AT89C51及TWH9221在电冰箱中的应用介绍
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随着家用电冰箱的普及,人们对电冰箱的控制功能要求越来越高,这对电冰箱控制器提出了 更高的要求,多功能、智能化是其发展方向之一,传统的机械式、简单的电子控制已经难以 满足发展要求。本文介绍了采用AT89C51作为控制器核心,对电冰箱的工作过程进行控制, 采用臭氧发生器专用集成电路TWH9221组成电冰箱的异味消除电路。
1电冰箱的工作原理及控制要求
电冰箱的控制原理是根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的启、停,使冰箱内的温度保持在设 定温度范围内。一般当蒸发器温度高至3~5 ℃时启动压缩机制冷,当温度低于-10~-20 ℃ 时停止制冷,关断压缩机。采用单片机控制,可以使控制更准确、灵活。
电冰箱采用单片机控制主要功能及要求:
(1)设定3个测温点,测量范围-26~+26 ℃,精度±0.5 ℃。
(2)利用功能键分别控制温度设定、速冻设定、冷藏室及冷冻室温度设定等。
(3)利用数码管显示冷冻室、冷藏室温度,压缩机启、停和速冻、报警状态。?
(4)制冷压缩机停机后自动延时3 min后方能再启动。
(5)电冰箱具有自动除霜功能,当霜厚达3 mm时自动除霜。
(6)开门延时超过2 min发声报警。
(7)连续速冻时间设定范围1~8 h。
(8)工作电压180~240 V,当欠压或过压时,禁止启动压缩机并用指示灯显示。?
2电冰箱控制系统硬件电路设计
2.1主机电路
主机电路采用AT89C51单片机,一片A/D转换芯片ADC0809,构成基本系统,另外功能键和LE D显示由串行口扩展5片74LS164实现。 还有一些附加电路如除霜电路、电压检测和开门报警 电路等。电路原理框图如图1所示。
2.2A/D转换电路及功能
A/D转换电路采用逐次逼近式8位ADC0809芯片。0809共有8路模拟输入通道,本系统只用了 其中4个通道IN0~IN3。其中IN0作为冷冻室温度检测通道,IN1作为冷藏室温度检测通道,I N2作为除霜检测通道,IN3作为电源电压检测通道。ADC0809的A,B,C三端通过地址锁存器 接于P0口的P0.0,P0.1,P0.2,该三端控制模拟通道号的选择。P1.6与WR,RD端经与 非门接于0809的ALE,START,OE,控制0809的启动、读、写。0809的EOC端悬空,转换后利 用软件延时一段时间再读结果,不用中断方式。
2.3功能键及显示电路
功能键及LED显示电路采用6个功能键控制冷冻室、冷藏室及速冻温度设定,4位LED数码管负 责显示冷冻室、冷藏室温度及压缩机启、停和报警等状态。显示和键盘输入均通过AT89C51 的串行口。显示输出通道和键盘输入通道的选择由端口线P3.2和与非门完成。当P3.2为“ 1”时,AT89C51的TXD端输出同步脉冲通过与门发送到显示移位寄存器74LS164的移位脉冲输 入端,这样AT89C51欲显示的数据,由RXD端输出,移位读入到显示器通道。当P3.2为“0” 时,AT89C51的RXD的数据仅能被移位读入到键盘扫描用的移位寄存器中。由于显示通道采用 LED数码管并用74LS164作为驱动器,所以简化了线路,结构简单,显示字位扩充方便,驱动 程序设计容易。键盘工作原理也很简单,AT89C51通过RXD向键盘扫描移位寄存器74 LS164逐位发送数据“0,每次发送后即从P3.4端读入键盘信号,若读得“0”表示有键按 下,转入处理键功能程序。
2.4除霜电路
Rt温度传感器,选用MF531型热敏电阻,具有负温度系数,灵敏度较高。把 热敏电阻安装在距蒸发器3 mm的某个合适的位置上,当霜厚大于3 mm时,热敏电阻接触 到霜从而感到较低的温度,其电阻值R(t)变大,运算放大器输出信号有变化,经A/D转 换后送人CPU,经单片机分析、判断,给出除霜命令。
2.5制冷压缩机和除霜电热丝启、停控制电路
工作原理:AT89C51单片机控制信号经P1.3和P1.4端口输出,并在P1.7的控制下锁存在7 4LS273中,74LS273的输出再经达林顿驱动器MC1413后驱动固态继电器SSR1和SSR2。当MC141 3的16端有高电平输出时,SSR1的3,4引脚端接通,使加热丝接通电源而除霜。当MC1413的1 5端输出高电平时,SSR2的3,4端接通,使压缩机绕组接通电源而启动,开始制冷。74LS273 锁存控制信号,一方面增加输出功率,另一方面也防止单片机复位时引起控制的误动 作。采用固态继电器作为压缩机和除霜电热丝的开关:属于无触点开关,内部是大功率的晶 闸管电路,不产生火花,无电磁干扰并使高压与单片机系统隔离。?
3电冰箱的异味消除电路
利用TWH9221构成的冰箱异味消除器电路如图2所示。A2为臭氧发生器专用固态集成电路TWH9 221,其内部由电光控制触发电路、15 kHz振荡器,4 min定时电路、工作指示灯推动电路及 15 kHz功率输出级等部分组成。4脚为电源正极、1脚为电源负极、3脚为触发端、2脚为工作 状态输出端、5,6脚为脉冲输出端。
平时冰箱门关闭,光线不能照射到光敏管BG上,A2不工作,5,6脚无脉冲输出、打开冰箱门 时,有光线照射到BG上,BG光敏管的阻值变小,从而使A2的3脚得到低电平触发电压而开始 工作,其5,6脚输出的脉冲电压经升压变压器T升压后,得到15 kHz,1 500 V的高频高压脉 冲加至臭氧管H两端,臭氧管H释放出臭氧,对冰箱内食品进行除异味保鲜。在冰箱门关闭后 ,光线不能照射到光敏管BG上,A2的3脚无触发信号输入,A2内定时器开始工作,经过4 min 以后,使A2自动复位,H也停止放出臭氧。