智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的設(shè)計 系 （院）電氣工程系專 業(yè)電氣工程與自動化班 級2010級4班學(xué)生姓名趙思佳學(xué) 號1014090429指導(dǎo)教師史雁峰職 稱講 師二一四年六月二十日獨 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名: 二一四年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于

2、收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計（論文）；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）作者簽名: 二一四年 月 日濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的設(shè)計摘 要豆?jié){是我國人民喜愛的飲品。傳統(tǒng)豆?jié){的制作方法是先將黃豆用水浸泡變軟，然后用石磨磨漿、過濾，再把過濾好的漿煮熟即可做好了。因為豆?jié){是我們傳統(tǒng)的飲品，我們要將它繼承下去，但現(xiàn)代生活的我們不可能

3、都會自己用石磨去磨豆?jié){，那么如何在這個快節(jié)奏的電氣時代不失去傳統(tǒng)飲食呢，那就是豆?jié){機的誕生。傳統(tǒng)的豆?jié){機是先加熱再打磨，且打磨與加熱不能同時進行，這樣會花費很長的時間。最近在市場上發(fā)現(xiàn)一種快速高效的豆?jié){機，做好一杯豆?jié){只需3分鐘左右，但當(dāng)你品嘗這杯豆?jié){時你會有股糊的味道。那么有沒有一臺豆?jié){機能夠既省時，且做出的豆?jié){又美味呢，在目前市場上還沒發(fā)現(xiàn)。所以我本著繼承傳統(tǒng)豆?jié){的口味，又要符合現(xiàn)代生活快節(jié)奏的目的，設(shè)計一款既高效又美味的豆?jié){機。本設(shè)計是在傳統(tǒng)豆?jié){機基礎(chǔ)上的改進，主要改進措施是在打漿的同時繼續(xù)加熱，并且在開始加熱時用大功率加熱，加熱時還會主動開啟消泡裝置，這三點可以節(jié)省大量時間，整個過程在

4、十分鐘左右；同時在加熱的過程中會最終將大的加熱功率轉(zhuǎn)換為小功率進行文火加熱，以保證豆?jié){的美味。最后強調(diào)的是這個系統(tǒng)的控制核心是單片機AT89S51。關(guān)鍵詞：豆?jié){機，單片機，省時The Design of the Control System for Intelligent Soybean Milk MachineAbstractSoybean Milk is our country peoples favorite drink. The traditional production method is to Soybean Milk soybeans soaked in water becom

5、e soft, and then use the stone grinding, filtering, and the filtering the slurry can be cooked well.Because Soybean Milk is our traditional drinks, we will continue, but modern life we may not have their own stone to grind Soybean Milk, how the age of electricity in this fast-paced without losing th

6、e traditional diet, that is Soybean Milk machine was born.Soybean Milk machine is first heated and then the traditional grinding, and polishing simultaneously with the heating can not, it would take a long time.A Soybean Milk machine rapidly and efficiently found recently in the market, make a cup o

7、f Soybean Milk only about 3 minutes, but when you taste this cup Soybean Milk you will share the flavor of paste.Is there a Soybean Milk machine can save time, and make Soybean Milk and delicious, in the current market havent found. So I in the inheritance of the traditional Soybean Milk taste, but

8、also accord with the fast pace of modern life, to design an efficient and delicious Soybean Milk machine.The design is improved in the traditional Soybean Milk machine, the main measures is to continue heating in beating at the same time, and with the large power heating at the beginning of heating,

9、 heating will take the initiative to open a defoaming device, these three points can save a lot of time, the whole process in ten minutes left and right; at the same time will finally be a heating power high conversion for small power heating in the heating process, to ensure Soybean Milk delicious.

10、 Finally, the control core of this system is AT89S51 MCU.Keywords: Soybean Milk machine, single chip, time-savingi目 錄第一章 緒論11.1 引言11.2 設(shè)計的意義2第二章 智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的整體方案32.1 豆?jié){機控制系統(tǒng)的硬件整體方案32.2 豆?jié){機控制系統(tǒng)的軟件整體方案5第三章 智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計63.1 控制模塊的設(shè)計63.1.1 單片機的選用63.1.2 AT89S51的簡介63.1.3 外部與單片機的連接83.2 電源模塊的設(shè)計83.2.1 電源模塊的電路

