智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系 （院）電氣工程系專 業(yè)電氣工程與自動(dòng)化班 級(jí)2010級(jí)4班學(xué)生姓名趙思佳學(xué) 號(hào)1014090429指導(dǎo)教師史雁峰職 稱講 師二一四年六月二十日獨(dú) 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)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(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)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(jì)（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(jì)（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(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營(yíng)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(jì)（論文）的部分或全部?jī)?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(jì)（論文）智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要豆?jié){是我國(guó)人民喜愛(ài)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(guò)濾，再把過(guò)濾好的漿煮熟即可做好了。因?yàn)槎節(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(huì)自己用石磨去磨豆?jié){，那么如何在這個(gè)快節(jié)奏的電氣時(shí)代不失去傳統(tǒng)飲食呢，那就是豆?jié){機(jī)的誕生。傳統(tǒng)的豆?jié){機(jī)是先加熱再打磨，且打磨與加熱不能同時(shí)進(jìn)行，這樣會(huì)花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間。最近在市場(chǎng)上發(fā)現(xiàn)一種快速高效的豆?jié){機(jī)，做好一杯豆?jié){只需3分鐘左右，但當(dāng)你品嘗這杯豆?jié){時(shí)你會(huì)有股糊的味道。那么有沒(méi)有一臺(tái)豆?jié){機(jī)能夠既省時(shí)，且做出的豆?jié){又美味呢，在目前市場(chǎng)上還沒(méi)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(jì)一款既高效又美味的豆?jié){機(jī)。本設(shè)計(jì)是在傳統(tǒng)豆?jié){機(jī)基礎(chǔ)上的改進(jìn)，主要改進(jìn)措施是在打漿的同時(shí)繼續(xù)加熱，并且在開(kāi)始加熱時(shí)用大功率加熱，加熱時(shí)還會(huì)主動(dòng)開(kāi)啟消泡裝置，這三點(diǎn)可以節(jié)省大量時(shí)間，整個(gè)過(guò)程在

4、十分鐘左右；同時(shí)在加熱的過(guò)程中會(huì)最終將大的加熱功率轉(zhuǎn)換為小功率進(jìn)行文火加熱，以保證豆?jié){的美味。最后強(qiáng)調(diào)的是這個(gè)系統(tǒng)的控制核心是單片機(jī)AT89S51。關(guān)鍵詞：豆?jié){機(jī)，單片機(jī)，省時(shí)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(jì)的意義2第二章 智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的整體方案32.1 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的硬件整體方案32.2 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的軟件整體方案5第三章 智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)63.1 控制模塊的設(shè)計(jì)63.1.1 單片機(jī)的選用63.1.2 AT89S51的簡(jiǎn)介63.1.3 外部與單片機(jī)的連接83.2 電源模塊的設(shè)計(jì)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(jì)103.4 水位檢測(cè)模塊及溢出檢測(cè)模塊電路的設(shè)計(jì)113.5 報(bào)警模塊電路的設(shè)計(jì)113.6 主動(dòng)消泡裝置12第四章 智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)134.1 智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的流程的設(shè)計(jì)134.2 智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)主要程序15第五章 結(jié)論16參考文獻(xiàn)17謝 辭18附錄19I濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒論1.1 引言在漢代的時(shí)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(shí)代的發(fā)展流傳到現(xiàn)在，可以說(shuō)是我們中國(guó)人用餐上老少都喜歡的飲品。豆?jié){富含多種營(yíng)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(dòng)脈硬化及增強(qiáng)腦動(dòng)力等功效；同時(shí)豆?jié){還含有鈣、鐵、鋅等礦物質(zhì)，能夠促進(jìn)兒童發(fā)育成長(zhǎng)；還有就是豆?jié){還可以養(yǎng)顏，對(duì)年輕女性來(lái)說(shuō)再好不過(guò)了。我國(guó)著名中醫(yī)藥書(shū)本草綱目就對(duì)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(rùn)肺。同時(shí)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(lái)調(diào)制的豆?jié){營(yíng)養(yǎng)會(huì)更加豐富。由于近些年國(guó)內(nèi)奶制品不斷出現(xiàn)各種各樣的安全問(wèn)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(shuō)豆?jié){將會(huì)在這個(gè)現(xiàn)代社會(huì)里有無(wú)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(guò)濾出來(lái)，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(shí)代的到來(lái)，我們的科技也日新月異，人們不斷的追求進(jìn)步，90年代初九陽(yáng)公司研制成了世界上第一臺(tái)豆?jié){機(jī)，開(kāi)啟了豆?jié){機(jī)時(shí)代。豆?jié){機(jī)的產(chǎn)生為我們的生活帶來(lái)了很多方便，為豆?jié){的傳承與發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。并且豆?jié){機(jī)在這些年的不斷發(fā)展中進(jìn)行了不斷地改進(jìn)與完善。但我還是對(duì)當(dāng)前的豆?jié){機(jī)感到有不足的地方。當(dāng)前主流的豆?jié){機(jī)主要有兩類。第一類就是比較傳統(tǒng)的豆?jié){機(jī)，也是當(dāng)前銷量最大的豆?jié){機(jī)，其主要購(gòu)買者就是我們普通的家庭消費(fèi)者。這一類豆?jié){機(jī)結(jié)構(gòu)和運(yùn)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(dòng)機(jī)及

