1. 课题背景

电冰箱是现代家庭中必不可少的家用电器。而目前我国市场销售的冰箱大多采用传统的机械式温控，其控制精度差，功能单一，控制方式简单难以满足冰箱发展的要求。用计算机控制的仪器设备及测量系统要求的精度越来越高，需要测量的参量也越来越多^［1］。随着经济的发展和人民生活水平的进一步提高，人们对多功能的发展要求越来越高^［2］。由于单片机性能好，控制功能强，工作可靠，成本低等优点，现在已经在家电产品中得到了广泛的应用^［3］。面临国内电冰箱发展的现状，在技术上还与其他发达国家有一定的差距，我们在原有的基础上对电冰箱进行了一定的改进，使其适应当代个性时尚、节能环保、智能高端、精确温控的发展方式，使人们体验闻所未闻的个性化感受，快捷与原汁原味不再是梦想。新一代产品在控制上还增加了人工智能，使家电性能更优异，使用更方便可靠。本次设计基于大量的市场调查和理论研究。首先，我们对传统电冰箱控制系统进行了分析。研究了他们制冷的优缺点，吸收了一些比较好的设计思想。其后，我们又查阅了大量的资料文献，其中最多的是国内外最新发表的关于制冷方面的论文，丰富了我们的理论依据。然后，根据我们拥有的材料用单片机实现电冰箱控制系统的硬件设计，最后在硬件设计的基础上实现了其软件设计。

1. 国内外研究现状

电冰箱一般设有冷冻室和冷藏室，冷冻室用于速冻食品存放，存放较长的时间，温度为-16℃~ -26℃；冷藏室以保鲜食品为主，温度为2℃~ 10℃；冷冻室食品中的水分会凝结成霜，到一定程度还要除霜。因此，电冰箱控制器的主要任务就是控制压缩机、电磁阀、化霜加热丝、风扇等来保持箱内食品的最佳温度，保证所储存的食品在经过冷冻或冷藏之后，保持色、味、水分、营养基本不变；并用LED将设定温度或实际温度显示出来^［4］。

目前温度控制器在各个行业中越来越起着重要作用，如对于冰箱温控器的研究设计技术已经很成熟了，在我们日常的生活中扮演着非常重要的角色。冰箱温控系统经过几十年的发展越来越显得人性化，精确化。在国内，温度控制器分辨率没有那么高，所以测出的结果也不是很精确。然而在国外，这方面相对于国内的温控器技术上比较领先，虽然价格成本还是高昂，但是随着科技进步，不少发达国家已经生产出一些性价比较高的温度控制器，并且它们的使用范围很广泛，比如美国、瑞典等。它们都有许多相似的特点，适用于一些处理系统比较繁琐冗长、受干扰程度较弱、精确度比较模糊的系统。借助计算机的技术实时的控制温度的变化，使分析的结果精度更高^［5］。如今，随着科技经济的飞速发展，我国的温控器技术也在不断的进步赶超着国外先进水平，向更加智能的方向发展。

传统的温度采集电路相当复杂，需要经过温度采集，信号放大，滤波，AD转换等一系列工作才能得到温度的数字量。而且这种方式不仅电路相当复杂，元器件个数多，而且线性度跟准确度也不理想，抗干扰能力弱^［6］。例如早先的电冰箱全部采用感温囊式温控器控制，它是利用感温剂的热胀冷缩原理控制电路通断，从而达到对电冰箱制冷温度的控制。这种温控器灵敏度不高，并且随着使用时间的增加，温控器的性能参数发生漂移，导致电冰箱内制冷温度出现偏差^{［7］［8］}。随着经济社会发展 家用电器的普及，人们对于冰箱的温度控制精度越来越高。智能化与精确化是未来发展的方向。传统的机械式与简易电子控制已经不能满足人们生活的需要^［9］。现在，以单片机为核心的温度控制器已经逐渐取代过去的温控方式，单片机温控方式具有精度高，智能化，易操作，成本低等优点，得到越来越广泛的运用。电冰箱的控制原理是根据蒸发器的额温度控制制冷压缩机的启，停，使冰箱内的温度保持在设定温度范围内。采用单片机控制，可以使控制更准确，灵活^［10］。例如以51单片机作为控制核心，由温度采集模块，供电模块和数码显示器组成。STC89C52单片机进行数据处理，LCD1602显示模块显示温湿度。由PWM控制温度调节模块进行温度调节，当温度小于-3摄氏度，电机停止运转。当温度大于0摄氏度，电机全速运转。当温度处于-3到0摄氏度，通过PWM控制电机转速。温湿度报警系统采用DS18B20。软件设计采用程序控制，反馈调节，通过差值获得信号进而进行控制^［11］ 。再如以STC89C516RD单片机为控制核心，硬件分为电源模块，温度采集模块，按键控制模块，无线控制模块，压缩机控制模块，液晶显示模块。使用220V电源来供电，通过液晶显示当前时间以及由温度传感器采集到的冷藏室冷冻室以及室外温度。时间和各室温度可通过按键设置，由于系统集成红外遥控功能，使用者还可以通过遥控器远程设置时间及各室温度。^［12］。

1. 主要研究内容及意义前景

1.在调研国内外现有的冰箱温度控制器的研究资料的基础上，分析多温区控制器的研究现状，实际应用和发展前景。

2.研究基于51单片机为核心的温度控制器组成结构及其特点，针对实验控制原理，进行单片机选型。

3.对多温区冰箱控制器控制系统进行软件与硬件的设计并且实现

4.采用Proteus电路仿真软件建立多温区冰箱控制器系统仿真模型，并且对仿真结果进行分析。

这个由单片机设计的智能冰箱控制器，与传统的电冰箱比。功能上有了很大的拓展，更人性化与方便。实现了智能化需求。随着家用冰箱的发展，其耗电量占民用总电量的比重越来越大，因而提高冰箱的能源效率，增加我国家电产品在国际上的竞争力，已经成为生产企业的重要任务。节能已经成为全球关心的一大课题^{［13］［14］}。