豆?jié){機(jī)控制器設(shè)計(jì)

1、本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)題目： 豆?jié){機(jī)控制器 專業(yè)班級： 電信 學(xué)號： 學(xué)生姓名： 同組人： 2014年 6 月 20 日 太原理工大學(xué)專業(yè)班級電信學(xué)生姓名課程名稱嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)名稱豆?jié){機(jī)控制器設(shè)計(jì)周數(shù)1.5周指導(dǎo)教師王峰設(shè)計(jì)任務(wù)主要設(shè)計(jì)參數(shù)豆?jié){機(jī)控制器變壓器容量、整流二極管的計(jì)算 電容 以及電阻的計(jì)算設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)要求1、當(dāng)放入適量浸泡好的黃豆、加入適量的冷水，將豆?jié){機(jī)電源插頭插入220V交流電源，豆?jié){機(jī)指示燈亮起、發(fā)熱管開始對水進(jìn)行加熱，當(dāng)水加熱到80度左右，豆?jié){機(jī)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(jī)發(fā)出提示音，即

2、告豆?jié){加工結(jié)束。2、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(gè)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。主要參考資 料單片機(jī)原理及應(yīng)用楊恢先、黃輝先等 人民郵電出版社，2007.01 單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用 朱運(yùn)利 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.07學(xué)生提交歸檔文件按題目要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，寫出設(shè)計(jì)報(bào)告，給出源程序。課程設(shè)計(jì)任務(wù)書注：1.課程設(shè)計(jì)完成后，學(xué)生提交的歸檔文件應(yīng)按照：封面任務(wù)書說明書圖紙的順序進(jìn)行裝訂上交（大張圖紙不必裝訂） 2.可根據(jù)實(shí)際內(nèi)容需要續(xù)表，但應(yīng)保持原格式不變。指導(dǎo)教師簽名： 日期： 目錄一、設(shè)計(jì)目的1二、設(shè)計(jì)要求1三、設(shè)計(jì)思路1四、設(shè)計(jì)過程14.1 單片機(jī)的

3、選用24.2 電源電路的設(shè)計(jì)54.2.1 電源的作用5電源的組成5變壓器容量、整流二極管的計(jì)算與選擇6穩(wěn)壓器的選用6電源工作原理74.3加熱及磨漿電路的設(shè)計(jì)74.4 水位檢測及沸騰溢出檢測電路的設(shè)計(jì)84.5 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)94.6 主動消泡裝置10五 高效省時(shí)的豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的流程的設(shè)計(jì)11六.調(diào)試13七 設(shè)計(jì)總結(jié)13八 參考文獻(xiàn)14九 附錄14一、設(shè)計(jì)目的我設(shè)計(jì)這款豆?jié){機(jī)的目的在于它能使人們在匆忙而又寶貴的早晨用最短的時(shí)間能夠喝上營養(yǎng)豐富的豆?jié){。有調(diào)查指出現(xiàn)在上班族和學(xué)生兩大社會群體有40%的人是經(jīng)常不吃早餐的，而原因大多是沒有時(shí)間做早餐。所以這樣的一款高效省時(shí)的豆?jié){機(jī)想必會大受消費(fèi)者歡迎的

4、。中國已經(jīng)逐漸進(jìn)入老齡化社會，為健康和養(yǎng)生服務(wù)的產(chǎn)品一定會有很大的市場。設(shè)計(jì)一臺能為我們的健康和養(yǎng)生服務(wù)的豆?jié){機(jī)是很有意義的。這樣就能使更多的人在匆忙的早晨喝上新鮮美味的豆?jié){。二、設(shè)計(jì)要求1、當(dāng)放入適量浸泡好的黃豆、加入適量的冷水，將豆?jié){機(jī)電源插頭插入220V交流電源，豆?jié){機(jī)指示燈亮起、發(fā)熱管開始對水進(jìn)行加熱，當(dāng)水加熱到80度左右，豆?jié){機(jī)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(jī)發(fā)出提示音，即告豆?jié){加工結(jié)束。2、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(gè)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。三、設(shè)計(jì)思路豆?jié){機(jī)的控制系統(tǒng)以單

