基于單片機(jī)的自動(dòng)豆?jié){機(jī)控制電路設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

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河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文） 設(shè)計(jì)（論文）題目：基于單片機(jī)自動(dòng)豆?jié){機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 系 部 名 稱： 機(jī)電工程系　　　 學(xué) 生 姓 名： 李江奎　　　 專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 　 班 級(jí)： 0904　　　 學(xué) 號(hào)： 0202090413　　　 指 導(dǎo) 教 師： 王記昌　　　　 填表時(shí)間：2011年10月21日 畢業(yè)時(shí)間：2012年7月 目錄 摘要............................................................................................................................................................................................................ 第一章 緒論 3 1.1 設(shè)計(jì)目的和意義 1 1.2 設(shè)計(jì)原理 1 第二章 設(shè)計(jì)方案選定 1 2.1 設(shè)計(jì)思路 1 2.2 方案設(shè)計(jì) 1 2.3 方案論證 2 2.4 設(shè)計(jì)參數(shù)....................................................................................................................................................................................2 2.5 設(shè)計(jì)的主要目的和任務(wù)............................................................................................................................................................2 第三章 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的功能分析 3 3.1 控制系統(tǒng)的硬件分析 3 3.2 控制系統(tǒng)的軟件分析 3 第四章 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 4 4.1 電源電路設(shè)計(jì) 4 4.1.1 電源的作用 4 4.1.2 電源的組成 4 4.1.3 變壓器容量、整理二極管的計(jì)算與選擇.......................................................................................................................4 4.1.4 電源工作原理 5 4.1.5 橋式整流電路簡(jiǎn)介 5 4.1.6 穩(wěn)壓器的選用 6 4.1.7 穩(wěn)壓器簡(jiǎn)介 7 4.2 單片機(jī)的選用 8 4.2.1 單片機(jī)的簡(jiǎn)介 8 4.3 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 10 4.3.1溫度傳感器DS18B20簡(jiǎn)介 10 4.3.2 溫度傳感器DS18B20的測(cè)溫原理 12 4.3.3 DS18B20與單片機(jī)AT89C52的接口設(shè)計(jì) 14 4.4 加熱及打漿電路的設(shè)計(jì) 16 4.5防干燒及防溢出電路的設(shè)計(jì) 17 4.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 18 第五章 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 19 5.1 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的流程圖的設(shè)計(jì) 21 第六章 結(jié)論 22 致謝 23 參考文獻(xiàn) 24 附錄A 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)原理圖 25 附錄B 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)程序清單 26 摘要 論文針對(duì)：目前流行的智能豆?jié){機(jī)大都采用微電腦控制，只要啟動(dòng)豆?jié){機(jī)，打漿、煮漿完全自動(dòng)化，短短十幾分鐘就自動(dòng)做好豆?jié){，既衛(wèi)生可靠，又快捷安全。 近年來(lái)計(jì)算機(jī)在社會(huì)上運(yùn)用的越來(lái)越廣泛，同時(shí)大規(guī)模集成電路的發(fā)展，使得單片機(jī)的應(yīng)用走向深入。單片機(jī)特別適合于與控制有關(guān)的系統(tǒng)，因?yàn)樗哂泄δ軓?qiáng)，體積小，功耗低，價(jià)格便宜，工作可靠，使用方便等特點(diǎn)，因此，單片機(jī)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)控制，智能化儀器，儀表，數(shù)據(jù)采集，軍工產(chǎn)品以及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，再根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。 本文介紹了基于單片機(jī)的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)，詳細(xì)討論了它將軟硬件結(jié)合以實(shí)現(xiàn)豆?jié){機(jī)運(yùn)行的過(guò)程，重點(diǎn)在豆?jié){機(jī)的磨漿、加熱電路，溫度傳感器。在文章的最后，給出了采用定時(shí)中斷方式實(shí)現(xiàn)的豆?jié){機(jī)的源程序。智能豆?jié){機(jī)開創(chuàng)全新時(shí)代，讓我們脫離手工，輕輕松松，在家小等15分鐘就能嘗到新鮮的豆?jié){。豆?jié){機(jī)的發(fā)展是日益更新，它的發(fā)展越來(lái)越更貼近人們的生活。人性化的設(shè)計(jì)，功能的成熟，讓它不僅僅只在廚房，更讓它在廳堂獨(dú)居一格，實(shí)現(xiàn)“出的廚房，入的廳堂”。 關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)，豆?jié){機(jī)，溫度傳感器，定時(shí)中斷，延時(shí)，方便，節(jié)能，環(huán)保。 