新型冷庫設計控制器

中小型冷庫在城市鄉鎮應用普及,由于鄉鎮地方電源電壓波動較大,經常不定時停電,這給目前常用的冷庫控制器運行帶來了困難。根據市場的需求我們研發設計一種新型全自動冷庫控制器,對冷庫制冷和除霜過程進行全自動全程控制。硬件的設計采用了89c51單片機、X5045多功能可編程CPU監控芯片、DS1820數字傳感器和LED數碼顯示,構成全數字化冷庫控制器。特別是采用了美國Xicor公司新研制生產的X5045監控芯片,同時具有上電復位、電壓監控、看門狗功能和512字節的EEPROM,解決了控制參數記憶問題,防止了電源通斷瞬時及電源電壓波動時造成的系統故障,避免了干擾造成的系統死機,全自動進程可實現冷庫無人執守全自動運行。

（一）關于監控電路的設計：

X5043/45監控電路集上電復位、看門狗定時器、電源電壓監控、分塊保護的EEPROM于一體,是解決單片機系統中抗干擾和數據長期可*保存等問題的器件,特別適合在單片機測控系統中應用。

X5043/45的功能框圖如圖1所示,其主要性能包括：

1、上電復位功能:在電源電壓低于檢測門限時,RESET引腳輸出有效復位信號,當電源電壓上升高于檢測門限時,復位信號延時200ms后將變為無效。

2、電壓監控功能:當電源電壓低于檢測門限時,使上電復位電路產生復位信號,復位信號至Vcc=1v有效。

3、復位門限電壓：門限電壓在出廠時設定為一標準值,對Vcc=5V±10%的芯片,門限為4.25V—4.5V。該值也可由用戶自行設定,可編程范圍為1.7V—5.0V。

4、看門狗定時器:可編程為1.4s、600ms、200ms或禁止。在非禁止狀態,若在定時周期內CS端沒有出現由高至低電平變化,RESET端將輸出200ms的有效復位信號,防止程序跑飛或進入死循環。

5、可分段保護的CMOS串行EEPROM:512字節,每個字節可擦寫10萬次以上,內部數據可保存100年以上。

6、X5043/45內有一個8位指令寄存器,對該芯片的所有操作都需要通過對指令寄存器寫命令來完成;一個狀態寄存器,確定EEPROM的塊保護地址范圍及看門狗定時器的超時周期。

（二）關于控制器電路的設計：

控制器電路原理圖。控制器由單片機89C51、X5045監控電路、數字溫度傳感器DS1820、鍵盤、輸出繼電器、報警單元、顯示電路組成。

X5045的WP(寫保護輸入)接Vcc,RESET端接89C51的RESET,CS(片選)、SO(串行輸出)、SI(串行輸入)、SCK(串行時鐘輸入)與89C51的P2口相連。由89C51控制其工作狀態和數據傳輸。利用X5045的EEPROM記憶功能保存設定的參數;X5045的上電復位功能、電壓監控功能,電源通斷瞬時及電源電壓波動時造成的系統死機、數據誤寫及誤動作等故障;X5045的看門狗能現場應用中干擾造成的死機。

采用DS1820數字溫度傳感器檢測冷庫溫度,與89C51串行通信,電路結構簡單,不用校正傳感器,其溫度測定范圍為-55℃-125℃。鍵盤S1-S6可設定或修改冷庫的各項控制參數：包括除霜周期、溫度上限、除霜時間、溫度下限。按S3-S6鍵,顯示5秒對應的設定參數。在參數設定狀態,可通過S3-S6及+鍵S1、-鍵S2,進行參數修改,修改后的參數存入X5045的EEPROM存儲器。開關S7為狀態選擇,S7合向強制除霜,強制進入除霜狀態,并停止制冷機工作;當開關合向參數設定,進入參數設定狀態;S7在中間位置時,冷庫正常運行。制冷除霜控制分別經繼電器輸出,控制壓縮機制冷和加熱器除霜。報警單元由軟件控制,提供報警功能。89C51的串行輸出經驅動電路74LS164(圖中未畫出)控制3位數碼顯示,正常工作時顯示冷庫溫度;參數設定時,顯示所設定的參數。三只發光管分別指示控制器的三種工作狀態：制冷、除霜、設定。

（三）關于軟件的設計：

控制器上電先運行初始化程序,單片機從X5045的EEPROM中讀入設定的各項控制參數。檢測并顯示冷庫溫度。延時5分鐘,以避免因短時斷電造成的制冷機啟動困難。

此后進行控制鍵S7檢測,鍵盤檢測,除霜周期檢測,冷庫溫度調節,循環執行以上過程。

控制鍵S7檢測：如果S7在強制除霜狀態,停止制冷機工作,接通加熱器強制除霜,除霜指示燈亮,檢測并顯示冷庫溫度;如果S7在參數設定狀態,運行參數設定程序,設定指示燈亮;S7在中間位置時,控制器進入自動控制方式。

鍵盤檢測：分別按除霜周期、除霜時間、溫度上限、溫度下限等四個鍵時,顯示對應的設定參數5秒鐘。

除霜周期檢測：若除霜周期到,停止制冷機工作,根據除霜時間接通加熱器除霜,除霜指示燈亮,檢測并顯示冷庫溫度。

冷庫溫度調節：根據設定的溫度上限、溫度下限控制制冷機啟停,將冷庫的溫度控制在設定的范圍內。若溫度超過溫度上限1度,或溫度低于溫度下限1度,則啟動報警器。

參數設定時,維持運行狀態不變;通過S3-S6及+、-鍵,進行參數修改,修改后的參數存入X5045的EEPROM存儲器。

X5045除記憶設定的各項控制參數外,還肩負著上電復位、電壓監控、看門狗功能,在系統中起著重要作用。下面簡介對X5045的編程。

對X5045編程應注意以下幾點：

(1)所有指令、地址、數據傳送均是位在先。

(2)寫存貯器一次多16個字節,且在一頁內。