11、83.2.2 穩(wěn)壓器的選用93.3 加熱模塊與磨漿模塊電路的設(shè)計103.4 水位檢測模塊及溢出檢測模塊電路的設(shè)計113.5 報警模塊電路的設(shè)計113.6 主動消泡裝置12第四章 智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計134.1 智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的流程的設(shè)計134.2 智能豆?jié){機控制系統(tǒng)主要程序15第五章 結(jié)論16參考文獻17謝 辭18附錄19I濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）第一章 緒論1.1 引言在漢代的時候，我們聰明的祖先就制作出了豆?jié){，它伴著我們的飲食文化，隨著時代的發(fā)展流傳到現(xiàn)在，可以說是我們中國人用餐上老少都喜歡的飲品。豆?jié){富含多種營養(yǎng)物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、維生素B類、磷脂及煙酸等，可以預(yù)防老年癡呆、

12、動脈硬化及增強腦動力等功效；同時豆?jié){還含有鈣、鐵、鋅等礦物質(zhì)，能夠促進兒童發(fā)育成長；還有就是豆?jié){還可以養(yǎng)顏，對年輕女性來說再好不過了。我國著名中醫(yī)藥書本草綱目就對豆?jié){有詳盡的介紹，稱豆?jié){是一種四季皆宜的美味飲品，冬季喝豆?jié){可以益脾暖胃，活血通絡(luò)，延年益壽；夏季喝豆?jié){可以散熱解暑，驅(qū)汗排毒；秋季喝豆?jié){可以降干除燥，增濕養(yǎng)顏；春季喝豆?jié){可以身體調(diào)和，滋陰潤肺。同時在以黃豆為主要原料的基礎(chǔ)上，加上少許紅棗、紅豆、枸杞或其他谷物來調(diào)制的豆?jié){營養(yǎng)會更加豐富。由于近些年國內(nèi)奶制品不斷出現(xiàn)各種各樣的安全問題，人們將目光更加的投向了這一古老而又傳統(tǒng)的豆?jié){上，可以說豆?jié){將會在這個現(xiàn)代社會里有無限的想象空間。傳統(tǒng)

13、豆?jié){的制作方法是先將黃豆用溫水浸泡變軟后，用石磨研磨，再將生豆汁過濾出來，最后再把生豆汁加熱煮熟就完成豆?jié){的制作了。隨著電氣時代的到來，我們的科技也日新月異，人們不斷的追求進步，90年代初九陽公司研制成了世界上第一臺豆?jié){機，開啟了豆?jié){機時代。豆?jié){機的產(chǎn)生為我們的生活帶來了很多方便，為豆?jié){的傳承與發(fā)展做出了貢獻。并且豆?jié){機在這些年的不斷發(fā)展中進行了不斷地改進與完善。但我還是對當(dāng)前的豆?jié){機感到有不足的地方。當(dāng)前主流的豆?jié){機主要有兩類。第一類就是比較傳統(tǒng)的豆?jié){機，也是當(dāng)前銷量最大的豆?jié){機，其主要購買者就是我們普通的家庭消費者。這一類豆?jié){機結(jié)構(gòu)和運行流程的技術(shù)已經(jīng)很成熟了，其主要由控制器、磨漿電動機及

14、加熱管構(gòu)成；其大致的運行流程是先進行加熱，加熱到一定溫度后停止加熱，此時開啟磨漿電動機進行打漿工作，打漿進行10秒左右停止打漿，間歇5秒左右，再開始打漿，如此循環(huán)5至6次，打漿完成，開始煮漿，煮漿15秒左右停止煮漿，間歇5秒左右，再開始煮漿，如此循環(huán)5至6次，煮漿完畢，在間歇20秒左右后報警響起提示豆?jié){煮好，可以飲用了。從它的工作流程可以看出這類豆?jié){機的缺點就是耗時太長了，因為整個過程需要半個小時左右，這對于現(xiàn)代都市快生活的我們是不利的。因為這么長的耗時不足以支持我們早晨自己做豆?jié){，這樣人們會到外面買豆?jié){，而外面賣的豆?jié){大多是用豆粉勾兌的，無論口味還是營養(yǎng)都無法與傳統(tǒng)豆?jié){相提并論。所以我對這一

