单片机的电冰箱控制系统硬件设计

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1、系统的硬件设计硬件是指单片机本身及其外围设备，是单片机控制系统的物质基础，其结构的合理与否，直接影响整个系统的性能，必须慎重选择。电冰箱控制器的主要任务就是控制压缩机、化霜加热等来保持箱内食品的最佳温度，达到食品保鲜的目的，即保证所储存的食品在经过冷冻或冷藏之后，保持色、味、水分、营养基本不变。用LED将设定温度或实际温度显示出来。基于51单片机的电冰箱控制系统的硬件结构（如图1-1所示）采用了模块结构设计，主要包括：A/D转换电路、温度采集电路、除霜电路、键盘电路、LED显示电路、制冷压缩机和除霜电热丝启﹑停控制电路、电源电压检

2、测电路、语音输出报警电路、直流电源供电电路、晶体振荡电路等模块。冷藏室温度传感器冷冻室温度传感器霜厚传感器放大器放大器放大器欠电压保护压缩机加热丝键盘电路显示器A/D转换器功放AT89C51单片机直流电源供电电路晶体振荡电路报警电路图1-1　系统硬件结构图1.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AT89C51,它是80C51微控制器系统的派生。AT89C51芯片采用ATMEL高密度非易失

3、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AT89C51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，AT89C51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。1.1AT89C51的特点AT89C51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

4、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(5V±20%)，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

5、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。AT89C51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。1.2管脚说明AT89C51芯片引脚排列如图1-2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。1.电源和时钟引线：VCC：供电电压。VSS：接地。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。X

6、TAL2：来自反向振荡器的输出。2.I/O口线：P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。    P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内

7、部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。    P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时

8、接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口（第二功能如表2-1）管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL