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)

1、<p>　　單片機(jī)全自動(dòng)豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　作者姓名： </b></p><p>　　專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　

2、　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，又快捷方便。</p><p>　　本文介紹的智能豆?jié){機(jī)系統(tǒng)由MCS-51系列單片機(jī)、溫度傳感器、加熱電路、防溢電路、打漿電路、報(bào)警電路等組成，豆?jié){生產(chǎn)完全自動(dòng)化。</p><p>　　針對(duì)其發(fā)展過(guò)程及歷史背景對(duì)對(duì)豆?jié){機(jī)的不足及可取之處進(jìn)行細(xì)致的分析。并從硬件及

3、軟件兩方面去分析，進(jìn)而設(shè)計(jì)改進(jìn)，并通過(guò)proe畫(huà)出的零件圖和整體裝配圖。達(dá)到預(yù)想的結(jié)果</p><p>　　關(guān)鍵詞：MCS-51 豆?jié){機(jī) 外形圖 軟件 硬件。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Thesis: most of the current popular microcomputer intell

4、igent control of soybean milk, soybean milk as long as the start, beating, boiling syrup fully auto mated of, just ten minutes to automatically make soy milk, hygienic and reliable, and convenient.</p><p>　　

5、This article describes the system consists of Intelligent Soymilk MCS-51 series microcontroller, temperature sensor, heating circuit, anti-overflow circuit, beating circuits, alarm circuits and other components, milk pro

6、duction and fully automated.</p><p>　　In view of its development process and historical background on DouJiangJi shortcomings and desirable place a detailed analysis. And from two aspects of hardware and sof

7、tware to analyze and design improvement, and through the proe draw the parts drawing and the whole assembly drawing. The anticipated results have finished</p><p>　　Keywords: MCS-51，soybean，milk machine，Appea

8、rance figure，software，hardware</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目錄III</b></p><p&

9、gt;<b>　　1緒論 2 </b></p><p>　　1.1豆?jié){機(jī)的歷史和現(xiàn)狀2</p><p>　　2.1.2豆?jié){機(jī)基本功能5</p><p>　　2.2豆?jié){機(jī)總體設(shè)計(jì)方案6 </p><p>　　2.2.1 基本原理6</p><p>　　2.2.2總體方案設(shè)計(jì)8</p

10、><p>　　3 豆?jié){機(jī)的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1豆?jié){機(jī)的基本結(jié)構(gòu)11</p><p>　　3.2杯體設(shè)計(jì)11</p><p><b>　　3.3機(jī)頭11</b></p><p>　　3.4底座設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.5小電機(jī)的選擇電機(jī)

11、13</p><p><b>　　3.6刀片13</b></p><p><b>　　3.7網(wǎng)罩14</b></p><p>　　4 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.1 電源電路設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.1.1 電源的作用15</

12、p><p>　　4.1.2 電源的組成15</p><p>　　4.1.4 電源工作原理16</p><p>　　4.1.5 橋式整流電路簡(jiǎn)介17</p><p>　　4.1.6 穩(wěn)壓器的選用18</p><p>　　4.1.7 穩(wěn)壓器簡(jiǎn)介19</p><p>　　4.2 單片機(jī)的選用及簡(jiǎn)

13、介21</p><p>　　4.2.1單片機(jī)的選用21</p><p>　　4.2.2 單片機(jī)的簡(jiǎn)介21</p><p>　　4.3 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.3.1 NTC熱敏電阻溫度傳感器簡(jiǎn)介25</p><p>　　4.3.2 ADC0809簡(jiǎn)介29</p><

14、;p>　　4.3.3放大器LM324簡(jiǎn)介33</p><p>　　4.3.4 四分頻電路設(shè)計(jì)35</p><p>　　4.3.5 NTC熱敏電阻與單片機(jī)AT89C51的接口設(shè)計(jì)36</p><p>　　4.4 加熱及打漿電路的設(shè)計(jì)37</p><p>　　4.5防干燒及防溢出電路的設(shè)計(jì)39</p><p&g

15、t;　　4.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)40</p><p>　　4.7 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)41</p><p>　　4.8 時(shí)鐘電路及按鍵設(shè)計(jì)41</p><p>　　5豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)43</p><p>　　5.1 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的流程圖的設(shè)計(jì)43</p><p><b>　　結(jié)論46</b

16、></p><p><b>　　致謝48</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)49</b></p><p>　　附錄A 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)硬件圖52</p><p>　　附錄B 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)程序清單53</p><p><b>　　前言</

17、b></p><p>　　豆?jié){是一種老幼皆宜、價(jià)廉質(zhì)優(yōu)的液態(tài)營(yíng)養(yǎng)品，它所含的鐵元素是牛奶的6倍，所含的蛋白質(zhì)雖不如牛奶高，但在人體內(nèi)的吸收率可達(dá)到85%，因此有人稱(chēng)豆?jié){為“植物牛奶”。 豆?jié){被譽(yù)為女人最完美的食物，是因?yàn)槎節(jié){中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，其中異黃酮可以調(diào)節(jié)女性?xún)?nèi)分泌系統(tǒng)的平衡，保持女性肌膚美白，異黃酮還可發(fā)揮與雌激素相同的保健作用，如緩解更年期綜合癥、提高骨密度、預(yù)防骨質(zhì)疏松等，而且它還能避免雌激素

18、帶來(lái)的副作用，如乳腺癌、子宮癌等。豆?jié){中富含人體所需優(yōu)質(zhì)植物蛋白，八種必需的氨基酸，多種維生素及鈣、鐵、磷、鋅、硒等微量元素，不含膽固醇，并且含有大豆皂甙等至少五六種可有效降低人體膽固醇的物質(zhì)，鮮豆?jié){的大豆?fàn)I養(yǎng)易于消化吸收，經(jīng)常飲用，對(duì)高血壓、冠心病，動(dòng)脈粥樣硬化及糖尿病、骨質(zhì)疏松等大有益處，還具有平補(bǔ)肝腎、防老抗癌、降脂降糖、增強(qiáng)免疫的功效。但隨著人們健康認(rèn)識(shí)的增強(qiáng)，為了衛(wèi)生，防止上了“黑心作坊”的當(dāng)，喝的放心，紛紛選擇家庭自制豆?jié){，

19、從而拉動(dòng)家用微電腦全自動(dòng)豆?jié){機(jī)市場(chǎng)活躍。</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1豆?jié){機(jī)的歷史和現(xiàn)狀</p><p>　　1995年北京電視臺(tái)的電視購(gòu)物欄目就出現(xiàn)了豆?jié){機(jī)的身影，但由于眾多技術(shù)難題當(dāng)時(shí)沒(méi)有被攻克，豆?jié){機(jī)市場(chǎng)并未如愿發(fā)展起來(lái)。當(dāng)初豆?jié){機(jī)的缺陷是電機(jī)工作不穩(wěn)定，不是打幾次就壞，就是不按程序工作，返修率

20、非常高，而且豆?jié){還一煮就糊，以致不少愛(ài)喝豆?jié){的人只好將其束之高閣。目前，豆?jié){機(jī)的市場(chǎng)容量可以達(dá)到300萬(wàn)一500萬(wàn)臺(tái)，有6.2%的城鎮(zhèn)家庭表示要買(mǎi)豆?jié){機(jī)，特別是北京、上海、廣州等大城市，未來(lái)兩年家庭購(gòu)買(mǎi)意向排名中豆?jié){機(jī)名列第三，有購(gòu)買(mǎi)意向的家庭達(dá)26.796。另?yè)?jù)一項(xiàng)調(diào)查表明，預(yù)計(jì)3年之內(nèi)，每年豆?jié){機(jī)市場(chǎng)潛力將以20%的速度增長(zhǎng)，由于巨大的市場(chǎng)誘惑，許多大小家電企業(yè)紛紛宣布進(jìn)軍豆?jié){機(jī)市場(chǎng)，以期占有自己的一席之地，伴隨著豆?jié){機(jī)市場(chǎng)份額的擴(kuò)

