CN2472166Y - 用于智能模糊冰箱的数字化控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于家用电器技术领域,主要包括由单片机及与其相连的延时保护电路、开门检测电路、背光源控制电路、温控传感器电路构成,温控传感器电路主要由数字温度传感器构成,还包括由液晶控制芯片构成的液晶显示控制电路及其控制的液晶屏,以及固化在单片机中的数据处理与控制程序。以微电脑为核心,全部使用数字化元器件,能对冰箱状态进行智能检测和对冰箱状态进行模糊逻辑判断和控制,具有全自动、制冷快、节能等优点。

Description

用于智能模糊冰箱的数字化控制装置

本实用新型属于家用电器技术领域，具体涉及对电冰箱的温度进行控制的一种方法，以及相应的控制和显示面板设计。

今天，广泛进入家庭的家用电器如洗衣机、空调机等正向智能化、模糊化、数字化的方向发展。其技术的关键在于应用了模糊控制技术和变频技术，使用先进技术的家电产品功能更加强大，更加节能、使用也更方便，在市场上形成了新的卖点。然而，目前国内电冰箱产业却依然沿用着一、二十年前的控制技术，基本还是仅仅依靠冰箱容量、外观的变化，或一些装饰性的辅助功能的改变来应付日渐挑剔的消费者。与此形成鲜明对照的是国外的一些著名厂家，在产品设计上不断采用新技术，使产品维持了较高的档次，占领了高档产品的市场。近年国内一些厂家虽然也宣传，甚至推出的一些所谓的“智能冰箱”，但由于产品依然采用了传统的温控和电机控制模式，缺乏先进的智能算法和调速技术的支持，未能达到智能控制制冷的目的，由此带来的压缩机电机的频繁启动反而增大了能耗和噪音。

另外，在温度测量方面，目前多数采用模拟方法，传感器的输出需要经过AD设备才能输入单片机，增加了元器件，并且在模数转换过程中可能附加误差。

本实用新型目的是克服已有技术的不足之处，设计了一种用于智能模糊冰箱的数字化控制装置，用于交交变频技术的智能模糊冰箱，以微电脑为核心，全部使用数字化元器件，能对冰箱状态进行智能检测和对冰箱状态进行模糊逻辑判断和控制，具有全自动、制冷快、节能等优点。

本实用新型设计出一种用于智能模糊冰箱的数字化控制装置，主要包括由单片机及分别与单片机的各个端口相连的延时保护电路、开门检测电路、背光源控制电路、温控传感器电路构成，其特征在于，所说的温控传感器电路主要由一个或一个以上数字温度传感器构成，还包括由液晶控制芯片构成的液晶显示控制电路及其控制的液晶屏，该液晶控制芯片与所说的单片机相连，以及固化在单片机中的数据处理与控制程序。

本实用新型的特点：

以微电脑为核心，全部使用数字化元器件，能对冰箱状态进行智能检测和对冰箱状态进行模糊逻辑判断和控制；不但可检测冷冻室，而且还可以检测冷藏室和环境温度并在液晶屏上显示；可通过按钮改变冰箱的控制模式；可同时控制电冰箱的制冷量与制冷速度；具有全自动、制冷快、节能等优点。

附图简要说明：

图1为本实用新型的单片机实施例结构示意图。

图2为本实用新型的开门检测电路实施例结构示意图。

图3为本实用新型的延时保护电路实施例结构示意图。

图4为本实用新型的背光源控制电路实施例结构示意图。

图5为本实用新型的数字传感器及相关电路实施例结构示意图。

图6为本实用新型的液晶控制芯片实施例结构示意图。

图7为本实用新型的主程序流程图结构示意图。

图8为本实施例按键扫描程序流程图

图9为本实施例的改变冰箱运行模式程序流程图

图10为本实施例的温度检测子程序的流程图。

图12本实用新型的液晶屏屏幕设置实施例结构示意图。

本实用新型设计的一种用于智能模糊冰箱的数字化控制装置的实施例结合各附图详细说明如下：

本实用新型主要包括由单片机、液晶屏、分别与单片机的各个端口相连的延时保护电路、开门检测电路、背光源控制电路、由一个或一个以上数字温度传感器构成的数字温控传感器电路、液晶显示控制电路构成的电路结构，以及固化在单片机中的数据处理与控制程序。

下面分别对单片机和各部分电路的实施例结构以及各部分电路与单片机的连接关系加以详细说明。

本实施例的单片机选用HOLTEK 48C50，结构如图1所示，包括三组输入输出口，PA、PB和PC。其中，PA、PB为8位，PC为6位。通过软件设置PB为输出口，PA、PC为输入口。OSC1与OSC2端口为单片机时钟输入端口。OSC1与OSC2之间接5兆赫兹的晶振，晶振的两端分别通过22P的电容C1与C2接地。VDD端口通过电容C4接地，RES端口通过电容C3接地，VDD与RES间接电阻R3。VSS端口接地。PB3通过电阻R1与NPN型三极管TL1的B极连接。TL1的E极接地，B极通过电阻R2接地。TL1的C极接蜂鸣器A1的负输入端，A1的正输入端接VCC。PB6、PB7分别连接压缩机继电器和变频控制器。分别调节冰箱的总制冷量和制冷速度。PC0～PC2分别连接“自动”、“手动”、“速冻”三个按键的一组引脚，按键的另一组引脚接地。芯片输入脚有弱上拉功能，所以当按键没有按下时，输入脚上为高电平。按键按下时，输入脚上为低电平。

