用於智能模糊冰箱的數位化控制裝置的製作方法
2023-04-22 22:57:31 1
專利名稱：用於智能模糊冰箱的數位化控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於家用電器技術領域，具體涉及對電冰箱的溫度進行控制的一種方法，以及相應的控制和顯示面板設計。
今天，廣泛進入家庭的家用電器如洗衣機、空調機等正向智能化、模糊化、數位化的方向發展。其技術的關鍵在於應用了模糊控制技術和變頻技術，使用先進技術的家電產品功能更加強大，更加節能、使用也更方便，在市場上形成了新的賣點。然而，目前國內電冰箱產業卻依然沿用著一、二十年前的控制技術，基本還是僅僅依靠冰箱容量、外觀的變化，或一些裝飾性的輔助功能的改變來應付日漸挑剔的消費者。與此形成鮮明對照的是國外的一些著名廠家，在產品設計上不斷採用新技術，使產品維持了較高的檔次，佔領了高檔產品的市場。近年國內一些廠家雖然也宣傳，甚至推出的一些所謂的「智能冰箱」，但由於產品依然採用了傳統的溫控和電機控制模式，缺乏先進的智能算法和調速技術的支持，未能達到智能控制製冷的目的，由此帶來的壓縮機電機的頻繁啟動反而增大了能耗和噪音。
另外，在溫度測量方面，目前多數採用模擬方法，傳感器的輸出需要經過AD設備才能輸入單片機，增加了元器件，並且在模數轉換過程中可能附加誤差。
本實用新型目的是克服已有技術的不足之處，設計了一種用於智能模糊冰箱的數位化控制裝置，用於交交變頻技術的智能模糊冰箱，以微電腦為核心，全部使用數位化元器件，能對冰箱狀態進行智能檢測和對冰箱狀態進行模糊邏輯判斷和控制，具有全自動、製冷快、節能等優點。
本實用新型設計出一種用於智能模糊冰箱的數位化控制裝置，主要包括由單片機及分別與單片機的各個埠相連的延時保護電路、開門檢測電路、背光源控制電路、溫控傳感器電路構成，其特徵在於，所說的溫控傳感器電路主要由一個或一個以上數字溫度傳感器構成，還包括由液晶控制晶片構成的液晶顯示控制電路及其控制的液晶屏，該液晶控制晶片與所說的單片機相連，以及固化在單片機中的數據處理與控制程序。
本實用新型的特點以微電腦為核心，全部使用數位化元器件，能對冰箱狀態進行智能檢測和對冰箱狀態進行模糊邏輯判斷和控制；不但可檢測冷凍室，而且還可以檢測冷藏室和環境溫度並在液晶屏上顯示；可通過按鈕改變冰箱的控制模式；可同時控制電冰箱的製冷量與製冷速度；具有全自動、製冷快、節能等優點。
附圖簡要說明
圖1為本實用新型的單片機實施例結構示意圖。
圖2為本實用新型的開門檢測電路實施例結構示意圖。
圖3為本實用新型的延時保護電路實施例結構示意圖。
圖4為本實用新型的背光源控制電路實施例結構示意圖。
圖5為本實用新型的數字傳感器及相關電路實施例結構示意圖。
圖6為本實用新型的液晶控制晶片實施例結構示意圖。
圖7為本實用新型的主程序流程圖結構示意圖。
圖8為本實施例按鍵掃描程序流程圖圖9為本實施例的改變冰箱運行模式程序流程圖
圖10為本實施例的溫度檢測子程序的流程圖。
圖12本實用新型的液晶屏屏幕設置實施例結構示意圖。
本實用新型設計的一種用於智能模糊冰箱的數位化控制裝置的實施例結合各附圖詳細說明如下本實用新型主要包括由單片機、液晶屏、分別與單片機的各個埠相連的延時保護電路、開門檢測電路、背光源控制電路、由一個或一個以上數字溫度傳感器構成的數字溫控傳感器電路、液晶顯示控制電路構成的電路結構，以及固化在單片機中的數據處理與控制程序。
