基于单片机AT89C52的豆浆机控制系统设计-电子类毕业设计论文.pdf

基于单片机AT8 9C52的 豆浆机控制系统设计课题名称：_系 部：_班 级：_姓 名：_学 号：_指导教师:_年 月 日毕业设计（论文）声明本人所呈交的基于单片机AT8 9c52的豆浆机控制系统设计,是我在指导 教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中J经 注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示 谢意。作者签名：日期：-1-毕业设计（论文）目录第一章：绪论.-3-1.1 摘要.-3-1.2 弓|言.-4-第二章：豆浆机控制系统的功能需求分析.-5-2.1设计方案的选择与论证.-5-2.1.1 S H6 6 P20A 基本结构特性.-5-2.1.2 AT8 9C52 基木结构特性.-6-2.2控制系统的硬件功能分析.-7-2.3控制系统的软件功能分析.-7-第三章：豆浆机控制系统的硬件设计.-9-3.1单片机的选用.-9-3.1.1单片机的简介.-9-3.2电源电路的设计.-11-3.2.1电源的作用.-11-3.2.2电源的组成.-11-3.2.3变压器容量、整流二极管的计算与选择.-12-3.2.4稳压器的选用._ 12-3.2.5电源工作原理.-13-3.3温度检测电路的设计.-13-3.3.1温度传感器DS 18 B20简介.-14-3.3.2温度传感器DS 18 B20的测温原理.-15-3.3.3 DS 18 B20 与单片机 AT8 9c52 的接 口设计.-16-3.4加热及磨浆电路的设计.-16-3.5 水位检测及沸腾溢出检测电路的设计.-18-3.6 报警电路的设计.-19-第四章：豆浆机控制系统的软件设计.-21-4.1豆浆机控制系统的流程图的设计.-21-4.2豆浆机控制系统的元器件清单.-23-第五章：结论.-25-致谢.-26-参考文献.-26-附录一：豆浆机控制系统的原理图.-27-附录二:豆浆机控制系统的PCB布局图.-28-附录三：豆浆机控制系统的Proteus仿真图.-29-附录四：豆浆机控制系统的源代码.-30-2-毕业设计（论文）第一章：绪论1.1 摘要近年来计算机在社会上运用的越来越广泛，同时大规模集成电路的发展，使 得单片机的应用走向深入。单片机特别适合于与控制有关的系统，因为它具有功 能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此，单片机 越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家 用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，再根据具体硬件结 构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本文介绍了基于单片机的豆浆机的设计，详细讨论了它将软硬件结合以实现 豆浆机运行的过程，重点在豆浆机的磨浆、加热电路，温度传感器。在文章的最 后，给出了采用定时中断方式实现的豆浆机的源程序。关键字：单片机，豆浆机，温度传感器，定时中断，延时AbstractIn recent years the use of computers in society more widely,while the development of large scale integrated circuit,making the application of S CM to depth.Microcontrollers particularly suitable for and control the system,because it has a strong functions,small size,low power consumption,cheap,reliable,easy to use features,therefore,more and more widely used in single chip automatic control,intelligent machines,instrumentation,data acquisition,military products and household appliances and other fields,often microcontroller as a core component to use,according to the specific hardware architecture,and application-specific software