智能电冰箱控制器的设计开题报告

智能电冰箱控制器的设计开题报告本文简介：毕业设计(论文)开题报告题目：智能电冰箱控制器的设计系：电气信息学院专业：测控技术与仪器学生姓名：刘少博学号：201101200112指导教师：肖锋2015年3月10日开题报告填写要求1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导

智能电冰箱控制器的设计开题报告本文内容：

毕业设计(论文)开题报告

题

目：

智能电冰箱控制器的设计

系：

电气信息学院

专

业：

测控技术与仪器

学生姓名：

刘少博

学

号：

201101200112

指导教师：

肖锋

2015年

3月

10日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。

4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。

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报

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1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。

文献综述

前言

随着时代发展、科技进步，人类生活水平的提高，电冰箱已成为平民百姓家庭不可缺少的必备生活用品，以前我国市场销售的冰箱大多是采用传统的机械式温控，其控制进度差，功能单一，控制方式简单难以满足冰箱发展的要求。近年来，随着现代人们越来越越多的要求、社会环境及发展所面临的各种问题，都使其适应智能高端、节能环保、个性时尚、精确控温的发展方式，使人们体验前所未有的个性化感受，遵从社会绿色环保、节能高效、多用便捷的高目标高要求。

一

电冰箱工作原理及智能冰箱介绍

一般冰箱是由四大件组成：压缩机、领凝器、膨胀阀和蒸发器，根据控制或是使用需要中间可以选择安装压力控制器、温度控制器、干燥过滤器等辅助器件，但四大件是必不可少的。工作时气态制冷剂通过压缩机被压缩成高温高压的气体后，进入冷凝器，冷凝器相当于一个换热设备，将高温高压的气态制冷剂换热成低温高压的液态制冷剂。液态制冷剂再通过膨胀阀，所谓膨胀阀就是一个节流装置，因流出膨胀阀的制冷机受到遏制，因此出来后制冷剂压力降低，温度继续下降，成为气液两相，再进入蒸发器，此时的制冷剂在蒸发器中进行换热气化，能够为高温低压的气态制冷剂回到压缩机继续循环。

智能冰箱就是能对冰箱进行智能化控制、对食品进行智能化管理的冰箱类型。具体地说，就是能自动进行冰箱模式调换，始终让食物保持最佳存储状态，可让用户通过手机或电脑，随时随地了解冰箱里食物的数量、保鲜保质信息，可为用户提供健康食谱和营养禁忌，可提醒用户定时补充食物等。

功能介绍：1.食品管理功能，了解冰箱内的食物数量，了解食物的保鲜周期，自动提醒食物保质期时间，提醒饮食合理搭配；2.物联云服务功能，可以通过Web在线查询冰箱内食物信息，可以设置购物清单、提醒用户购买食物，可以通过手机短信接收食物信息；3.冰箱控制系统，冰箱数字化温控，多种调节模式、根据需求随时调节，实际温度查询、可以查询当前箱内温度，分时记电、电费一目了然。

二

模糊控制理论及应用

模糊控制是一种以模糊集合论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理为数学基础的新型计算机控制方法。显然，模糊控制的基础是模糊数学，模糊控制的实现手段是计算机。

模糊控制是以运行者的知识和操作者经验为基础的控制技术。它的优势在于：

（1）

它不需要知道被控对象或过程的数学模型，即不需要建立精确的数学模型；

（2）

对于不确定性系统和非线性系统能有效地控制；

（3）

对于被控对象和过程有较强的鲁棒性（鲁棒性是指在参数变化和受干扰的情况下仍能保持控制效果的性能）。

模糊控制具有良好控制效果的关键是要有一个完善的控制规，是以规则库和推理算法为基础的。常规模糊控制的两个主要问题在于：改进稳态控制精度和提高智能水平与适应能力。在实际应用中,往往是将模糊控制或模糊推理的思想，与其它相对成熟的控制理论或方法结合起来发挥各自的长处，从而获得理想的控制效果。由于模糊规则和语言很容易被人们广泛接受，加上模糊化技术在微处理器和计算机中能很方便的实现，所以这种结合展现出强大的生命力和良好的效果。对模糊控制的改进方法可大致的分为模糊复合控制，自适应和自学习模糊控制，以及模糊控制与智能化方法的结合等三个方面。

目前，模糊控制技术日趋成熟和完善。各种模糊产品充满广大市场，如模糊洗衣机、模糊吸尘器、模糊电冰箱和模糊摄像机等等，模糊技术几乎变的无所不能，各国都在争先开发模糊新技术和新产品。多年来一直未解决的稳定性分析问题正在逐步解决。模糊芯片也研制成功且功能不断加强，成本不断下降。直接采用模糊芯片开发产品已成为趋势。模糊开发软件包也充满市场。模糊控制技术除了在硬件、软件上继续发展外，将在自适应模糊控制、混合模糊控制模糊控制上取得较大发展。随着其它科学新理论、新技术的建立和发展，模糊理论的应用更加广泛。

三

单片机的应用

单片机是最典型的嵌入式计算机系统，可广泛地嵌入到工业控制单元、智能仪器仪表、家用电器、机器人、汽车电子系统、办公自动化设备、金融电子系统、个人终端及通信等产品中，是现在电子系统中最重要的智能化工具。它具有集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，在嵌入式系统应用最多的核心器件。

单片机在电冰箱中一般应用大致以下几个部分：检测部分，单片机输入/输出的接口部分，执行、处理部分。

1.