27 第一章 緒論 1.1 設(shè)計(jì)目的和意義 豆?jié){機(jī)是一種新型的家用飲用機(jī)，以黃豆為原料，直接加工成熟的熱豆?jié){機(jī)。若在黃豆中配以芝麻、花生、杏仁等佐料，或者通過(guò)改變打漿、加熱的時(shí)間，可以做出不同種類的豆?jié){飲料。 豆?jié){機(jī)由粉碎黃豆的電機(jī)、豆?jié){機(jī)加熱器和控制電路三大部分組成。用單片機(jī)研制的全自動(dòng)豆?jié){機(jī)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(jī)的電源插頭插入220V交流電源，豆?jié){機(jī)指示燈亮起，按下按鈕，先對(duì)豆?jié){機(jī)進(jìn)行水位檢測(cè)，符合要求后電加熱管開始對(duì)水進(jìn)行加熱，當(dāng)水溫達(dá)到80℃左右，豆?jié){機(jī)停止加熱。啟動(dòng)磨漿電機(jī)開始磨漿，磨漿電機(jī)按間歇方式打漿：運(yùn)轉(zhuǎn)15秒后停止運(yùn)轉(zhuǎn)，間歇5秒后再啟動(dòng)打漿電機(jī)，如此循環(huán)5次。磨完漿后，開始對(duì)豆?jié){加熱，豆?jié){溫度達(dá)到一定值時(shí)豆?jié){上溢，當(dāng)豆?jié){沫接觸到防溢電極時(shí)，停止加熱，間歇20秒后在開始加熱，如此循環(huán)5次，豆?jié){加工完成，間歇10秒后發(fā)出音響信號(hào)。所以只要按下啟動(dòng)按鍵并選擇功能后，豆?jié){機(jī)就開始工作，一會(huì)兒就能喝到美味又營(yíng)養(yǎng)的豆?jié){。整個(gè)過(guò)程由單片機(jī)全自動(dòng)控制，讓你用起來(lái)更加的方便、更加的安全。 1.2 設(shè)計(jì)原理 本設(shè)計(jì)原理如圖1所示 控制器 溫度傳感器 防溢電路 放干燒電路 時(shí)鐘電路 按鍵 加熱電路 電機(jī) 聲光報(bào)警 復(fù)位電路 圖1.1 控制系統(tǒng)首先通過(guò)電源電路對(duì)系統(tǒng)供電，其中溫度傳感器、防溢電路、放干燒電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、按鍵、均是輸入部分，聲光報(bào)警、電機(jī)、加熱電路均是輸出部分。通電后，加熱到80℃時(shí)停止加熱然后啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)打豆，打豆完成之后，又通過(guò)加熱器加熱。其中復(fù)位電路是復(fù)位系統(tǒng)的，按鍵為工作功能選擇鍵。 第二章 設(shè)計(jì)方案選定 2.1 設(shè)計(jì)思路 由于以前的豆?jié){機(jī)，磨漿要過(guò)濾豆渣，豆?jié){熬煮也要自己動(dòng)手，還要特別注意豆?jié){溢鍋的問(wèn)題，程序繁瑣麻煩，給人們帶來(lái)不便，針對(duì)這些情況擬定開發(fā)家用豆?jié){機(jī)全自動(dòng)控制電路裝置。 家用豆?jié){機(jī)全自動(dòng)控制裝置是在單片機(jī)的程序控制下進(jìn)行工作的。打漿時(shí)，插上電源插頭，接通電源, 直接按“啟動(dòng)”鍵，控制電路控制豆?jié){機(jī)工作。先給黃豆加熱，并由傳感器檢測(cè)溫度，當(dāng)溫度達(dá)到80度左右時(shí)，停止加熱。啟動(dòng)磨漿電機(jī)開始磨漿，運(yùn)轉(zhuǎn)15秒后停止轉(zhuǎn)運(yùn)，間歇5秒后再啟動(dòng)打漿電機(jī)，如此循環(huán)進(jìn)行打漿5次。磨漿完后，開始對(duì)豆?jié){加熱，豆?jié){溫度達(dá)到一定值時(shí)，豆?jié){上溢。豆?jié){加工自動(dòng)進(jìn)入防溢延煮程序，豆?jié){加工完成后發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。 2.2 方案設(shè)計(jì) 方案1：此方案由單片機(jī)、傳感器、加熱電路、磨漿電路、報(bào)警電路組成。如圖1.1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(jī)，報(bào)警提示。 打漿電路 溫度傳感器 加熱電路 報(bào)警電路 表 2.1 方案一設(shè)計(jì)框圖 方案2：此方案由單片機(jī)、傳感器、功能電路、沸騰檢測(cè)電路、磨漿電路、加熱控制電路、報(bào)警電路等組成。如圖1.2所示其工作原理是豆?jié){機(jī)加電后直接按“啟動(dòng)”鍵，控制電路控制豆?jié){機(jī)進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到80度左右時(shí)，停止加熱，開始打漿；打漿電機(jī)按間歇方式打漿：運(yùn)轉(zhuǎn)15秒后停止轉(zhuǎn)運(yùn)，間歇5秒后再啟動(dòng)打漿電機(jī)，如此循環(huán)進(jìn)行打漿5次。打漿結(jié)束后開始對(duì)豆?jié){加熱，豆?jié){溫度達(dá)到一定值時(shí)，豆?jié){上溢。當(dāng)豆?jié){沫接觸到防溢電極時(shí)，停止加熱，間歇20秒后再開始加熱，如此循環(huán)5次，豆?jié){加工完成后發(fā)出聲光信號(hào)。 單片機(jī) 加熱電路 防干燒、防溢電路 打漿電路 溫度傳感器 報(bào)警電路 電源電路 表 2 .2 方案二設(shè)計(jì)框圖 2.3 方案論證 方案一如圖1.1所示，由單片機(jī)、電源電路、溫度傳感器、打漿電路、加熱電路、報(bào)警電路等組成。工作過(guò)程是，先將黃豆放入豆?jié){機(jī)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(jī)。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，打漿漿結(jié)束后,又加熱直到豆?jié){沸騰煮熟，停止加熱，發(fā)出報(bào)警聲，提示豆?jié){已做好。其缺點(diǎn)是：沒(méi)有防干燒、防溢功能。 方案二如圖1.2所示, 由單片機(jī)、電源電路、溫度傳感器、放干燒電路電路、防溢電路、打漿電路、加熱電路、報(bào)警電路等組成。先將黃豆放入豆?jié){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(jī)。接上電源，蜂鳴器長(zhǎng)鳴一聲，提示已接通電源，指示燈LED亮，處于待命狀態(tài)。按下全自動(dòng)啟動(dòng)鍵，開始加熱，溫度達(dá)到80度時(shí)，停止加熱；攪拌馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，將黃豆粉碎，豆?jié){過(guò)濾，然后馬達(dá)停轉(zhuǎn)，又開始加熱，直到豆?jié){沸騰煮熟，停止加熱，發(fā)出報(bào)警聲，提示豆?jié){已做好。若豆?jié){較長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)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(bào)警聲。