豆?jié){機課程設(shè)計設(shè)計

1、目錄1、 設(shè)計目的12、 設(shè)計要求13、 總體設(shè)計13.1總體框圖13.2工作原理23.3主程序框圖34、 各部分電路設(shè)計35、 整體電路圖66、 仿真及測試67、 設(shè)計總結(jié)88、 參考文獻99、 附錄91、 設(shè)計目的豆?jié){機是一種新型的家用飲用機，以黃豆為原料，直接加工成熟以飲用。若在黃豆中配以芝麻、花生、杏仁等佐料，或者通過改變打漿、加熱的時間，可以做出不同種類的豆?jié){飲料。豆?jié){機由粉碎黃豆的電機、豆?jié){機加熱器和控制電路三大部分組成。用單片機設(shè)計的全自動豆?jié){機的控制系統(tǒng)，當(dāng)放入適量泡好的黃豆，加入適量的冷水，把豆?jié){機的電源插頭插入220V交流電源，豆?jié){機指示燈亮起，按下按鈕，先對豆?jié){機進行水位

2、檢測，符合要求后電加熱管開始對水進行加熱，當(dāng)水溫達到80左右，豆?jié){機啟動電機開始打漿，打漿過程中電機按間歇方式打漿。打漿過后，開始對豆?jié){加熱，豆?jié){溫度達到一定值時豆?jié){上溢，當(dāng)豆?jié){沫接觸到防溢電極時，停止加熱。然后間歇加熱，最后進行豆?jié){的防溢延煮后發(fā)出聲音報警信號。若缺水，則關(guān)閉加熱器和電機，并發(fā)出報警聲，直到關(guān)閉電源，加水后才能繼續(xù)使用。整個過程操作起來比較簡單，但由于缺少相應(yīng)的加熱設(shè)備，設(shè)計方案只進行80以后，剩余操作部分的模擬仿真。2、 設(shè)計要求1、利用單片機設(shè)計一個自動控制電路出來控制豆?jié){機的工作，讓它控制豆?jié){機把容器中浸泡好的黃豆加工成煮好的豆?jié){。2、當(dāng)放入適量浸泡好的黃豆、加入適量的

3、冷水，將豆?jié){機電源插頭插入220V交流電源，豆?jié){機指示燈亮起、發(fā)熱管開始對水進行加熱，當(dāng)水加熱到80度左右，豆?jié){機停止加熱，然后開始每粉碎15秒停5秒的粉碎過程。在經(jīng)過2分鐘左右的燒煮，最后豆?jié){機發(fā)出提示音，即告豆?jié){加工結(jié)束；3、注意：在粉碎和燒煮的過程中，會產(chǎn)生較多的泡沫。所以，這兩個階段存在加熱與一出之間的一對矛盾，應(yīng)有適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。3、 總體設(shè)計3.1總體框圖方案1：此方案由單片機、傳感器、加熱電路、磨漿電路、報警電路組成。如表1所示，其工作原理是先加熱，加熱到一定溫度后，開始磨漿，磨漿完后，磨漿停止，又開始加熱即煮沸后，立即停機，報警提示。打漿電路溫度傳感器加熱電路報警電路表1 方案

4、一設(shè)計框圖方案2：此方案由單片機、傳感器、功能電路、沸騰檢測電路、磨漿電路、報警電路等組成。如表2所示，其工作原理是豆?jié){機加電后直接按“啟動”鍵，控制電路控制豆?jié){機進行加熱，當(dāng)溫度達到80度左右時，停止加熱，開始打漿；打漿電機按間歇方式打漿：運轉(zhuǎn)15秒后停止轉(zhuǎn)運，間歇5秒后再啟動打漿電機，如此循環(huán)。打漿結(jié)束后對豆?jié){加熱，豆?jié){溫度達到一定值時，豆?jié){上溢。設(shè)計時由于缺少加熱設(shè)備以及仿真原件，我想到模擬傳感器發(fā)出的上溢和干燒脈沖，當(dāng)單片機檢測到脈沖時，啟動相應(yīng)程序，以解決溢出和干燒狀態(tài)時出現(xiàn)的不良問題。當(dāng)豆?jié){沫接觸到防溢電極時，停止加熱。當(dāng)機器內(nèi)液面低于正常標(biāo)準，即干燒狀態(tài)，此時模擬脈沖發(fā)射以后，豆