5、片機(jī)AT89C51為控制核心，結(jié)合控制傳感器，加熱及磨漿電路，水位檢測及沸騰溢出電路，報(bào)警電路，主動消泡裝置的控制，達(dá)到只要啟動豆?jié){機(jī)以后，所有的控制過程都實(shí)現(xiàn)完全自動化的目的四、設(shè)計(jì)過程軟件上就是對單片機(jī)的編程了，在編程前需要畫出一個(gè)流程圖，根據(jù)高效省時(shí)的豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及目的，即插上電源按下按鈕后，先對豆?jié){機(jī)進(jìn)行水位檢測，符合要求后加熱管開始對水進(jìn)行加熱，這時(shí)加熱管是以1500w的功率對水加熱的。當(dāng)水溫達(dá)到80左右，啟動磨漿電機(jī)開始磨漿，磨漿電機(jī)不間斷的打漿，磨漿的同時(shí)對豆?jié){這時(shí)加熱管改為750w的功率工作。當(dāng)豆?jié){研磨完畢時(shí)電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，加熱管改為400w的功率對豆?jié){進(jìn)行加熱。最

6、后階段使用350W對豆?jié){加熱，由于加熱的緣故會豆?jié){上溢，當(dāng)豆?jié){沫接觸到防溢電極時(shí)，暫停磨漿，啟動主動消泡裝置，進(jìn)行消泡。這樣直到豆?jié){加工完成，間歇30秒后發(fā)出聲音信號。實(shí)際工作中，打漿的時(shí)候會有少量的豆?jié){濺到防溢電極上，這時(shí)就需要一個(gè)延時(shí)子程序?qū)ζ溥M(jìn)行延時(shí)使得豆?jié){機(jī)不會產(chǎn)生誤操作。按照上述對高效省時(shí)的豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的要求，完成高效省時(shí)的豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖后，對單片機(jī)進(jìn)行軟件的編程來配合硬件的設(shè)計(jì)以至于完成整個(gè)高效省時(shí)的豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。豆?jié){機(jī)控制器結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。單片機(jī)缺水檢測模塊溢出檢測模塊電動機(jī)驅(qū)動報(bào)警模塊加熱驅(qū)動晶振電路電源電路圖1 豆?jié){機(jī)控制器結(jié)構(gòu)框圖4.1 單片機(jī)的選

7、用單片計(jì)算機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)（Single-chip Microcomputer），是集CPU、RAM、ROM、定時(shí)、計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的智能化產(chǎn)品都用到了單片機(jī)。它具有體積小，成本低，功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛被應(yīng)用于智能產(chǎn)品和工業(yè)智能化上。51單片機(jī)是個(gè)單片機(jī)中最為典型和最具代表性的一種。本設(shè)計(jì)采用常見的AT89C51. 單片機(jī)主要用于控制目的，要求構(gòu)成的監(jiān)測控制系統(tǒng)有實(shí)時(shí)、快速的外部響應(yīng)，能迅速采集到大量數(shù)據(jù)，做出邏輯判斷與推理后實(shí)現(xiàn)對被控制對象的參數(shù)調(diào)整與控制。單片機(jī)現(xiàn)階段的發(fā)展方向是以8位為主，目標(biāo)是高性能、高可靠性、低電壓、低功耗、低噪聲和低成本。

8、 AT89C51是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89C51為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89C51具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，

9、AT89C51 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。中斷：AT89C51 有6個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷（INT0 和INT1），三個(gè)定時(shí)中斷（定時(shí)器0、1、2）和一個(gè)串行中斷。這些中斷如圖10所示每個(gè)中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。IE還包括一個(gè)中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷。如表5所示，IE.6位是不可用的。對于AT89C51，IE.

10、5位也是不能用的。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫1。它們?yōu)锳T89系列新產(chǎn)品預(yù)留。定時(shí)器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或邏輯觸發(fā)。程序進(jìn)入中斷服務(wù)后，這些標(biāo)志位都可以由硬件清0。實(shí)際上，中斷服務(wù)程序必須判定是否是TF2 或EXF2激活中斷，標(biāo)志位也必須由軟件清0。定時(shí)器0和定時(shí)器1標(biāo)志位TF0 和TF1在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的S5P2被置位。它們的值一直到下一個(gè)周期被電路捕捉下來。然而，定時(shí)器2 的標(biāo)志位TF2 在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的S2P2被置位，在同一個(gè)周期被電路捕捉下來。中斷允許控制寄存器（IE）：89C51對中斷源的開放或屏蔽是由中斷允許寄存器IE控制的中斷允許控制位=1，允許中

11、斷；中斷允許控制位=0，禁止中斷。晶振特性：如圖2.a所示，AT89C51 單片機(jī)有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，XTAL1和XTAL2 分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來一起構(gòu)成自激振蕩器。從外部時(shí)鐘源驅(qū)動器件的話，XTAL2 可以不接，而從XTAL1 接入，如圖2.b所示。由于外部時(shí)鐘信號經(jīng)過二分頻觸發(fā)后作為外部時(shí)鐘電路輸入的，所以對外部時(shí)鐘信號的占空比沒有其它要求，最長低電平持續(xù)時(shí)間和最少高電平持續(xù)時(shí)間等還是要符合要求的。 a. 內(nèi)部振蕩電路連接圖 b. 外部振蕩電路連接圖圖2 振蕩電路內(nèi)外部鏈接圖石英晶振 C1，C2=30PF±10PF 陶瓷諧振