14、加熱管構(gòu)成；其大致的運(yùn)行流程是先進(jìn)行加熱，加熱到一定溫度后停止加熱，此時(shí)開(kāi)啟磨漿電動(dòng)機(jī)進(jìn)行打漿工作，打漿進(jìn)行10秒左右停止打漿，間歇5秒左右，再開(kāi)始打漿，如此循環(huán)5至6次，打漿完成，開(kāi)始煮漿，煮漿15秒左右停止煮漿，間歇5秒左右，再開(kāi)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(bào)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(jī)的缺點(diǎn)就是耗時(shí)太長(zhǎng)了，因?yàn)檎麄€(gè)過(guò)程需要半個(gè)小時(shí)左右，這對(duì)于現(xiàn)代都市快生活的我們是不利的。因?yàn)檫@么長(zhǎng)的耗時(shí)不足以支持我們?cè)绯孔约鹤龆節(jié){，這樣人們會(huì)到外面買豆?jié){，而外面賣的豆?jié){大多是用豆粉勾兌的，無(wú)論口味還是營(yíng)養(yǎng)都無(wú)法與傳統(tǒng)豆?jié){相提并論。所以我對(duì)這一

15、類豆?jié){機(jī)的改進(jìn)就是如何縮短它的耗時(shí)時(shí)間。主要有3點(diǎn)改進(jìn)：（1）對(duì)豆?jié){機(jī)開(kāi)始加熱時(shí)使用大功率1600W加熱，能夠達(dá)到快速加熱的目的。（2）打漿與煮漿過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，而不是像傳統(tǒng)豆?jié){機(jī)那樣分開(kāi)進(jìn)行，這樣至少縮短了一半的時(shí)間。（3）由于打漿與煮漿同時(shí)進(jìn)行會(huì)產(chǎn)生大量的泡沫，所以應(yīng)該加一個(gè)主動(dòng)消泡裝置進(jìn)行去除泡沫的工作。通過(guò)以上三點(diǎn)的改進(jìn)，大大縮短了制作時(shí)間，提高了豆?jié){機(jī)的整體效率。另一類豆?jié){機(jī)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(jī)。這類豆?jié){機(jī)能夠只需3分鐘就可以制作出一杯熱豆?jié){，確實(shí)是解決了豆?jié){機(jī)的耗時(shí)問(wèn)題，但當(dāng)你品嘗它打出的豆?jié){時(shí)，你會(huì)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(jī)在煮漿時(shí)用了很大功率的加熱管進(jìn)行加熱，致使豆沫焦糊產(chǎn)生焦糊味道，所以對(duì)這類豆?jié){機(jī)的改進(jìn)措施就是對(duì)它的加熱功率進(jìn)行改進(jìn)。主要改進(jìn)方法就是在開(kāi)始加熱時(shí)采用大功率加熱節(jié)省時(shí)間，在煮漿過(guò)程中要分階次逐漸減小加熱功率，以達(dá)到文火煮漿，制作出美味的豆?jié){。把對(duì)這兩類豆?jié){機(jī)改進(jìn)的措施集成到一臺(tái)豆?jié){機(jī)上，就是我本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所要設(shè)計(jì)的既省時(shí)又美味的豆?jié){機(jī)，我將這臺(tái)豆?jié){機(jī)的控制系統(tǒng)稱為智能豆?jié){機(jī)的控制系統(tǒng)，即我本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。1.2 設(shè)計(jì)的意義中國(guó)是一個(gè)具有5000年歷史的文明古國(guó)，有許多燦爛而又輝煌的文化，這些文化有一些在歷史的長(zhǎng)河中已經(jīng)消失，我不希望豆?jié){也會(huì)在這個(gè)快生活的現(xiàn)代社會(huì)中消失或者是

