時(shí)，若箱內(nèi)溫度處

19、于開機(jī)點(diǎn)與關(guān)機(jī)點(diǎn)之間，則不開機(jī)，直到溫度回升到開機(jī)點(diǎn)時(shí)才能開機(jī)。B 冷藏室內(nèi)開機(jī)溫度固定不可調(diào)，關(guān)機(jī)溫度可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍為-16-28。 C 冷凍傳感器：開機(jī)點(diǎn)溫度為-10，關(guān)機(jī)點(diǎn)溫度為-15。D 冷藏傳感器與冷凍傳感器同時(shí)控溫。當(dāng)其中有一傳感器溫度達(dá)到開機(jī)點(diǎn)時(shí)，則開機(jī)；當(dāng)兩者溫度都達(dá)到各自關(guān)機(jī)點(diǎn)時(shí)才關(guān)機(jī)。（3）超溫報(bào)警功能：冷凍傳感器的溫度不能超過-5，超過-5時(shí)要求系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。（4）自動(dòng)化霜功能：壓縮機(jī)累計(jì)工作18小時(shí)30分鐘，自動(dòng)化霜。從進(jìn)入自動(dòng)化霜時(shí)開始計(jì)時(shí)，90分鐘內(nèi)超溫報(bào)警功能被屏蔽。（5）強(qiáng)制化霜功能：強(qiáng)制化霜時(shí)間為30秒，通過按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)電冰箱的強(qiáng)制化霜。（6）箱門打開超時(shí)報(bào)警功

20、能： 如果冰箱門長(zhǎng)時(shí)間沒閉合，報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。（7）傳感器故障保護(hù)功能：A 延時(shí)保護(hù)功能: 每次壓機(jī)關(guān)機(jī)后，強(qiáng)制停機(jī)5分鐘1分鐘，然后進(jìn)入正?？刂啤 掉電記憶功能：掉電60分鐘內(nèi)，記憶自動(dòng)化霜狀態(tài)值及壓機(jī)累計(jì)工作時(shí)間。2.4 設(shè)計(jì)方案為滿足上述功能要求，制定了以下方案：一、使用一個(gè)紅色和兩個(gè)綠色一個(gè)黃色發(fā)光二級(jí)管顯示電冰箱的工作狀態(tài)： 綠燈：電源指示燈，工作時(shí)綠燈常亮。風(fēng)機(jī)運(yùn)行指示。壓縮機(jī)運(yùn)行指示?；δ苤甘?。正常工作時(shí)這三組等都為綠色常亮。 黃燈：進(jìn)行強(qiáng)制化霜的時(shí)候指示燈亮 紅燈：超溫報(bào)警及傳感器故障指示燈，進(jìn)入超溫報(bào)警狀態(tài)時(shí)，紅燈常亮，傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，紅燈閃爍。二、溫度控制功能中的

21、A、B、C、D點(diǎn)通過軟件來實(shí)現(xiàn)。三、自動(dòng)報(bào)警時(shí)，設(shè)定紅燈為報(bào)警燈，當(dāng)冷凍傳感器溫度-5時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，紅燈常亮，一旦冷凍傳感器溫度低于-5，紅燈熄滅。 四、系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)化霜狀態(tài)后單片機(jī)控制壓機(jī)風(fēng)機(jī)斷開，接通化霜加熱絲。工作30分鐘后，斷開加熱絲，接通壓機(jī)，再過15分鐘，接通風(fēng)機(jī)，自動(dòng)化霜結(jié)束，進(jìn)入正?？刂啤Ｒ贿M(jìn)入化霜狀態(tài)，屏蔽超溫報(bào)警功能，定時(shí)器計(jì)時(shí)90分鐘，90分鐘后恢復(fù)超溫報(bào)警功能。五、單片機(jī)外加一強(qiáng)制化霜鍵，鍵按下時(shí)斷開壓機(jī)和風(fēng)機(jī)，接通化霜加熱絲，30秒后，斷開化霜加熱絲進(jìn)入正常控制。六、每次壓機(jī)停機(jī)后，屏蔽允許開機(jī)標(biāo)志位，調(diào)用延時(shí)子程序，延時(shí)時(shí)間到后，恢復(fù)允許開機(jī)標(biāo)志位，再進(jìn)入正