12、器 C1，C2=40pF±10pF。圖3 單片機(jī)AT89C51的引腳圖 在本設(shè)計(jì)中磨漿及加熱電路，沸騰檢測電路及報(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。在對水位進(jìn)行檢測時(shí)，P1.0和P1.1都是作為輸入端，單片機(jī)的CPU就是通過檢測這兩個(gè)端口的高低電位來對水位和沸騰溢出進(jìn)行檢測的。加熱時(shí)，因?yàn)闇囟葌鞲衅鳛閱尉€智能高效省時(shí)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)動控制電路，當(dāng)

13、程序給一個(gè)加熱或打漿信號時(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)輸出端口來使用的。4.2 電源電路的設(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，市場上已有大量生產(chǎn)各種型號的單片機(jī)集成穩(wěn)壓電路。它和分立的晶體管電路比較，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)行大量自動化生產(chǎn)。4.2.1 電源

14、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)電壓波動或負(fù)載改變時(shí)，將會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)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓。4.2.2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)換成脈動直流電路。濾波電路：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：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。4.2.3變壓器容量、整流二極管的計(jì)算與選擇據(jù)整流

15、原理，因?yàn)閁0=0.9U2則可以得到U2=U0/0.9=5v/0.95.56V.在考慮到變壓器、繞組損耗（壓降）和整流二極管的壓降，在工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UD1=21/2U28.2V因?yàn)榉€(wěn)壓器的最大電流是3A，所以流過二極管的最大電流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N=U1/U2=220/12=18.1由于線圈匝數(shù)比只能為一個(gè)整數(shù)，因此匝數(shù)比取18。變

16、壓器副邊的有效值：I2=1.11*1.5=1.67A.變壓器的容量：S=UI=5.83*1.67=9.74W.4.2.4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(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

17、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)、過熱保護(hù)和過壓保護(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(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

18、電源，以確保正常工作。4.2.5電源工作原理 整個(gè)電源電路如圖4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)電源插頭J1插入220V交流電,T1開始對220V交流電進(jìn)行降壓，從次級輸出12V左右的低壓交流電，從而適應(yīng)電路的使用要求。整流硅對次級輸出的交流電進(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7805進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整。經(jīng)7805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 高效省時(shí)的豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的電源電路4.3加熱及磨漿電路的設(shè)計(jì)加熱電路的

19、作用是通過加熱管把磨成粉沫的黃豆煮熟，本設(shè)計(jì)使用的加熱器的最大功率為1500W；磨漿電路的作用是通過電機(jī)把黃豆攪拌成粉沫，電機(jī)選用的是單相串勵電機(jī)，由于串勵電動機(jī)具有起動轉(zhuǎn)矩大、過載能力強(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。但是串勵電機(jī)的轉(zhuǎn)速很高，為了避免其連續(xù)工作容易造成損壞，本設(shè)計(jì)采用的是間歇性打漿的方式。 單片機(jī)輸出電流經(jīng)三極管放大，來驅(qū)動繼電器閉合，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。圖5 加熱及磨漿電路 加熱及磨漿電路的工作原理如圖5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D1，D2,單片機(jī)

20、AT89C51。當(dāng)單片機(jī)工作時(shí)，檢測完水位正常后，賦給P1.1一個(gè)低電平，軟件檢測到P1.1變?yōu)榈碗娖胶?，賦給單片機(jī)P3.0腳一個(gè)高電平，使三極管T2飽和導(dǎo)通，電流流過繼電器JR1，使觸點(diǎn)閉合，于是加熱管得電開始對豆?jié){加熱，加熱持續(xù)3分鐘，這時(shí)的溫度達(dá)到80度左右，啟動電動機(jī)進(jìn)行打漿。加熱功率為750W的時(shí)候，單片機(jī)P3.4腳為高低電平交替，使三極管T3飽和導(dǎo)通和斷開，從而控制繼電器觸點(diǎn)閉合與開啟，實(shí)現(xiàn)了功率的轉(zhuǎn)變。其后的400W與300W也使用同樣的方法獲得。4.4 水位檢測及沸騰溢出檢測電路的設(shè)計(jì) 水位檢測及沸騰溢出電路的作用是以傳感器作為信息采集系統(tǒng)的前端單元來控制家用豆?jié){機(jī)缺水時(shí)干燒及