检测部分：对冰箱运行信息数据的获取，例如温度、霜层厚度等等数据的检测，这些数据用来对冰箱运行情况的判断，是控制的基础。

2.

接口电路：输入接口A/D转换，被单片机识别控制；输出D/A转换经由执行部分动作。

3.

执行部分：包括冰箱状态的显示、压缩机的运行、电路的开断等。

四

结语

随着电冰箱智能控制技术的不断出现和发展，电冰箱的功能越来越丰富，也越来越人性化，操作也更为简便，作为智能系统的核心部件单片机，由于其功能强大，功耗低，体积小等优点，在智能冰箱中有着举足轻重的地位，可以预见，未来的电冰箱会越来越智能化、多样化。因此，对于我们来说，需要更加努力打好基础，实践体验生活，智能创新发展，创造一个前所未有的智能化新时代。

参考文献

[1]

李士勇.

模糊控制、神经控制和智能控制论[M].

哈尔滨工业大学出版社

[2]

谢宋和，甘勇.

单片机模糊控制系统设计与应用实例.北京:电子工业出版社,1999.7

[3]

刘曙光，魏俊明，竺志超.

模糊控制技术[M].

北京:

纺织工业出版社，2001,56-80

[4]

黄崇福.

模糊理论与工程系列丛书--模糊集理论与近似推理[M].

武汉大学出版社,2004.07,80-93

[5]

廉小亲.

模糊控制技术.

中国电力出版社[M],2003.08,74-100

[6]

王立军.

模糊系统与模糊控制教程[M].

清华大学出版,2003.06

[7]

冯玉琪.

电冰箱及冷藏箱原理及维修.北京：电子工业出版社，1999.12

[8]

房建成,姚富安.

智能冰箱温度控制器

.

电子与自动化

1996

[9]

洪华.

单片机在智能冰箱控制中的研究与应用[J].科技创新导报,2009

[10]

杨绪东.

家用电器与工业控制实用电路精选[M].

化学工业出版社,2003.05

[11]

姜宝港.

智能家用电器原理与维修[M].

北京:

机械工业出版社,2002.05

[12]

KEVIN

M.

PASSINO&STEPHEN

YURKOVICH

模糊控制（英文影印版）Fuzzy

Control[M].

清华大学出版社,2001.11,50-63

[13]

GRAHAM

C.

GOODWIN&STEFAN

F.GRAEBE&MARIO

E.SALGADO

控制系统设计（英文影印版）Control

System

Design[M].

清华大学出版社,2002.01

[14]

王迎旭.

单片机原理与应用[M].

北京:

机械工业出饭社,2012.2

[15]

何为民.

低功耗单片微机系统设计[M].

北京:

北京航天航空大学出版社,1994

[16]

周航慈.

单片机应用程序设计技术[M].

北京:

北京航天航空大学出版社,1991

[17]

李兰友.

单片机开发应用十例[M].

北京:

电子工业出版社,1994

[18]

李士勇.

模糊控制和智能控制理论与应用[M].

哈尔滨工业大学出版社，1990

[19]

王兆安，黄俊.

电力电子技术[M].

北京:

机械工业出版社，2000,42-50

[20]

宋鹏，李红旗.

家用冰箱的技术现状及发展趋势.中国科技论文在线

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２．开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施

开

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报

告

1、

智能电冰箱控制器的设计目的与意义

随着时代进步、科技发展，人们生活水平的日益提高，人们对电冰箱在人性化、智能化、舒适化方面要求的提高，这就迫使在未来的电冰箱生产上要使用一些新技术和新工艺以改进之，

而现在以单片机为核心的电冰箱控制器具有功能强、成本低、

测温精度高、

通用性强等特点，

正得到越来越广泛的应用。所以本次设计以单片机89C51

为核心，采用模糊控制算法实现智能电冰箱的控制，将来自温度传感器的信号经

A/D

转化后送入

单片机89C51，与给定值比较，算出温度调节量，最终控制压缩机的起停。要求制冷温度可人工设定，根据食物多少自行确定速冻时间；具有完善的显示和保护功能；智能制冷功能，可根据模糊推理确定冰箱内食物多少，并根据设定的温度确定最佳制冷时间；自动除霜功能。

通过本次课题设计，能够让我更好地了解现在家用电器的发展方向与趋势，能够更好地思考与创新进行各种突破与改进，能够更好地掌握单片机软硬件设计的结合与运用，可以培养我发现问题、分析问题和解决问题的实践操作能力，熟悉电冰箱等家用电器的工作原理与设计理念，更好地开阔了思维创新能力，成为一名合格的大学生、工作者。