其与各电路的连接为：

本实施例的开门检测电路采用光电偶合器如图2所示；其中，单片机的PA0与开门检测电路输出端OP连接，O1为光电偶合器，O1的1端通过电阻R5接T，3端接N，T与N之间通过电阻R4连接。O1的2端通过一对并联的电阻R6与电容C5与+12伏电压连接，4端接地，2端为输出端OP。

本实施例的延时保护电路主要由由三级管TTL2、二极管D1和部分电阻电容构成，电路如图3所示，其中，单片机的PA1、PB5分别与延时保护电路的输出端VOL和输入端TC连接。PB5通过电阻R7与PNP型三极管TTL2的B极连接。TTL2的E极接VCC并通过电阻R9与B极连接。TTL2的C端接二极管D1的正端，D1的负端通过电容C6接地。PA1通过电阻R8与D1的负端连接。

本实施例的背光源控制电路主要由三级管TTL3、TTL4和背光源D2构成，电路如图4所示，PB4连接背光源，PB4为高电平时，点亮背光，PB4通过电阻R11与TTL3的B极连接，TTL3的B极通过电阻R13接地。TTL3的E极接地，C极通过电阻R12与三极管TTL4的B极连接。TTL4的E极通过电阻R10接电压+12伏，背光源D2就接在TTL4的B极与地之间。

本实施例采用三个数字传感器MAX6577分别测量冷冻室、冷藏室和环境温度，三个传感器电路相同，只是输出端连到单片机的不同端口上。这里只给出冷冻室温度传感器电路如图5所示。VDD通过电阻R11接VCC，通过电容C7接地，GND端口接地，TS1端口与VDD端口连接，TS2端口接地，OUT端口连接单片机PC3。冷藏室温度传感器与环境温度传感器OUT端口分别连接单片机的PC4、PC5端口。

本实施例的液晶控制芯片选用HOLTEK 1621，如图6所示，SEG0-SEG31、COM0～COM3接液晶屏引脚。DATA端口、WR端口和CS端口分别连接PB0～PB2。VSS端口接地，VDD端口接VCC，VSS与VDD之间接电容C10。BZ与/BZ之间连接蜂鸣器B2。

上述各部分电路与单片机集成在一块电路板上，该电路板设置在冰箱门夹层内。

本实施例的控制和显示面板设置在冰箱门表面，包括液晶屏和“自动”、“手动”、“速冻”三个按钮，其中液晶屏如图12所示，其各功能设置说明如下：

液晶屏上部从左到右分别为

冷冻室温度区：显示冷冻室温度，由两个数码和一个符号位构成。

控制模式显示区：根据用户设定不同分别显示“手动”、“速冻”或“自动”。

冷藏室温度区：显示冷藏室温度，由两个数码构成，但温度为负时，第一位数码只点亮中间的小横表示符号。

环境温度显示区：显示环境温度，由两个数码构成，显示负温度的方法如冷藏室温度显示区。

液晶屏的下部由左到右为：

手动设置显示区：显示缺省或设定的温控档位，共分7挡。

状态显示区：显示压缩机运行及停机等状态。

固化在单片机中的软件主要由以下几部分构成：温度测量模块、时间控制模块、按键扫描模块、制冷速度控制模块、制冷量控制模块等。

本实施例的主程序流程图如图7所示，包括以下步骤：冰箱上电后，主程序开始运行。首先判断冰箱是否运行在自检状态，是的话进行自检，否则冰箱正常运行。接下来进行一些参数的初始化，打开计时器，计时器记满50毫秒，程序继续运行。接下来进行程序分支判断，根据需要进行时间量控制、按键处理、压缩机控制等。

按键扫描子程序流程图如图8，包括以下步骤：按键扫描程序在每次主程序的循环中都被运行，即每隔50毫秒判断一次是否有按键行为。连续检测到2次，按键有效，即键被按下的时间大于等于100毫秒，则认为按键动作有效，相应调整冰箱的控制模式。首先在主程序循环中调用按键扫描模块，首先判断单片机PC1端口读到的是否为低电平，不是的话直接退出模块。如果PC1端口读到的是低电平，PCNT(按键扫描计数器)增一，判断PCNT是否为2，不是的话退出模块。如果PCNT为2，重置PCNT为0，判断按键事件发生。相应调整冰箱的控制模式。