22、常工作。七、掉電記憶功能：在電源部分加一儲(chǔ)能元件，在電源掉電時(shí)繼續(xù)給單片機(jī)供電。493 單片機(jī)的選型與簡(jiǎn)介Peripheral Interface Controller，采用CISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)數(shù)據(jù)線和指令線分時(shí)復(fù)用，即所謂馮諾伊曼結(jié)構(gòu)。它的指令豐富，功能較強(qiáng)，但取指令和取數(shù)據(jù)不能同時(shí)進(jìn)行，速度受限，價(jià)格亦高。屬于CISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)有Motorola的M68HC系列、Atmel的AT89系列、臺(tái)灣Winbond（華邦）W78系列、荷蘭Philips的PCF80C51系列等；屬于RISC結(jié)構(gòu)的有Intel8051系列、Microchip公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT

23、90S系列、韓國(guó)三星公司的KS57C系列4位單片機(jī)、臺(tái)灣義隆的EM-78系列等。3.1 PIC單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)1) PIC最大的特點(diǎn)是不搞單純的功能堆積，而是從實(shí)際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價(jià)格比，靠發(fā)展多種型號(hào)來滿足不同層次的應(yīng)用要求。就實(shí)際而言，不同的應(yīng)用對(duì)單片機(jī)功能和資源的需求也是不同的。比如，一個(gè)摩托車的點(diǎn)火器需要一個(gè)I/O較少、RAM及程序存儲(chǔ)空間不大、可靠性較高的小型單片機(jī)，若采用40腳且功能強(qiáng)大的單片機(jī)，投資大不說，使用起來也不方便。PIC系列從低到高有幾十個(gè)型號(hào)，可以滿足各種需要。其中，PIC12C508單片機(jī)僅有8個(gè)引腳，是世界上最小的單片機(jī).該型號(hào)有512字節(jié)ROM、25字節(jié)RAM

24、、一個(gè)8位定時(shí)器、一根輸入線、5根I/O線，市面售價(jià)在36元人人民幣。這樣一款單片機(jī)在象摩托車點(diǎn)火器這樣的應(yīng)用無疑是非常適合。PIC的高檔型號(hào)，如PIC16C74（尚不是最高檔型號(hào)）有40個(gè)引腳，其內(nèi)部資源為ROM共4K、192字節(jié)RAM、8路A/D、3個(gè)8位定時(shí)器、2個(gè)CCP模塊、三個(gè)串行口、1個(gè)并行口、11個(gè)中斷源、33個(gè)I/O腳。這樣一個(gè)型號(hào)可以和其它品牌的高檔型號(hào)媲美。2) 精簡(jiǎn)指令使其執(zhí)行效率大為提高。PIC系列8位CMOS單片機(jī)具有獨(dú)特的RISC結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線和指令總線分離的哈佛總線（Harvard）結(jié)構(gòu)，使指令具有單字長(zhǎng)的特性，且允許指令碼的位數(shù)可多于8位的數(shù)據(jù)位數(shù)，這與傳統(tǒng)的采

25、用CISC結(jié)構(gòu)的8位單片機(jī)相比，可以達(dá)到2:1的代碼壓縮，速度提高4倍。3) 產(chǎn)品上市零等待（Zero time to market）。采用PIC的低價(jià)OTP型芯片，可使單片機(jī)在其應(yīng)用程序開發(fā)完成后立刻使該產(chǎn)品上市。4) PIC有優(yōu)越開發(fā)環(huán)境。OTP單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是一個(gè)重要的指標(biāo)，象普通51單片機(jī)的開發(fā)系統(tǒng)大都采用高檔型號(hào)仿真低檔型號(hào)，其實(shí)時(shí)性不盡理想。PIC在推出一款新型號(hào)的同時(shí)推出相應(yīng)的仿真芯片，所有的開發(fā)系統(tǒng)由專用的仿真芯片支持，實(shí)時(shí)性非常好。就我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)看，還沒有出現(xiàn)過仿真結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行結(jié)果不同的情況。5) 其引腳具有防瞬態(tài)能力,通過限流電阻可以接至220V交流電源,可直接與