若缺水，則關(guān)閉加熱器和馬達(dá)，并發(fā)出急促的報(bào)警聲,直到關(guān)閉電源，加好水后才能工作。 進(jìn)行論證后,我選擇第二方案。其原因是:(1)加工方式是全自動(dòng)。（2）粉碎黃豆前加熱可以提高工作效率；縮短粉碎后加熱至豆?jié){沸騰時(shí)間，防止粉碎后煮漿時(shí)間過(guò)長(zhǎng)所易造成的糊鍋現(xiàn)象。 2.4 設(shè)計(jì)參數(shù) 電機(jī)：5W 24V DC 它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為自動(dòng)豆?jié){機(jī)的動(dòng)力源 加熱器:500W 220V AC 安裝靈便、耐高溫、傳熱快、絕緣良好，采用智能控制模式，控溫精度高 加熱容器：1.25升 水的加熱是一個(gè)逐漸的過(guò)程，所以要考慮水每上升一個(gè)單元溫度時(shí)所溢出的量，同時(shí)考慮到家庭豆?jié){機(jī)所用容量，經(jīng)調(diào)查大部分為1.25升左右 電力供應(yīng);220V AC 一般的家用電壓都為220v 2.5 設(shè)計(jì)的主要目的和任務(wù) 通過(guò)對(duì)豆?jié){機(jī)的技術(shù)深入的研究，對(duì)豆?jié){機(jī)有了新的了解。豆?jié){機(jī)的核心技術(shù)是控制。豆?jié){機(jī)需主要抓住兩個(gè)環(huán)節(jié)，一是打磨，一是熬煮。針對(duì)國(guó)家對(duì)家電行業(yè)安全、環(huán)保、節(jié)能的要求需對(duì)豆?jié){機(jī)進(jìn)一步的開發(fā)創(chuàng)新，以滿足廣大消費(fèi)者的對(duì)豆?jié){機(jī)更方面、快捷、耐用、打出的豆?jié){好喝的需求。如何擺脫難清洗，不安全，噪音大等難克服的傳統(tǒng)問(wèn)題？基于對(duì)生活的愛(ài)好，結(jié)合所學(xué)專業(yè)知識(shí)，本文開發(fā)一款多功能，節(jié)能環(huán)保，智能自動(dòng)醇化，無(wú)網(wǎng)水果豆?jié){機(jī)。 據(jù)了解，目前豆?jié){機(jī)家庭普及率僅為3％左右，與電磁爐等小家電相比仍偏低，成長(zhǎng)空間大。 　　面對(duì)如此市場(chǎng)潛力，帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)豆?jié){機(jī)行業(yè)的投資熱。美的生活電器事業(yè)部已高調(diào)拋出龐大的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，擬投資3億元建40條生產(chǎn)線，年產(chǎn)能達(dá)3000萬(wàn)臺(tái)，并把“2010年占據(jù)國(guó)內(nèi)35％的市場(chǎng)份額”作為其市場(chǎng)目標(biāo)。而九陽(yáng)也斥巨資建設(shè)更加先進(jìn)的豆?jié){機(jī)生產(chǎn)線，擴(kuò)大產(chǎn)能。 　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)已有上百家小家電企業(yè)加入了豆?jié){機(jī)制造的行列。粗略計(jì)算，國(guó)內(nèi)豆?jié){機(jī)產(chǎn)能未來(lái)兩年內(nèi)有望達(dá)到5000萬(wàn)臺(tái)。 豆?jié){機(jī)的市場(chǎng)如次開闊，只有滿足消費(fèi)者的要求，才能提高銷售業(yè)績(jī)，才能開拓新的領(lǐng)地?？傊覀円偨Y(jié)不足，不斷的追求創(chuàng)新，開發(fā)新的技術(shù)，才能獨(dú)占鰲頭。 本文在總結(jié)了傳統(tǒng)豆?jié){機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，開發(fā)研制了新的一款豆?jié){機(jī)，它更符合廣大消費(fèi)者的需求。是一款單機(jī)多能，節(jié)能環(huán)保，智能自動(dòng)醇化，無(wú)網(wǎng)水果；在刀片上，采用仿螺旋漿結(jié)構(gòu)，鋸齒狀外型，改革了豆?jié){機(jī)的加工方式，真正實(shí)現(xiàn)了磨豆?jié){，這樣讓豆?jié){的營(yíng)養(yǎng)充分釋放，噪音更低；外觀采用仿生型，美觀大方更進(jìn)一步貼近人們的生活。 第三章 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的功能分析 3.1 控制系統(tǒng)的硬件分析 硬件上豆?jié){機(jī)的控制系統(tǒng)首先需要有一個(gè)單片機(jī)芯片作為控制核心來(lái)控制它的工作過(guò)程，剛開始需要進(jìn)行水位檢測(cè)，這就需要一個(gè)傳感器，為了減少成本，這里采用一個(gè)探針來(lái)代替?zhèn)鞲衅鞯氖褂茫缓箝_始對(duì)水進(jìn)行加熱，剛開始的加熱需要把水加熱到80℃，這就需要一個(gè)溫度傳感器，在這里我想選用數(shù)字溫度傳感器DS18b20，因?yàn)樗菃慰偩€器件，線路簡(jiǎn)單，體積小，省去了A/D轉(zhuǎn)換，并行擴(kuò)展等步驟，使硬件圖變得簡(jiǎn)單形象了很多。當(dāng)給豆?jié){機(jī)加熱完畢后，需要啟動(dòng)打漿電機(jī)開始打漿，這里我想選用的是單相串勵(lì)電機(jī)，因?yàn)榇畡?lì)電動(dòng)機(jī)具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過(guò)載能力強(qiáng)、調(diào)速方便、體積小、重量輕等很多優(yōu)點(diǎn)，在家用電器中普遍使用。當(dāng)打完漿后，需要對(duì)豆?jié){再次加熱，這里就用到了沸騰溢出的裝置，與水位檢測(cè)裝置一樣，沸騰溢出裝置同樣選用的是一個(gè)探針來(lái)替代了傳感器。對(duì)豆?jié){再次加熱完畢后，預(yù)示著豆?jié){加工完成了，最后發(fā)出音響信號(hào)，這里就選用一個(gè)報(bào)警器就可以了。 3.2 控制系統(tǒng)的軟件分析 軟件上就是對(duì)單片機(jī)的編程，在編程前需要畫出一個(gè)流程圖，根據(jù)豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及目的，即插上電源、按下啟動(dòng)按鈕并且選擇功能后，如果選擇功能一（富纖豆?jié){），且沒(méi)有出現(xiàn)水位過(guò)低的情況，就啟動(dòng)加熱裝置對(duì)水加熱，當(dāng)水溫達(dá)到了80℃左右，豆?jié){機(jī)停止加熱，啟動(dòng)磨漿電機(jī)開始磨漿，磨漿電機(jī)按間歇方式打漿：運(yùn)轉(zhuǎn)15秒后停止運(yùn)轉(zhuǎn)，間歇5秒后再啟動(dòng)打漿電機(jī)，如此循環(huán)5次。磨完漿后，開始對(duì)豆?jié){加熱，豆?jié){溫度達(dá)到一定值時(shí)豆?jié){上溢，當(dāng)豆?jié){沫接觸到防溢電極時(shí)，停止加熱，間歇20秒后在開始加熱，如此循環(huán)5次，豆?jié){加工完成，間歇10秒后發(fā)出音響信號(hào)。