智能家居新型冰箱温控器的研究方案

随着对电冰箱在节能、环保、舒适等方面的要求不断提高，越来越多的智能控制技术引入到电冰箱中。嵌入式智能家用电器也简称为智能家用电器。在这种家用电器中，人机界面友好方便，由单片机对家用电器的基本功能进行控制，同时还模拟人的智能活动过程。在控制过程中结合各种智能活动进行必要的处理，大大提高了家用电器的品质和性能，产生了更加优秀的控制效果，使人们得到更理想的服务。

1 系统结构

系统以STC89C516RD单片机为控制核心，采用220 V电源供电，通过液晶显示当前时间以及由温度传感器采集到的冷藏室、冷冻室以及室外温度。时间和各室温度值均可通过按键设置，由于系统集成红外遥控功能，使用者还可以通过遥控器远程设置时间及各室温度。系统结构框图如图1所示。


2 系统硬件实现

2．1 电源模块

在电源模块的设计中，将220 V交流电压通过一个9 V变压器进行降压，再通过一个整流桥电路，整流后得到12 V的直流电压，由于本系统对供电要求不高，只需要5 V，所以再采用一片7805稳压管产生一个+5 V的电压供单片机和液晶显示器使用。电源电路如图2所示。

2．2 温度采集模块

采用DS18B20温度传感器来完成温度的采集。DS18B20是Dallas公司生产的一线式数字温度传感器，属于新一代适配微处理器的智能数字温度传感器，将温度感测、信号变换、A／D转换集成在一个芯片上，采用TO-92封装，它的温度测量范围为-55～+125℃，可编程为9～12位转换精度，测温分辨率可达0．062 5℃。本系统采用三个DS18B20分别采集冷藏室温度，冷冻室温度以及室温。

2．3 按键控制模块

键盘控制电路由4个独立按键与单片机的I／O相连而成，用来切换液晶显示界面和调整各项参数值，按键功能以及与I／O口对应关系如下：

【ON／OFF】温度、时间切换键——（P13）

【模式】选择键——（P12）

【—】温度或时间减1——（P11）

【+】温度或时间加1——（P10）

2．4 无线控制模块

采用芯片组PT2262-IR和PT2272进行编解码，PT2262-IR与红外发射管构成无线发射部分，发射带有按键信息的38 kHz调制信号。PT2272与38 kHz无线接收模块LT0038构成无线接收部分。模块通过发射接收无线电波实现开关的无线遥控。电路易于实现、性价比高，所涉及的电路及参数均经过测试，其装置具有体积小、功耗低、成本低，遥控距离可达10 m以上。

2．5 压缩机控制模块

压缩机驱动电路主要是通过单片机对继电器的控制来实现的。继电器是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。由于需要采用单片机直接控制压缩机，单片机是+5 V供电，压缩机为220 V电压供电，所以必须采用继电器作为隔离电路，将高低电压分开。使用P1．6口控制继电器，从而间接起到控制压缩机开关的作用。

2．6 液晶显示模块

选择OCM12864液晶显示器，OCM12864液晶显示模块的数据输入／输出口7～14脚与单片机P0口相连，用来传输数据或指令；读／写选择引脚与P2．1相连，高电平时读数据，低电平时写数据；数据／指令选择引脚与P2．0相连，高电平时，将P0口的数据送入显示RAM，低电平时，将P0口的数据送入指令寄存器执行；读写使能信号端E与P2．2相连，高电平有效，下降沿锁定数据。复位信号与P2．5相连，低电平有效；片选信号CS1与P2．3相连，高电平有效；片选信号CS2与P2．4相连，高电平有效。LCD驱动电压是V0，应用时LCD驱动电源与+5 V正电源VDD之间加一个10 kΩ可调电阻，通过调节电阻，可以改变LCD显示的明暗对比程度。

 

3 系统软件实现

整个软件部分由C51语言编写完成，主要包括以下4个子程序模块：温度采集模块、时钟模块、液晶显示模块、键盘控制模块。各个子程序模块分别编写调试，然后将各个子程序模块联合调试，最后将程序烧写到单片机的ROM中脱机运行。主程序流程图如图3所示。


4 调试仿真与结论

调试仿真后将程序加载到硬件电路板上全速运行，初始界面显示的是当前的日期和时间，通过按键可以调整日期和时间。按下模式切换键后，显示界面切换到温度显示模式，在界面上分别显示冷藏室、冷冻室以及室外的温度。温度值通过按键可以设置，当实际温度大于设定温度时，单片机将启动压缩机来降低温度，这时发光二极管发光，表示压缩机正在工作，直到实际温度等于设定温度时压缩机停止工作。

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