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1摘要电冰箱作为应用较为普及的家用电器，近年来，随着微电子技术、传感器技术以及控制理论的发展，电冰箱具有温度模糊控制、智能化霜、故障自诊功能，同时还具有控制精度高、性能可靠、省电等优点，并能达到高质量食品保鲜的目的，这也是电冰箱发展的主要方向。电冰箱控制的主要任务就是保持箱内食品最佳温度，达到食品保鲜的目的。由于冰箱内温度受多种不确定因素影响，如放入冰箱中物品的温度、热容量以及物品的充满率、开门的频繁程度等，冰箱内的温度场的数学模型很难建立，因此无法用传统的控制方法实现精确控制。本文采用模糊控制技术可以方便地提高控制精度，配以电子温度检测，对压缩机的工作状态进行调节，达到精确控温和节能的目的。通过变频控制可以使冷冻室的温度控制更加合理。当冷冻室需要制冷量比较大的时候，可以通过变频调控，使电机高速转动，就加强压缩机制冷；同理，当冷冻室制冷量比较小时，则使电机转速慢一些。就降低压缩机制冷。通过半导体制冷使冷藏室的温度控制更加精确。在冷藏室需要制冷的时候可以启动半导体制冷，而不用启动压缩机，这样一方面避免了压缩机的频繁开启，另一方面也节约了能量，同时也保证了冷藏室的温度更加准确。为了提高冰箱的性能，软件上还采取了自学习功能、故障运行自恢复功能、维护自检功能和容错技术等抗干扰设计。该系统具有控制精度高、性能可靠、省电等特点．关键词：模糊控制论，冰箱，单片处理机，自学习2AbstractInrecentyears，refrigeratorasawidespreadfamilyelectronics，theyhaveadvantagesofperfectaccuracy、highperformance、savingelectricityandkeepingfreshfoodofhighquality,whiledevelopmentofmicro—electronicstechnology,senortechnologyandcontroltheory．Itisthemainorientationofdevelopingrefrigerators．Thecontroloftherefrigeratoraimstokeepthefoodfurthesttemperature．Buttherearemanyfactorseffecttherefrigeratortemperature，suchasfoodtemperature，thermalcapacity,fullornotandfrequencyofopeningdoor．Soit'sdifficultofbuildingthemodeloftherefrigerator．Soitcan’trealizeprecisioncontrolusingtraditionalcontrolmethod。Thepaperimprovesthecontrolprecisionutilizingfuzzycontroltechnology.Andthefrequencyconversionhasbeendesignedinordertoavoidstartingupcompressorfrequently,whichmakestheelectricalmachineryworkaccordingtorequirement．Sotherefrigerationofcompressorwillbemoreeffective．Safeadoptsthesemiconductorandcompressortorefrigerateatthesametime。Inthenormalsituationthesaferefrigerateswithrefrigeration,ofthefreezer．Whenthefreezerneedsrefrigeration，thesystemstartsthemechanismofcompressing．Thesafecanreachtherefrigerationresultatthesametime．Whenthefreezerdoesnotneedrefrigeration，thesemiconductorwillbeusedalone.Theresultcontrolledlikethiscanmakethesafeachievethegoalofcontrollingalonebasically．Fortheperformanceofrefrigerators,theself-learning，self-repairing，self-checkingandfaulttoleranttechniquealeusedinsoftwaredesigning.Thissystemhastheadvantagesofhighcontrolprecisionreliableperformanceandsavingelectricenergy.Keywords：fuzzycontroltheory,refrigerators,Singlechipcomputer,self-learning3第一章绪论1．1课题背景及意义众所剧知，电冰箱是现代家庭中必不可少的家用电器。而目前市售冰箱大多采用传统的机械式温控，控制精度差，功能单一，控制方式简单难以满足现代冰箱发展的要求。随着经济的发展和人民生活水平的进一步提高，人们对多功能化的发展要求越来越高。单片机技术和电子技术的高速发展，使得箱内温度控制可随冷藏室和冷冻室的不同而分别设定，定时自动除霜、白动制冰、省电等诸多功能和要求得实现。特别是模糊控制技术在家用电器中的应用日趋成熟，为电冰箱向智能化方向发展提供了有利技术支持。1．2智能冰箱系统概述1．2．1智能冰箱的发展智能控制技术的发展，正在改变着人们的生活方式，更加舒适、更加可靠的家用电器可日益提高人们的生活水平。