按照上述對(duì)豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的要求，完成豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖后，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行軟件的編程來(lái)配合硬件的設(shè)計(jì)以至于完成整個(gè)豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。豆?jié){第一次沸騰后，本機(jī)防溢功能自動(dòng)啟動(dòng)，進(jìn)入延煮過(guò)程。電熱器間歇加熱，使豆?jié){充分煮熟并防止溢出。防溢延煮約8分鐘結(jié)束。工作結(jié)束后，機(jī)器發(fā)出聲光報(bào)警，提示豆?jié){已經(jīng)做好。此時(shí)關(guān)閉開關(guān)、拔下電源插頭后，即可準(zhǔn)備飲用豆?jié){。 注：豆?jié){機(jī)的防干燒功能在工作過(guò)程中，自動(dòng)啟動(dòng)。 按照上述對(duì)豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的要求，完成豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖后，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的編程來(lái)配合硬件的設(shè)計(jì)以至于完成整個(gè)豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 第四章 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 4.1 電源電路設(shè)計(jì) 電源是各種電子設(shè)備必不可少的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)以及能否安全可靠的工作。目前常用的直流穩(wěn)壓電源分線性電源和開關(guān)電源兩大類。隨著集成電路飛速發(fā)展，穩(wěn)壓電路也迅速實(shí)現(xiàn)集成化市場(chǎng)上已有大量生產(chǎn)各種型號(hào)的單片機(jī)集成穩(wěn)壓電路。它和分立晶體管電路比較，具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在體積小、重量輕、耗電省、可靠性高、運(yùn)行速度快，且調(diào)試方便、使用靈活，易于進(jìn)行大量自動(dòng)化生產(chǎn)。 4.1.1 電源的作用 各種電子電路都要求用穩(wěn)定的直流電源供電，由整流濾波電路可輸出較為平滑的直流電壓，但當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載改變時(shí)，將會(huì)引起輸出端電壓改變而不穩(wěn)定。為了獲得穩(wěn)定的輸出電壓，濾波電路的輸出電壓還應(yīng)該經(jīng)穩(wěn)穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓。 4.1.2 電源的組成 電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成。 電源變壓器：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：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：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：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。 4.1.3變壓器容量、整流二極管的計(jì)算與選擇 據(jù)整流原理，因?yàn)閁O=O.9U2，則可以得到U2=UO/O.9=5v/0.9≈5.56V。 在考慮到變壓器、繞組損耗（壓降）和整流二極管的壓降，在T程中必須再在上述基礎(chǔ)上增加5%，即U2=5. 56*(1+5%)≈5.83V，整流二極管的承受最大的反向電壓UDl=21/2U2≈5.83V，因?yàn)榉€(wěn)壓器的最大電流是3A，所以流過(guò)二極管的最大電流ID1=1/2Ii=0.75ID2=0.75A；D2中的四個(gè)二極管的耐壓值至少應(yīng)該為8. 24V，允許流過(guò)的最大電流為0.75A。 由于變壓器輸入的電壓是220V，而副線圈輸出的電壓時(shí)12V，故有線圈匝數(shù)N====0.003。變壓器副邊的有效值:I2=1.ll*l.5=1.67A.變壓器的容量：S=UI=5.83*1.67=9.74W。 4.1.4 電源工作原理 整個(gè)電源電路如圖4.1所示，控制電路采用變壓器降壓、晶體二極管整流等方法獲得工作電源。當(dāng)電源接入220V交流電，TR1開始對(duì)220V交流電進(jìn)行降壓，從次級(jí)輸出12V左右的低壓交流電，從而適應(yīng)電路的使用要求。整流硅對(duì)次級(jí)輸出的交流電進(jìn)行橋式整流，再由E2、C2進(jìn)行濾波，已形成較平滑的直流電，送給三端集成正輸出穩(wěn)壓器78L05進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整。經(jīng)78L05穩(wěn)壓作用后輸出+5V的直流電壓，經(jīng)E3、C3濾波后輸出紋波很低的+5V電壓，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4.1 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的電源電路 4.1.5 橋式整流電路簡(jiǎn)介 橋式整流器是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M(jìn)行整流的最常用的電路，常用來(lái)將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。橋式整流電路圖如圖4.4，它的工作原理如下:輸入為正半周時(shí)，對(duì)D1、D3加正向電壓，Dl、D3導(dǎo)通;對(duì)D2、D4加反向電壓,D2、D4截止。電路中構(gòu)成ab、D1、R、D3通電回路，在R上形成上正下負(fù)的半波整洗電壓,輸入為負(fù)半周時(shí)，對(duì)D2、D4加正向電壓，D2、D4導(dǎo)通；對(duì)D1、D3加反向電壓，D1、D3截止。電路中構(gòu)成ab、D2、R、D4通電回路,同樣在R上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。 圖4.2 如此重復(fù)下去,結(jié)果在R上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖4.4中還不難看出，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級(jí)電壓的最大值，比全波整流電路小一半。 橋式整流是對(duì)二極管半波整流的一種改進(jìn)。半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦?，在輸入為?biāo)準(zhǔn)正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負(fù)半部分則損失掉。橋式整流器利用四個(gè)二極管，兩兩對(duì)接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出；輸入正弦波的負(fù)半部分時(shí)，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。橋式整流器對(duì)輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。 4.1.6 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78L05，它能夠提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范同廣。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。 4.1.7 穩(wěn)壓器簡(jiǎn)介 78L05是一種固定電壓(5V)三端集成穩(wěn)壓器,其適用于很多應(yīng)用場(chǎng)合.象牽涉到單點(diǎn)穩(wěn)壓場(chǎng)合需要限制噪聲和解決分布問(wèn)題的在-卡調(diào)節(jié).此外它們還可以和其它功率轉(zhuǎn)移器件一起構(gòu)成大電流的穩(wěn)壓電源,如可驅(qū)動(dòng)輸出電流高達(dá)100毫安的穩(wěn)壓器。圖4.2為幾種三端集成穩(wěn)壓器。 . 圖4.2 其卓越的內(nèi)部電流限制和熱關(guān)斷特性使之特別適用于過(guò)載的情況。當(dāng)用于替代傳統(tǒng)的齊納二極管-電阻組的時(shí)候，其輸出阻抗得到有效的改善,其偏置電流大大減少。 78L05特性： 　　* 三-端穩(wěn)壓器； 　　* 輸出電流可達(dá)到100mA； 　　* 無(wú)需外接元件； 　　* 內(nèi)部熱過(guò)載保護(hù)； 　　* 內(nèi)部短路電流限制； 　　* 從2004年底開始，提供的各類封裝形式，均為無(wú)鉛封裝產(chǎn)品。 78L05應(yīng)用須知： 　　* 如果穩(wěn)壓器離電源濾波器有一段距離,Cin是必需的； 　　* Co對(duì)穩(wěn)定性而言是可有可無(wú)的,但的確能夠改善瞬態(tài)響應(yīng) 。 78L05典型線路圖（圖4.3）: 圖4.3 　　注:（1）為確定輸出電壓值，請(qǐng)選擇電壓值后綴（xx) 　　(2)為獲得最佳的穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)，建議使用旁邊電容并盡量可能挨著電路安裝。 4.2 單片機(jī)的選用 單片機(jī)的種類較多，本設(shè)計(jì)選用的是AT89C52芯片控制. AT89C52是由ATMEL公司生產(chǎn)的屬于51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)。AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。 4.2.1 單片機(jī)的簡(jiǎn)介 （1）AT89C52主要性能參數(shù)： 兼容MCS51指令系統(tǒng)，8k可反復(fù)擦寫(>1000次）Flash ROM 32個(gè)雙向I/O口，256x8bit內(nèi)部RAM 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷，時(shí)鐘頻率0-24MHz 2個(gè)串行中斷，可編程UART串行通道 2個(gè)外部中斷源，共6個(gè)中斷源 2個(gè)讀寫中斷口線，3級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 （2）AT89C52的引腳功能： AT89C52是為40 腳雙列直插封裝的8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8XC52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。AT89C52的引腳圖如圖1所示，主要管腳有：XTAL1（19 腳）和 XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0 端口（32~39 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。 圖1 單片機(jī)AT89C52的引腳圖 在本設(shè)計(jì)中溫度傳感器，磨漿及加熱電路，沸騰檢測(cè)電路及報(bào)警電路等和單片機(jī)連接時(shí)，只用了P1口和P3口，首先通過(guò)單片機(jī)中的CPU將P1.6口變成高電位，使發(fā)光二極管D4 發(fā)光顯示，以示電源電路正常，單片機(jī)開始工作。在對(duì)水位進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，P1.0和P1.1都是作為輸入端，單片機(jī)的CPU就是通過(guò)檢測(cè)這兩個(gè)端口的高低電位來(lái)對(duì)水位和沸騰溢出進(jìn)行檢測(cè)的。加熱時(shí)，因?yàn)闇囟葌鞲衅鳛閱尉€智能數(shù)字傳感器，P1.5口只是作為常用的輸入端口和CPU進(jìn)行數(shù)字傳輸。當(dāng)進(jìn)行加熱和打漿時(shí)，P3.0和P3.4作為輸出端口，與三極管組成一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制電路，當(dāng)程序給一個(gè)加熱或打漿信號(hào)時(shí)，這兩個(gè)端口相應(yīng)的變成高電位使三極管飽和導(dǎo)通繼而驅(qū)動(dòng)繼電器工作。報(bào)警電路和單片機(jī)端口組合時(shí)，單片機(jī)的端口同樣也是作為一個(gè)輸出端口來(lái)使用的。 4.3溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 當(dāng)豆?jié){機(jī)正常工作時(shí)，需要先加熱到80度左右的溫度，然后停止加熱繼續(xù)下一步的工作，所以這就需要一個(gè)溫度傳感器來(lái)檢測(cè)水溫，這里我選用的是DS18B20智能溫度傳感器，選擇它是因?yàn)樗臏y(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單，測(cè)溫精度高，連接方便，占用口線少，轉(zhuǎn)換速度快，與微處理器的接口簡(jiǎn)單，給硬件設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了極大的方便，能有效地降低成本。 4.3.1溫度傳感器DS18B20簡(jiǎn)介 DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75ms和750ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫,溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無(wú)需額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。