5、漿機發(fā)出急促的聲音信號，以提醒主人，此刻出現(xiàn)的狀況，防止豆?jié){因為缺水而變焦糊狀。此后電機繼續(xù)運行2分鐘，豆?jié){加工完成，發(fā)出間隔式的聲音信號。單片機防干燒、防溢電路打漿電路溫度傳感器報警電路電源電路表2 方案二設(shè)計框圖3.2工作原理方案一如表1所示，由單片機、電源電路、溫度傳感器、打漿電路、加熱電路、報警電路等組成。工作過程是，先將黃豆放入豆?jié){機的攪拌器濾網(wǎng)內(nèi)，攪拌壺內(nèi)倒入適量的水，裝好攪拌機。接上電源，按下“功能鍵”，開始加熱，加熱到一定溫度后，開始打漿，打漿結(jié)束后,又加熱直到豆?jié){沸騰煮熟，停止加熱，發(fā)出報警聲，提示豆?jié){已做好。其缺點是：沒有防干燒、防溢功能。方案二如表2所示，由單片機、電源電

6、路、溫度傳感器、放干燒電路、防溢電路、打漿電路、報警電路等組成。溫度達到80度時，停止加熱；攪拌馬達運轉(zhuǎn)，將黃豆粉碎，豆?jié){過濾，然后馬達停轉(zhuǎn)，又開始加熱，直到豆?jié){沸騰煮熟，停止加熱，發(fā)出報警聲，提示豆?jié){已做好。若豆?jié){較長時間沒喝而變涼，按下再加熱鍵HEAT，加熱至沸騰后，停止加熱，發(fā)出報警聲。若缺水，則關(guān)閉加熱器和馬達，并發(fā)出急促的報警聲,直到關(guān)閉電源，加好水后才能工作。論證后,我選擇第二方案。由于缺少相應(yīng)的溫度傳感器及加熱電路，現(xiàn)實設(shè)計與理想方案有部分偏差，比如：溫度傳感器在實際仿真中不存在，于是改為一個按鍵式的脈沖發(fā)射器，模擬溫度傳感器達到所檢測溫度時發(fā)出的脈沖。電機電路改為一個發(fā)光二級管

7、，通過二極管的明暗來模擬電機的工作狀態(tài)。至于加熱部分，在仿真中沒有模擬，只是用電機的旋轉(zhuǎn)來打漿，這一步在兩個方案中均有缺失，比較而言，第二種方案較為完整。其原因是:能防止粉碎后煮漿時間過長所易造成的糊鍋現(xiàn)象。3.3主程序框圖AT89C51溫度傳感器防溢電路防干燒電路電機報警電路復(fù)位電路按鍵加熱電路表3 總體設(shè)計框圖控制系統(tǒng)首先通過電源電路對系統(tǒng)供電，其中溫度傳感器、防溢電路、放干燒電路、時鐘電路、復(fù)位電路、按鍵、均是輸入部分，聲音報警、電機、加熱電路均是輸出部分。通電后，單片機啟動加熱器加熱，加熱到80時停止加熱，然后啟動電機，電機通過旋轉(zhuǎn)打豆，打豆完成之后，又通過加熱器加熱。其中復(fù)位電路是復(fù)

8、位系統(tǒng)的，按鍵為工作功能選擇鍵。此時設(shè)計體現(xiàn)出來的不同在于，防溢出檢測電路和防干燒檢測電路均可以由自身電路的按鍵復(fù)位，報警電路有兩部分警報，一是防干燒時發(fā)出的急促警報，另一種是豆?jié){加熱完成以后，發(fā)出的都將制作完畢警報。兩種警報發(fā)出的聲音周期不同。4、 各部分電路設(shè)計防溢出電路及防干燒電路的作用是：以傳感器作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，來控制自動豆?jié){機缺水時干燒及沸騰時溢出豆?jié){沫等問題。理想設(shè)計是采用探針作為傳感器來檢測水位及沸騰溢出，然后通過比較器輸出高低電平，這樣就可以通過單片機檢測比較器輸出電平的高低來檢測水位及沸騰時的溢出狀態(tài)。由于仿真程序中缺少相應(yīng)的傳感器及探針等器件，體現(xiàn)在仿真中的檢測