15、類豆?jié){機的改進就是如何縮短它的耗時時間。主要有3點改進：（1）對豆?jié){機開始加熱時使用大功率1600W加熱，能夠達到快速加熱的目的。（2）打漿與煮漿過程同時進行，而不是像傳統(tǒng)豆?jié){機那樣分開進行，這樣至少縮短了一半的時間。（3）由于打漿與煮漿同時進行會產(chǎn)生大量的泡沫，所以應(yīng)該加一個主動消泡裝置進行去除泡沫的工作。通過以上三點的改進，大大縮短了制作時間，提高了豆?jié){機的整體效率。另一類豆?jié){機就是近幾年出現(xiàn)在一些飲品店能夠快速制作出豆?jié){的新型豆?jié){機。這類豆?jié){機能夠只需3分鐘就可以制作出一杯熱豆?jié){，確實是解決了豆?jié){機的耗時問題，但當(dāng)你品嘗它打出的豆?jié){時，你會嘗出一股焦糊的味道，大大影響了豆?jié){的口感。這是由

16、于該類豆?jié){機在煮漿時用了很大功率的加熱管進行加熱，致使豆沫焦糊產(chǎn)生焦糊味道，所以對這類豆?jié){機的改進措施就是對它的加熱功率進行改進。主要改進方法就是在開始加熱時采用大功率加熱節(jié)省時間，在煮漿過程中要分階次逐漸減小加熱功率，以達到文火煮漿，制作出美味的豆?jié){。把對這兩類豆?jié){機改進的措施集成到一臺豆?jié){機上，就是我本次畢業(yè)設(shè)計所要設(shè)計的既省時又美味的豆?jié){機，我將這臺豆?jié){機的控制系統(tǒng)稱為智能豆?jié){機的控制系統(tǒng)，即我本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)。1.2 設(shè)計的意義中國是一個具有5000年歷史的文明古國，有許多燦爛而又輝煌的文化，這些文化有一些在歷史的長河中已經(jīng)消失，我不希望豆?jié){也會在這個快生活的現(xiàn)代社會中消失或者是

17、失去它傳統(tǒng)的味道。同時現(xiàn)代文明的我們對健康越來越重視，而豆?jié){是一種再好不過的健康飲品了。我們要將豆?jié){發(fā)揚光大，傳承祖先給我們留下的寶貴財富，再結(jié)合我所學(xué)的相關(guān)專業(yè)，用科學(xué)創(chuàng)新來傳承文化傳統(tǒng)。這就是我本次設(shè)計的意義，即在創(chuàng)新中繼承傳統(tǒng)，在傳承中收獲健康！第二章 智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的整體方案2.1 豆?jié){機控制系統(tǒng)的硬件整體方案如圖2-1所示，本豆?jié){機的硬件結(jié)構(gòu)組成主要包括水位檢測模塊、溢出檢測模塊、加熱模塊、磨漿模塊、報警模塊、電源模塊及控制模塊等。其中電源模塊是本設(shè)計的第一環(huán)節(jié)，其主要作用就是把220V的交流電經(jīng)變壓、整流、濾波及穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)提供穩(wěn)定的電給其他模塊用電工作，所以這一環(huán)節(jié)就像蓋房子要

18、打好地基一樣，一定要做好前期對各個模塊數(shù)據(jù)的精確分析，以便選擇準確的電源。硬件設(shè)計的第二環(huán)節(jié)就是水位檢測模塊，其主要功能就是對做豆?jié){開始前加水的多少作出判斷，以判斷出水多或水少。溢出檢測模塊就是在煮漿過程中對豆汁可能溢出的檢測，這是豆?jié){機細節(jié)設(shè)計的體現(xiàn)。加熱模塊就是對水和豆?jié){進行加熱，是豆?jié){機的主要功能之一。打漿模塊就是用電動機帶動刀片對黃豆打磨，將黃豆打碎，與水混合后成為豆汁，也是豆?jié){機的重要功能之一。報警模塊就是在豆?jié){機煮漿完成后，利用蜂鳴器報警提示豆?jié){已經(jīng)做好，或者是在水位檢測時，如果水位不符合標(biāo)準，報警模塊就會報警。而本設(shè)計的硬件核心就是控制模塊了，由于本設(shè)計綜合了費用、豆?jié){機的體積大