他在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來(lái)了更方便的使用和更令人滿意的效果。 （1）DS18B20的特性 獨(dú)特的單線接口，只需一個(gè)接口引腳即可通信 多點(diǎn)能力使分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用得以簡(jiǎn)化 不需要外部元件 可用數(shù)據(jù)線供電 不需要備份電源 測(cè)量范圍從-55℃至+125℃，增量值為0.5℃。 以九位數(shù)字值方式讀出溫度 在一秒（經(jīng)典值）內(nèi)把溫度變換為數(shù)字 用戶可以定義的，非易失性的溫度變換為數(shù)字 告警搜索命令識(shí)別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度警告情況） 應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費(fèi)類產(chǎn)品，溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng) （2）DS18B20的引腳功能 DS18B20的引腳圖如圖3所示： 1． GND為電源地 2． DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端 3． VDD為外接供電電源 圖3 溫度傳感器DS18B20的引腳圖 4.3.2 溫度傳感器DS18B20的測(cè)溫原理 下面介紹51單片機(jī)AT89C52與溫度傳感器芯片DS18B20構(gòu)成的測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)溫原理。如圖4所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將-55 ℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55 ℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值，這就是DS18B20的測(cè)溫原理。 另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 4.3.3 DS18B20與單片機(jī)AT89C52的接口設(shè)計(jì) DS18B20與單片機(jī)AT89C52的接口設(shè)計(jì)如圖4所示，P1.5口接單線總線為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管和AT89C52的P1.1來(lái)完成對(duì)總線的上拉。當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10 μs。采用寄生電源供電方式是VDD和GND端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的。主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟：初始化、ROM操作指令、存儲(chǔ)器操作指令。假設(shè)單片機(jī)系統(tǒng)所用的晶振頻率為12 MHz，根據(jù)DS18B20的初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序，分別編寫3個(gè)子程序：INIT為初始化子程序，WRITE為寫（命令或數(shù)據(jù)）子程序，READ為讀數(shù)據(jù)子程序，所有的數(shù)據(jù)讀寫均由最低位開始，實(shí)際在實(shí)驗(yàn)中不用這種方式，只要在數(shù)據(jù)線上加一個(gè)上拉電阻4.7 kΩ,另外2個(gè)腳分別接電源和地。 圖4 溫度傳感器DS18B20與單片機(jī)AT89C52的連接圖 4.4 加熱及打漿電路的設(shè)計(jì) 加熱電路的作用是通過(guò)加熱管把磨成粉末的黃豆煮熟，本設(shè)計(jì)使用的加熱器的功率為800W;磨漿電路的作用是通過(guò)電機(jī)把黃豆攪拌成粉沫，電機(jī)選用的是單相串勵(lì)電機(jī)，由于單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過(guò)載能力強(qiáng)、調(diào)速方便、體積小、重量輕等很多優(yōu)點(diǎn)，在家用電器中普遍使用。 單片機(jī)輸出電流經(jīng)三極管放大，來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器閉合，使加熱管發(fā)熱把豆?jié){煮熟。同理，繼電器閉合使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)把黃豆攪碎。加熱及打漿電路的工作原理如圖4.12所示，加熱及磨漿電路由繼電器JR1、JR2，三極管T2、T3，電阻R5、R6以及二極管Dl、D2，單片機(jī)AT89C52。當(dāng)單片機(jī)工作時(shí)，賦給Pl.l一個(gè)低電平，使三極管T2飽和導(dǎo)通，電流流過(guò)繼電器JR1，使觸點(diǎn)閉合，于是加熱管得電開始對(duì)豆?jié){加熱，當(dāng)溫度達(dá)到80度時(shí)，單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20將溫度信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)檢測(cè)到這個(gè)信號(hào)后，使P3.0腳變?yōu)榈碗娖?，三極管T2截止，繼電器觸點(diǎn)斷開，電阻絲停止加熱。加熱結(jié)束后，單片機(jī)P3.4腳變?yōu)楦唠娖?，使三極管T3飽和導(dǎo)通，從而讓繼電器觸點(diǎn)閉合，于是電機(jī)得電開始打漿，在系統(tǒng)程序得控制下，打漿機(jī)按間歇方式打漿。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)20秒后，單片機(jī)P3.4腳變?yōu)榈碗娖?，使三極管T3截止，繼電器觸點(diǎn)斷開，電機(jī)停止打漿，間歇10秒后，單片機(jī)P3.4腳又恢復(fù)為高電平，從而繼續(xù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，如此循環(huán)5次后打漿結(jié)束。 。 圖4.12 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的加熱及磨漿電路 4.5防干燒及防溢出電路的設(shè)計(jì) 防干燒及防溢出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(lái)控制自動(dòng)豆?jié){機(jī)缺水時(shí)干燒及沸騰溢出等問(wèn)題。這單采用探針作為傳感器來(lái)檢測(cè)水位及沸騰溢出，然后通過(guò)比較器輸出高低電平，這樣就可以通過(guò)單片機(jī)檢測(cè)比較器輸出電平的高低來(lái)檢測(cè)水位及沸騰時(shí)的溢出狀態(tài)。 水位檢測(cè)及沸騰溢出電路的原理如圖4.13所示，K1，K2分別是水位檢測(cè)傳感器和沸騰溢出傳感器，為了減少成本，這單采用探針來(lái)代替這兩個(gè)傳感器，使用中將接控制電路的公共點(diǎn)“地”，探針?lè)謩e通過(guò)傳輸。