21、大和企業(yè)竟?fàn)幍募觿?，豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)、功能等存在的問(wèn)題也逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。</p><p>　　‘盆畝舀奮二奮奮‘二二畝.‘扁扁 現(xiàn)在，很多家庭使用的全自動(dòng)豆?jié){機(jī)，是用微電腦控制，集水位檢測(cè)、粉碎、過(guò)濾、防溢、報(bào)警等功能為一體，實(shí)現(xiàn)制漿自動(dòng)化。制作豆?jié){整個(gè)過(guò)程只要13-巧分鐘，耗電約為0.2度，使用方便經(jīng)濟(jì)，但是作為傳統(tǒng)食品，豆?jié){雖早已走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，且老少咸宜，但讓人們接受豆?jié){機(jī)卻并不是件容易的事情。這里存在著雙重問(wèn)題:

22、首先，由于替代品的存在及人們的消費(fèi)習(xí)慣，鮮豆?jié){的消費(fèi)市場(chǎng)并不足夠大，留給豆?jié){機(jī)的份額更小;其次，對(duì)于豆?jié){機(jī)這個(gè)產(chǎn)品，消費(fèi)者的認(rèn)知還存在問(wèn)題。因此，作為一個(gè)產(chǎn)品的創(chuàng)新，豆?jié){機(jī)市場(chǎng)還有一個(gè)培育和引導(dǎo)發(fā)展的問(wèn)題。從某種意義上說(shuō)，誰(shuí)能夠解決這個(gè)問(wèn)題，誰(shuí)才是真正的贏家，而市場(chǎng)的培育，最重要的是產(chǎn)品的完善及功能的不斷提升，為此我們運(yùn)用相關(guān)的理論，對(duì)豆?jié){機(jī)現(xiàn)有的缺陷進(jìn)行改進(jìn)，以提高人們對(duì)豆?jié){機(jī)的認(rèn)識(shí)了解，以求更好地開(kāi)拓市場(chǎng)。</p>&

23、lt;p>　　1.2課題研究的目的和意義</p><p>　　一個(gè)企業(yè)的生存與發(fā)展是與其產(chǎn)品的功效市場(chǎng)和未來(lái)市場(chǎng)的走向密不可分的，豆?jié){機(jī)從誕生的那一天起，有許多的問(wèn)題一直影響著其市場(chǎng)的推廣，歷經(jīng)了十多年的發(fā)展，在新材料的選擇，微電腦程序的控制，外觀造型的改進(jìn)，企業(yè)對(duì)豆?jié){機(jī)的技術(shù)改造投入了相當(dāng)?shù)募夹g(shù)力量，當(dāng)產(chǎn)品達(dá)到一定功能后，企業(yè)往往會(huì)把力量轉(zhuǎn)奮目日畝石奮畝畝畝畝畝曰畝曰右右而投向市場(chǎng)的開(kāi)拓，如大量投入廣告，

24、應(yīng)用各種促銷(xiāo)手段，但其效果往往卻不是十分理想，究其原因，企業(yè)沒(méi)有很好的對(duì)產(chǎn)品所處的生命周期加以判斷，舉個(gè)非常簡(jiǎn)單的例子，如果現(xiàn)在企業(yè)還在為黑白電視機(jī)大打廣告，那他門(mén)的后果是可想而知的;再者企業(yè)在推廣自己的產(chǎn)品時(shí)，往往是自己給產(chǎn)品定型，沒(méi)有與消費(fèi)者有效的溝通，沒(méi)有對(duì)消費(fèi)者的消費(fèi)心理進(jìn)行很好的研究，其結(jié)果是自己感覺(jué)產(chǎn)品時(shí)尚，而消費(fèi)者并不買(mǎi)單，這是我們引入消費(fèi)心理學(xué)的一個(gè)重要原因，再者產(chǎn)品所應(yīng)有的功能對(duì)其市場(chǎng)的形象和后續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)起著很大的作用，

25、所以對(duì)產(chǎn)品的創(chuàng)新改進(jìn)設(shè)計(jì)是本文的重點(diǎn)，通過(guò)我們對(duì)用戶(hù)的調(diào)研資料反饋分析，我們分別對(duì)一些重要的部件進(jìn)行改進(jìn)，并對(duì)一些工藝也做了一些必要的修改，目的只有一個(gè)，迎合消費(fèi)者的消費(fèi)心理，使產(chǎn)品更有活力，從而使企業(yè)克服現(xiàn)有困</p><p>　　前豆?jié){機(jī)產(chǎn)品存在的缺陷，適應(yīng)消費(fèi)者對(duì)豆?jié){營(yíng)養(yǎng)的需求而開(kāi)發(fā)出新型號(hào)QYYXZ系列的豆?jié){機(jī)，既全營(yíng)養(yǎng)旋轉(zhuǎn)系列，希望新產(chǎn)品投入市場(chǎng)，能為公司帶來(lái)新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。</p>&l