19、小及可操控性等多方面的考慮，最終決定采用以基于單片機為平臺的控制系統(tǒng)，該模塊主要作用就是通過電源給電之后，對其他模塊進行有效地控制。具體到控制水位如何檢測，控制加熱模塊何時加熱、如何加熱、控制加熱器如何改變功率，控制打漿模塊如何工作等等，可以說控制模塊就是本設(shè)計的核心、重中之重。豆?jié){機控制系統(tǒng)的硬件缺了哪一環(huán)都不行，他們相互依存，缺一不可。報警模塊水位檢測模塊 控制模塊加熱模塊溢出檢測模塊 AT89S51磨漿模塊電源模塊圖2-1 豆?jié){機硬件結(jié)構(gòu)組成框圖2.2 豆?jié){機控制系統(tǒng)的軟件整體方案說起豆?jié){機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，其實就是在以硬件單片機為載體，對單片機進行編程了，編程的語言使用C語言進行有效

20、編程。當(dāng)然在我的編程前，我還要做一些準備，要對豆?jié){機工作的流程整理清楚、準確，畫出一個豆?jié){機的工作流程圖，然后根據(jù)流程圖的各個環(huán)節(jié)運行的要求進行C語言編程。其大體運行流程如下：（1）插上220V電源，豆?jié){機通電，向豆?jié){機里加豆，再加水，水位檢測裝置對水位檢測，若水位不達標(biāo)超過標(biāo)準則報警，若水位達標(biāo)則可以進行下一環(huán)節(jié)。（2）水位檢測達標(biāo)后，加熱器開始對冷水加熱，此時加熱器的加熱功率為1600W，之所以選用大功率，其目的就是快速加熱，節(jié)省時間，水溫加熱到80時進行下一個環(huán)節(jié)，這個過程需要3分鐘。（3）水溫達到80時，打漿模塊開始工作，同時1600W的加熱器繼續(xù)加熱煮漿工作，120秒后，加熱器功率變

21、為800W進行煮漿工作，電機繼續(xù)打漿，60秒過后，打漿模塊停止工作，進行下一環(huán)節(jié)。另外，若此環(huán)節(jié)有溢漿情況發(fā)生，則加熱器暫停5秒鐘，之后再回到主程序，但需要多加熱5秒補償溫度。（4）此環(huán)節(jié)的加熱器在400W功率下工作，30秒后，若有大量泡沫或豆?jié){溢出則啟動主動消泡裝置，若沒有，則進行下一環(huán)節(jié)。（5）此環(huán)節(jié)加熱器改為在350W下進行文火煮漿，文火煮漿180秒后，停止加熱，半分鐘后，蜂鳴報警裝置響起，提示主人豆?jié){已經(jīng)制作完成，可以盡情享用美味的豆?jié){了。整個軟件控制結(jié)束。順著這個流程環(huán)節(jié)去編程就可以完成軟件控制系統(tǒng)了。第三章 智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1 控制模塊的設(shè)計控制模塊就是豆?jié){機的大腦

22、中樞，擁有著指揮命令的職權(quán)，其主要構(gòu)件為單片機AT89S51，本節(jié)將著重介紹單片機的選用、AT89S51的功能部件和特性，及單片機怎樣與外界連接等。 3.1.1 單片機的選用市場上單片機的種類繁多，功能和性能不同，品牌也不少，而本設(shè)計通過對費用及實用性等要求選擇的是艾特梅爾公司生產(chǎn)的AT89S51單片機。 因為AT89S51單片機是一個具有電壓低，性能強等優(yōu)點的互補金屬氧化物半導(dǎo)體8位單片機，且其單價還不到10元，并且由于它的使用量大，所以AT89S51的平臺技術(shù)成熟，性能穩(wěn)定可靠，是合適之選。3.1.2 AT89S51的簡介單片機其實就是一個微型計算機，雖然它的功能不比PC機那樣的強大，但由

23、于繼承了微型計算機的功能特性對于一般的計算能力已經(jīng)具備。AT89S51單片機具有如下功能部件和特性：（1）8位微處理器。AT89S51有一個中央處理器，是8位的，這個處理器主要包含控制器及運算器，其功能就是處理和控制數(shù)據(jù)2。（2）128B的數(shù)據(jù)存儲器。其中片內(nèi)128B，片外最多可擴展64KB。主要用來存放讀入的或?qū)懗龅臄?shù)據(jù)。（3）程序存儲器（4KB Flash ROM）。它用來存放程序的固定常數(shù)，它的地址范圍為0000H-0FFFH。（4）P0、P1、P2及P3等四個I/O接口2。它們是進出內(nèi)外的接口。（5）1個全雙工的異步串行口3。（6）2個定時器。（7）1個看門狗定時器2。（8）1個中斷系