26、繼電器控制電路相連,無須光電耦合器隔離，給應(yīng)用帶來極大方便。6) 徹底的保密性。PIC以保密熔絲來保護(hù)代碼，用戶在燒入代碼后熔斷熔絲，別人再也無法讀出，除非恢復(fù)熔絲。目前，PIC采用熔絲深埋工藝，恢復(fù)熔絲的可能性極小。7) 自帶看門狗定時(shí)器，可以用來提高程序運(yùn)行的可靠性。8) 睡眠和低功耗模式。雖然PIC在這方面已不能與新型的TIMSP430相比，但在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合還是能滿足需要的。3.2 PIC單片機(jī)的分類PIC單片機(jī)的型號(hào)繁多，容易混淆，主要對(duì)單片機(jī)作以下分類：初檔8位單片機(jī)：PIC12C5XXX/16C5X系列。PIC16C5X系列是最早在市場(chǎng)上得到發(fā)展的系列，因其價(jià)格較低，且有較完善的

27、開發(fā)手段，因此在國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛；而PIC12C5XX是世界第一個(gè)八腳低價(jià)位單片機(jī)可用于簡(jiǎn)單的智能控制等一些對(duì)單片機(jī)體積要求較高的地方，前景十分廣闊。中檔8位單片機(jī)： PIC16CXXX/PIC16FXXX系列。PIC16CXXX/PIC16FXXX系列是Microchip近年來重點(diǎn)發(fā)展的系列產(chǎn)品，品種最為豐富，其性能比低檔產(chǎn)品有所提高，增加了中斷功能，指令周期可達(dá)到200ns，帶A/D，內(nèi)部E2PROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，雙時(shí)鐘工作，比較輸出，捕捉輸入，PWM輸出，I2C和SPI接口，異步串行通訊（USART），模擬電壓比較器及LCD驅(qū)動(dòng)等等，其封裝從8腳到68腳，可用于高、中、低檔的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中

28、,價(jià)格適中，廣泛應(yīng)用在各類電子產(chǎn)品中。高檔8位單片機(jī)：PIC17CXX系列。PIC17CXX系列是適合高級(jí)復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)的系列產(chǎn)品，其性能在中檔位單片機(jī)的基礎(chǔ)上增加了硬件乘法器，指令周期可達(dá)成160ns，它是目前世界上8位單片機(jī)中性價(jià)比最高的機(jī)種，可用于高、中檔產(chǎn)品的開發(fā)，如馬達(dá)控制等。3.3 單片機(jī)的選型由于設(shè)計(jì)的需要，一共需要25個(gè)I/O口，普通PIC單片機(jī)無法滿足要求。所以選用了PIC系列的PIC16F877單片機(jī)。且屬于中檔單片機(jī)，價(jià)格適中。3.3.1 PIC16F877單片機(jī)圖3-1 PIC16F877內(nèi)部結(jié)構(gòu)PIC16F877是MICROCHIP公司生產(chǎn)的一款低功耗單片機(jī),，它具有以

29、下特點(diǎn)：（1） 精簡(jiǎn)指令集，35條單字節(jié)指令，易學(xué)易用；（2） 除地址分支跳轉(zhuǎn)指令（GOTO、CALL）為雙周期指令，其余皆為單周期指令；（3） 執(zhí)行速度：如表3.1表3.1 單片機(jī)執(zhí)行速度時(shí)鐘振蕩指令周期40Hz100us1MHz4us4 MHz1us10 MHz400ns20 MHz200ns（4） 8級(jí)硬件推棧；（5） 多種硬件中斷；（6） 直接、間接、相對(duì)三種尋址方式；（7） 帶8位FLASH數(shù)據(jù)寄存器。擦寫次數(shù)達(dá)到100萬次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間大于40年。功能部件結(jié)構(gòu)：（1） 帶8位A/D轉(zhuǎn)換輸入；（2） 高驅(qū)動(dòng)電流，I/O腳可直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示；（3） 雙向可獨(dú)立編程設(shè)置I/O引腳；（4

