前  言
众所周知，电冰箱是现代家庭中必不可少的家用电器。而目前我国市场销售的冰箱大多采用传统的机械式温控，其控制精度差，功能单一，控制方式简单难以满足冰箱发展的要求。随着经济的发展和人民生活水平的进一步提高，人们对多功能的发展要求越来越高。由于单片机性能好，控制功能强，工作可靠，成本低等优点，现在已经在家电产品中得到了广泛的应用。面临国内电冰箱发展的现状，在技术上还与其他发达国家有一定的差距，我们在原有的基础上对电冰箱进行了一定的改进，使其适应当代个性时尚、节能环保、智能高端、精确温控的发展方式，使人们体验闻所未闻的个性化感受，快捷与原汁原味不再是梦想。新一代产品在控制上还增加了人工智能，使家电性能更优异，使用更方便可靠。
本次设计基于大量的市场调查和理论研究。首先，我对传统电冰箱控制系统进行了分析。调查了10多个品牌的电冰箱的控制系统，研究了他们制冷的优缺点，吸收了一些比较好的设计思想。其后，我又查阅了大量的资料文献，其中最多的是国内外最新发表的关于制冷方面的论文，丰富了我们的理论依据。然后，根据我拥有的材料用单片机实现电冰箱控制系统的硬件设计，最后在硬件设计的基础上实现了其软件设计。
第1章 电冰箱系统概述
1.1  单片机概述
自从1971年微型计算机问世以来，随着大规模集成电路技术的进一步发展，导致微型计算机正向两个方向发展：一是高速度、高性能、大容量的高档微型计算机及其系列化，向大、中型计算机挑战；另一个是稳定可靠、小而廉、能适应各种领域需要的单片机。
单片机是指把中央处理器、随机存储器、只读存储器、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已经具有了微型计算机系统的含义，从某种意义上来说，一块单片机就是一台微型计算机。
自从1975年美国德可萨斯公司推出世界上第一个4位单片机TMS-1000型以来，单片机技术不断发展，目前已成为微型计算机技术的一个独特分支，广泛应用于工业控制、仪器仪表智能化、家用电子产品等各个控制领域。
    (4)信息与通信技术  图形终端机、传真机、复印机、调制解调器、声响处理器、数字滤
波器等。
1.4　家用电冰箱的发展趋势
随着家用电冰箱的发展和普及，其耗电量占民用总用电量的比例越来越大(美国为13 %) ，因而，提高冰箱的能源效率，增加我国家电产品在国内外市场上的竞争力，与国际水平接轨，已成为生产企业的重要任务。为了鼓励企业生产节能冰箱和用户购买节能冰箱，世界各国采取了一系列的政策措施。 如美国颁布了能源法，制定了包括冰箱在内的十二种家用电器的能耗限制标准；日本实施了家用电器系列节能标准；欧洲对冰箱实行了能效等级标准；此外，加拿大、澳大利亚、台湾、香港等国家和地区也制定或实施了电冰箱的能效标准。 我国家用电器节能技术也是《“九五”国家重点技术开发指南》中的重大关键技术之一，而且国家经贸委已正式确定“九五”期间，节能与CFCS替代技术的开发将作为家用电器行业参与国际竞争、赶超国际水平的重点项目。 节能已成为全球关心的一大课题。 但由于我国冰箱工业发展较晚，冰箱节能技术的开发和应用与发达国家相比有大的差距，因此我们必须加强和发达国家的技术交流，参考和借鉴国外先进的节能经验和措施，促进我国冰箱节能工作的开展。 同时政府部门采取倾斜政策鼓励企业进行技术创新，大力开展节能产
品认证工作，推动冰箱节能技术的快速发展。总之，在家电市场竞争日趋激烈的今天，如何在节能、变频等技术领先一步，以提升产品的高科技含量来占领市场，从而引导家电产品的更新换代，已成为家电行业竞争的前沿阵地。 节能是世界家电的发展趋势。
第2章 MCS-51单片机介绍
2.1  MCS-51单片机硬件介绍   
    单片机主要组成部分分为中央处理器(CPU)、内部数据存储器--内部RAM、内部程序存储器--内部ROM、I/O端口、串行口、定时器、终端程序系统。
2.2  内部主要组成部分介绍
2.2.1  MCS-51单片机中央处理器
    单片机的内部最核心的部分是CPU，它是单片机的大脑和心脏。CPU的主要功能是产生各种控制信号、以控制存储器、输入/输出端口的数据传送、数据的算术运算和逻辑运算以及位操作处理等。它的功能可分为运算器和控制器两种。
2.2.2  MCS-51单片机存储器
    89C51单片机中共有256个RAM单元，包括低128个单元(地址为00H ~ 7FH)的内部RAM区和高128位(地址为80H ~ FFH)的特殊功能寄存器区。
    89C51单片机还有4KB的内部ROM，用于存放程序或表格，称为程序存储器。
2.2.3  MCS-51单片机中断系统
    89C51单片机的中断功能比较强，有5个中断元，即外部中断2个，定时器中断2个，串行中断1个，有2个中断优先级。中断控制电路主要包括用于中断控制的四个寄存器:定时器控制寄存器TCON，串行口控制寄存器SCON，中断允许控制寄存器IE，中断优先级控制寄存器IP等。
2.3  MCS-51单片机引脚介绍
    MCS-51系列单片机采用40引脚双列直插式封装(DIP)，4个并行口共有32根引脚，可分别作为地址线、数据线和I/O线；2根电源线；2根时钟震荡电路引脚和4根控制线。