下面分別對單片機和各部分電路的實施例結構以及各部分電路與單片機的連接關係加以詳細說明。
本實施例的單片機選用HOLTEK 48C50，結構如
圖1所示，包括三組輸入輸出口，PA、PB和PC。其中，PA、PB為8位，PC為6位。通過軟體設置PB為輸出口，PA、PC為輸入口。OSC1與OSC2埠為單片機時鐘輸入埠。OSC1與OSC2之間接5兆赫茲的晶振，晶振的兩端分別通過22P的電容C1與C2接地。VDD埠通過電容C4接地，RES埠通過電容C3接地，VDD與RES間接電阻R3。VSS埠接地。PB3通過電阻R1與NPN型三極體TL1的B極連接。TL1的E極接地，B極通過電阻R2接地。TL1的C極接蜂鳴器A1的負輸入端，A1的正輸入端接VCC。PB6、PB7分別連接壓縮機繼電器和變頻控制器。分別調節冰箱的總製冷量和製冷速度。PC0～PC2分別連接「自動」、「手動」、「速凍」三個按鍵的一組引腳，按鍵的另一組引腳接地。晶片輸入腳有弱上拉功能，所以當按鍵沒有按下時，輸入腳上為高電平。按鍵按下時，輸入腳上為低電平。
其與各電路的連接為本實施例的開門檢測電路採用光電偶合器如圖2所示；其中，單片機的PA0與開門檢測電路輸出端OP連接，O1為光電偶合器，O1的1端通過電阻R5接T，3端接N，T與N之間通過電阻R4連接。O1的2端通過一對並聯的電阻R6與電容C5與+12伏電壓連接，4端接地，2端為輸出端OP。
本實施例的延時保護電路主要由由三級管TTL2、二極體D1和部分電阻電容構成，電路如圖3所示，其中，單片機的PA1、PB5分別與延時保護電路的輸出端VOL和輸入端TC連接。PB5通過電阻R7與PNP型三極體TTL2的B極連接。TTL2的E極接VCC並通過電阻R9與B極連接。TTL2的C端接二極體D1的正端，D1的負端通過電容C6接地。PA1通過電阻R8與D1的負端連接。
本實施例的背光源控制電路主要由三級管TTL3、TTL4和背光源D2構成，電路如圖4所示，PB4連接背光源，PB4為高電平時，點亮背光，PB4通過電阻R11與TTL3的B極連接，TTL3的B極通過電阻R13接地。TTL3的E極接地，C極通過電阻R12與三極體TTL4的B極連接。TTL4的E極通過電阻R10接電壓+12伏，背光源D2就接在TTL4的B極與地之間。
本實施例採用三個數字傳感器MAX6577分別測量冷凍室、冷藏室和環境溫度，三個傳感器電路相同，只是輸出端連到單片機的不同埠上。這裡只給出冷凍室溫度傳感器電路如圖5所示。VDD通過電阻R11接VCC，通過電容C7接地，GND埠接地，TS1埠與VDD埠連接，TS2埠接地，OUT埠連接單片機PC3。冷藏室溫度傳感器與環境溫度傳感器OUT埠分別連接單片機的PC4、PC5埠。
本實施例的液晶控制晶片選用HOLTEK 1621，如圖6所示，SEG0-SEG31、COM0～COM3接液晶屏引腳。DATA埠、WR埠和CS埠分別連接PB0～PB2。VSS埠接地，VDD埠接VCC，VSS與VDD之間接電容C10。BZ與/BZ之間連接蜂鳴器B2。
上述各部分電路與單片機集成在一塊電路板上，該電路板設置在冰箱門夾層內。
本實施例的控制和顯示面板設置在冰箱門表面，包括液晶屏和「自動」、「手動」、「速凍」三個按鈕，其中液晶屏如
