基于STC单片机的多功能酒柜智能温度控制系统

基于STC单片机的多功能酒柜智能温度控制系统*

张敏，赵斌

(河南机电高等专科学校， 河南 新乡 453000)

摘要：随着葡萄酒需求不断增长，多功能、智能化酒柜销量快速增长。文中介绍了一种以STC单片机为核心的智能酒柜温度控系统，实现多温区单独控制。文章阐述了设计要求、控制方式、硬件电路设计和压缩机优化控制程序的设计等要点。实际应用表明，该系统控制控制精确，操作简便，使用效果良好。

关键词：STC单片机；多功能酒柜；优化控制

收稿日期：2015-06-25

中图分类号：TP302

1引言

随着国民经济的持续增长，人们葡萄酒的认知和需求不断上升，近几年葡萄酒销售一直以15%~20%的速度增长。葡萄酒是有生命周期的，良好的储藏环境能延长其适饮期。传统方法是放在酒窖中，但是在现代化城市中很难找到这样的空间，因此具有精确温度设定的酒柜成为最好的替代者。

酒柜行业作为葡萄酒行业的伴生行业近几年发展迅速，但对于国内大多数酒柜消费者来说，酒柜常摆放于客厅中，葡萄酒并不是家中唯一饮品，很多情况下还需要将饮料和水果同时放入，导致不能全面兼顾它们的温度。因此兼具有酒品储藏柜和饮料柜的功能酒柜更适合我国国情[1]。

本文设计研制一种新型、操作方便的多功能酒柜温度控制系统，能够实现多温区智能控制。通过大屏幕LCD显示和感应按键，可以及时了解酒柜内部温度状况，并方便地进行设定。

2系统设计

2.1系统控制要求

本系统为多间室电脑控温，既可以冷藏、冷冻室一块制冷，也可以冷冻室单独制冷，但共用一个压缩机。电气部分设计的关键在于如何实现冷藏室(包括红酒区、饮料区和果蔬区)和冷冻室在共用一个压缩机的情况下将温度控制在各自的设定温度范围内。

冷藏室要求平均温度为+5℃，+1℃至+10℃范围内可调，冷冻室要求平均温度为-18℃、-12℃至-21℃范围内可调，而且两个间室分别单独控温，要求双温双控。可以对冷冻室温度和饮料区温度进行设置，冷冻室的温度调节范围-12℃~-21℃，饮料区的温度调节范围1℃~10℃，并能够对各个温区温度即时显示。

2.2硬件设计方案

本系统由一个主控板来控制冷藏冷冻室的功能部件和压缩机，具有温度设定和显示、时间设定和显示、故障报警、掉电记忆等功能。硬件上主要包括控制器、温度检测模块、功能按键和显示模块等构成，如图1所示[2]。

硬件系统以STC12C5A32单片机为控制核心[3]，该单片机具有高速、低功耗、抗干扰强等特点，是新一代高速8051单片机，比普通8051单片机快8~12倍，并且自带8路10位精度A/D转换，不用再使用专门的A/D转换芯片，减小体积，节约成本。冷藏冷冻室安装两个NTC温度传感器来检测温度，精度为0.5℃，有6个感应按键和大屏LCD液晶显示。

图1　系统硬件结构图

2.3压缩机优化控制

本系统控制核心是对压缩机工作状态的控制，利用单片机通过一定的算法，使得压缩机启、停在最优化的状态。其核心工作主要依据定时中断程序模块来完成该控制，根据箱体温度控制压缩机电路，主要包括3部分内容：读取温度信号值、转换为对应的温度值与设定值比较、决定压缩机电路状态。设计流程是：单片机控制片内定时器每隔一定的温度采样时间产生一次定时器中断，定时器中断服务程序主要对温度传感器进行一次巡检，并对测量数据进行处理后得到箱体内温度。所测得的温度与设定的温度上下限进行比较，以判断是否应该打开或停止压缩机,从而实现对温度的自动控制。

首次上电时压缩机自动延时10秒钟，其余时间压缩机断电后重新上电，压缩机自动延时5分钟，压缩机方可启动，有效地防止了因压缩机停机太短而重新上电对压缩机的损害。

目前多温区控制压缩机运行时都是采用判断开机点决定是否制冷，这样会造成压缩机的反复开停，例如因冷冻室到达开机点压缩机运行，当达到关机点时，冷藏室没有达到开机点，压缩机就会停机，但很快冷藏室就到达开机点压缩机又要启动。通过反复的实验，本系统要求任何一个间室引起压缩机开机运行，当达到关机点时判断另一个间室的关机点而不是开机点，有效地减少了压缩机的反复开停，经过优化控制程序，比原始的控制降低耗电量约20%。系统优化控制程序流程图如图2所示。

图2　系统优化控制程序流程图

3结语

本文设计了一种基于STC12C5A32的酒柜温度控制系统，利用其内部集成的A/D转换实现多通道温度采集，实现实时温度控制。该系统重点对压缩机工作状态进行了优化控制，节能效果显著。本系统已经投入市场使用，控制精度高，操作方便，效果良好。图3为控制面板按键显示实物图。

图3　控制面板按键显示实物图

(责任编辑吕春红)

参考文献：

[1] 吴文东. 智能酒柜诊断程序的设计与应用[D]. 青岛：中国海洋大学,2010.

[2]. 王小立. AVR单片机在双温双控酒柜控制器中的应用[J].安徽电气工程职业技术学院学报,2009(6)：117-120.

[3] 梅凤霞. STC单片机在多路温度巡回检测仪中的应用[J]. 武汉工程职业技术学院学报 ,2010(6):41-43.

[4] 罗浩. 基于STC12C5A60S2多路温度监控系统设计[J]. 信阳师范学院学报(自然科学版), 2004(1):106-110.

Multi-functional Cabinet Temperature Control System Based on STC MCU

ZHANG Min，et al

(Henan Mechanical & Electrical Engineering College, Xinxiang 453000,China)

Abstract:The power loss in seiatsu molding line hydraulic drive is comparatively large, for the reason of energy-saving, the corresponding countermeasures has been given. The control ideas about online monitoring and regulating has been proposed: with the use of pressure and flow testing, ensuring the stability of the hydraulic drive; and with the power in actuators, real-time regulating the pumping power and saving the energy. The analysis showed that the system stability can been ensured by online monitoring, has some promotional value in power energy-saving.

Key words: STC MCU; multi-functional cabinet; optimal control