MCS-51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有许多引脚具有第二功能，以89C51芯片为例，说明各引脚功能如下：
图  2-1 89C51引脚图
(1)电源引脚Vcc和Vss
    Vss：接地端。
    Vcc：芯片+5V电源端。
(2)时钟信号引脚XTAL1和XTAL2
    XTAL1、XTAL2：当使用单片机内部震荡电路时，用来外接石英晶体和微调电容，XTAL1是片内震荡电路反相放大器的输入端，XTAL2是片内震荡电路反相放大器的输出端，震荡电路的频率就是晶体的固有频率。当使用外部时钟时，XTAL1接地，XTAL2接外部时钟信号源。
(3)控制信号引脚RST/VPD、ALE/、和/VPP
    RST/VPD：RST是复位信号输入端。当输入的复位信号保持两个机器周期(24个时钟周期)以上的高电平时有效，用来完成复位操作；第二功能VPD作为备用电源输入端，当主电源VCC发生故障，电压降低到低电平规定值时，可通过VPD为单片机内部RAM提供电源，以保护片内RAM中的信息不丢失，使系统在上电后能继续正常运行。
    ALE/:ALE为地址锁存允许输出信号。在访问外部存储器时，ALE用来锁存P0口扩展低8位地址的控制信号。在不访问外部存储器时，ALE也以时钟震荡频率的1/6的固定频率输出，因而它又可用作对外输出时钟信号或其他需要，例如可以用示波器查看ALE是否有脉冲信号输出来确定89C51芯片的好坏；第二功能是对内部有EPROM的单片机的EPROM编程时编程脉冲输入端，它和31号引脚的第二功能Vpp一起使用。
    :外部ROM的读选通信号输出端。在访问外部ROM时，产生负脉冲作为读外部ROM的选通信号。而在访问外部RAM或片内ROM时，不会产生有效信号。
    /VPP:是访问外部ROM的控制信号。当为低电平时，CPU只执行外部ROM中的程序。当为高电平且PC值小于0FFF(4K)时，CPU执行内部ROM的程序，但当PC的值超出4K时将自动转去执行片外ROM的程序。对于无片内ROM的8031或不使用内部ROM的89C51，需外扩EPROM，此时必须接地；第二种功能VPP是对8751的片内EPROM的+21V编程电源输入端。
  (4)并行I/O端口P0、P1、P2和P3
    P0口(P0.0 ~ P0.7)：P0口是一个8位双向I/O端口(需外接上拉电阻)。在访问外部存储器时，分时提供低8位地址线和8位双向数据线。P0口先输出片外存储器的低8位地址并锁存在地址锁存器中，然后再输入或输出数据。
    P1口(P1.0 ~ P1.7)：P1口是一个内部带有上拉电阻的8位准双向I/O端口。P1口只能作为一般I/O口使用。
    P2口(P2.0 ~ P2.7)：P2口是一个内部带有上拉电阻的8位准双向I/O端口。在访问外部ROM或外部RAM时，输出高8位地址，与P0口提供的低8位地址一起组成16位地址总线。P0口和P2口用做数据/地址线后，不能在作为通用I/O口使用。
    P3口(P3.0 ~ P3.7)：P3口是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O端口，在系统中8个引脚都有各自的第二功能。
2.4  单片机的时钟及复位
单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，复位操作则使单片机的片内电路初始化，使单片机从一种确定的初态开始运行。
2.4.1  时钟电路
89C51单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器，就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。内部振荡方式的外部电路如图2-2所示。图中，电容器C01，C02起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般在5-30pF。晶振频率的典型值为12MH2，采用6MHz的情况也比较多。内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。
外部振荡方式是把外部已有的时钟信号引入单片机内。这种方式适宜用来使单片机的时钟与外部信号保持同步。外部振荡方式的外部电路如图2-2所示。
图2-2 震荡电路图
由上图可见，外部振荡信号由XTAL2引入，XTAL1接地。为了提高输入电路的驱劝能力，通常使外部信号经过一个带有上拉电阻的TTL反相门后接入XTAL2。
2.4.2  基本时序单位
单片机以晶体振荡器的振荡周期(或外部引入的时钟周期)为最小的时序单位，片内的各种微操作都以此周期为时序基准。
振荡频率二分频后形成状态周期或称s周期，所以，1个状态周期包含有2个振荡周期。振荡频率foscl2分频后形成机器周期MC。所以，1个机器周期包含有6个状态周期或12个振荡周期。1个到4个机器周期确定一条指令的执行时间，这个时间就是指令周期。8031单片机指令系统中，各条指令的执行时间都在1个到4个机器周期之间。

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