30、） 8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR0，帶8位預(yù)分頻；（5） 16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR1，睡眠中仍可計(jì)數(shù)；（6） 8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR2,帶有8位的周期寄存器及預(yù)分頻和后分頻；（7） 并行口操作；（8） 同步串行口I2C/SPI總線操作；（9） 同步通信接口SCI/USART操作。微控制器特征：（1） 內(nèi)置上電復(fù)位電路；（2） 上電延時(shí)器，保障工作電壓的穩(wěn)定建立；（3） 振蕩定時(shí)器，保障振蕩的穩(wěn)定建立；（4） 斷電復(fù)位鎖定；（5） 內(nèi)置自振動(dòng)（RC振蕩）看門狗；（6） 程序保密位，可防程序代碼的非法拷貝；（7） 4種可選振蕩方式； 低成本阻容：RC 標(biāo)準(zhǔn)晶體/陶瓷：XT 高速晶體/陶瓷：HS 低

31、頻晶體：LPCOMS工藝特性（1） 低功耗； -2Ma5V,4MHZ;-60ua3V,32KHZ;-26uA2V,睡眠模式下。（2） 全靜態(tài)設(shè)計(jì)；（3） 寬工作電壓；（4） 寬工作溫度范圍。由于PIC16F877具有FLASH工業(yè)特性，所以它極適合于那些可能會(huì)經(jīng)常改動(dòng)程序編碼的應(yīng)用。另外它的內(nèi)部的FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器不僅有掉電保護(hù)數(shù)據(jù)的功能，更重要的時(shí)它是由單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行控制操作的，即外部電路無法對(duì)其進(jìn)行讀寫，所以有極高的數(shù)據(jù)保密性，這使得PIC16F877在加密性產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。圖3-2 PIC16F877引腳圖PIC16F877輸入輸出接口：PIC16F877除了上述基本電路所占用的7

32、只引腳外，其余的33支引腳都可當(dāng)做輸出、輸入接腳，輸入輸出端口是單片機(jī)基本界面，可以與周邊電路進(jìn)行電路控制和信號(hào)傳輸與檢測(cè)。引腳圖如圖3-11，PIC是8位的單片機(jī)，以接腳特性分組，每組盡量湊滿8支接腳，并將I/O命名為PORTA(RA0RA5)、PORTB(RB0RB7)、PORTC(RC0RC7)、PORTD(RD0RD7)和PORTE(RE0RE2)等，各分組接口特性說明如下： PIC16F877的PORTA總共有6個(gè)位(RA0RA5)，PORTA的接腳可作為數(shù)字輸出輸入端口，而系統(tǒng)重置后，PORTA自動(dòng)成為模擬輸入狀態(tài)，可讀取模擬輸入訊號(hào)。PORTB總共有8個(gè)位(RB0RB7)，可以撰

33、寫程序規(guī)劃輸入輸出方向、狀態(tài)，其中，要進(jìn)行燒錄時(shí)，使用到三支接腳，分別是Pin36(RB3/PGM)、Pin39(RB6/PGC)與Pin40(RB7/PGD)。 PORTC總共有8個(gè)位(RC0RC7)，除了可作為數(shù)位I/O外，還和一些特殊功能的周邊電路共享接腳，例如CCP（直流馬達(dá)控制）、I2C、SPI（同步串行通訊電路）、UART（異步串行傳輸電路）等等。 PORTD總共有8個(gè)位(RD0RD7)，可作一般數(shù)字I/O，并與PSP(Parallel Slave Port)并列傳輸接口共享。當(dāng)整體系統(tǒng)需要多單片機(jī)時(shí)，彼此可以經(jīng)由并列傳輸接口來快速傳輸資料。4 電冰箱控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件電路