17、失去它傳統(tǒng)的味道。同時(shí)現(xiàn)代文明的我們對(duì)健康越來(lái)越重視，而豆?jié){是一種再好不過(guò)的健康飲品了。我們要將豆?jié){發(fā)揚(yáng)光大，傳承祖先給我們留下的寶貴財(cái)富，再結(jié)合我所學(xué)的相關(guān)專業(yè)，用科學(xué)創(chuàng)新來(lái)傳承文化傳統(tǒng)。這就是我本次設(shè)計(jì)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(jī)控制系統(tǒng)的整體方案2.1 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的硬件整體方案如圖2-1所示，本豆?jié){機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)組成主要包括水位檢測(cè)模塊、溢出檢測(cè)模塊、加熱模塊、磨漿模塊、報(bào)警模塊、電源模塊及控制模塊等。其中電源模塊是本設(shè)計(jì)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(duì)各個(gè)模塊數(shù)據(jù)的精確分析，以便選擇準(zhǔn)確的電源。硬件設(shè)計(jì)的第二環(huán)節(jié)就是水位檢測(cè)模塊，其主要功能就是對(duì)做豆?jié){開(kāi)始前加水的多少作出判斷，以判斷出水多或水少。溢出檢測(cè)模塊就是在煮漿過(guò)程中對(duì)豆汁可能溢出的檢測(cè)，這是豆?jié){機(jī)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的體現(xiàn)。加熱模塊就是對(duì)水和豆?jié){進(jìn)行加熱，是豆?jié){機(jī)的主要功能之一。打漿模塊就是用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀片對(duì)黃豆打磨，將黃豆打碎，與水混合后成為豆汁，也是豆?jié){機(jī)的重要功能之一。報(bào)警模塊就是在豆?jié){機(jī)煮漿完成后，利用蜂鳴器報(bào)警提示豆?jié){已經(jīng)做好，或者是在水位檢測(cè)時(shí)，如果水位不符合標(biāo)準(zhǔn)，報(bào)警模塊就會(huì)報(bào)警。而本設(shè)計(jì)的硬件核心就是控制模塊了，由于本設(shè)計(jì)綜合了費(fèi)用、豆?jié){機(jī)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(jī)為平臺(tái)的控制系統(tǒng)，該模塊主要作用就是通過(guò)電源給電之后，對(duì)其他模塊進(jìn)行有效地控制。具體到控制水位如何檢測(cè)，控制加熱模塊何時(shí)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(shuō)控制模塊就是本設(shè)計(jì)的核心、重中之重。豆?jié){機(jī)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(bào)警模塊水位檢測(cè)模塊 控制模塊加熱模塊溢出檢測(cè)模塊 AT89S51磨漿模塊電源模塊圖2-1 豆?jié){機(jī)硬件結(jié)構(gòu)組成框圖2.2 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的軟件整體方案說(shuō)起豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，其實(shí)就是在以硬件單片機(jī)為載體，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程了，編程的語(yǔ)言使用C語(yǔ)言進(jìn)行有效

20、編程。當(dāng)然在我的編程前，我還要做一些準(zhǔn)備，要對(duì)豆?jié){機(jī)工作的流程整理清楚、準(zhǔn)確，畫(huà)出一個(gè)豆?jié){機(jī)的工作流程圖，然后根據(jù)流程圖的各個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)行的要求進(jìn)行C語(yǔ)言編程。其大體運(yùn)行流程如下：（1）插上220V電源，豆?jié){機(jī)通電，向豆?jié){機(jī)里加豆，再加水，水位檢測(cè)裝置對(duì)水位檢測(cè)，若水位不達(dá)標(biāo)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)則報(bào)警，若水位達(dá)標(biāo)則可以進(jìn)行下一環(huán)節(jié)。（2）水位檢測(cè)達(dá)標(biāo)后，加熱器開(kāi)始對(duì)冷水加熱，此時(shí)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(shí)間，水溫加熱到80時(shí)進(jìn)行下一個(gè)環(huán)節(jié)，這個(gè)過(guò)程需要3分鐘。（3）水溫達(dá)到80時(shí)，打漿模塊開(kāi)始工作，同時(shí)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(jìn)行煮漿工作，電機(jī)繼續(xù)打漿，60秒過(guò)后，打漿模塊停止工作，進(jìn)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(bǔ)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(dòng)主動(dòng)消泡裝置，若沒(méi)有，則進(jìn)行下一環(huán)節(jié)。（5）此環(huán)節(jié)加熱器改為在350W下進(jìn)行文火煮漿，文火煮漿180秒后，停止加熱，半分鐘后，蜂鳴報(bào)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(gè)軟件控制結(jié)束。順著這個(gè)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(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 控制模塊的設(shè)計(jì)控制模塊就是豆?jié){機(jī)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(jī)AT89S51，本節(jié)將著重介紹單片機(jī)的選用、AT89S51的功能部件和特性，及單片機(jī)怎樣與外界連接等。 3.1.1 單片機(jī)的選用市場(chǎng)上單片機(jī)的種類繁多，功能和性能不同，品牌也不少，而本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)費(fèi)用及實(shí)用性等要求選擇的是艾特梅爾公司生產(chǎn)的AT89S51單片機(jī)。 因?yàn)锳T89S51單片機(jī)是一個(gè)具有電壓低，性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體8位單片機(jī)，且其單價(jià)還不到10元，并且由于它的使用量大，所以AT89S51的平臺(tái)技術(shù)成熟，性能穩(wěn)定可靠，是合適之選。3.1.2 AT89S51的簡(jiǎn)介單片機(jī)其實(shí)就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，雖然它的功能不比PC機(jī)那樣的強(qiáng)大，但由

23、于繼承了微型計(jì)算機(jī)的功能特性對(duì)于一般的計(jì)算能力已經(jīng)具備。AT89S51單片機(jī)具有如下功能部件和特性：（1）8位微處理器。AT89S51有一個(gè)中央處理器，是8位的，這個(gè)處理器主要包含控制器及運(yùn)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(chǔ)器。其中片內(nèi)128B，片外最多可擴(kuò)展64KB。主要用來(lái)存放讀入的或?qū)懗龅臄?shù)據(jù)。（3）程序存儲(chǔ)器（4KB Flash ROM）。它用來(lái)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(gè)I/O接口2。它們是進(jìn)出內(nèi)外的接口。（5）1個(gè)全雙工的異步串行口3。（6）2個(gè)定時(shí)器。（7）1個(gè)看門狗定時(shí)器2。（8）1個(gè)中斷系

24、統(tǒng)。它有5個(gè)中斷源、5個(gè)中斷向量。（9）26個(gè)SFR。它們?cè)赗AM的80H-FFH中。（10）3個(gè)程序加密鎖定位。AT89S51共有40個(gè)引腳，如果按照它們的功能來(lái)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(shí)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(jī)的連接在本設(shè)計(jì)中單片機(jī)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(cè)模塊和水位檢測(cè)模塊；P3.0連接加熱模塊；P3.4

