基于AVR单片机的电冰箱控制系统的设计[图]

摘要：随着电冰箱在日常生活中的普及,人们对电冰箱的性能和控制功能的要求越来越高,为了满足人们实际生活中电冰箱的需要,以AVR单片机为核心,通过硬件和软件设计了电冰箱的控制系统,试验结果表明,该系统性能指标和功能达到了预期目的,具有功能齐全、操作简单、使用方便等优点。该系统在同类产品中处于较高水平,具有较高的实用价值。

多年来电冰箱在国内市场上一直作为储物、保鲜的空间，人们对于电冰箱的需求也是最基本的冷冻、冻藏等功能。近年来，随着家用电冰箱的普及以及80后主流消费群体的迅速崛起，人们对电冰箱的性能要求越来越高，加速了对电冰箱功能和需求的转型和升级，相应地对电冰箱的控制功能要求也越来越高。

单片机自问世以来，性能不断提高，功能不断增多和完善，加之具有集成度高、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，广泛应用在工业控制、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，基于AVR单片机的电冰箱控制系统的设计把单片机技术充分利用在电冰箱的控制系统上，为现代电冰箱的发展提供技术支撑。

1 系统总体设计

设计出的电冰箱控镧系统以AVR单片机为核心，包括硬件设计和软件设计2部分。整个系统具有以下功能；

1）定期检测电冰箱内冷冻室和冷藏室的温度，通过键盘人工给定冷冻室及冷藏室温度，并显示出设定值；

2）定期检测霜厚，当霜厚达到3 mm时自动除霜；

3）定期检测工作电压，并进行超限报警、禁止压缩机工作；

4）定期检测门开关状态，并进行开门延时2 min报警；

5）单片机判断冷冻室及冷藏室检测到的温度是否在设定的范围内，并作出对压缩机的启、停操作，制冷压缩机停机后自动延时3 min后方能再启动；

6）通过键盘人工给定连续速冷时间值，并显示出设定值，单片机判断速冷时间是否在设定的范围内，并作出速冷操作处理；

7）利用显示电路显示系统中的各种状态。

1.1 硬件设计

基于AVR的电冰箱控制系统的硬件组成框图如图1所示，主要包括AVR单片机、A/D转换器、检测电路、报警电路、控制电路、时钟及复位电路、功能键及显示电路等的部分。

图1 控制系统的硬件组成框图

AVR单片机是高速嵌入式单片机，是整个控制系统的核心部件。由于其具有高速、低耗、保密、费用低廉等优点，已广泛地应用于军事、工业、家用电器、智能玩具、便携式智能仪表和机器人制作等领域，使产品功能、精度和质量大幅度提升，故障率低，可靠性高，成本低廉。

A/D转换器即模数转换器，是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。该设计采用的是ADC0809,是M美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D转换器。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路模拟输入信号中的一个进行A/D转换，是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。

检测电路主要完成电冰箱内冷冻室和冷藏室的温度检测、霜厚检测、工作电压检测、门开关状态检测等工作，并把相应的信息传递给单片执进行处理。检测电路的设计包括冷冻室及冷藏室温度检测、霜厚检测、电源电压检测和开门状态检测等电路的设计。

温度检测电路主要是完成冷冻室温度检测与及冷藏室温度检测，霜厚检测电路主要是检测霜的厚度，以便当霜厚达到3 mm时能够自动除霜。电源电压检测电路主要是检测工作电压，并进行超限报警、禁止压缩机工作。报警电路主要是电源电压检测电路检测到工作电压超出限度时发出报警信号。控制电路主要是控制制冷压缩机和除霜电热丝启、停操作。时钟及复位电路时钟及复位电路主要是给单片机提供时钟和复位信号，保证单片机能够正常地工作。功能键及显示电路主要实现用键盘对冷冻室、冷藏室进行设定和速冷控制设定，同时显示设定值和设定标志以及系统的各种状态。

1.2 软件设计

基于AVR的电冰箱控制系统的软件设计主要包括主程序、子程序和中断程序的设计。

1）主程序

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。主程序流程框图如图2所示。

图2 主程序流程框图

2）子程序