34、由PIC16F877單片機(jī)、直流電源供電電路、時(shí)鐘振蕩電路、制冷電路、指示燈電路、報(bào)警電路、鍵盤顯示電路、等組成。4.1 供電直流電源圖4-1 供電電路圖PIC單片機(jī)的供電都是通過如圖4-1供電電源獲得的。單片機(jī)需要+5V直流電源供電，但由于市電為220V，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)+5V直流電源。電源部分由以下幾部分組成：1）變壓：先通過變壓器將220V變?yōu)?2V，再采用單項(xiàng)橋式整流電路，將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，但是整流后還存在交直流分量，所以要通過濾波去除其中的交流部分。2）穩(wěn)壓：選擇了大容量的電解電容作為濾波電容穩(wěn)壓由于整流后的電壓波動(dòng)很大，所以需要進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓部分選用了78系列三端穩(wěn)壓器。因?yàn)?/p>

35、穩(wěn)壓后面需要加二極管等元器件，所以穩(wěn)壓器件選7805。7805輸出的為5V，在穩(wěn)壓器前要加電容，用于抵消輸入線較長(zhǎng)時(shí)的電感效應(yīng)，以防止電路產(chǎn)生自激振蕩，穩(wěn)壓器輸出需要加兩個(gè)電容，一個(gè)用于消除輸出電壓中的高頻噪聲，另一個(gè)需要加電解電容，以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。3）掉電保護(hù)部分：圖4-2 掉電記憶電路為實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)功能需要加一個(gè)大容量電容，在電源掉電時(shí)給單片機(jī)供電。電路圖如圖4-2所示。二極管為保護(hù)作用，在V1正常工作時(shí)，D2導(dǎo)通，電容C9充電，當(dāng)?shù)綦姇r(shí)，D2截止，由于電容為法拉電容，,電容量很大，儲(chǔ)能量很大。V1掉電時(shí)，電容放電，作為備用電源，可使單片機(jī)正常工作。4.2 時(shí)

36、鐘震蕩電路圖4-3 時(shí)鐘振蕩電路XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。時(shí)鐘震蕩電路如圖4-3，該電路由PIC16F877的XTAL1和XTAL2腳內(nèi)電路及外接的晶體和外接電容等組成。震蕩電路產(chǎn)生的震蕩信號(hào)提供給微電腦電路作為時(shí)基信號(hào)。選用4M晶體，則提供的指令頻率為1us.4.3 制冷部分電路制冷部分電路如圖4-4 圖4-4 壓縮機(jī)電路4.3.1 壓縮機(jī)壓縮機(jī)

37、是制冷系統(tǒng)的心臟，它在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下壓縮和輸送制冷劑蒸汽，使制冷循環(huán)得以實(shí)現(xiàn)。在電冰箱中多采用活塞式和旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，一般為封閉式結(jié)構(gòu)。壓縮機(jī)的機(jī)械部分比較簡(jiǎn)單，下面重點(diǎn)對(duì)壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行介紹。壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)一般采用單相異步電動(dòng)機(jī)，輸出功率在1.5kw以上的全封閉式壓縮機(jī)組才使用三相異步電動(dòng)機(jī)。壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的種類:(1)單向電阻分相式異步電動(dòng)機(jī)電子主繞組與副繞組在空間相差90電角嵌放，副繞組與啟動(dòng)繼電器相接。接通電源后，因副繞組線細(xì)、匝數(shù)又少，阻抗、感抗與主繞組不同，于是形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到75%左右的同步轉(zhuǎn)矩時(shí)，啟動(dòng)繼電器切斷副繞組，這時(shí)只有主繞組參與運(yùn)行。這種電動(dòng)機(jī)啟

38、動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，啟動(dòng)電流較大，適用功率為40W130W。(2)單相電容啟動(dòng)式異步電動(dòng)機(jī)這種電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能與電阻分相式基本相同，只是在副繞組中串聯(lián)一啟動(dòng)電容(45uF100uF)。副繞組線細(xì)、匝數(shù)多，啟動(dòng)容易。啟動(dòng)完成后繼電器動(dòng)作，切斷副繞組，只有主繞組參與運(yùn)行。具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，啟動(dòng)電流較小的特點(diǎn)，適用功率40W300W。(3)單相電容啟動(dòng)電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)這種電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能與上述二種基本相同，不過電路中有兩只電容。電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，兩電容并聯(lián)，增大了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。啟動(dòng)完成后，啟動(dòng)繼電器將啟動(dòng)電容切斷、運(yùn)轉(zhuǎn)電容仍接于電路中。具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，運(yùn)行電流較小的特點(diǎn)，多用于日產(chǎn)冰箱。4.3.2 壓縮