9、電路是模擬脈沖發(fā)生器，按下按鍵時，產(chǎn)生類似豆?jié){溢出的脈沖，然后單片機讀取相應(yīng)程序，并執(zhí)行電機停止轉(zhuǎn)動的指令。對于防干燒檢測，也應(yīng)該采用相應(yīng)的傳感器和探針設(shè)計，由于缺少相應(yīng)器件，同時也為了節(jié)約成本，只采用了模擬脈沖發(fā)射裝置。仿真過程中，按下按鍵，單片機檢測到干燒電路發(fā)出的高脈沖，蜂鳴器立即發(fā)出緊促的報警聲，提示主人采取相應(yīng)的措施。不足之處是，此刻電機仍在運轉(zhuǎn)。所示電路如圖1。圖1 防溢出檢測及防干燒檢測電路模擬電機工作的電路由發(fā)光二級管檢測和發(fā)生，二極管的發(fā)光時代表電機正常運轉(zhuǎn)，二極管熄滅時代表電機停止運轉(zhuǎn)。如圖2所示。圖2 模擬電機工作電路報警電路的作用是通過蜂嗚器發(fā)出聲音信號，提醒豆?jié){已經(jīng)煮

10、好或者打漿過程中出現(xiàn)的突發(fā)事件。聲音信號電流從單片機的P2.3腳輸入到蜂鳴器LSl發(fā)出聲音。報警電路由單片機AT89C51與蜂鳴器LS1、三極管放大電路組成。通過事先編寫的程序，在單片機的控制下，系統(tǒng)開始工作，當(dāng)由于缺水而進入干燒狀態(tài)時，通過P1.1管腳發(fā)出對應(yīng)脈沖，單片機接收脈沖，同時P2.3管腳自動輸出一個高電平，使蜂鳴器、三極管通電導(dǎo)通，于是蜂鳴器LS1發(fā)出報警，提醒主人此刻豆?jié){機進入干燒狀態(tài)，應(yīng)采取相應(yīng)的停止措施；當(dāng)加熱完成后，單片機P2.3腳自動輸出一個高低平，使蜂鳴器、三極管通電導(dǎo)通，于是蜂鳴器LS1發(fā)出報警，提醒豆?jié){加熱完成。報警電路的具體線路，見圖3。圖3 報警電路前邊提到，由

11、于仿真元器件庫中沒有相應(yīng)的傳感器原件，只能用脈沖模擬80以后，豆?jié){機的工作狀態(tài)。所以仿真時通過下拉電阻模擬傳感器檢測到的80脈沖信號，通過接入P3.5引腳，來實現(xiàn)單片機相關(guān)程序的調(diào)動，這個設(shè)計方法在比較方案中簡單易行，缺點就是實際操作部分不是太完全。這也是設(shè)計實現(xiàn)的一個關(guān)鍵步驟，只有檢測到此溫度下的脈沖，單片機才能工作，所以此部分由圖4代替。圖4 模擬到達80溫度的脈沖電路5、 整體電路圖整體的電路圖（圖5）實現(xiàn)了部分設(shè)計要求，由于能力和器材所限，沒有探討更深層次的設(shè)計方案，基本的一些功能已經(jīng)實現(xiàn)。圖5 整體電路圖6、 仿真及調(diào)試由于各個模擬量建立在豆?jié){已經(jīng)加熱到80左右時發(fā)生。所以，仿真模擬

12、的是80以后電機打漿、防溢出檢測、防干燒檢測、報警信號以及整體的工作狀態(tài)。在建立仿真電路時，由于缺少相應(yīng)的元器件，我采用了等量的發(fā)生結(jié)果，所有的檢測裝置都模擬為脈沖發(fā)生裝置，以此來模擬整體電路的工作。調(diào)試時，由于對豆?jié){機運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的突發(fā)事件，例如豆?jié){沫溢出時容易污物，加水少時豆?jié){容易出現(xiàn)焦糊，影響飲用等等。所以程序中出現(xiàn)很多狀態(tài)標(biāo)志位，以區(qū)分不同狀態(tài)下豆?jié){機的運行狀態(tài)和處理方式。在實物制作及測試中由于出現(xiàn)未知錯誤，沒能實現(xiàn)電路應(yīng)該具備的功能。不過由于仿真的實現(xiàn)符合預(yù)期，整個調(diào)試過程還是進行的比較順利。以下是仿真進行時的部分電路。其中圖6是運行狀態(tài)下的所有電路狀態(tài)。其中紅色表示高電平，藍色表