21、沸騰溢出等問題。這里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(jī)檢測比較器輸出電平的高低來檢測水位及沸騰時(shí)的溢出狀態(tài)。 水位檢測及沸騰溢出電路的原理如圖6所示，K1，K2分別是水位檢測傳感器和沸騰溢出傳感器，為了減少成本，這里采用探針來代替這兩個(gè)傳感器，使用中將裝植物的金屬杯接控制電路的公共點(diǎn)“地”，探針分別通過傳輸線與單片機(jī)的P1.1，P1.0端連接。正常工作時(shí)，K1被水淹沒，它和地之間的電阻較小，與R13共同對+5V分壓，U+得到比U-低的電壓，比較器IC3B輸出低電平。缺水時(shí)，K1露出水面，它的電阻很大，R13共同對+5V分壓，U+得到比U-高

22、的電壓，比較器IC3B輸出高電平。用軟件檢測比較器IC3B的輸出電平，便知是否缺水。用同樣的方法檢測豆?jié){是否沸騰溢出。豆?jié){沸騰之前，電極K2遠(yuǎn)離水面，它和地之間的電阻很大，與R14共同對+5V分壓，U+得到比U- 高的電壓，比較器IC3C輸出高電平。豆?jié){沸騰時(shí)，泡沫淹沒K2，電阻小，與R14共同對+5V分壓，U+得到比U-低的電壓，比較器IC3C輸出低電平。用軟件檢測比較器IC3C的輸出電平，便知豆?jié){是否沸騰溢出。圖6 高效省時(shí)的豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的缺水及沸騰溢出電路4.5 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 報(bào)警電路的作用是通過蜂鳴器發(fā)出聲音信號，提醒主人豆?jié){已經(jīng)煮好了。聲音信號電流從單片機(jī)的P3.5腳輸入到三極管

23、T4，使功率放大，驅(qū)動蜂鳴器B1發(fā)出聲音。報(bào)警電路如圖7所示，報(bào)警電路由單片機(jī)AT89C51、電阻R7、三極管T4與蜂鳴器B1組成。通過事先編寫的程序，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腳自動輸出一個(gè)高電平，通過電阻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。 8550圖7 高效省時(shí)的豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的報(bào)警電路4.6 主動消泡裝置主動消泡裝置主要是由兩根吊掛在磨漿電機(jī)主軸上的銅制金屬棒制成。通過多次試驗(yàn)得出：當(dāng)兩根銅棒安裝在防溢電極水平線下方3cm處時(shí)，消泡效果最佳。豆?jié){機(jī)結(jié)構(gòu)及消泡裝置具體位置如圖8所示。圖8 豆?jié){機(jī)的主要結(jié)構(gòu)簡圖五 高

24、效省時(shí)的豆?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)警啟動加熱管用1500W全功率對水加熱至80啟動電機(jī)打漿，兩分鐘后加熱管功率降至750W打漿完畢，加熱管功率降至400W進(jìn)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9 高效省時(shí)的豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的流程圖 高效省時(shí)的豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的流程圖如圖9所示，先上電初始化，然后按下按鈕，先檢測水位符合要求嗎，如果不符合，則由警鳴器發(fā)出嘀嘀的聲音來提示主人，如果符合要求，則加熱管用全功率1500W開始對豆?jié){機(jī)內(nèi)的冷水進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱到80以后，啟動電動機(jī)進(jìn)行打漿，2分鐘后加熱管的功率降至750W，直到打

25、漿結(jié)束進(jìn)入小功率煮漿階段，這時(shí)的加熱管功率為400W。煮漿階段豆?jié){由于加熱會起泡，如果泡沫觸到防溢電極則啟動主動消泡裝置，如此往復(fù)，直到完成煮漿過程，延時(shí)10后蜂鳴器發(fā)出聲音進(jìn)行提示。 第一步為初始化程序。單片機(jī)得到+5V工作電壓后就進(jìn)入工作狀態(tài)。首先，+5V電壓對 E1進(jìn)行充電，使單片機(jī)RST（復(fù)位）端瞬間變成高電位，從而使單片機(jī)硬件復(fù)位。由于E1的放電作用，又使復(fù)位端電位逐漸減低，最后，復(fù)位端由高電位變成了低電位，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。程序是通過單片機(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