features object combine to make perfect.This article describes the design of S oymilk based on single chip,it will be discussed in detail the hardware and software combination to achieve the process of running S oymilk,S oymilk focus on refining,heating circuit,the temperature sensor.At the end,gives way to achieve a scheduled S oymilk interrupt source.K eywords:microcontroller,soybean milk machine,temperature sensor,timer interrupt,delay毕业设计（论文）1.2 引言豆浆机是一种新型的家用饮料机，以黄豆为原料，直接加工成熟的热 豆浆。豆浆具有极高的营养价值，是一种非常理想的健康食品。据专家介绍，在 豆浆里含有多种优质蛋白、多种维生素、多种人体必须的氨基酸和多种微量元素 等。无论成年人、老年人和儿童，只要坚持饮用，对于提高体质、预防和治疗病 症，都大有益处。若在黄豆中配以芝麻、花生、杏仁等佐料，可以做出各种分为 的鲜美饮料。随着人们健康认识的增强，为了卫生，喝的放心，纷纷选择家庭自 制豆浆，从而拉动家用微电脑全自动豆浆机市场活跃。豆浆机由粉碎黄豆的电机、豆浆加热器和控制电路三大部分组成。用单片机 研制的全自动豆浆机的控制系统，当放入适量浸泡好的的黄豆，加入适量的冷水，浆豆浆机电源插头插入220V交流电源，豆浆机指示灯亮起，按下按钮，先对豆 浆机进行水位检测，符合要求后加热管开始对水进行加热，当水温达到8 0C左 右，豆浆机停止加热。启动磨浆电机开始磨浆，磨浆电机按间歇方式打浆：运转 15秒后停止运转，间歇5秒后再启动打浆电机，如此循环5次。磨完浆后，开 始对豆浆加热，豆浆温度达到一定值时豆浆上溢，当豆浆沫接触到防溢电极时，停止加热，间歇20秒后在开始加热，如此循环5次，豆浆加工完成，间歇10秒 后发出音响信号。可见，只要按下启动按键，豆浆机就开始工作，一会儿就能喝到美味又营养 的豆浆。整个过程由单片机全自动控制，让您用起来更加的方便、更加的安全。-4-毕业设计（论文）第二章：豆浆机控制系统的功能需求分析豆浆机的控制系统以单片机为控制核心，结合控制传感器，加热及磨浆电路,水位检测及沸腾溢出电路，报警电路等的控制，达到只要启动豆浆机以后，所有 的控制过程都实现完全自动化的目的。2.1 设计方案的选择与论证该课题主要有两种方案：一种是用单片机S H6 6 P20A实现，另一种是用单片 机AT8 9c52实现。在以上两种方案中：第一种是常见的用于设计豆浆机电路，但它是4位单片微控制器，其功能于AT8 9c52较弱，需要比较多的器件来控制;第二种是新型的8位通用微处理器，硬件电路只需要一些控制部件，其他的都是 由软件来实现。相较而言，第二种电路会更新颖，更方便，更容易实现。但第二 种虽电路简单、芯片少、成本低，但编写程序相当复杂。经过一番利弊的权衡及 对今后电子业发展趋势的考量，最后敲定用单片机AT8 9c52方案实现。总的来看，单片机已成为工控领域、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计 算机，且将进一步向着CMO S化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格方 向发展，因此敲定用单片机加软编程方案符合今后电子业发展趋势；另外运用此 方案既能将自己以前学过的模拟电路、数字电路、单片机、汇编语言、Protel99 等知识结合实践进行一次全面的检测，又能为将来实际制作电路积累宝贵的经 验。2.1.1 SH66P20A基本结构特性以S H6 6 10C为核心的4位单片微控制器R O M：1K X16 位R AM：6 4X4位（数据存储器）工作电压：2.4-6.0V（典型值3.0V或5.0V）12个CMO S双相I/O引脚4层子程序嵌套（包括中断）毕业设计（论文）一个8位自动重装入定时/计数器上电复位预热定时器有效中断源：内部中断（定时器0）外部中断：PortB&portC（下降沿信号触发振荡器（用户选项）适应振荡器：32.76 8 K HZ4MHz陶瓷振荡器：400K4MHzR C振荡器：400K4MHz外部时钟：30K4MHz指令周期对于 32.76 8 K HZ 的时钟位 4/32.76 8 K