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**单片机设计介绍，基于单片机的电冰箱温度控制设计

文章目录

• 一 概要
• 二、功能设计
• • 设计思路
• 三、 软件设计
• • 原理图
• 五、 程序

一 概要

基于单片机的电冰箱温度控制设计是一个结合了硬件与软件技术的综合性项目，旨在实现对电冰箱内部温度的精确控制，以确保食物保鲜和节能。以下是对该设计的一个清晰概要：

一、系统概述
该设计通过单片机作为核心控制器，结合温度传感器、继电器等硬件组件，实现对电冰箱内部温度的实时监测和精确控制。系统能够根据预设的温度范围，自动调节制冷系统的运行状态，以保持冰箱内部温度的稳定。

二、硬件设计

1. 单片机选型
   根据项目需求和性能要求，选用合适的单片机型号，如STC89C52、STM32等。单片机应具备足够的IO端口、处理速度和内存空间，以满足电冰箱温度控制的需求。
2. 温度传感器
   选择高精度、响应速度快的温度传感器，如DS18B20等。温度传感器负责实时监测冰箱内部的温度，并将温度数据转换为电信号输出给单片机。
3. 继电器
   选用合适的继电器型号，用于控制电冰箱的制冷系统电源。继电器根据单片机的指令，控制制冷系统的开启和关闭。
4. 显示设备
   选择LED显示屏或液晶屏作为显示设备，用于实时显示冰箱内部的温度。这样用户可以直观地了解冰箱内部的温度状况。
5. 其他硬件组件
   包括电源模块、连接线材、接口电路等，确保整个系统的稳定运行。
   三、软件设计
6. 编程语言选择
   采用C语言作为主要的编程语言，因为C语言功能强大、编译与运行调试方便、可移植性高且可读性好。
7. 数据采集与处理
   编写程序实现单片机对温度传感器的数据采集，并进行必要的滤波和去噪处理，以提高温度数据的准确性。
8. 控制算法
   设计合适的控制算法（如PID算法），根据采集到的温度值和预设的温度范围，计算出控制量。控制算法通过调整制冷系统的运行状态，使冰箱内部温度保持在预设范围内。
9. 控制输出
   通过单片机的IO口控制继电器的开关，从而实现对制冷系统的控制。当温度超过预设上限时，开启制冷系统；当温度低于预设下限时，关闭制冷系统。
   四、系统功能与特点
   精确控制：通过单片机和温度传感器的配合，实现对电冰箱内部温度的精确控制，确保食物的新鲜度。
   节能环保：根据实际需要控制制冷系统的运行，避免能源浪费，同时减少对环境的影响。
   易于维护：系统的硬件和软件设计相对简单，便于后期的维护和升级。
   用户友好：通过显示设备实时显示冰箱内部的温度，方便用户了解冰箱的工作状态。
   广泛应用：该系统可广泛应用于家用和商用电冰箱，为用户提供更加便捷、高效的温度控制体验。
   五、设计工具与软件
   原理图设计软件：如Altium Designer，用于设计硬件电路的原理图和PCB图。
   仿真软件：如Protues，用于实现电路仿真设计，验证电路设计的正确性。
   程序设计软件：如KEIL，用于编写和调试C语言程序，生成烧录文件。
   综上所述，基于单片机的电冰箱温度控制设计是一个结合了多种技术的综合性项目。通过合理的硬件和软件设计，可以实现对电冰箱内部温度的精确控制，提高食物的保鲜效果，同时降低能耗，达到节能环保的目的。

二、功能设计

• 部件: 89C51、DS18B20、1602、L298N、直流电机、按键3、LED3 *

• 晶振：12MHZ *

• 描述：1602第一行显示实时温度，第二行显示温度限定值 *

• DS18B20采集实时温度，温度超过限定值时启动电机降温 *

• 电机停机后3分钟后才可重新启动（为演示方便设定时间约为15S） *

• K1模拟模拟冰箱门开关状态，按下K1约5S后LED1~LED3循环闪烁 *

• K2~K3设定温度限定值，K2升高，K3降低

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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