26、接磨漿模塊；P3.5連接報(bào)警模塊；同時(shí)電源模塊的輸出端接單片機(jī)的VCC接口。VCC通入+5V電壓后，通過(guò)P1接口輸入的檢測(cè)信號(hào)，經(jīng)CPU處理，向P3口發(fā)出命令信號(hào)，控制整個(gè)智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的工作。3.2 電源模塊的設(shè)計(jì)電子設(shè)備離不開(kāi)電源，隨著科技的進(jìn)步，電源也不斷的完善與改進(jìn)，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(gè)方向發(fā)展，我設(shè)計(jì)的豆?jié){機(jī)需要一個(gè)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(jī)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(dòng)直流電路；濾波電路是利用儲(chǔ)能元件（電感或電容）把脈動(dòng)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(guò)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(kāi)始對(duì)220V交流電U1進(jìn)行降壓，從次級(jí)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(duì)次級(jí)輸出的交流電U2進(jìn)行橋式整流，再由C1和C2進(jìn)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(shí)際中是用一個(gè)整流模塊所代替，我選用的是愛(ài)浦品牌的WA10-12S12EA型號(hào)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(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整，同時(shí)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(jī)的工作電源，以保證單片機(jī)工作時(shí)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(jiǎn)單、體積小、重量輕等顯著優(yōu)點(diǎn)，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(zhǔn)電壓進(jìn)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(hù)、過(guò)熱保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)電路，采用了噪聲低、溫度飄逸小的基準(zhǔn)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(jì)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(guò)流、過(guò)熱和過(guò)載保護(hù)電路。帶散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá)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(jì)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(jī)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(jì)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(gè)加熱管R1、一個(gè)電磁繼電器ER1、一個(gè)三極管T1及保護(hù)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(jìn)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(hào)，工作電壓為12V直流電，它的作用是在從T1傳來(lái)電流后，觸電動(dòng)作，使加熱管R1電路通電導(dǎo)通進(jìn)行加熱工作。磨漿模塊電路是由一個(gè)電機(jī)M1、一個(gè)電磁繼電器ER2、一個(gè)三極管T2等部分組成。打漿電機(jī)選用串勵(lì)電動(dòng)機(jī)M1，它的工作電壓為220V，是交流與直流兩用的電機(jī)，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(dòng)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(jìn)行放大，再

32、傳送給繼電器ER2；ER2與ER1選用同樣型號(hào)，其作用就是在獲得T2的電流后觸電反應(yīng)動(dòng)作，使電機(jī)電路導(dǎo)通進(jìn)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(cè)模塊及溢出檢測(cè)模塊電路的設(shè)計(jì)我把水位檢測(cè)模塊電路和溢出檢測(cè)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(gè)探針和兩個(gè)比較器。其中兩個(gè)探針?lè)謩e連接對(duì)應(yīng)的水位檢測(cè)電極EP1和溢出電極EP2，用來(lái)檢測(cè)水位是否符合標(biāo)準(zhǔn)，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(jì)的要求；兩個(gè)比較器選擇LM324型號(hào)，分別為記為L(zhǎng)1和L2。當(dāng)豆?jié){機(jī)工作時(shí)，如果水沒(méi)過(guò)EP1時(shí)，EP1與地

33、之間的阻值很小，又因?yàn)镋P1與R9分+5V的電壓，且此時(shí)EP1分得少，故比較器L1上的正極電壓比負(fù)極小，L1最終輸出低電平，豆?jié){機(jī)將會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果水沒(méi)有沒(méi)過(guò)EP1，則同樣的道理比較器L1最終會(huì)輸出高電平，豆?jié){機(jī)會(huì)報(bào)警。這樣就判斷出所加的的水是否符合標(biāo)準(zhǔn)了。如果豆?jié){沒(méi)有沸騰時(shí)，防溢出電極EP2與水面沒(méi)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(fù)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(huì)使L2的負(fù)極電壓高于正極電壓，使L2最終輸出低電平，通過(guò)對(duì)單片機(jī)的編程軟件就會(huì)判斷出是否溢出豆?jié){。圖3-4 水位檢測(cè)模塊與溢出檢測(cè)模