HZ（=122us）对于4MHZ的时钟为4/4MHZ（g1US）两种节电工作模式：HALT和S TO PO TP类型代码保护内置看门狗定时器2.1.2 AT89C52 基本结构特性兼容MCS51指令系统8k可反复擦写（大于1000次）ISP Flash ROM32个双向输入输出口4.5-5.5V工作电压3个16位可编程定时、计数器时钟频率0-33MHZ全双工UART串行中断口线256X8bit 内部 RAM2个外部中断源低功耗空闲和省电模式毕业设计（论文）中断唤醒省电模式3级加密位看门狗（WDT）电路软件设置空闲和省电功能灵活的IS P字节和分页编程双数据寄存器指针2.2 控制系统的硬件功能分析硬件上豆浆机的控制系统首先需要有一个单片机芯片作为控制核心来控制 它的工作过程，刚开始需要进行水位检测，这就需要一个传感器，为了减少成本,这里采用一个探针来代替传感器的使用，然后开始对水进行加热，刚开始的加热 需要把水加热到80,这就需要一个温度传感器，在这里我想选用数字温度传 感器DS 18 b20,因为它是单总线器件，线路简单，体积小，省去了 A/D转换，并 行扩展等步骤，使硬件图变得简单形象了很多。当给豆浆机加热完毕后，需要启 动打浆电机开始打浆，这里我想选用的是单相串励电机，因为串励电动机具有起 动转矩大、过载能力强、调速方便、体积小、重量轻等很多优点，在家用电器中 普遍使用。当打完浆后，需要对豆浆再次加热，这里就用到了沸腾溢出的装置，与水位检测装置一样，沸腾溢出装置同样选用的是一个探针来替代了传感器。对 豆浆再次加热完毕后，预示着豆浆加工完成了，最后发出音响信号，这里就选用 一个报警器就可以了。2.3 控制系统的软件功能分析软件上就是对单片机的编程了，在编程前需要画出一个流程图，根据豆浆机 控制系统的设计要求及目的，即插上电源按卜按钮后，先对豆浆机进行水位检测,符合要求后加热管开始对水进行加热，当水温达到8 0C左右，豆浆机停止加热。启动磨浆电机开始磨浆，磨浆电机按间歇方式打浆：运转15秒后停止运转，间 歇5秒后再启动打浆电机，如此循环5次。磨完浆后，开始对豆浆加热，豆浆温 度达到一定值时豆浆上溢，当豆浆沫接触到防溢电极时，停止加热，间歇20秒-7-毕业设计（论文）后在开始加热，如此循环5次，豆浆加工完成，间歇10秒后发出音响信号。按 照上述对豆浆机控制系统的要求，完成豆浆机控制系统设计的流程图后，对单片 机进行软件的编程来配合硬件的设计以至于完成整个豆浆机控制系统的设计。-8-毕业设计（论文）第三章：豆浆机控制系统的硬件设计3.1 单片机的选用在单片机技术日趋成熟的今天，其灵活的硬件电路的设计和软件的设 计，让单片机得到了广泛的应用，几乎是从小的电子产品，到大的工业控制，单 片机都起到了举足轻重的作用。单片机小的系统结构几乎是所有具有可编程硬件 的一个缩影，可谓是“麻雀虽小，肝胆俱全”，单片机的学习和研究是对微机系 统学习和研究的简捷途径。单片机的种类较多，本设计选用的是AT8 9C52芯片控制.AT8 9C52是由ATMEL 公司生产的属于51系列单片机的一个型号。AT8 9C52是一个低电压，高性能 CMO S 8位单片机，片内含8 k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器 和256 bytes的随机存取数据存储器（R AM）,器件采用ATMEL公司的高密 度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位 中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT8 9C52单片机可为提供许多 较复杂系统控制应用场合。3.1.1 单片机的简介（1）AT8 9C52主要功能性能兼容MCS 51指令系统，8 k可反复擦写（1000次）Flash R O M32 个双向 I/O 口，256 x8 bit 内部 R AM3个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHz2个串行中断，可编程UAR T串行通道2个外部中断源，共6个中断源2个读写中断口线，3级加密位低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能（2）AT8 9C52的引脚功能AT8 9C52是为40脚双列直插封装的8位通用微处理器，采用工业标 准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8 XC52相同，其主要用 毕业设计（论文）于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据R AM及 外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥 控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。