39、機(jī)在電冰箱這類小型制冷設(shè)備中，制冷壓縮機(jī)多采用單相分相式異步電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)繼電器的作用是幫助電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，啟動(dòng)完成后自動(dòng)斷開副繞組，避免燒壞副繞組線圈。常用的啟動(dòng)繼電器有以下幾種。(1)重錘式啟動(dòng)繼電器重錘式啟動(dòng)繼電器是目前電冰箱中廣泛采用的啟動(dòng)元件，主要有繼電器線圈、銜鐵、重錘、動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)等組成。工作原理如下：可由電冰箱的電器原理圖進(jìn)行分析。在接通電源瞬間，電流經(jīng)溫控器、過載保護(hù)器，進(jìn)入壓縮機(jī)主繞組，通電繼電器線圈形成回路，因此時(shí)電流較大，電磁力克服重錘重力而使副線圈接通，于是滿足了電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成條件，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。待電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完成后，因此時(shí)線路中電流趨向于正常值，這時(shí)電磁力不足以克服

40、重錘重力，于是在重錘重力作用下，斷開觸點(diǎn)，這時(shí)只有主繞組參與運(yùn)行。(2)PTC啟動(dòng)器PTC啟動(dòng)器結(jié)構(gòu)與工作原理如下：PTC元件是具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻，是一種鈦酸鋇半導(dǎo)體陶瓷晶體。PTC在剛加上電壓時(shí)，溫度低、電阻小，呈現(xiàn)“低阻”狀態(tài)，此后PTC啟動(dòng)繼電器由于自身發(fā)熱而升溫，在1s以內(nèi)溫度升高到居里點(diǎn)以上，電阻值急劇增大，呈現(xiàn)“高阻”狀態(tài)，電流大幅度減小，幾乎成為斷路。溫控器接通時(shí)，電流通過壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)主繞組，同時(shí)經(jīng)過PTC啟動(dòng)器進(jìn)入電動(dòng)機(jī)副繞組，這時(shí)壓縮機(jī)啟動(dòng)，因PTC啟動(dòng)器自身發(fā)熱升溫，超過居里點(diǎn)，電阻值急劇增大，副繞組相當(dāng)于斷路只有主繞組參與運(yùn)行。壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)后PTC溫度下降，約3min

41、5min后，又可以重新啟動(dòng)。因PTC啟動(dòng)器無觸點(diǎn)、無噪音、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、受電壓波動(dòng)影響小、與電動(dòng)機(jī)匹配條件較寬松，因而有代替重錘啟動(dòng)繼電器的趨勢(shì)。PTC常溫電阻值可用萬用表測(cè)量，也可直接讀取。如松下330M355型啟動(dòng)器，電阻值33，耐壓355V；470N400型啟動(dòng)器，電阻值47，耐壓400V。東芝、日立壓縮機(jī)配用PTC電阻一般取22，松下、三菱壓縮機(jī)取30，國(guó)產(chǎn)上菱壓縮機(jī)取100。選用PTC時(shí)，可根據(jù)壓縮機(jī)功率特性，主要從常溫電阻、最大沖擊電流等考慮選擇合適的PTC元件型號(hào)。(3)電容啟動(dòng)器電容啟動(dòng)器是一種輔助啟動(dòng)裝置，主要用于冷藏箱等制冷設(shè)備中。其作用是在增加啟動(dòng)電流的前提下，增加