圖12所示，其各功能設置說明如下液晶屏上部從左到右分別為冷凍室溫度區顯示冷凍室溫度，由兩個數碼和一個符號位構成。
控制模式顯示區根據用戶設定不同分別顯示「手動」、「速凍」或「自動」。
冷藏室溫度區顯示冷藏室溫度，由兩個數碼構成，但溫度為負時，第一位數碼只點亮中間的小橫表示符號。
環境溫度顯示區顯示環境溫度，由兩個數碼構成，顯示負溫度的方法如冷藏室溫度顯示區。
液晶屏的下部由左到右為手動設置顯示區顯示預設或設定的溫控檔位，共分7擋。
狀態顯示區顯示壓縮機運行及停機等狀態。
固化在單片機中的軟體主要由以下幾部分構成溫度測量模塊、時間控制模塊、按鍵掃描模塊、製冷速度控制模塊、製冷量控制模塊等。
本實施例的主程序流程圖如圖7所示，包括以下步驟冰箱上電後，主程序開始運行。首先判斷冰箱是否運行在自檢狀態，是的話進行自檢，否則冰箱正常運行。接下來進行一些參數的初始化，打開計時器，計時器記滿50毫秒，程序繼續運行。接下來進行程序分支判斷，根據需要進行時間量控制、按鍵處理、壓縮機控制等。
按鍵掃描子程序流程圖如圖8，包括以下步驟按鍵掃描程序在每次主程序的循環中都被運行，即每隔50毫秒判斷一次是否有按鍵行為。連續檢測到2次，按鍵有效，即鍵被按下的時間大於等於100毫秒，則認為按鍵動作有效，相應調整冰箱的控制模式。首先在主程序循環中調用按鍵掃描模塊，首先判斷單片機PC1埠讀到的是否為低電平，不是的話直接退出模塊。如果PC1埠讀到的是低電平，PCNT(按鍵掃描計數器)增一，判斷PCNT是否為2，不是的話退出模塊。如果PCNT為2，重置PCNT為0，判斷按鍵事件發生。相應調整冰箱的控制模式。
冰箱控制模式調節子程序如圖9，包括以下步驟(以「手動」按鍵為例)。假設判斷按下的為「手動」鍵，則首先判斷冰箱當前的控制模式，如果為速凍或自動模式，則冰箱控制模式變為手動模式，手動檔位默認設置為4檔。如果冰箱當前的控制模式為手動模式，則冰箱的控制模式不變，判斷但前手動檔位。如果當前檔位為7，則將其重置為0，否則的話冰箱手動檔位增一。
溫度檢測子程序的流程圖如
圖10所示。考慮到冰箱內溫度可能的變化速度，不需要在每次主程序循環中測量溫度。本程序中冷凍室、冷藏室的溫度每隔5秒檢測一次。環境溫度可能的變化更為緩慢，每隔30秒檢測一次。傳感器發送到單片機的信號為矩形波，其頻率表示溫度。溫度檢測子程序的功能就是檢測矩形波信號的頻率。
溫度檢測子程序包括以下步驟以冷凍室溫度傳感器為例，需要測的是PC3埠輸入矩形波的周期，這裡以信號的兩個下降沿間作為一個周期。剛進入模塊檢測PC3埠電平，如果已經是高電平則等待其下降沿，出現下降沿後開始計數。如果剛進入模塊時PC3埠為低電平，則首先等待其變為高電平，在等待其下降沿，下降沿出現後開始計數。具體做法是，檢測PC3埠電平，如果為低，延時25毫秒，重複上步工作；如果為低，檢測PC3埠電平。如果PC3埠電平為高，延時25毫秒、重複上步工作如果為低，檢測PC3埠電壓。如果PC3埠電壓為低，延時25毫秒、計數器增一，重複上步過程；如果為高，檢測PC3埠電壓。如果PC3埠電壓為高，延時25毫秒、計數器增一，重複上步過程；如果為低，用計數器中數值查表，得到待測量的溫度值。
時間處理部分的流程圖如