單片機(jī)的P3.2，P1.3端連接。正常工作時(shí)，Kl被水淹沒(méi)，它和地之問(wèn)的電阻較小，與R13共同對(duì)+5V分壓，U+得到比U-低的電平，比較器輸出低電平。缺水時(shí)，Kl露出水面，它的電阻很大，R13共同對(duì)+5V分壓，U+得到比U-高的電壓，比較器輸出高電平，通過(guò)非門后輸出低電平產(chǎn)生下降沿。用軟件檢測(cè)比較器的電平變化，便知是否缺水。 圖4.13 用同樣的方法檢測(cè)豆?jié){是否沸騰溢出。豆?jié){沸騰之前，電極K2遠(yuǎn)離水而，它和地之間的電阻很大，與R9共同對(duì)+5V分壓，U+得到比U-高的電壓，比較器輸出高電平。豆?jié){沸騰時(shí)，泡沫淹沒(méi)K2，電阻小，與R14共同對(duì)+5V分壓，U+得到比U-低的電壓，比較器輸出低電平。用軟件檢測(cè)比較器的輸出電平，便知豆?jié){是否沸騰溢出。 4.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 報(bào)警電路的作用是通過(guò)蜂嗚器發(fā)出聲音信號(hào)，提醒豆?jié){已經(jīng)煮好了。聲音信號(hào)電流從單片機(jī)的P3.5腳輸入到蜂鳴器LSl發(fā)出聲音。報(bào)警電路如圖4.12所示報(bào)警電路由單片機(jī)AT89C52、電阻R7、三極管T4與蜂鳴器B1組成。通過(guò)事先編寫的程序，在單片機(jī)的控制下，系統(tǒng)開始工作，當(dāng)加熱完成后，單片機(jī)P3.5腳自動(dòng)輸出一個(gè)高電平，通過(guò)電阻R7使三極管T4飽和導(dǎo)通，于是蜂鳴器B1發(fā)出報(bào)警聲音，提醒主人豆?jié){加熱完成。 圖4.12豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的報(bào)警電路 第五章 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 5.1 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的流程圖的設(shè)計(jì) 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的流程圖如圖5.1所示，先上電初始化，然后按下按鈕，先檢測(cè)水位符合要求嗎，如果不符合，則由警鳴器發(fā)出嘀嘀的聲音來(lái)提示主人，如果符合要求，則開始對(duì)豆?jié){機(jī)的冷水進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱到80℃以后，則停止加熱，開始進(jìn)行打漿程序，打15秒停15秒，按這樣的方式循環(huán)5次，打漿程序結(jié)束后開始進(jìn)行對(duì)豆?jié){進(jìn)行再加熱，待溢出后停上20秒后，再加熱直到溢出，以這樣的方式循環(huán)5次，豆?jié){加工完成，10秒后由音響提醒主人豆?jié){煮好。 第一步為通電、初始化程序。單片機(jī)得到+5V 工作電壓后就進(jìn)入工作狀態(tài)。首先，通過(guò)復(fù)位按鍵使單片機(jī)硬件復(fù)位，完成了復(fù)位任務(wù)，隨后單片機(jī)將進(jìn)入初始化，單片機(jī)完成初始化后即開始運(yùn)行程序。按下啟動(dòng)鍵，使發(fā)光二極管指示燈發(fā)光顯示，以示電源電路工作正常，單片機(jī)開始工作。 第二步為功能選擇程序。按下按鈕功能鍵，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)后，CPU將按程序開始工作，單片機(jī)進(jìn)入正常工作階段。 第三步為水加熱程序。當(dāng)水位符合要求后，CPU就令P3.0口由低電位變成高電位，使T2導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器JR1動(dòng)作，通過(guò)JR1的觸點(diǎn)作用將電熱器與220V電源接通，于是加熱管對(duì)冷水開始加熱，直至水溫加熱到80℃，這種加熱也稱之為預(yù)加熱，主要是為了防止在以后粉碎黃豆等物時(shí)，避免產(chǎn)生大量的泡沫。在燒煮豆?jié){時(shí)就不會(huì)因泡沫過(guò)多而造成頻繁的溢出，造成加熱頻繁的被迫停止，延長(zhǎng)了豆?jié){的加工時(shí)間，所以，預(yù)加熱在自動(dòng)豆?jié){機(jī)中是很有必要的，當(dāng)水溫達(dá)到80℃時(shí)，單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20將溫度信號(hào)傳給單片機(jī)P1.5口，當(dāng)CPU接受到來(lái)自P1.5口的停止加熱的控制信號(hào)后，即令P3.0口為低電位，使T2截止,JR1觸點(diǎn)釋放，電熱管失電而停止加熱，至此加熱冷水階段結(jié)束。 第四步為粉碎程序。當(dāng)水溫加熱到80℃后，單片機(jī)進(jìn)入粉碎階段中。CPU令P3.4口輸出高電位，使T3導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器JR2吸合，再接通粉碎電機(jī)的工作電源，使粉碎電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)刀片高速切削，實(shí)施對(duì)粉碎物的粉碎，為了減少電機(jī)的發(fā)熱量，粉碎電機(jī)每粉碎15秒就休息5秒，然后再開始第二輪粉碎，這種工作過(guò)程共循環(huán)5次，然后結(jié)束粉碎過(guò)程。 第五步為燒煮豆?jié){程序。粉碎過(guò)程結(jié)束，接下來(lái)就進(jìn)入燒煮豆?jié){階段。由于黃豆被粉碎時(shí)，雖然是在80℃水溫下進(jìn)行粉碎的，但還是會(huì)產(chǎn)生較多的泡沫，所以該階段表現(xiàn)的是加熱，與溢出之問(wèn)的一對(duì)矛盾，為了使豆?jié){機(jī)適應(yīng)較多種類植物的加熱需要，該程序中采用了加熱一次如溢出一次為一次循環(huán)，并對(duì)循環(huán) 時(shí)間進(jìn)行累計(jì)計(jì)算，加熱，溢出，停止加熱共循環(huán)8分鐘，燒煮豆?jié){程序就宣告結(jié)束。這種智能控制設(shè)計(jì)，可以保證得到滿意的豆?jié){加工效果。 第六步為報(bào)警程序。一旦豆?jié){煮好，CPU令P3.5口輸出慢節(jié)奏的音頻信號(hào)，通過(guò)T4推動(dòng)蜂鳴器B1發(fā)出嘀嘀的響聲，當(dāng)然，在此之前，你也已經(jīng)聞到香濃的豆?jié){味了 圖5.1 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的流程圖如下 第六章 結(jié)論 此次設(shè)計(jì)我做的是基于單片機(jī)的豆?jié){機(jī)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，講過(guò)多次的修改和整理，可以滿足設(shè)計(jì)的基本要求。