26、t;p>　　總之，本文的最終目的是設(shè)計(jì)出別具一格的新產(chǎn)品，進(jìn)一步滿(mǎn)足消費(fèi)者的需求，使產(chǎn)品在市場(chǎng)上擁有競(jìng)爭(zhēng)力，使企業(yè)更有效地占領(lǐng)市場(chǎng)，從而達(dá)到企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目的。</p><p>　　1.3本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　本文的研究?jī)?nèi)容是基于現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)理論和創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論，對(duì)豆?jié){機(jī)現(xiàn)有的缺陷進(jìn)行改進(jìn)，豆?jié){機(jī)在十幾年的發(fā)展過(guò)程中，有幾個(gè)問(wèn)題始終沒(méi)有得到很好地解決，而創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方

27、法會(huì)給我們帶來(lái)新的思路，從而解決了困擾豆?jié){機(jī)十幾年的問(wèn)題，同時(shí)為了提升企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，我們引入了消費(fèi)心理學(xué)，對(duì)消費(fèi)心理的分析，主要是為了從市場(chǎng)的角度出發(fā)，綜合考慮消費(fèi)者的消費(fèi)意識(shí)、消費(fèi)行為、消費(fèi)方法等等一系列的問(wèn)題，從而為企業(yè)成功的開(kāi)拓市場(chǎng)打下良好的基礎(chǔ)。在改進(jìn)豆?jié){機(jī)的缺陷時(shí)，我們又對(duì)豆?jié){機(jī)所處的生命周期加以分析，避免其快速進(jìn)入衰退期。本文分析了豆?jié){機(jī)所處的生命周期階段，對(duì)豆?jié){機(jī)的粉碎刀、濾網(wǎng)、熬煮方法等進(jìn)行了改進(jìn)，在打磨刀和杯體的創(chuàng)

28、新設(shè)計(jì)過(guò)程中，使用的是Pro/E軟件，該軟件在工程制圖中有著比AUTOCAD/CAI等軟件不可替代的功能。</p><p>　　2豆?jié){機(jī)總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1豆?jié){機(jī)的功能及設(shè)計(jì)要求</p><p>　　2.1.2豆?jié){機(jī)基本功能</p><p>　　硬件的功能要求：豆?jié){機(jī)的控制系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51為控制核心，結(jié)合控制傳感

29、器，加熱及打漿電路，防干燒電路及防溢電路，聲光報(bào)警等控制，達(dá)到只要啟動(dòng)豆?jié){機(jī)以后，所有的控制過(guò)程都實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化的目的。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，開(kāi)始時(shí)需要把水加熱到80℃，這久需要一個(gè)溫度傳感器，這里采用NTC熱敏電阻溫度傳感器，因?yàn)樗`敏度高、反應(yīng)快，只是因?yàn)樵摐囟葌鞲衅鞑捎媚M量測(cè)量過(guò)，需要A/D轉(zhuǎn)換。由于豆?jié){機(jī)需要使用防干燒電極防止出現(xiàn)干燒情況，所以這里采用一個(gè)探針來(lái)代替?zhèn)鞲衅?/p>

30、。給豆?jié){機(jī)加熱完畢后，需要啟動(dòng)電機(jī)開(kāi)始打漿，這里選用單相串勵(lì)電機(jī)，因?yàn)榇畡?lì)電機(jī)具有機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過(guò)載能力強(qiáng)、體積小、重量輕等很多優(yōu)點(diǎn)，并且改類(lèi)型電機(jī)在家用電器使用很普遍。當(dāng)打完漿后，需要對(duì)豆?jié){再次加熱，這里就用到防溢的裝置，與防干燒裝置一樣，沸騰溢出裝置同樣采用探針來(lái)替代了傳感器。對(duì)豆?jié){防溢延煮后，預(yù)示著豆?jié){加工完成了，最后發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，這里選用一個(gè)報(bào)警器和發(fā)光二極管。</p><p>　　軟件的功能要求：軟件