34、塊電路3.5 報(bào)警模塊電路的設(shè)計(jì)報(bào)警模塊的電路如圖所3-5示，它是由一個(gè)三極管T3、一個(gè)電阻R11及一個(gè)蜂鳴器B1所構(gòu)成。報(bào)警模塊電路的工作流程就是當(dāng)豆?jié){機(jī)工作完成時(shí)或是水位檢測(cè)不符標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，單片機(jī)會(huì)根據(jù)P1口發(fā)來(lái)的高電平信號(hào)繼而向P3.5接口發(fā)出信號(hào)，并通過(guò)三極管T3使得信號(hào)的功率被放大，最終使蜂鳴器報(bào)警發(fā)出通知。8550圖3-5 智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的報(bào)警電路3.6 主動(dòng)消泡裝置當(dāng)豆?jié){機(jī)煮漿過(guò)程中，由于溫度大，會(huì)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(shí)間，所以需要一個(gè)主動(dòng)的消泡裝置。在電動(dòng)機(jī)的主軸上按掛兩個(gè)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(yàn)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(dòng)消泡裝置的設(shè)計(jì)。第四章 智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的流程的設(shè)計(jì) 初始化 水位符合N 報(bào)警啟動(dòng)加熱管用1600W全功率對(duì)水加熱至80啟動(dòng)電機(jī)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(jìn)行煮漿 是否溢出YNY 啟動(dòng)主動(dòng)消泡裝置 加熱管使用350W功率文火煮漿，完成煮漿過(guò)程 30秒后聲音提示圖4-1 智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的流程圖如圖4-1所示智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的流程圖，依照此流程進(jìn)行編程，程序包括以下六個(gè)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(guò)電源模塊后獲得+5V的直流電，5V電壓通過(guò)VCC接口使AT89S51開(kāi)始工作。工作首先是單片機(jī)完成復(fù)位工作，處于程序的初始化準(zhǔn)備運(yùn)行程序，同時(shí)中央處理器會(huì)向P1.6發(fā)出一個(gè)高電平信號(hào)，使得發(fā)光二極管亮起來(lái)，證明電源是導(dǎo)通的，接著就要進(jìn)行下一環(huán)節(jié)了。第二環(huán)節(jié)為水位檢測(cè)程序。按下開(kāi)關(guān)，AT89S51正式開(kāi)始進(jìn)行程序工作。水位檢測(cè)電極EP1通過(guò)對(duì)水位的感應(yīng)把信號(hào)傳到P1.1，中央處理器再判斷P1.1的電位高低來(lái)確定水位標(biāo)準(zhǔn)。假如P1.1口是高電平信號(hào)，則表明水位不合適，這時(shí)中央處理器會(huì)向接口P3.5發(fā)出高電平信號(hào)，使得報(bào)警模塊報(bào)警；若接口P1.1帶有低電平信號(hào)，則水位合適，就會(huì)進(jìn)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(duì)冷水的加熱，其目的就是節(jié)省時(shí)間。進(jìn)入此環(huán)節(jié)后，中央處理器會(huì)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(diǎn)動(dòng)作，接通了加熱管R1的工作電路，加熱管開(kāi)始加熱冷水，加熱管此時(shí)功率為1600W，3分鐘后冷水被加熱到80，電機(jī)將工作，進(jìn)行下一環(huán)節(jié)。第四環(huán)節(jié)為磨漿程序。磨漿就是電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀片對(duì)黃豆進(jìn)行打磨，使得黃豆變碎。程序進(jìn)入磨漿工作后，也就是水溫為80攝氏度后，中央處理器會(huì)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(dòng)作接通磨漿模塊電路，