AT8 9c52的引脚图如图1所示,主要管脚有：XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。R S T/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的 复位电路。VCC（40脚）和VS S（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的 正负端。P0P3为可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义，在木设计 中，P0端口（3239脚）被定义为N1功能控制端口，分别与N1的相应功 能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为12c总线控 制端口，分别连接N1的S DAS（18脚）和S CLS（19脚）端口，12脚、27脚 及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当 前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。IC2-AT89C529RST VCCP3.0/RXD P0.0/AD0P3.1 口D P0.1/AD1P0.2/AD2XTAL2 P0.3/AD3P0.4/AD4XTAL1 P0.5/AD5P0.6/AD6P3.2/INT0 P0.7/AD7P3.3/INT1P3.4yT0 P1.7P3.5/T1 Pl.6Pl.5Pl.4Pl.3EAfVPP Pl.2PSEN Pl.lALE P1.0P3.7/RDP2.3/A11 P3.6/WRP2.2/A10P2.1/A9 P2.4/A12P2.0/A8 P2.5/A13P2.6/A14GND P2.7/A15401039113818373619353412333213814157P6543212417162325222126202728I图1单片机AT8 9C52的引脚图毕业设计（论文）在本设计中温度传感器，磨浆及加热电路，沸腾检测电路及报警电路等和 单片机连接时，只用了 P1 口和P3 口，首先通过单片机中的CPU将P1.6 口变成 高电位，使发光二极管D4发光显示，以示电源电路正常，单片机开始工作。在 对水位进行检测时，P1.0和P1.1都是作为输入端，单片机的CPU就是通过检测 这两个端口的高低电位来对水位和沸腾溢出进行检测的。加热时，因为温度传感 器为单线智能数字传感器，PL 5 口只是作为常用的输入端口和CPU进行数字传 输。当进行加热和打浆时，P3.0和P3.4作为输出端口，与三极管组成一个驱动 控制电路，当程序给一个加热或打浆信号时，这两个端口相应的变成高电位使三 极管饱和导通继而驱动继电器工作。报警电路和单片机端口组合时，单片机的端 口同样也是作为一个输出端口来使用的。3.2 电源电路的设计电源是各种电子设备必不可少的组成部分，其性能的优劣直接关系到 电子设备的技术指标以及能否安全可靠的工作。目前常用的直流稳压电源 分线性电源和开关电源两大类。随着集成电路飞速发展，稳压电路也迅速 实现集成化，市场上已有大量生产各种型号的单片机集成稳压电路。它和 分立的晶体管电路比较，具有很多突出的优点，主要体现在体积小、重量 轻、耗电省、可靠性高、运行速度快，且调试方便、使用灵活，易于进行 大量自动化生产。3.2.1电源的作用各种电子电路都要求用稳定的直流电源供电，由整流滤波电路可输出 较为平滑的直流电压，但当电网电压波动或负载改变时，将会引起输出端 电压改变而不稳定。为了获得稳定的输出电压，滤波电路的输出电压还应 该经稳压电路进行稳压。3.2.2电源的组成电源由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成。毕业设计（论文）电源变压器：将电网提供的220V交流电压转换成为各种电路设备所需 的交流电压。整流电路：利用单向导电器件将交流电转换成脉动直流电路。滤波电路：利用储能元件（电感或电容）把脉动直流电转换成比较平 坦的直流电。稳压电源：利用电路的调整作用使输出电压稳定的过程称为稳压。3.2.3变压器容量、整流二极管的计算与选择据整流原理，因为U0=0.9U2则可以得到U2=U0/0.9=5v/0.95.56 V.