1．概述

　　本文詳細介紹了具有豐富接口、可靠性高、抗干擾性能好、超低功耗、性價比高的瑞薩16位單片機M30624MG在智能冰箱中的應用，同時對冰箱的工作過程進行智能控制，并用液晶顯示屏和語音提示將冰箱的過程顯示和播報出來，向用戶提供比傳統冰箱更加方便和人性化的服務和功能。

　　2．系統功能

　　目前，市場上的冰箱有機械溫控、電子溫控和電腦溫控等控制方式，它們的溫度控制裝置、化霜裝置和其他控制裝置的控制值都是事先設定的，則易使許多能量消耗在目的相異的各種動作及因缺少靈活性而發生的各種多余動作，造成器件的頻繁開啟，一方面易損壞器件，溫度的起伏較大，不利于食品保鮮；另一方面，浪費了大量的能量。本文將冰箱分為-30℃～0℃的3個寬帶自由變溫區域，引入專家模糊控制理論對冰箱進行控制。將人工智能中的專家系統技術與模糊控制相結合，構成一種專家模糊控制器，利用模糊控制技術，在每個分區需要制冷的時候，壓縮機快速啟動：同時設計變頻調速系統，避免壓縮機的頻繁開啟，使電機能夠按照所需要的要求進行工作，制冷更加合理有效。每個分區作為保鮮功能時采用半導體和壓縮機同時制冷，同時可以在不需要使用某個分區時，關閉此分區，以達到節能的目的。

　　具體的說，即采用風、直冷混合制冷方式，冰箱串味小、不風干、冷凍迅速均勻透徹、自動化霜的優點。電冰箱控制器的主要任務即通過控制壓縮機、半導體制冷、電磁閥、化霜加熱絲、風扇等來保持箱內食品的最佳溫度，達到食品保鮮的目的，保證所儲存的食品在經過冷凍或冷藏之后，保持色、味、水分、營養基本不變。通過LCD觸控屏可以實時、直觀的顯示冰箱的運行狀態，可以輸入食品放入冰箱時間、保鮮期、保質期，當到期時進行語音提示：同時還具備菜譜幫助功能，根據冰箱內的食品，建立人工智能數學模型，可以從LCD查詢出當日最佳菜譜；當冰箱溫度過高或開門時間過長時還具備語音提示功能。

　　3．硬件組成

　　系統硬件控制包括核心控制器單片機M30624G、LCD觸摸控制屏、環境溫度傳感器、三個自由分區的溫度傳感器、語音報警裝置、冰箱門位置節點、照明燈、風扇、電磁閥、壓縮機、化霜加熱絲等設備。控制器通過各個溫度傳感器不斷采集三個自由分區的溫度及環境溫度，然后根據設置值及采集值控制各部件的運行，硬件組成如下圖所示。

　　3.1M30624MG控制器

　　M30624MG為瑞薩科技公司推出的16位單片機，具有15MI/S高速處理能力和多種接口功能，內置大容量存儲器、DMAC電路、多功能的定時器和串行I/O，以及監視定時器、CRC校驗電路等。M30624MG單片機具有內置乘法器，進行16×16位乘法只需5個機器周期：具有很多強大的指令，指令周期很短，71%的操作指令在三個周期內完成（16MHz振蕩頻率為0.2μs）；高速的乘法運算、增強的存儲器與存儲器之間的操作、增強的按位處理功能、高效的4位和8位操作、高速的16位處理能力，使處理速度大大加快。由于M30624MG單片機既有一般的指令格式，又有緊湊的指令格式，無論是面向計算類應用，還是面向控制類應用，程序都可以做到間接緊湊。使用C語言編程時，目標程序的效率很高。

　　本系統中采取多種抗噪措施，在必要的地方加入抗噪濾波器，對所有的引腳作適當的處理。如時鐘輸入端(XIN)、輸出端(XOUT)引腳上的噪聲常會引發誤操作，設計時將這兩個端口用VCC、Vss和RESET引腳包圍起來，即將這些引腳的電平常保持恒定，可作為噪聲的屏障。XIN和XOUT被Vss端分開，振蕩電路部分的布線變得更容易，同時也提高了噪聲抗干擾能力。

　　系統具有程序糾錯功能，M30624MG單片機可使用地址匹配中斷糾正程序的缺損，至少可糾正兩處缺損。該兩處地址可用外部EEPROM中的內容代替，即無需因出錯重新制作掩模，從而降低了糾錯所花費的成本。同時系統還配備有軟件模擬器和各種級別的硬件仿真器，具有集成調試環境，易學易用。

　　總之，M30624MG的上述性能給開發者帶來巨大的方便。其高處理速度和強大的性能與功能大大簡化了外圍電路的設計；編程效率高，可以免除壓縮程序之苦；抗干擾特性極佳，印制板可以很方便地通過EMS/EMI測試：即使在批量生產中發現程序，也可以使用程序糾正功能加以彌補。使用M30624MG極大地縮短設計周期。

　　3.2大屏幕LCD觸控屏

　　目前市面上的高級冰箱基本都采用了帶LCD的中央控制技術，部分品牌的LCD屏體積較小，無法讓冰箱的運行狀態一目了然的呈現出，同時按鍵式的輸入技術也給具體的使用帶來了一定程度的不便。為了克服以上問題，本文采用獨特的大屏幕LCD中央液晶觸控屏，大屏幕LCD觸控屏選用OK-TOUCHTBL(ONE-TOUCHR)五線電阻觸摸屏。ONE-TOUCH五線電阻觸摸屏采用最先進的五線電阻技術，是目前最可靠、快速、先進的觸摸技術，采用全新技術、研發和生產的五線電阻觸摸屏。OK-TOUCHTBL五線電阻觸摸屏具有抗刮硬質涂層，不同與四線電阻屏的設計原理，即使屏幕受損，也可以完美操作：具有3500萬次以上的超常壽命，是四線電阻屏壽命的10倍以上。

　　大屏幕LCD觸控屏可以圖文方式直觀地顯示出冰箱當前的運行狀態，輕觸式操作、高集成度的顯示操控系統使保鮮變溫更加智能化、使用設計更加人性化。

　　系統原理圖如下圖所示。

　　4．軟件設計

　　軟件設計包括單片機的初始化、主程序、中斷處理程序和各種功能子程序。

　　中斷處理程序包括通信中斷和壓縮機保護及控制程序。各種功能子程序有：LCD觸控屏顯示和處理程序、系統自檢程序、人工智能模糊處理程序、各個溫度傳感器數據采集程序、運行參數存儲和處理程序、門位置檢測程序以及語音播放程序。軟件流程框圖如下圖所示。

　　5．結語

　　隨著科學技術的發展，智能化、網絡化的冰箱進入家庭已經是一種必然趨勢，本文提出的智能冰箱設計原理具有一定的參考價值。