单片机是智能家电的核心单元，因为单片机芯是嵌入在家用电器中，没有自己独立的外壳，通常称为嵌入式系统，如今嵌入式系统无处不在，正推动着二十一世纪一场新的产业革命。为了适应智能控制技术的发展，单片机在它诞生以来的二十多年内，发生了迅猛的变化，从四位机发展到六十四位机，456架构也在发生变化，从普通的746发展到895。电冰箱是白色家电中最有代表性的，在中国，电冰箱在家庭中的普及率很高，而且，制造技术也非常成熟，关键技术处于国际先进水平，部分技术还领先于国际同行。科龙公司作为中国最大的制冷家电企业之一，在国内电冰箱行业率先采用智能控制技术，使消费者感受到了智能电冰箱带来的一缕节能、环保、舒适的清风。家用电冰箱的模糊控制技术、多段变温技术、自动制冰技术、瞄准冷却技术、自动开门技术、变频技术、信息化网络化技术等都不同程度的折射出智能控制技术在家用电器中的广泛应用前景。1．2．2智能冰箱的功能家用电冰箱智能化控制系统真花从用户考虑出发尽心设计，充分研究了日常生活中人的习惯特征，充分考虑了现代人机关系，运用了模糊控制、人机工程学等现代理念，真正意义上的对冰箱进行核心控制，实现人们所渴求的智能冰箱。本设计主要有以下功能：冷冻室模糊制冷利用模糊控制技术，在冷冻室需要制冷的时候，快速启动，并且设计了变频调速系统，避免了压缩机的频繁开启，使电机能够按照所需要的进行工作，使压缩机制冷更加台理有效。冷藏室模糊制冷冷藏室制冷和以往的冰箱制冷不一样，过去冷藏室的温度变化是随着冷冻室的温度而变化的，当冷冻室需要制冷的时候，压缩机才开始启动制冷，这就造成4了当冷冻室的温度比较低不需要制冷的时候，而冷藏室的温度比较高需要制冷，这样就产生了一个矛盾，使冷藏室不能达到很好的制冷效果。本设计克服了上述缺点，采用半导体和压缩机同时制冷，正常的情况下冷藏室还是随着冷冻室的制冷而制冷，当冷冻室需要制冷时，启动压缩机制冷，冷藏室同对也能达到制冷效果；当冷冻室不需要制冷时，这时不启动压缩机制冷，而是用半导体单独对冷藏室制冷，当达到预定的效果后，半导体停止制冷。这样控制的效果能使冷藏室基本上达到独自控制的目的。模糊化霜以前，冰箱的定时化霜与冰箱门的关闭之间没有直接关系。现在，运用模拟神经智能控制技术将冰箱门关闭次数、开闭频率和最佳化霜时间加以统计和分析，预置于控制程序中，让其记忆，然后，根据冰箱的实际运行选择在冰箱门开闭最少的时间段内进行化霜，使冰箱内温度波动最小，对食品质量影响最小。其他功能开门时间过长报警功能，当任何一个箱门打开超过4分钟，报警提示，但不影响系统正常工作，在冰箱的面板上有液晶显示器，可以显示冷冻室和冷藏室的温度，并通过按键可对冰冻室和冷藏室的温度进行调控，以达到用户所需要的温度。1．3智能冰箱的控制方法综述1．3．1单片机概述单片微型计算机(single-ChipMicrocomputer)，简称单片计算机。就是将CPU、RAM、ROM、定时／计时器和多种接口集成在一块芯片上的微型计算机。※其主要特点如下：(1)片内存储容量较小：原因是受集成度的限制。ROM一般小于8KB，RAM一般小于256B，但可以在外部扩展。通常ROM、RAM砸分别扩展至64KB。(2)可靠性高：(a)因先芯片是按工业测控坯境要求设计的，故抗干扰的能力优于PC机。(b)系统软件(如：程序指令、常数、表格)固化在ROM中，不易受病毒破坏。(c)许多信号的通道均在一个芯片内，故运作时系统稳定可靠。(3)便于扩展：片内具有计算机正常运行所必需的部件，片外有很多供扩展用的(总线、并行和串行的输入／输出)管脚，很容易组成一定规模的计算机应用系统。(4)控制功能强：具有丰富的控制指令；如：条件分支转移指令、I／O闭的逻辑操作指令、位处理指令。(5)实用性好：体积小、功耗低、价格便宜、易于产品化。(a)第1阶段(1971年一1978年)，以MCS-48系列为代表，称4位单片机。在片内：5CPU有4位戏8位；ROM有IKB或2KB；RAM有64B或128B；只有并行接口，无串行接口；只有1个8位的定时/计时器；中断源只有2个。在片外：寻址范围只有4KB；芯片引脚有40个。(b)第2阶段(1978年一1983年)，以MCS-51系列为代表，称8位单片机。在片内：CPU有8位；ROM有4KB或8KB；RAM有128B或256B；有串／并行接口；有2个或3个16位的定时／计时器；中断源有5至7个。在片外：寻址范围有64KB；芯片引脚有40个。(c)第3阶段(1983年以后)，以MCS-96系列为代表，称16位单片机。在片内：CPU有16位；ROM有8KB；RAM有232B；有串／并行接口；有4个16位的定时／计时器；中断源有8个；增加了D／A和A／D转换电路。在片外：寻址范围有64KB；芯片引脚有48个或68个。(6)单片机主要应用如下几个方面(a)家用电器：如高档的洗衣机、空调器、电冰箱、彩电、DVD、音响、手机、高档电子玩具等电器，用单片机做自动控制。(b)智能设各：用单片机改造普通仪器、仪表、读卡机等，使其(集测量、处理、控制功能为一体)智能化、微型化。(c)网络与通信的智能接口：在大型计算机控制的网络或通信电路与外围设备的接口电路中，用单片机来控制或管理，可大大提高系统的运行速度和接口的管理水平。(d)工业测控：对工业设备(如机床、汽车、高档中西餐厨具、锅炉、供水系统、生产自动化、自动报警系统、卫星信号接收等)进行智能测控，大大地降低了劳动强度和生产成本，提高了产品质量的稳定性。单片机技术的进步，模糊控制技术的完善，为家用电器的发展实现智能控制成为一种趋势。1．3．2PID控制概述计算法和增量计算法增量计算法是相对于标准计算法的相临两次计算之差，得到的结果是增量，也就是说，在上一次的控制量基础上增加(负值意味着减少)控制量，例如对于可控硅电机调速系统，就是可控硅的触发相位还需要提(或迟后)的量，对于温度控制就是需要增加(或减少)加热比例，根据具体的应用适当选择采用哪一种算法，但基本的控制方法、原理是完全一样的，直接计算方法得到的是当