在考虑到变压器、绕组损耗（压降）和整流二极管的压降，在工程中必须 再在上述基础上增加5%,即U2=5.56*（1+5%）%5.8 3V,整流二极管的承受最 大的反向电压UD1=21/2U2仁8.2V因为稳压器的最大电流是3A,所以流过二 极管的最大电流IDl=l/2Ii=0.75ID2=0.75A;D2中的四个二极管的耐压值至 少应该为8.24V,允许流过的最大电流为0.75A.由于变压器输入的电压是220V,而副线圈输出的电压时12V,故有N=U1/U2=22O/12=18.1由于线圈匝数比只能为一个整数，因此匝数比取18。变压器副边的有 效值：12=1.11*1.5=1.6 7A.变压器的容量:S=UI=5.8 3*1.6 7=9.74W.3.2.4稳压器的选用集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。由于集成稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、重量轻等显著优点，在各种电源电路中得到了普遍的应用。常用的集成稳 压器有：金属圆形封装、金属菱形封装、塑料封装、带散热板塑封、扁平 式封装、双列直插式封装等。在电子制作中应用的较多的是三端固定输出 稳压器。78 XX系列集成稳压器是常用的固定正输出电压的集成稳压器，输出电 压有5V、6 V、9V、12V、15V、18 V、24V等规格，最大输出电流为1.5A。它 的工作原理：取样电路将输出电压按比例取出，送入比较放大器与基准电-12-毕业设计（论文）压进行比较，差值被放大后去控制调整管，以使输出电压保持稳定。它的 内部含有限流保护、过热保护和过压保护电路，采用了噪声低、温度飘逸 小的基准电压源，工作稳定可靠。78 XX系列集成稳压器为三端器件，一脚 为输入端，一脚为接地端，一脚为输出端，使用十分方便。在此设计中我选用的是78 XX系列中的7805,它能够提供多种固定的输 出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输 出电流可达1A,虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电 压和电流。在本设计中就是利用它把12V的直流电压变成5V的稳定电压给 单片机提供电源，以确保正常工作。3.2.5电源工作原理整个电源电路如图2所示，控制电路采用变压器降压、晶体二极管整流等 方法获得工作电源。当电源插头J 1插入220V交流电,T1开始对220V交流电进 行降压，从次级输出12V左右的低压交流电，从而适应电路的使用要求。整流硅 对次级输出的交流电进行桥式整流，再由E2、C2进行滤波，已形成较平滑的直 流电，送给三端集成正输出稳压器7805进行稳压调整。经7805稳压作用后输出+5V的直流电压，经E3、C3滤波后输出纹波很低的+5V电压，作为单片机的工作 电源，以保证单片机工作时的稳定和可靠。IC1+5V图2豆浆机控制系统的电源电路3.3温度检测电路的设计当豆浆机正常工作时，需要先加热到80度左右的温度，然后停止加热 继续下一步的工作，所以这就需要一个温度传感器来检测水温，这里我选 用的是DS 18 B20智能温度传感器，选择它是因为它的测温系统简单，测温毕业设计（论文）精度高，连接方便，占用口线少，转换速度快，与微处理器的接口简单，给硬件设计工作带来了极大的方便，能有效地降低成本。3.3.1温度传感器DS 18 B20简介DS 18 B20是美国DALLAS半导体公司继DS 18 20之后最新推出的一种改进型智 能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实 际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。可以分别在93.75 ms 和750 ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS 18 B20读出的信息或写入DS 1 8 B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写，温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS 18 B20供电，而无需额外电源。因而使用DS 18 B20 可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分 辨率等方面较DS 18 20有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满 意的效果。（1）DS 18 B20 的特性独特的单线接口，只需一个接口引脚即可通信多点能力使分布式温度检测应用得以简化不需要外部元件可用数据线供电不需要备份电源测量范围从-55至+125C,增量值为0.5。