圖11所示，包括以下步驟變量t1scnt用於紀錄循環次數。t1scnt初始值設為20，。主程序每次循環都會運行此模塊，首先，秒計數器T1SCNT減一，判斷此時T1SCNT的值，如果T1SCNT不為0，退出時間處理模塊。如果此時T1SCNT為0，重置T1SCNT為20，處理和秒時間量級有關的事件，分計數器T1MCNT減一。判斷此時T1MCNT的值，如果T1MCNT不為0，推出時間處理模塊。如果此時T1MCNT為0，重置T1MCNT為60，處理和分時間級有關的事件，小時計數器T1HCNT減一。判斷此時T1HCNT的值，如果此時T1HCNT不為0，退出時間處理模塊。如果此時T1HCNT為0，重置T1HCNT為60，處理小時量級的有關事件。
電冰箱製冷速度的調節方法製冷速度控制是通過改變壓縮機的工作頻率實現的冰箱內所放食品的熱容量不同，需要的壓縮機製冷能力也不同，使壓縮機的運行頻率根據冰箱內儲存食物的熱容量變化。可以節省能源，避免壓縮機頻繁開停，增加壓縮機壽命。根據熱容量的定義可知，冰箱內儲存食物的熱容量可由每次壓縮機關機時食物的溫度回升速度表示。另外，當冰箱進行化霜時，需要的化霜時間也和冰箱內所放食物的熱容量有關。所以，程序中根據溫度回升速度選擇化霜時間。
程序在每次壓縮機關機後檢測溫度回升速度，根據測得的速度選用相應的壓縮機運行頻率。環境溫度為1、2檔時，使用冷凍室溫度回升速度選擇壓縮機運行頻率和化霜時間；環境溫度為3、4、5檔時，使用冷藏室溫度回升速度選擇壓縮機運行頻率和化霜時間。具體檢測方法為壓縮機關閉後，紀錄隨後測量的4次溫度值(冷凍室、冷藏室)，這裡分別記為溫度1、2、3、4。用溫度3減去溫度1，結果為速度1；溫度4減去溫度2，結果為速度2。取速度1、2的平均作為測得的溫度回升速度。
另外，當冰箱內溫度處於相應的開機與停機溫度之間時，降低壓縮機的工作頻率，避免頻繁的開關壓縮機。
電冰箱製冷量的調節方法製冷量的控制是通過控制冰箱壓縮機的開停實現的，即冰箱內溫度(冷凍室、冷藏室)達到相應的開機溫度，此時壓縮機關機且不處於延時保護狀態，則壓縮機開機；冰箱內溫度達到相應的關機溫度，且此時壓縮機為開機狀態，壓縮機不處於延時保護狀態，壓縮機關機。某一狀態下的開關機溫度是由環境溫度和冰箱此時所處的運行模式(手動、速凍、自動)決定的。
權利要求1.一種用於智能模糊冰箱的數位化控制裝置，主要包括由單片機及分別與單片機的各個埠相連的延時保護電路、開門檢測電路、背光源控制電路、溫控傳感器電路構成，其特徵在於，所說的溫控傳感器電路主要由一個或一個以上數字溫度傳感器構成，還包括由液晶控制晶片構成的液晶顯示控制電路及其控制的液晶屏，該液晶控制晶片與所說的單片機相連，以及固化在單片機中的數據處理與控制程序。
專利摘要本實用新型屬於家用電器技術領域,主要包括由單片機及與其相連的延時保護電路、開門檢測電路、背光源控制電路、溫控傳感器電路構成,溫控傳感器電路主要由數字溫度傳感器構成,還包括由液晶控制晶片構成的液晶顯示控制電路及其控制的液晶屏,以及固化在單片機中的數據處理與控制程序。以微電腦為核心,全部使用數位化元器件,能對冰箱狀態進行智能檢測和對冰箱狀態進行模糊邏輯判斷和控制,具有全自動、製冷快、節能等優點。
文檔編號F25D29/00GK2472166SQ01204790
公開日2002年1月16日 申請日期2001年3月16日 優先權日2001年3月16日
發明者王廣志, 劉利堅, 黃志光 申請人:清華大學