當(dāng)放入適量浸泡好的的黃豆，加入適量的冷水，漿豆?jié){機(jī)電源插頭插入220V交流電源，豆?jié){機(jī)指示燈亮起，按下按鈕，先對(duì)豆?jié){機(jī)進(jìn)行水位檢測(cè)，符合要求后加熱管開始對(duì)水進(jìn)行加熱，當(dāng)水溫達(dá)到80度左右，豆?jié){機(jī)停止加熱。啟動(dòng)磨漿電機(jī)開始磨漿，磨漿電機(jī)按間歇方式打漿：運(yùn)轉(zhuǎn)15秒后停止運(yùn)轉(zhuǎn)，間歇5秒后再啟動(dòng)打漿電機(jī)，如此循環(huán)5次。磨完漿后，開始對(duì)豆?jié){加熱，豆?jié){溫度達(dá)到一定值時(shí)豆?jié){上溢，當(dāng)豆?jié){沫接觸到防溢電極時(shí)，停止加熱，間歇20秒后在開始加熱，如此循環(huán)5次，豆?jié){加工完成，間歇10秒后發(fā)出音響信號(hào)。 但因?yàn)槲业乃接邢?，此電路中也存在著一定的?wèn)題，比如說(shuō)三端集成穩(wěn)壓器會(huì)產(chǎn)生熱損失，溫度傳感器DS18B20在本設(shè)計(jì)中只是檢測(cè)了一下溫度，當(dāng)溫度達(dá)到80度時(shí)單片機(jī)進(jìn)行下一步工作，在這里沒(méi)有充分的利用他的功能及優(yōu)點(diǎn)，雖然這樣做給本設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的方便，使設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，不過(guò)用在這里有點(diǎn)浪費(fèi)了。 總之，此設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C52作為核心的控制元件，配合其他器件，使豆?jié){機(jī)的控制系統(tǒng)縣有功能強(qiáng)、性能可靠、電路簡(jiǎn)單、成本低的特點(diǎn)，加工經(jīng)過(guò)優(yōu)化的程序，使其有很高的智能化水平。 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我們?cè)谕趵蠋煹闹笇?dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行查閱資料，設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)電路與編寫工作程序等工作，并寫出報(bào)告。這次畢業(yè)論文對(duì)于提高我們的素質(zhì)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ浅Ｓ幸?，為以后從事電子電路方面的設(shè)計(jì)，研制電子產(chǎn)品打下了良好的基礎(chǔ)。 通過(guò)這一個(gè)多月的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識(shí)的很多漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。 雖然這只是一次的比較簡(jiǎn)單的畢業(yè)制作（基于單片機(jī)的自動(dòng)豆?jié){機(jī)控制電路），可是平心而論，也耗費(fèi)了我們不少的心血，這就讓我不得不佩服專門搞單片機(jī)開發(fā)的技術(shù)前輩，才意識(shí)到老一輩對(duì)我們社會(huì)的付出，為了人們的生活更美好，他們?yōu)槲覀兩鐣?huì)所付出多少心血?。? 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，為完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我們確實(shí)很辛苦，但苦中仍有樂(lè)，和同學(xué)們一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這些日子里，我們有說(shuō)有笑，相互幫助，多少人間歡樂(lè)在這里灑下，大學(xué)里三年的相處也許還趕不上這一個(gè)多月的共處，我感覺(jué)我和同學(xué)們之間的距離更加近了。對(duì)我而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。在此要特別感謝我的指導(dǎo)老師對(duì)我們的指導(dǎo)，在此向老師說(shuō)一聲，老師您辛苦了！當(dāng)然我也要感謝我的同學(xué)們給予我的幫助。在老師的啟發(fā)和我們共同的努力下，我們才能順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在以后的工作中，我一定會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)，充分的發(fā)揮自己的特長(zhǎng)。 在這大學(xué)的最后一頁(yè)里，我要感謝的人很多，首先要感謝我的指導(dǎo)老師王老師，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，王老師多次詢問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。王老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，深深地感動(dòng)了我，當(dāng)我遇到難題無(wú)從下手時(shí)，王老師給予我中肯的意見，我從心底感謝她。還要感謝的是我們各科任課老師，沒(méi)有你們的諄諄教誨，就沒(méi)有我們學(xué)有所長(zhǎng)的今天。然后，還要感謝寢室的同學(xué)們?cè)谖彝瓿烧撐牡倪^(guò)程中給予我的幫助和鼓勵(lì)，也是他們陪我度過(guò)這三年的生活。最后要感謝的就是我的父母，謝謝你們對(duì)我的支持。 現(xiàn)在即將揮別我的學(xué)校、老師、同學(xué)，還有我三年的大學(xué)生活，雖然依依不舍，但是對(duì)未來(lái)的路，我充滿了信心。最后，感謝在大學(xué)期間認(rèn)識(shí)我和我認(rèn)識(shí)的所有人，有你們伴隨，才有我大學(xué)生活的豐富多彩，絢麗多姿！最后再向大家說(shuō)聲謝謝！ 謹(jǐn)向各位審閱本文的專家、老師致意！ 　　　 學(xué)生： 李江奎 　　　　　　　　 2011年10月21日 參考文獻(xiàn) [l]彭為.《單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講[M].》北京：電jJ，T業(yè)出版禮，2006 [2]邱世安主編.《機(jī)電一體化技術(shù)》. 西安電子科技大學(xué)出版社2004 [3]何希才編著.《常用集成電路應(yīng)用實(shí)例》 北京電子工業(yè)出版社. 2007 [4]王兆安、劉建軍主編.《電力電子技術(shù)》北京機(jī)械工程出版社.2009 [5]潘永雄.《新編單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]》西安科技大學(xué)出版社，2003： [6]朱運(yùn)利.《單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用》北京機(jī)械工業(yè)出版社， 2005年1月第一版. 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