以九位数字值方式读出温度在一秒（经典值）内把温度变换为数字用户可以定义的，非易失性的温度变换为数字告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件（温度警告情况）应用范围包括恒温控制，工业系统，消费类产品，温度计或任何热敏系统（2）DS 18 B20的引脚功能DS 18 B20的引脚图如图3所示:1.GND为电源地2.DQ为数字信号输入/输出端-14-毕业设计（论文）3.VDD为外接供电电源FR-35导装图3温度传感器DS 18 B20的引脚图3.3.2温度传感器DS 18 B20的测温原理下面介绍51单片机AT8 9C52与温度传感器芯片DS 18 B20构成的测温系统 的测温原理。如图4所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1,高温度系数晶振随温度变化其 震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着 计数门，当计数门打开时，DS 18 B20就对低温度系数振荡产生的时钟脉冲后进 行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每 次测量前，首先将-55 所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 C所对应的一个基数值。减法计数器1 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到 0时温度寄存器的值将加1,减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器 2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温 度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数 器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测 温度值，这就是DS 18 B20的测温原理。另外，由于DS 18 B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS 18 B20的各种操作必须按协议进行。操作协议毕业设计（论文）为：初始化DS 18 B20（发复位脉冲）一发R O M功能命令一发存储器操作命令一 处理数据。3.3.3 DS 18 B20与单片机AT8 9C52的接口设计DS 18 B20与单片机AT8 9C52的接口设计如图4所示，P1.5 口接单线总线 为保证在有效的DS 18 B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MO S FET管和 AT8 9C52的P1.1来完成对总线的上拉。当DS 18 B20处于写存储器操作和温度 A/D变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10 p so采用寄 生电源供电方式是VDD和GND端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送 接收口必须是三态的。主机控制DS 18 B20完成温度转换必须经过3个步骤：初 始化、R O M操作指令、存储器操作指令。假设单片机系统所用的晶振频率为12 MHz,根据DS 18 B20的初始化时序、写时序和读时序，分别编写3个子程序：INIT为初始化子程序，WR ITE为写（命令或数据）子程序，R EAD为读数据子 程序，所有的数据读写均由最低位开始，实际在实验中不用这种方式，只要在数 据线上加一个上拉电阻4.7 kQ,另外2个脚分别接电源和地。3.4加热及磨浆电路的设计加热电路的作用是通过加热管把磨成粉沫的黄豆煮熟，本设计使用的加热器 的功率为8 00W；磨浆电路的作用是通过电机把黄豆搅拌成粉沫，电机选用的是 单相串励电机，由于串励电动机具有起动转矩大、过载能力强、调速方便、体积毕业设计（论文）小、重量轻等很多优点，在家用电器中普遍使用。但是串励电机的转速很高，为 了避免其连续工作容易造成损坏，本设计采用的是间歇性打浆的方式。单片机输出电流经三极管放大，来驱动继电器闭合，使加热管发热把豆浆煮 熟。同理，继电器闭合使电机运转把黄豆搅碎。加热及磨浆电路的工作原理如图5所示，加热及磨浆电路由继电器J R 1、J R 2,三极管T2、T3,电阻R 5、R 6以及二极管DI,D2,单片机AT8 9c52。