38、電機(jī)M1開(kāi)始進(jìn)行打漿工作，同時(shí)間加熱管繼續(xù)以1600W的功率進(jìn)行加熱工作。電機(jī)啟動(dòng)120秒后，中央處理器會(huì)向接口P3.0發(fā)出命令，通過(guò)改變占空比來(lái)改變輸出高低電平的頻率為之前的一半，進(jìn)而把加熱功率變?yōu)?00W進(jìn)行加熱。這樣進(jìn)行60秒后，CPU向P3.4發(fā)出低電平信號(hào)指令，使得磨漿模塊停止打漿，磨漿工作結(jié)束，進(jìn)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(gè)階段。首先用400W功率的加熱管進(jìn)行30秒煮漿工作，30秒后，若有大量泡沫或豆?jié){溢出則啟動(dòng)主動(dòng)消泡裝置，若沒(méi)有，則進(jìn)行文火煮漿。文火煮漿同樣是通過(guò)改變占空比改變加熱管的功率，此階段用350W進(jìn)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(guò)程中沸騰的豆?jié){溢出，CPU會(huì)發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)主動(dòng)消泡裝置。第六環(huán)節(jié)為報(bào)警程序。豆?jié){煮好30秒鐘之后，中央處理器會(huì)向接口P3.5發(fā)出指令，使P3.5變?yōu)楦唠娖?，并?jīng)過(guò)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(jī)控制系統(tǒng)主要程序智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的主程序參看附錄。第五章 結(jié)論本設(shè)計(jì)到此已經(jīng)結(jié)束，通過(guò)前期的大量準(zhǔn)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(jì)理念呈現(xiàn)出來(lái)了。通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)可得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：（1）本設(shè)計(jì)的控制核心是單片機(jī)AT89S51，通過(guò)軟件的編程控制最終實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的

40、運(yùn)行，AT89S51完全能夠滿足本設(shè)計(jì)的要求。電源模塊通過(guò)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(jī)各部分所需的用電。加熱模塊通過(guò)單片機(jī)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(jìn)行文火煮漿，完成了本次設(shè)計(jì)要求的達(dá)到高效美味的任務(wù)。磨漿模塊通過(guò)單片機(jī)的控制進(jìn)行打漿工作，同時(shí)還可以完成消泡工作。（2）通過(guò)對(duì)豆?jié){機(jī)檢測(cè)水位、加熱、打漿、煮漿等工作的流程進(jìn)行軟件編程，成功完成了豆?jié){機(jī)的工作要求。（3）這次畢業(yè)設(shè)計(jì)還是有不少缺憾，還有許多想法與理念沒(méi)能實(shí)現(xiàn)。雖然它的名字叫智能豆?jié){機(jī)，但似乎沒(méi)有那么的智能，其實(shí)我可以在豆?jié){機(jī)上安裝一個(gè)無(wú)線W

41、IFI模塊，通過(guò)智能手機(jī)在家里的每個(gè)角落控制豆?jié){機(jī)或是知道豆?jié){機(jī)的工作狀態(tài)，這樣它就會(huì)智能得多了，但時(shí)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(duì)電源電路設(shè)計(jì)的不是那么完美，其穩(wěn)定性還需要提升。參考文獻(xiàn)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(jī)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(jī)的設(shè)計(jì)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(dòng)家用豆?jié){機(jī)J.今日科技.1994,第3

42、期:9-17.6 邱世安主編.機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)J.洛陽(yáng)工學(xué)院學(xué)報(bào).2001,6月第一期:12-23.8 張友漢.電子線路設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊(cè)M.福建:科學(xué)技術(shù)出版社,2000:56-58.9 許大中等.電機(jī)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(lái)不僅學(xué)得開(kāi)心，玩得也比較快樂(lè)。在這畢業(yè)設(shè)計(jì)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(duì)我提出的問(wèn)題都會(huì)詳細(xì)的解答，并提出了很多寶貴的意見(jiàn)，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(wú)私教導(dǎo)與關(guān)懷