24、統(tǒng)。它有5個中斷源、5個中斷向量。（9）26個SFR。它們在RAM的80H-FFH中。（10）3個程序加密鎖定位。AT89S51共有40個引腳，如果按照它們的功能來分類，它們可分為4大類。其中包括：（1）VCC、VSS屬于電源引腳；（2）XTAL1和XTAL2屬于時鐘引腳；（3）RST、EA/VPP、PSEN和ALE/PROG屬于控制引腳；（4）P0.00.7、P1.01.7、P2.02.7及P3.03.7這些引腳屬于I/O口引腳。其引腳圖如圖3-1所示。 P1.0 VCC P1.1 P0.0 P1.2 P0.1 P1.3 P0.2 P1.4 P0.3 P1.5/MOSI P0.4 P1.6/

25、MISO P0.5 P1.7/SCK P0.6 RST P0.7 P3.0/RXD AT89S51 EA/VPP P3.1/TXD ALE/PROG P3.2/INT0 PSEN P3.3/INT1 P2.7 P3.4/T0 P2.6 P3.5/T1 P2.5 P3.6/WR P2.4 P3.7/RD P2.3 XTAL2 P2.2 XTAL1 P2.1 VSS P2.0 圖3-1 AT89S51引腳圖3.1.3 外部與單片機的連接在本設(shè)計中單片機的P1口作為輸入端，P3口作為輸出端。具體主要就是P1.6接電源模塊；P1.0和P1.1接溢出檢測模塊和水位檢測模塊；P3.0連接加熱模塊；P3.4

26、接磨漿模塊；P3.5連接報警模塊；同時電源模塊的輸出端接單片機的VCC接口。VCC通入+5V電壓后，通過P1接口輸入的檢測信號，經(jīng)CPU處理，向P3口發(fā)出命令信號，控制整個智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的工作。3.2 電源模塊的設(shè)計電子設(shè)備離不開電源，隨著科技的進步，電源也不斷的完善與改進，正朝著微型、方便、可靠、集成、智能化等方向發(fā)展?，F(xiàn)代廚房用具的電源正是朝著這個方向發(fā)展，我設(shè)計的豆?jié){機需要一個安全、可靠，能夠提供穩(wěn)定電壓電流的電源，其主要作用就是提供給單片機穩(wěn)定可靠直流為5V電壓的用電，還有就是提供其它用電設(shè)備不同規(guī)格的用電需求。3.2.1 電源模塊的電路電源模塊由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)

27、壓電路組成。其電路如圖3-2所示。其中，電源變壓器是將電網(wǎng)提供的220V交流電壓轉(zhuǎn)換成為各種電路設(shè)備所需的交流電壓；整流電路是利用單向?qū)щ娖骷⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成脈動直流電路；濾波電路是利用儲能元件（電感或電容）把脈動直流電轉(zhuǎn)換成比較平坦的直流電；穩(wěn)壓電源是利用電路的調(diào)整作用使輸出電壓穩(wěn)定的過程稱為穩(wěn)壓。其工作原理如下：當(dāng)電源插頭插入220V交流電，變壓器N1開始對220V交流電U1進行降壓，從次級輸出12V左右的低壓交流電U2，從而適應(yīng)電路的使用要求。由U1/U2=220/1218.1，所以變壓器線圈匝數(shù)比取為18。整流硅對次級輸出的交流電U2進行橋式整流，再由C1和C2進行濾波，從而形成較平滑的

28、12V直流電U3，這里的整流部分實際中是用一個整流模塊所代替，我選用的是愛浦品牌的WA10-12S12EA型號的整流模塊，它可使12V的交流電U2轉(zhuǎn)化為12V的直流電U3送給三端集成正輸出穩(wěn)壓器7805進行穩(wěn)壓調(diào)整，同時作為加熱與磨漿電路中繼電器的工作電源。經(jīng)7805穩(wěn)壓作用后輸出+5V的直流電壓，再經(jīng)C3和C4濾波后輸出紋波很低的+5V電壓U4，作為單片機的工作電源，以保證單片機工作時的穩(wěn)定和可靠。圖3-2 電源模塊電路3.2.2 穩(wěn)壓器的選用集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、體積小、重量輕等顯著優(yōu)點，在各