当单片机 工作时，检测完水位正常后，赋给P1.1一个低电平，软件检测到PL1变为低电 平后，赋给单片机P3.0脚一个高电平，使三极管T2饱和导通，电流流过继电器 J R 1,使触点闭合，于是加热管得电开始对豆浆加热，当温度达到80度时，单线 数字温度传感器DS 18 B20将温度信号传给单片机，单片机检测到这个信号后，使P3.0脚变为低电平，三极管T2截止，继电器触点断开，电阻丝停止加热。加 热结束后，单片机P3.4脚变为高电平，使三极管T3饱和导通，从而让继电器触 点闭合，于是电机得电开始打浆，在系统程序得控制下，打浆机按间歇方式打浆。电机运转20秒后，单片机P3.4脚变为低电平，使三极管T3截止，继电器触点 断开，电机停止打浆，间歇10秒后，单片机P3.4脚乂恢复为高电平，从而继续 驱动电机工作，如此循环5次后打浆结束。-17-毕业设计（论文）图5豆浆机控制系统的加热及磨浆电路3.5 水位检测及沸腾溢出检测电路的设计水位检测及沸腾溢出电路的作用是以传感器作为信息采集系统的前端单元 来控制家用豆浆机缺水时干烧及沸腾溢出等问题。这里采用探针作为传感器来检 测水位及沸腾溢出，然后通过比较器输出高低电平，这样就可以通过单片机检测 比较器输出电平的高低来检测水位及沸腾时的溢出状态。水位检测及沸腾溢出电路的原理如图6所示，K I,K 2分别是水位检测传感 器和沸腾溢出传感器，为了减少成本，这里采用探针来代替这两个传感器，使用 中将装植物的金属杯接捽制电路的公共点“地”，探针分别通过传输线与单片机 的Pl.l,P1.0端连接。正常工作时，K 1被水淹没，它和地之间的电阻较小，与 R 13共同对+5V分压，U+得到比U-低的电压，比较器IC3B输出低电平。缺水 时，K 1露出水面，它的电阻很大，R 13共同对+5V分压，U+得到比U-高的电压，比较器IC3B输出高电平。用软件检测比较器IC3B的输出电平，便知是否缺水。-18-毕业设计（论文）用同样的方法检测豆浆是否沸腾溢出。豆浆沸腾之前，电极K 2远离水面，它和地之间的电阻很大，与R 14共同对+5V分压，U+得到比U-高的电压，比 较器IC3c输出高电平。豆浆沸腾时，泡沫淹没K 2,电阻小，与R 14共同对+5V 分压，U+得到比U-低的电压，比较器IC3C输出低电平。用软件检测比较器IC3C图6豆浆机控制系统的缺水及沸腾溢出电路3.6 报警电路的设计报警电路的作用是通过蜂鸣器发出声音信号，提醒主人豆浆已经煮好了。声音信号电流从单片机的P3.5脚输入到三极管T4,使功率放大，驱动蜂鸣 器B1发出声音。报警电路如图所7示,报警电路由单片机AT8 9c52、电阻R 7、三极管T4与 蜂鸣器B1组成。通过事先编写的程序，在单片机的控制下，系统开始工作，当 加热完成后，单片机P3.5脚自动输出一个高电平，通过电阻R 7使三极管T4饱 和导通，于是蜂鸣器B1发出报警声音，提醒主人豆浆加热完成。毕业设计（论文）豆浆机控制系统的报警电路图7-20-毕业设计（论文）第四章：豆浆机控制系统的软件设计4.1豆浆机控制系统的流程图的设计图8豆浆机控制系统的流程图毕业设计（论文）豆浆机控制系统的流程图如图8所示，先上电初始化，然后按下按钮，先检 测水位符合要求吗，如果不符合，则由警鸣器发出嘀嘀的声音来提示主人，如果 符合要求，则开始对豆浆机的冷水进行加热，当加热到80以后，则停止加热,开始进行打浆程序，打15秒停15秒，按这样的方式循环5次，打浆程序结束后 开始进行对豆浆进行再加热，待溢出后停上20秒后，再加热直到溢出，以这样 的方式循环5次，豆浆加工完成，10秒后由音响提醒主人豆浆煮好。第一步为初始化程序。单片机得到+5V工作电压后就进入工作状态。首先，+5V电压对E1进行充电，使单片机R S T（复位）端瞬间变成高电位，从而使单 片机硬件复位。由于E1的放电作用，又使复位端点位逐渐减低，最后，复位端 由高电位变成了低电位，完成了复位任务，随后单片机将进入初始化，单片机完 成初始化后即开始运行程序。程序是通过单片机中的CPU将P1.6 口变成高电位,使发光二极管D4发光显示，以示电源电路正常，单片机开始工作。第二步为水位检测程序。按下按钮S W1,单片机进入工作状态后，CPU将以 访问P1.1端电位的形式来判断检查豆浆机中是否有水，以及检查水位是否符合 要求。如果PL1端电位为高电位，说明水位不符合要求，单片机就令P3.5端输 出提示信号，通过三极管T4放大后推动B1,使蜂鸣器发出急促响声。如果Pl.1 端为低电位，则说明水位的高度符合要求，单片机即进入下一工作阶段。第三步为水加热程序。当水位符合要求后，CPU就令P3.0 口由低电位变成 高电位，使T2导通，驱动继电器J R 1动作，通过J R 1的触点作用将电热器与22 0V电源接通，于是加热管对冷水开始加热，直至水温加热到80,这种加热也 称之为预加热，主要是为了防止在以后粉碎黄豆等物时，避免产生大量的泡沫。