42、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電源電壓低時(shí)，壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，這時(shí)電動(dòng)機(jī)電流增大，會(huì)導(dǎo)致過載保護(hù)器開路，甚至燒壞電動(dòng)機(jī)繞組。在這種情況下，采用電容輔助啟動(dòng)裝置，就可解決這一問題。電容器的好壞的判別方法：測(cè)量前，先將電容器兩引線短接，使其放電。然后用萬用表兩表筆分別接電容器兩引線，正常情況下，萬用表兩指針由電阻大的方向向電阻小的方向偏移，然后再回偏。否則說明電容已損壞，應(yīng)按原容量、耐壓更換新件。4.3.3 過載保護(hù)器過載保護(hù)器一般有外接式和內(nèi)埋式兩大類。工作原理如下： (1)外接式外接過載保護(hù)器由雙金屬片，動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)、電熱絲和外殼組成。一般串聯(lián)在主電路中使用。當(dāng)有較大電流流過時(shí)，電熱絲發(fā)熱升溫，雙

43、金屬片受熱彎曲，觸點(diǎn)斷開，切斷電源，以保護(hù)壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)不被燒壞。當(dāng)電熱絲冷卻后，雙金屬片恢復(fù)原狀，又可接通電源。(2)內(nèi)埋式內(nèi)埋式過熱保護(hù)繼電器一般用于功率較大的全封閉式壓縮機(jī)中，直接控制繞組溫度，使用中只要繞組溫度超出正常范圍，即可切斷電源。壓縮機(jī)電路中，壓縮機(jī)的得電與否，主要是靠繼電器決定的。當(dāng)RB5為高電平的時(shí)候，使得三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，并且線路中的LED發(fā)光，對(duì)電路作指示作用，這樣，繼電器就形成回路，線圈得電。則控制220V接入壓縮機(jī)的開關(guān)閉合，壓縮機(jī)得電工作。其中風(fēng)機(jī)和化霜中的LDE顯示功能與此電路中的原理相同，如圖4-5。圖4-5 壓縮機(jī)指示電路當(dāng)三極管基級(jí)得電導(dǎo)通。繼電器線圈的電

44、，則開關(guān)閉合，壓縮機(jī)得電工作。當(dāng)RB5為低電平時(shí)，三極管不導(dǎo)通，使得幾點(diǎn)起的線圈中有沒有消耗的電感。所以，必須在繼電器線圈兩側(cè)并聯(lián)一個(gè)二極管，其目的是在繼電器由工作到不工作的過程中使線路形成回路。防止線圈燒壞。報(bào)警電路中通過I/O口為高電平時(shí)，使三極管導(dǎo)通，通過VCC通電使發(fā)光二級(jí)導(dǎo)通發(fā)光，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)故障的提示作用，如圖4-6。圖4-6 報(bào)警指示電路4.4 按鍵顯示電路圖4-7 鍵盤電路鍵盤電路如圖4-7,。此設(shè)計(jì)采用四個(gè)按鍵，其功能分別為模式切換，+鍵，-鍵，和確認(rèn)鍵。通過按鍵來實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)的控制。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，按鍵對(duì)應(yīng)的端口為低電平。當(dāng)按鍵抬起時(shí)，單片機(jī)的端口為高電平。電阻的作用是為了避

45、免對(duì)端口通入過高電壓。圖4-8 液晶顯示電路顯示電路中使用了HS12864-15系列LCD液晶顯示屏，電路圖如圖4-8。HS12864-15 系列中文圖形液晶模塊的特性主要由其控制器 ST7920 決定。ST7920 同時(shí)作為控制器和驅(qū)動(dòng)器，它可提供 33 路 com 輸出和 64 路 seg 輸出。 在驅(qū)動(dòng)器 ST7921 的配合下，最多可以驅(qū)動(dòng) 25632 點(diǎn)陣液晶。漢升實(shí)業(yè)有限公司的 HS12864-15 系列產(chǎn)品有 HS12864-12（有 V3.0 版本和V4.0 版本流通市場(chǎng)）和 HS12864-15B，HS12864-15C。HS12864-15 系列產(chǎn)品硬件特性如下：1、提供