29、種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。常用的集成穩(wěn)壓器有：金屬圓形封裝、金屬菱形封裝、塑料封裝、帶散熱板塑封、扁平式封裝、雙列直插式封裝等。在電子制作中應(yīng)用的較多的是三端固定輸出穩(wěn)壓器。78XX系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，輸出電壓有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等規(guī)格，最大輸出電流為1.5A。它的工作原理：取樣電路將輸出電壓按比例取出，送入比較放大器與基準電壓進行比較，差值被放大后去控制調(diào)整管，以使輸出電壓保持穩(wěn)定。它的內(nèi)部含有限流保護、過熱保護和過壓保護電路，采用了噪聲低、溫度飄逸小的基準電壓源，工作穩(wěn)定可靠。78XX系列集成穩(wěn)壓器為三端器件，一腳為輸入端，一

30、腳為接地端，一腳為輸出端，使用十分方便。在此設(shè)計中我選用的是78XX系列中的7805，它能夠提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。內(nèi)含過流、過熱和過載保護電路。帶散熱片時，輸出電流可達1A，雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。在本設(shè)計中就是利用它把12V的直流電壓變成5V的穩(wěn)定電壓給單片機提供電源，以確保正常工作。3.3 加熱模塊與磨漿模塊電路的設(shè)計我將加熱模塊電路與磨漿模塊電路組在一起如圖3-3所示。加熱模塊電路主要是由一個加熱管R1、一個電磁繼電器ER1、一個三極管T1及保護電阻等組成。其中加熱管R1的功率范圍在300W至1600W，工作電壓是家庭電壓220V，它的作

31、用就是加熱作用；三極管T1的作用就是把AT89S51的引腳P3.0發(fā)出的高電平進行放大，再傳送給繼電器ER1；電磁繼電器ER1采用的是吉升電子的SRD-12VDC-SL型號，工作電壓為12V直流電，它的作用是在從T1傳來電流后，觸電動作，使加熱管R1電路通電導(dǎo)通進行加熱工作。磨漿模塊電路是由一個電機M1、一個電磁繼電器ER2、一個三極管T2等部分組成。打漿電機選用串勵電動機M1，它的工作電壓為220V，是交流與直流兩用的電機，且其馬力大、體積輕巧，是家庭用電器的合適之選，在它的軸上裝上刀片，然后帶動刀片飛速旋轉(zhuǎn)打磨黃豆；三極管T2的作用就是把AT89S51的引腳P3.4發(fā)出的高電平進行放大，再

32、傳送給繼電器ER2；ER2與ER1選用同樣型號，其作用就是在獲得T2的電流后觸電反應(yīng)動作，使電機電路導(dǎo)通進行磨漿工作。 圖3-3 加熱模塊與磨漿模塊電路3.4 水位檢測模塊及溢出檢測模塊電路的設(shè)計我把水位檢測模塊電路和溢出檢測模塊電路弄到一起，如圖3-4所示是它們的電路圖。這里用到的元件主要是兩個探針和兩個比較器。其中兩個探針分別連接對應(yīng)的水位檢測電極EP1和溢出電極EP2，用來檢測水位是否符合標(biāo)準，豆?jié){是否溢出，當(dāng)然選擇使用探針而不是選擇其他的傳感器是考慮到探針比較便宜，且能夠滿足本設(shè)計的要求；兩個比較器選擇LM324型號，分別為記為L1和L2。當(dāng)豆?jié){機工作時，如果水沒過EP1時，EP1與地

33、之間的阻值很小，又因為EP1與R9分+5V的電壓，且此時EP1分得少，故比較器L1上的正極電壓比負極小，L1最終輸出低電平，豆?jié){機將會正常運轉(zhuǎn)。如果水沒有沒過EP1，則同樣的道理比較器L1最終會輸出高電平，豆?jié){機會報警。這樣就判斷出所加的的水是否符合標(biāo)準了。如果豆?jié){沒有沸騰時，防溢出電極EP2與水面沒有連成一體，使得EP2與地的阻值特別大，則EP2分得電壓比R10大，比較器L2的正極電壓比負極大，使L2最終輸出高電平；如果豆?jié){沸騰了，且接觸了防溢出電極EP2，則會使L2的負極電壓高于正極電壓，使L2最終輸出低電平，通過對單片機的編程軟件就會判斷出是否溢出豆?jié){。圖3-4 水位檢測模塊與溢出檢測模