冰箱控制模式调节子程序如图9，包括以下步骤：(以“手动”按键为例)。假设判断按下的为“手动”键，则首先判断冰箱当前的控制模式，如果为速冻或自动模式，则冰箱控制模式变为手动模式，手动档位默认设置为4档。如果冰箱当前的控制模式为手动模式，则冰箱的控制模式不变，判断但前手动档位。如果当前档位为7，则将其重置为0，否则的话冰箱手动档位增一。

温度检测子程序的流程图如图10所示。考虑到冰箱内温度可能的变化速度，不需要在每次主程序循环中测量温度。本程序中冷冻室、冷藏室的温度每隔5秒检测一次。环境温度可能的变化更为缓慢，每隔30秒检测一次。传感器发送到单片机的信号为矩形波，其频率表示温度。温度检测子程序的功能就是检测矩形波信号的频率。

温度检测子程序包括以下步骤：以冷冻室温度传感器为例，需要测的是PC3端口输入矩形波的周期，这里以信号的两个下降沿间作为一个周期。刚进入模块检测PC3端口电平，如果已经是高电平则等待其下降沿，出现下降沿后开始计数。如果刚进入模块时PC3端口为低电平，则首先等待其变为高电平，在等待其下降沿，下降沿出现后开始计数。具体做法是，检测PC3端口电平，如果为低，延时25毫秒，重复上步工作；如果为低，检测PC3端口电平。如果PC3端口电平为高，延时25毫秒、重复上步工作：如果为低，检测PC3端口电压。如果PC3端口电压为低，延时25毫秒、计数器增一，重复上步过程；如果为高，检测PC3端口电压。如果PC3端口电压为高，延时25毫秒、计数器增一，重复上步过程；如果为低，用计数器中数值查表，得到待测量的温度值。

时间处理部分的流程图如图11所示，包括以下步骤：变量t1scnt用于纪录循环次数。t1scnt初始值设为20，。主程序每次循环都会运行此模块，首先，秒计数器T1SCNT减一，判断此时T1SCNT的值，如果T1SCNT不为0，退出时间处理模块。如果此时T1SCNT为0，重置T1SCNT为20，处理和秒时间量级有关的事件，分计数器T1MCNT减一。判断此时T1MCNT的值，如果T1MCNT不为0，推出时间处理模块。如果此时T1MCNT为0，重置T1MCNT为60，处理和分时间级有关的事件，小时计数器T1HCNT减一。判断此时T1HCNT的值，如果此时T1HCNT不为0，退出时间处理模块。如果此时T1HCNT为0，重置T1HCNT为60，处理小时量级的有关事件。

电冰箱制冷速度的调节方法：

制冷速度控制是通过改变压缩机的工作频率实现的：冰箱内所放食品的热容量不同，需要的压缩机制冷能力也不同，使压缩机的运行频率根据冰箱内储存食物的热容量变化。可以节省能源，避免压缩机频繁开停，增加压缩机寿命。根据热容量的定义可知，冰箱内储存食物的热容量可由每次压缩机关机时食物的温度回升速度表示。另外，当冰箱进行化霜时，需要的化霜时间也和冰箱内所放食物的热容量有关。所以，程序中根据温度回升速度选择化霜时间。

程序在每次压缩机关机后检测温度回升速度，根据测得的速度选用相应的压缩机运行频率。环境温度为1、2档时，使用冷冻室温度回升速度选择压缩机运行频率和化霜时间；环境温度为3、4、5档时，使用冷藏室温度回升速度选择压缩机运行频率和化霜时间。具体检测方法为：压缩机关闭后，纪录随后测量的4次温度值(冷冻室、冷藏室)，这里分别记为温度1、2、3、4。用温度3减去温度1，结果为速度1；温度4减去温度2，结果为速度2。取速度1、2的平均作为测得的温度回升速度。

另外，当冰箱内温度处于相应的开机与停机温度之间时，降低压缩机的工作频率，避免频繁的开关压缩机。

电冰箱制冷量的调节方法：

制冷量的控制是通过控制冰箱压缩机的开停实现的，即冰箱内温度(冷冻室、冷藏室)达到相应的开机温度，此时压缩机关机且不处于延时保护状态，则压缩机开机；冰箱内温度达到相应的关机温度，且此时压缩机为开机状态，压缩机不处于延时保护状态，压缩机关机。某一状态下的开关机温度是由环境温度和冰箱此时所处的运行模式(手动、速冻、自动)决定的。

Claims (1)

1、一种用于智能模糊冰箱的数字化控制装置，主要包括由单片机及分别与单片机的各个端口相连的延时保护电路、开门检测电路、背光源控制电路、温控传感器电路构成，其特征在于，所说的温控传感器电路主要由一个或一个以上数字温度传感器构成，还包括由液晶控制芯片构成的液晶显示控制电路及其控制的液晶屏，该液晶控制芯片与所说的单片机相连，以及固化在单片机中的数据处理与控制程序。

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