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单片机控制家用饮料快速冷热保温机

时间:2010-05-21 13:23来源:未知 作者:admin 点击:
现在罐装饮料已成为人们日常生活的必需品,许多饮料还标出了最佳饮用温度。然而,由于条件的限制人们一般都是将其放在冰箱中冷藏,需要时取出饮用。这种所有饮料均采用同一温度的饮用方式,是无法满足人们个性化需求的。于是,一种全新的小家电——家用饮料快速冷热保温机(又名微电脑冷热温酒机)便应运而生了。
一、功能特点
采用一片5A半导体制冷片作制冷或加热器件,单片机作主控芯片,节能环保、方便实用、操作简单,可以对罐装饮料及酒类等进行快速加热或急冻。该机有两个轻触按键,可设置10个温控点,有LED同步显示,设有制冷与加热状态指示灯显示本机工作状态,控温精度±1℃,可完全满足不同口感的需求。
二、电路工作原理
半导体制冷片的工作原理,可参阅《电子报》2000年的有关文章。硬件电路如图1所示。由于半导体制冷片的工作电压为DC12V,所以本机采用DC12V、输出电流不小于5A的直流电源供电,经D1隔离后分为三路,一路为继电器供电,一路通过R12到JP3-1为冷却风扇供电,一路至U1输入端。本机采用Z8系列八位单片机Z86E02控制。其P27作为按键输入,P20~P26作LED显示输出,采用动态扫描方式,8个双向I/O口可接收二个输入信号并直接驱动12只LED。二个按键分别为温度向上(UP)与向下(DOWN)设定键。LED1~LED10为红色发光二极管,分别指示设定的10个温度点;LED11,点亮时表示正在制冷;LED12点亮时表示正在加热。R6为P27的上拉电阻,C4为抗干扰电容。P0口作输出,P01经Q1驱动12V10A继电器RL1,控制半导体制冷片的工作电源;P02经Q2驱动12V带常开与常闭双触点的继电器RL2,切换加在半导体制冷片上的电源极性,使之制冷或加热。P3口通过软件配置成使用片内的二个高性能可编程模拟比较器。在本电路中用一个模拟比较器作被控温度的采样,省去了价格较贵的A/D转换芯片或带A/D转换的单片机。温度传感器采用负温度系数热敏电阻(NTC)RT1,由R7、R8、RT1组成的分压电路为P31(模拟比较器的正输入端)提供温度采样电平,P33为片内模拟比较器的公共负输入端,作比较器的参考电压输入端。参考比较电压由软件配合R9、C8及D2等产生。
三、软件设计
程序流程图如图2所示,主要由主程序、定时中断子程序、按键扫描子程序与温度控制子程序等组成。主程序在初始化后,不断执行动态显示扫描程序,并等待定时器T1中断。T1每10毫秒中断一次,在中断程序中进行计时,每0.1秒调用一次按键扫描子程序,这样既可快速响应按键输入,又可消除由按键抖动带来的误动作,简化程序。由于温度的变化是一个缓慢的过程,所以温度的采样与控制子程序设计为每秒一次。温度采样过程为:{1}P00口置于低电平,C8通过D2、P00放电;{2}清计数器count(count为自定义的一个工作寄存器),置P00为高电平,D2截止,+5V电源通过R9向C8充电; {3}计数器count加1;{4}检测P31口(实际为片内比较器的输出端),为高电平转到{3},当其变为低电平时,则计数器count中的值对应检测温度;{5}置P00口为低电平,使C8通过D2及P00口放电。至此,整个A/D转换完成,以后的转换过程只需从{2}开始即可。由于需要控制10个温度点,为简化程序,避免繁杂的运算,采用实测温度的简单标定方法,可很快找出对应的10个计数器值。下表为采用图1所示参数测定的10个温度所对应的计数值,供参考。实验证明,采用此标定方法完全可以满足系统的要求。
四、使用与操作
开机时默认温度点为0℃,上电后可以按UP或DOWN键设定温度;按键时,温度按0、3、6、9、12、15、18、21、24、50℃顺序双向循环,对应LED同步显示。选定温度后,本机开始进行温度自动控制。温度低于设定值,20秒后加热灯(红色)亮,开始加热。温度高于设定,10秒后制冷灯(绿色)亮,开始制冷。温度达到设定值时,自动进入保温状态。当被控温度在设定温度±1℃范围内时,加热及制冷灯灭,加热及制冷。
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