2、

智能电冰箱发展现状和前景展望

在当今时下，智能电器正在飞速发展，它是以微控制器/微处理器为核心，除具有传统电器的切换、控制、保护、检测、变换和调节功能外，还具有显示、

外部故障和内部故障诊断与记忆、运算处理及与外界通信等功能的电子装置。家用电器的进步关键在于采用了先进的控制技术，从而是家用电器从一种机械式的用具变成一种具有智能的设备，智能家用电器体现了家用电器最新技术面貌。微处理器和计算机技术引入家电设备，一方面是家电设备具有智能化的功能，另一方面是开关电器，包括智能化断路器和智能化电动机控制器实现与中央控制计算机双向通讯。

未来智能家电主要将朝三个方向发展：多种智能化、自适应化、网络化。多种智能化是家用电器尽可能在其特有的工作功能中模拟多种人的智能思维或智能活动的功能。自适应化是家用电器根据自身状态和外界环境自动优化工作方式和过程的能力，这种能力使得家用电器在其生命周期中都能处于最有效率、最节省能源和最好品质状态。网络化是建立家用电器社会的一种形式，可以由用户实现远程控制，在家用电之间实现互操作。未来的电冰箱将会朝着个性时尚、节能环保、智能高端的趋势发展。随着电冰箱技术的革新，不断的提高着人们的生活质量。如今变频技术与模糊控制技术更是成为了家用电冰箱的控制技术的发展趋势。一般的电冰箱都是通过开停机来调节电冰箱的制冷量和保持箱内的温度，而变频电冰箱则是通过调节压缩机的转速来调节制冷量的大小，一保持箱内适宜的温度。模糊控制技术则可以对环境温度、箱内温度、箱内温度变化率等条件综合判断来调节冰箱的运行。它还可以根据用户的不同习惯、调节制冷、化霜等运行过程、完全不需要人工干预。电冰箱控制器的高科技技术，已经成为厂家竞相开发宣传的项目，也是消费则追求的焦点。总之，在家电市场竟争日趋激烈的今天，如何在节能、

变频、环保、模糊控制等技术领先一步，

以提升产品的高科技含量来占领市场，从而引异家电产品的更新换代。

3、

智能电冰箱控制器设计的主要内容与要求

采用模糊控制算法实现智能电冰箱的控制，要求制冷温度可人工设定，根据食物多少自行确定速冻时间；具有完善的显示和保护功能；智能制冷功能，可根据模糊推理确定冰箱内食物多少，并根据设定的温度确定最佳制冷时间；自动除霜功能。

1．阐述智能电冰箱控制的原理；

2．基于单片机的智能电冰箱模糊控制系统硬件结构的设计；

3．绘制硬件结构图和控制系统软件流程图的编制；

4．采用MATLAB软件建立控制器的模型，进行仿真研究和性能分析；

5．说明书的编制。

四、研究方法、步骤与措施

本次设计使用了冰箱温度除霜的模糊控制方法。冰箱温度控制是一个多输入、多输出控制系统，其输入是冷冻室和冷藏室温度，输出分别是压缩机和风门控制，由于影响因素较多相互关系比较复杂，难以建立精确的数学模型，同时存在观测状态和判断的模糊性，为此就需要使用模糊控制方法，在冰箱运行过程中，不断检测霜层厚度和箱内温度及其变化率，记录门的开启次数和开启持续时间，从中推断出放入食品的温度及食品热负荷的多少，以此来进行模糊控制。同理，除霜的模糊控制方法也是一样的。

本系统主要使用AT89C51单片机作为中央处理器，通过功能键分别控制温度设定、冷藏室及冷冻室温度设定等。温度检测电路对冷藏室和冷冻室的温度进行采集，采集到的温度通过A/D转换后传输给单片机，单片机输出信号给显示部分进行实时温度的显示，并通过和设定的温度进行比较，根据比较结果输出相应的控制信号，从而实现对两室的双温双控，驱动电路控制压缩机完成制冷调节，具有霜厚检测及除霜的功能，开门报警功能，温度设置功能，以及电源欠压保护功能，该系统具有操作简捷，实用方便的特点。此设计的总体方案图如图1所示：

图1

系统总体设计方案

其硬件部分有单片机AT89C51的最小控制系统、温度监测电路、A/D转换电路、显示电路、电源电压检测电路、报警电路等组成。采用温度传感器测得冷冻室温度，通过单线与单片机通信，单片机将此温度值进行存储后，通过控制版面的按键输入某一冷冻室温度设定值，这个设定值由单片机送往右边四位数码。显示的同时还不断与实测的冷冻室温度进行比较，来控制压缩机的运行状态和电冰箱制冷过程。压缩机运行后，冷冻室温度不断下降，控温程序将对冷冻室温度是否比设定的温度低继续进行比较来控制压缩机停机或者开机状态不变。

其软件部分采用模块化程序设计思想，用C语言及汇编语言编译。控制程序主要有三部分：主程序、定时器T0中断服务程序和定时器T1中断服务程序。其它的还有一些LED数码管显示程序、A/D转换程序、温度传感器程序设计的子程序等。

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指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

指导教师：*年*月*日

所在专业审查意见：

负责人：*年*月*日