46、8 位，4 位并行接口及串行接口可選；2、并行接口適配 M6800 時(shí)序 自動(dòng)電源啟動(dòng)復(fù)位功能；3、內(nèi)部自建振蕩源；4、 6416 位字符顯示 RAM（DDRAM 最多 16 字符4 行，LCD 顯示范圍 162 行）；5、 2M 位中文字型 ROM（CGROM），總共提供 8192 個(gè)中文字型（1616 點(diǎn)陣）；6、 16K 位半寬字型 ROM(HCGROM)，總共提供 126 個(gè)西文字型（168 點(diǎn)陣）；7、 6416 位字符產(chǎn)生 RAM（CGRAM）。HS12864-15 系列產(chǎn)品硬件特性如下：1、文字與圖形混合顯示功能；2、畫面清除功能 光標(biāo)歸位功能 顯示開/關(guān)功能；3、光標(biāo)顯示/隱藏

47、功能；4、顯示字體閃爍功能 光標(biāo)移位功能功能；5、顯示移位功能；6、垂直畫面旋轉(zhuǎn)功能 反白顯示功能；7、休眠模式。表4.1 HS12864的接口名稱型態(tài)電平功能描述并口串口VCCI-模塊電源輸入（未注明為 5V）GNDI-電源地V0I-對(duì)比度調(diào)節(jié)端V0OUTI-液晶驅(qū)動(dòng)電壓輸出端PSBIH/L并口/串口選擇：H 并口;L 串口*RSTIH/L復(fù)位信號(hào)，低有效RS(CS)IH/L寄存器選擇端： H 數(shù)據(jù);L 指令片選，低有效R/W(SID)IH/L讀/寫選擇端：H 讀L 寫串行數(shù)據(jù)線E(SCLK)IH/L使能信號(hào)串行時(shí)鐘輸入DB0-DB3I/O-數(shù)據(jù)總線低四位空接DB4-DB7I/O-數(shù)據(jù)總線高

48、四位，4 位并口時(shí)空接空接CS1I屏幕選擇CS2I屏幕選擇4.5 溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)中采用了DS18B20溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)對(duì)電冰箱的冷凍室和冷藏室的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。電路連接方式如圖4-9。圖4-9 溫度檢測(cè)電路DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間

49、設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。外部結(jié)構(gòu)圖如圖4-10 圖4-10 DS18B20外部結(jié)構(gòu)DSB18B20具有如下特點(diǎn)：（1）獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（2）測(cè)溫范圍 55+125，固有測(cè)溫分辨率0.5。（3）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫，如果數(shù)量過多，會(huì)使供電電源電壓過低，從而造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定。（4）工作電源: 35V/DC（5）在使用中不需要任何外圍元件（6）測(cè)量結(jié)果以912位數(shù)字量方式串行傳送（7）不銹鋼保護(hù)管直徑 6（8） 適用于DN1525,

50、DN40DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫（9）標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, M12X1.5, G1/2”任選（10）PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。DS18B20的工作原理：DS18B20測(cè)溫原理如圖4-11所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，

51、計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。溫度寄存器=0高溫度系數(shù)晶振=0預(yù)置低溫度系數(shù)晶振計(jì)數(shù)器1預(yù)置比較斜率累加器計(jì)數(shù)器2圖4-11 DS18B20的工作原理DS18B20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件：（1）光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位 （28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面

52、56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用 是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。（2）DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 0.0625/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0， 這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際 溫

53、度。 例如+125的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625的數(shù)字輸出為FE6FH，-55的數(shù)字輸出為FC90H 。（3）DS18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)器 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。（4）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下：配置寄存器結(jié)構(gòu)如表4.2表4.2 配置寄存器結(jié)構(gòu)TMR1R011111 低五位一直都是1，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用 戶不要去改動(dòng)。R

54、1和R0用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位）溫度分辨率設(shè)置表；如表4.3表4.3 溫度分辨率R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms高速暫存存儲(chǔ)器：高速暫存存儲(chǔ)器由9個(gè)字節(jié)組成，其分配如表4.4所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在 高速暫存存儲(chǔ)器的第0和第1個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表1所示。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算： 當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。表4.4 暫存寄存器分布寄存