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摘 要

电冰箱所用的制冷器为半导体制冷器，这是一种非常规制冷的器件，由于具有体积小、能耗低、易于控制等特点，应用广泛，未来的发展前景良好。为了实现电冰箱控制系统的高精度高可靠性，本课题设计采用了基于STM32的电冰箱控制系统。

基于STM32的电冰箱控制器主要由微处理器模块、温度采集模块、半导体制冷器驱动控制模块、LCD显示模块。采用ST公司出品的32位处理器STM32F103RBT6作为微处理器，采用PWM与PID相结合的手段自动调节半导体制冷器两端的电压的通断时间以实现对半导体制冷器制冷功率的调节，进而实现温度控制的目的。人机交互模块采用LCD技术使整体UI更简洁，更使得操作方便、提高了使用者的体验。为了实现数据安全稳定地传输，本设计采用有线电缆连接。

本课题设计最终完成电冰箱控制器的设计，做出了基于 STM32的电冰箱控制器的实物，并对系统的软硬件进行调试，基于大量实验，本设计分析了影响电冰箱控制系统的稳定性、控制精度以及系统超调量的因素，对自动控制理论进行了一定的实践。

关键词：单片机 STM32 温度控制 电冰箱

The refrigerator controller based on STM32

Abstract

The cooler used by refrigerator is thermoelectric cooler,which is an abnormal refrigeration device.Thermoelectric cooler is widely used and quit promising since it is small in size,lowing energy consumotion, and easy to control. To realize the high precision and reliability of the refrigerator control system ,the design in this article adopts the refrigerator control system based on STM32.

The refrigerator controller based on STM32 is mainly comnposed of microprocessor module.Temperature acquisition module,thermoelectric cooler driver control module,and human-computer interaction module.STM32F103RBT6 microprocessor,whose kernel is arm Cortex-m3,is taken as the care of the system.The system uses pulse width modulation technology to adjust the voltage duty ratio of thermoelectric cooler,to realize the regulation of the refrigerating capacity of thermoelectric cooler,in this way ,temperature control is realized.Huamn-computer interaction module makes UI more concise by adopting ,LCD technology.It also makes operation easier and improves user experience.To ensure the safety and stability of date delivery,the design in this article adopts cable connection.

The design of the refrigerator controller is completed in the end, and the object of the refrigerator controller based on STM32 is made, and the software and hardware of the system are debugged. Based on a large number of experiments, this design analyzes the factors that affect the stability of the refrigerator control system, the control precision and the overshoot of the system, and the theory of automatic control. A certain practice has been carried out.

Key words: Single-chip Microcomputer;stm32 ;temperature control; refrigerator

目录

第一章 引言 1

1.1概述 1

1.2电冰箱控制器的发展现状 1

1.3 本文的主要工作 2

第二章 基于STM32的电冰箱控制器的硬件设计 4

2.1系统总体设计方案 4

2.2微处理器模块 4

2.3温度采集模块设计 6

2.4温度控制模块设计 7

2.4.1 制冷系统 7

2.4.2 PWM控制方式 7

2.4.3 驱动电路 7

2.5 其他模块设计 8

2.5.1 LCD显示 8

2.5.2 按键 9

2.5.3 LED灯 9

第三章 电冰箱控制器软件设计 11

3.1系统软件总体结构 11

3.2系统程序流程 13

3.2.1系统初始化程序 13

3.2.2 温度采集程序设计 13

3.2.3 温控 PID 算法 14

3.2.4 自动化霜程序 15

3.2.5 开门延时报警程序 15

第四章 系统测试 16

4.1系统测试方案设计 16

4.2测试结果 17

结 语 20

参考文献 21

致 谢 23

第一章 引言

1.1概述

人类社会经历了两次工业革命，分别进入了蒸汽时代和电气时代。而如今随着电学的发展，人们进入了微电子的时代^[1]。越来越多的家电向着高精度低成本快响应的自动智能化方向发展^[2]。越来越多的人关注到自动化家电对他们生活品质的提升，人们也更愿意去买高技术水平的家电，比如智能电冰箱。与此同时，大规模集成电路与各种各样高精度传感器的诞生，让单片机在电子领域大放异彩^[3]。越来越多的单片机在人们生活中扮演着重要角色。因此本设计旨在将STM32单片机与电冰箱相结合，设计出一种可靠安全，高效的电冰箱控制系统。

正是这样，本文针对大众所熟知的电冰箱，设计了一款以STM32为核心的电冰箱控制器^[4]。采用的具体型号为STM32F103RBT6，并通过LCD面板实时监测电冰箱的温度情况和控制电冰箱机的内部温度等功能。本设计，通过大量的实验实测进行实验结果的验证，让用户更加方便地操作电冰箱，并将冰箱运行结果更清晰地显示出来，这更能让普通用户接受。

1.2电冰箱控制器的发展现状

作为人们生活水平发展的标志，电冰箱的出现改善了人们恶劣的生活环境，它自诞生以来一直在人们的厨房中扮演着重要的角色，为人们安全存放更多的食物^[5]。然而传统的电气控制不节能、不环保，与智能电冰箱相比不能升级拓展新功能，安装普通控制器的电冰箱已经无法在市场中立足,而以微处理器为核心的单片机电冰箱更多地出现在市场上，这种冰箱可调节性强、便于管理、成本低廉、最重要的是它所控制的温度系统稳定性能强，正是这样这种冰箱得到市场的青睐^[6]。

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