在烧煮豆浆时就不会因泡沫过多而造成频繁的溢出，造成加热频繁的被迫停止，延长了豆浆的加工时间，所以，预加热在自动豆浆机中是很有必要的，当水温达 到80时，单线数字温度传感器DS 18 B20将温度信号传给单片机P1.5 口，当C PU接受到来自PL 5 口的停止加热的控制信号后，即令P3.0 口为低电位，使T2 截止,J R 1触点释放，电热管失电而停止加热，至此加热冷水阶段结束。第四步为粉碎程序。当水温加热到80后，单片机进入粉碎阶段中。CPU令 P3.4 口输出高电位，使T3导通，驱动继电器J R 2吸合，再接通粉碎电机的工作 电源，使粉碎电机高速旋转，带动刀片高速切削，实施对粉碎物的粉碎，为了减-22-毕业设计（论文）少电机的发热量，粉碎电机每粉碎15秒就休息5秒，然后再开始第二轮粉碎，这种工作过程共循环5次，然后结束粉碎过程。第五步为烧煮豆浆程序。当粉碎过程结束，接下来就进入烧煮豆浆阶段。由 于豆浆被粉碎时，虽然是在80水温下进行粉碎的，但还是会产生较多的泡沫,所以该阶段表现的是加热与溢出之间的一对矛盾，为了使豆浆机适应较多种类植 物的加工需要，该程序中采用了加热一次如溢出一次为一次循环，并对循环次数 进行累计计算，加热，溢出，停止加热共循环5次，烧煮豆浆程序就宣告结束。这种智能控制设计，可以保证得到满意的豆浆加工效果。第六步为报警程序。一旦豆浆煮好，CPU令P3.5 口输出慢节奏的音频信号,通过T4推动蜂鸣器B1发出嘀嘀的响声，当然，在此之前，你也已经闻到香浓的 豆浆味了4.2豆浆机控制系统的元器件清单Part TypeDesignatorFootprint1N4001DIDIO DEO.41N4001D2DIODEO.41N4001D3IN40014.7KR 5AXIALO.44.7KR 7AXIALO.44.7KR 6AXIALO.4J P2S 410KR 12AXIALO.410KR llAXIALO.410KR 9AXIALO.410KR IOAXIALO.410KR 4AXIALO.410KR 8AXIALO.410KR 2AXIALO.410KR 3AXIALO.410uF/16 VElR B.2/.412MXT1XTAL115PC7R ADO.115PC8R ADO.116 AJ P1S 447uF/16 V1:3R B.2.4-23-毕业设计（论文）100KR 14AXIALO.4100KR 13AX1AL0.4104C2R ADO.1104C4R ADO.1104ClR ADO.1104C3R ADO.1104C5R ADO.1104C6R ADO.1220V/12VT1470uF/16 VE2R B.2/.47805IC1C0N3AC220VJ IAT8 9C52IC2DIP40BUZZERBlC8 050T2T092CC8 050T3T092CC8 050T4T092C-DS 18 B20T5C03HEATRIDIO DEO.7LEDDIR ADO.1LM324IC3CT092CLM324IC3BT092CMO TO RMlC0N3-24-毕业设计（论文）第五章：结论此次设计我做的是基于单片机的豆浆机的控制系统的设计，讲过多次的修改 和整理，可以满足设计的基本要求。当放入适量浸泡好的的黄豆，加入适量的冷 水，浆豆浆机电源插头插入220V交流电源，豆浆机指示灯亮起，按下按钮，先 对豆浆机进行水位检测，符合要求后加热管开始对水进行加热，当水温达到80 度左右，豆浆机停止加热。启动磨浆电机开始磨浆，磨浆电机按间歇方式打浆：运转15秒后停止运转，间歇5秒后再启动打浆电机，如此循环5次。磨完浆后,开始对豆浆加热，豆浆温度达到一定值时豆浆上溢，当豆浆沫接触到防溢电极时,停止加热，间歇20秒后在开始加热，如此循环5次，豆浆加工完成，间歇10秒 后发出音响信号。但因为我的水平有限，此电路中也存在着一定的问题，比如说三端集成稳压 器会产生热损失，温度传感器DS 18 B20在本设计中只是检测了一下温度，当温 度达到80度时单片机进行下一步工作，在这里没有充分的利用他的功能及优点，虽然这样做给本设计带来了很大的方便，使设计变得简单，不过用在这里有点浪 费了。总之，此设计以单片机AT8 9C52作为核心的控制元件，配合其他器件，使 豆浆机的控制系统具有功能强、性能可靠、电路简单、成本低的特点，加上经过 优化的程序，使其有很高的智能化水平。-25-毕业设计（论文）致谢在这大学的最后一页里，我要感谢的人很多，首先要感谢我的指导老师钟藁 藁老师，在整个毕业设计过程中，钟老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。钟老师一丝不苟的作风，严谨求实 的态度，踏踏实实的精神，深深地感动了我，当我遇到难题无从下手时，钟老师 总能给予我中肯的意见，我从心底里感谢他。还要