13、示低電平。單片機中具體的指令安排詳見附錄中的程序清單。圖6 運行中的整體電路按下溢出檢測時的電路如圖7所示，按下溢出檢測電路中的按鍵，電機停止工作，也就是發(fā)光二極管熄滅。當(dāng)按鍵復(fù)位時，電機接著運轉(zhuǎn)，每攪拌15秒，停5秒，如此反復(fù)，直到程序中規(guī)定的時間到達，電機停止轉(zhuǎn)動。圖7 運行時按下溢出檢測鍵，電機停止工作圖8 運行時按下防干燒檢測電路，發(fā)出警報7、 設(shè)計總結(jié)此次課程設(shè)計要求我們在老師的指導(dǎo)下獨立進行查閱資料，設(shè)計方案，設(shè)計電路與編寫工作程序等工作，并寫出報告。這次課程設(shè)計論文對于提高我們的素質(zhì)和科學(xué)實驗?zāi)芰Ψ浅Ｓ幸?，為以后從事電子電路方面的設(shè)計，研制電子產(chǎn)品打下了良好的基礎(chǔ)。通過這兩個多星

14、期的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。這次的課程設(shè)計也讓我看到了團隊的力量，我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神。剛開始的時候，大家就分配好了各自的題目，并且經(jīng)常聚在一起討論各自的設(shè)計，我們的交流幫我解決了很多的問題，是同學(xué)們給了我?guī)椭?。在課程設(shè)計中一人獨立設(shè)計、制作是遠遠不夠的，大家的交流討論能幫助自己解決很多實際的問題。相互交流討論是我們成功的一項非常重要的保證。雖然這只是一次的比較簡單的制作（基于單片機的自動豆?jié){機控制電路），可是平心而論，也耗費了我們不少的心

15、血，這就讓我不得不佩服專門搞單片機開發(fā)的技術(shù)前輩，才意識到老一輩對我們社會的付出。過程雖然很辛苦，但苦中仍有樂，和同學(xué)們一起做課程設(shè)計的這些日子里，我們有說有笑，相互幫助，多少人間歡樂在這里灑下，大學(xué)里三年的相處也許還趕不上這幾個周的共處，我感覺我和同學(xué)們之間的距離更加近了。這個工程確實很累，但當(dāng)我們做完所有設(shè)計和仿真時，當(dāng)我們連好線，按下按鈕，LED亮了起來，喇叭響起時，我覺得那是我一生以來聽過的最好聽的聲音。對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加重要。在此要特別感謝指導(dǎo)老師對我們的指導(dǎo)，在此向老師說一聲，老師您辛苦了！當(dāng)然也要感謝同學(xué)們給予我的幫助。在老師的啟發(fā)和我們的共同努力下，才

16、能順利完成課程設(shè)計。在以后的工作中，我一定會更加努力的學(xué)習(xí)，充分的發(fā)揮自己的特長。8、 參考文獻1單片機原理及應(yīng)用 楊恢先、黃輝先等 人民郵電出版社，2007.012PROTEUS入門實用教程 周潤景，張麗娜等 機械工業(yè)出版社，2007.093新編單片機原理及應(yīng)用 潘永雄 科技大學(xué)出版社，2003.024單片機技術(shù)應(yīng)用 朱運利 機械工業(yè)出版社，2005.075電子技能與實訓(xùn) 張大彪 電子工業(yè)出版社， 2004.076微機控制技術(shù)及應(yīng)用 韓全力，趙德申等 機械工業(yè)出版社，2004.017數(shù)字電子電路 閻 石 高等教育出版社， 1993九、附錄程序清單：#include <reg52.h&g

17、t;sbit IN1=P10;/檢測高液面sbit IN2=P11;/檢測低液面sbit dian_ji=P14;/繼電器控制電機端口sbit tem=P35;/溫度傳感器接口sbit BEEP=P23;Unsignedchar m=0,m1=0,m2=0,n=0,finish_flag=0,yunxing_flag=0,di_flag=0,gao_flag=0,shaozhu_flag=0;void init_t0()TMOD = 0x01;TH0=(65535-50000)>>8;TL0=(65535-50000)&&0xFF;ET0=1;EA=1; void

18、t0_srv() interrupt 1 TH0=(65535-50000)>>8;TL0=(65535-50000)&&0xFF;m+;if(m=20)/1秒鐘m=0;m1+;m2+; void main()init_t0();TR0=1;BEEP=0;dian_ji=1;while(1)tem=1;if(tem=0)/溫度達到80度dian_ji = 0;/打開電機yunxing_flag = 1;shaozhu_flag=1;IN1=1;if(IN1=0)&&(yunxing_flag = 1)&&(gao_flag=0)/檢測到液面溢出 停止運轉(zhuǎn) dian_ji = 1; yunxing_flag = 0; gao_flag=1;if(gao_flag)if(IN1=1) dian_ji=0; yunxing