34、塊電路3.5 報警模塊電路的設(shè)計報警模塊的電路如圖所3-5示，它是由一個三極管T3、一個電阻R11及一個蜂鳴器B1所構(gòu)成。報警模塊電路的工作流程就是當(dāng)豆?jié){機工作完成時或是水位檢測不符標(biāo)準時，單片機會根據(jù)P1口發(fā)來的高電平信號繼而向P3.5接口發(fā)出信號，并通過三極管T3使得信號的功率被放大，最終使蜂鳴器報警發(fā)出通知。8550圖3-5 智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的報警電路3.6 主動消泡裝置當(dāng)豆?jié){機煮漿過程中，由于溫度大，會使豆?jié){中的酸性物質(zhì)產(chǎn)生大量的泡沫，影響正常煮漿工作，為了不停止工作，節(jié)省大量時間，所以需要一個主動的消泡裝置。在電動機的主軸上按掛兩個金屬棒，金屬棒采用銅制的金屬材料，其導(dǎo)電性能優(yōu)，并

35、且在多次試驗下的數(shù)據(jù)表明，金屬棒裝設(shè)在防溢電極下面2.5厘米處，它的消泡效果最好，這樣就完成了主動消泡裝置的設(shè)計。第四章 智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1 智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的流程的設(shè)計 初始化 水位符合N 報警啟動加熱管用1600W全功率對水加熱至80啟動電機打漿，兩分鐘后加熱管功率降至800W打漿完畢，加熱管功率降至400W進行煮漿 是否溢出YNY 啟動主動消泡裝置 加熱管使用350W功率文火煮漿，完成煮漿過程 30秒后聲音提示圖4-1 智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的流程圖如圖4-1所示智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的流程圖，依照此流程進行編程，程序包括以下六個環(huán)節(jié)。第一環(huán)節(jié)為初始化程序。電源插頭插入220V

36、家庭用電，通過電源模塊后獲得+5V的直流電，5V電壓通過VCC接口使AT89S51開始工作。工作首先是單片機完成復(fù)位工作，處于程序的初始化準備運行程序，同時中央處理器會向P1.6發(fā)出一個高電平信號，使得發(fā)光二極管亮起來，證明電源是導(dǎo)通的，接著就要進行下一環(huán)節(jié)了。第二環(huán)節(jié)為水位檢測程序。按下開關(guān)，AT89S51正式開始進行程序工作。水位檢測電極EP1通過對水位的感應(yīng)把信號傳到P1.1，中央處理器再判斷P1.1的電位高低來確定水位標(biāo)準。假如P1.1口是高電平信號，則表明水位不合適，這時中央處理器會向接口P3.5發(fā)出高電平信號，使得報警模塊報警；若接口P1.1帶有低電平信號，則水位合適，就會進行下一

37、環(huán)節(jié)。第三環(huán)節(jié)為預(yù)熱程序。此環(huán)節(jié)就是用大功率加熱管對冷水的加熱，其目的就是節(jié)省時間。進入此環(huán)節(jié)后，中央處理器會向接口P3.0發(fā)出指令，使P3.0變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，這樣三極管T1通電，經(jīng)放大后使得電磁繼電器ER1的觸點動作，接通了加熱管R1的工作電路，加熱管開始加熱冷水，加熱管此時功率為1600W，3分鐘后冷水被加熱到80，電機將工作，進行下一環(huán)節(jié)。第四環(huán)節(jié)為磨漿程序。磨漿就是電動機帶動刀片對黃豆進行打磨，使得黃豆變碎。程序進入磨漿工作后，也就是水溫為80攝氏度后，中央處理器會向接口P3.4發(fā)出指令，使P3.4變?yōu)楦唠娖讲l(fā)出，使得三極管T2通電，再經(jīng)放大使得電磁繼電器ER2動作接通磨漿模塊電路，

38、電機M1開始進行打漿工作，同時間加熱管繼續(xù)以1600W的功率進行加熱工作。電機啟動120秒后，中央處理器會向接口P3.0發(fā)出命令，通過改變占空比來改變輸出高低電平的頻率為之前的一半，進而把加熱功率變?yōu)?00W進行加熱。這樣進行60秒后，CPU向P3.4發(fā)出低電平信號指令，使得磨漿模塊停止打漿，磨漿工作結(jié)束，進行下一環(huán)節(jié)。第五環(huán)節(jié)為煮漿程序。煮漿環(huán)節(jié)分為400W煮漿和350W文火煮漿兩個階段。首先用400W功率的加熱管進行30秒煮漿工作，30秒后，若有大量泡沫或豆?jié){溢出則啟動主動消泡裝置，若沒有，則進行文火煮漿。文火煮漿同樣是通過改變占空比改變加熱管的功率，此階段用350W進行加熱煮漿，目的就是