26、始工作。 第二步為水位檢測程序。按下按鈕SW1，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)后，CPU將以訪問P1.1端電位的形式來判斷檢查豆?jié){機(jī)中是否有水，以及檢查水位是否符合要求。如果P1.1端電位為高電位，說明水位不符合要求，單片機(jī)就令P3.5端輸出提示信號，通過三極管T4放大后推動B1,使蜂鳴器發(fā)出急促響聲。如果 P1.1端為低電位，則說明水位的高度符合要求，單片機(jī)即進(jìn)入下一工作階段。 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)動繼電器JR1動作，通過JR1的觸點(diǎn)作用將電熱器與220V電源接通，于是加熱管對冷水開始加熱，直至水溫加熱到80，這種加熱也稱之為預(yù)加熱

27、，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)就不會因泡沫過多而造成頻繁的溢出，造成加熱頻繁的被迫停止，延長了豆?jié){的加工時(shí)間，所以，預(yù)加熱在自動豆?jié){機(jī)中是很有必要的，當(dāng)加熱3分鐘后水溫達(dá)到80時(shí)，CPU發(fā)出電機(jī)啟動的控制信號后，即令P3.4口為低電位，使T3導(dǎo)通,JR2觸點(diǎn)閉合，電機(jī)啟動，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)，帶動刀片高速切削，實(shí)施對粉碎物的粉碎直至粉碎完全。電機(jī)啟動兩分鐘后，CPU向P3.0口發(fā)出指

28、令，使之輸出高低電平周期為之前的二分之一，起到半功率加熱的目的。 第五步為燒煮豆?jié){程序。當(dāng)粉碎過程結(jié)束，接下來就進(jìn)入燒煮豆?jié){階段。先使用400W的功率加熱30秒，在改為350W加熱直到結(jié)束。由于豆?jié){被粉碎時(shí)，雖然是在80水溫下進(jìn)行粉碎的，但還是會產(chǎn)生較多的泡沫，所以該階段表現(xiàn)的是加熱與溢出之間的一對矛盾，為了使豆?jié){機(jī)適應(yīng)較多種類植物的加工需要，該程序中與防溢電極配合，當(dāng)防溢電極檢測到有豆?jié){溢出則停止磨漿，并啟動主動消泡裝置進(jìn)行消泡，消泡結(jié)束后再繼續(xù)進(jìn)行磨漿加熱，直到豆?jié){磨好煮熟，燒煮豆?jié){程序就宣告結(jié)束。這種智能高效省時(shí)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，C

29、PU令P3.5口輸出慢節(jié)奏的音頻信號，通過T4推動蜂鳴器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。六.調(diào)試經(jīng)過調(diào)試，豆?jié){機(jī)開始工作時(shí)指示燈點(diǎn)亮，加熱器開始對水進(jìn)行加熱。當(dāng)水溫加熱到80時(shí)豆?jié){機(jī)停止加熱。之后開始攪拌，每攪拌15s停5s共5次。再經(jīng)過2min的燒煮，最后豆?jié){機(jī)發(fā)出提醒音，加工結(jié)束。七 設(shè)計(jì)總結(jié)此次課程設(shè)計(jì)要求我們在老師的指導(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。這次課程設(shè)計(jì)論文對于提高我們的素質(zhì)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ浅Ｓ幸妫瑸橐院髲氖码娮与娐贩矫娴脑O(shè)計(jì)，研制電子產(chǎn)品打下了良好的基礎(chǔ)。通過這兩個(gè)多星期的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自

30、己知識的很多漏洞，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。這次的課程設(shè)計(jì)也讓我看到了團(tuán)隊(duì)的力量，我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。剛開始的時(shí)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(jì)，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(jì)中一人獨(dú)立設(shè)計(jì)、制作是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，大家的交流討論能幫助自己解決很多實(shí)際的問題。相互交流討論是我們成功的一項(xiàng)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(jī)的自動豆?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)

31、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(jì)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(gè)周的共處，我感覺我和同學(xué)們之間的距離更加近了。這個(gè)工程確實(shí)很累，但當(dāng)我們做完所有設(shè)計(jì)和仿真時(shí)，當(dāng)我們連好線，按下按鈕，LED亮了起來，喇叭響起時(shí)，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，才能順利完成課程設(shè)計(jì)。在以后的工作中

32、，我一定會更加努力的學(xué)習(xí)，充分的發(fā)揮自己的特長。八 參考文獻(xiàn)1單片機(jī)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(shí)用教程 周潤景，張麗娜等 機(jī)械工業(yè)出版社，2007.093新編單片機(jī)原理及應(yīng)用 潘永雄 科技大學(xué)出版社，2003.024單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用 朱運(yùn)利 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.075電子技能與實(shí)訓(xùn) 張大彪 電子工業(yè)出版社， 2004.076微機(jī)控制技術(shù)及應(yīng)用 韓全力，趙德申等 機(jī)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>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(jī)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()T