39、使豆?jié){口味純正，這樣煮漿3分鐘后停止加熱，豆?jié){煮好。若此過程中沸騰的豆?jié){溢出，CPU會發(fā)出信號啟動主動消泡裝置。第六環(huán)節(jié)為報警程序。豆?jié){煮好30秒鐘之后，中央處理器會向接口P3.5發(fā)出指令，使P3.5變?yōu)楦唠娖?，并?jīng)過三極管T3放大后使蜂鳴器發(fā)出響聲，告訴主人豆?jié){已經(jīng)煮好，可以享用了。4.2 智能豆?jié){機控制系統(tǒng)主要程序智能豆?jié){機控制系統(tǒng)的主程序參看附錄。第五章 結(jié)論本設(shè)計到此已經(jīng)結(jié)束，通過前期的大量準備，包括資料查詢、咨詢老師與同學(xué)，基本上已經(jīng)把我自己的設(shè)計理念呈現(xiàn)出來了。通過本次的畢業(yè)設(shè)計可得到以下幾點結(jié)論：（1）本設(shè)計的控制核心是單片機AT89S51，通過軟件的編程控制最終實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的

40、運行，AT89S51完全能夠滿足本設(shè)計的要求。電源模塊通過變壓、整流、穩(wěn)壓等步驟將家庭220V交流用電轉(zhuǎn)化為12V、5V的豆?jié){機各部分所需的用電。加熱模塊通過單片機改變占空比逐漸將其加熱功率大小由1600W經(jīng)800W、400W最后轉(zhuǎn)為350W進行文火煮漿，完成了本次設(shè)計要求的達到高效美味的任務(wù)。磨漿模塊通過單片機的控制進行打漿工作，同時還可以完成消泡工作。（2）通過對豆?jié){機檢測水位、加熱、打漿、煮漿等工作的流程進行軟件編程，成功完成了豆?jié){機的工作要求。（3）這次畢業(yè)設(shè)計還是有不少缺憾，還有許多想法與理念沒能實現(xiàn)。雖然它的名字叫智能豆?jié){機，但似乎沒有那么的智能，其實我可以在豆?jié){機上安裝一個無線W

41、IFI模塊，通過智能手機在家里的每個角落控制豆?jié){機或是知道豆?jié){機的工作狀態(tài)，這樣它就會智能得多了，但時間已經(jīng)不允許我這么做了，所以還是留下了遺憾。再者就是我對電源電路設(shè)計的不是那么完美，其穩(wěn)定性還需要提升。參考文獻1 馮垛生.變頻器使用指南M.北京:人民郵電出版社,2006:36-37.2 張毅剛,彭喜元,彭宇.單片機原理及應(yīng)用M.北京:高等教育出版社,2010:16-33.3 凌志勇.智能豆?jié){機的設(shè)計D.廣東:廣東電力工業(yè)學(xué)院仿真中心,2003.4 湯光華,宋濤.電子技術(shù)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:50-53.5 陳友德.DJJ-1250型全自動家用豆?jié){機J.今日科技.1994,第3

42、期:9-17.6 邱世安主編.機電一體化技術(shù)M.西安:電子科技大學(xué)出版社,2004:43-50.7 張向鋒.智能型豆?jié){機控制系統(tǒng)的開發(fā)J.洛陽工學(xué)院學(xué)報.2001,6月第一期:12-23.8 張友漢.電子線路設(shè)計應(yīng)用手冊M.福建:科學(xué)技術(shù)出版社,2000:56-58.9 許大中等.電機控制M.杭州:浙江大學(xué)出版社,2002:60-83.10 Karl Heinz-John, Michal Tiegelkamp.IEC61131-3: Programming Industrial Automation Systems, Springer-Verlag Benlin HeidelbergM. 2001:10-11.謝 辭轉(zhuǎn)眼間4年的大學(xué)生涯就要結(jié)束了，這四年來不僅學(xué)得開心，玩得也比較快樂。在這畢業(yè)設(shè)計期間，我非常感謝我的指導(dǎo)老師史雁峰老師，在這期間，他很熱情的幫助我，對我提出的問題都會詳細的解答，并提出了很多寶貴的意見，真的很感謝他。當(dāng)然還有學(xué)校的其他老師與同學(xué)們，我同樣要謝謝你們。正是你們的無私教導(dǎo)與關(guān)懷