31、上就是對(duì)單片機(jī)的編程，在編程前需要畫(huà)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)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)打漿，打漿共6次，每次20秒，間隔10秒。打漿結(jié)束后，電加熱器繼續(xù)加熱，一直加熱到豆?jié){第一次沸騰。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，是豆?jié){反復(fù)煮

32、沸，充分煮沸并防止溢出。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(kāi)關(guān)、拔下電源插頭后，即可準(zhǔn)備飲用豆?jié){。如果選擇功能二（濃香豆?jié){），并且沒(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，但水溫達(dá)到了80℃左右，豆?jié){機(jī)停止加熱。啟動(dòng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)打漿，打漿共4次，每次15秒，間隔10秒。打漿結(jié)束后，電加熱器繼續(xù)加熱，一直加熱到第一次沸騰。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

33、，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</p><p>　　注：豆?jié){機(jī)的防干燒功能在工作過(guò)程中，自動(dòng)啟動(dòng)。</p><p>　　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)。</p><p><b>

34、;　　2.1.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1分析豆?jié){機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)，并用proe完成外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　2各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　3單片機(jī)與各模塊之間的接口與控制</p><p>　　4單片機(jī)控制各模塊程序的編寫(xiě)</p><p>　　5單片機(jī)對(duì)打漿電機(jī)的控制&l

35、t;/p><p>　　2.2豆?jié){機(jī)總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.2.1 基本原理</p><p>　　本設(shè)計(jì)原理如圖1所示</p><p><b>　　圖2.1</b></p><p>　　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

36、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，單片機(jī)啟動(dòng)加熱器加熱，</p><p>　　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。</p><p>　　2.2.2總體方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1：設(shè)計(jì)思路</b></p&g

37、t;<p>　　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(kāi)發(fā)家用豆?jié){機(jī)全自動(dòng)控制電路裝置。</p><p>　　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

38、。啟動(dòng)磨漿電機(jī)開(kāi)始磨漿，運(yùn)轉(zhuǎn)20秒后停止轉(zhuǎn)運(yùn)，間歇10秒后再啟動(dòng)打漿電機(jī)，如此循環(huán)進(jìn)行打漿6次或者4次。磨漿完后，開(kāi)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)。</p><p><b>　　2 方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　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.

39、1所示其工作原理是先加熱，加熱到一定溫度后，開(kāi)始磨漿，磨漿完后，磨漿停止，又開(kāi)始加熱即煮沸后，立即停機(jī)報(bào)警提示</p><p>　　表 2.1 方案一設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　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75度左右時(shí)，停止加熱

40、，開(kāi)始打漿；打漿電機(jī)按間歇方式打漿：運(yùn)轉(zhuǎn)20秒后停止轉(zhuǎn)運(yùn)，間歇10秒后再啟動(dòng)打漿電機(jī)，如此循環(huán)進(jìn)行打漿6次或者4次。打漿結(jié)束后開(kāi)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(kāi)始加熱，如此循環(huán)6次或者4次，豆?jié){加工完成后發(fā)出聲光信號(hào)。</p><p>　　表 2 .2 方案二設(shè)計(jì)框圖</p><p><b>　　3 方案論證<

41、;/b></p><p>　　方案一由上所示，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(kāi)始加熱，加熱到一定溫度后，開(kāi)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。</p><p>　

42、　方案二由上所示, 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(kāi)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(kāi)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

43、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。</p><p>　　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。</p><p>　　3 豆?jié){機(jī)的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)&

44、lt;/p><p>　　3.1豆?jié){機(jī)的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　豆?jié){機(jī)主要由上蓋、下蓋、杯體、電機(jī) 、溫度傳感器、防溢電極 、刀頭、加熱管等構(gòu)成 其詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖如下：</p><p>　　圖3.1 豆?jié){機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　3.2杯體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　杯體像一

45、個(gè)鋼材料制成，其中PC材料耐高溫，無(wú)毒無(wú)味，光亮度高，易清潔，防跌落設(shè)計(jì)，小孩子用的奶瓶就是這種材料的，不光耐高溫，也不怕摔。在杯體上標(biāo)有“上水位”線(xiàn)和“下水位”線(xiàn)，以此規(guī)范對(duì)杯體的加水量。杯體的上口沿恰好套住機(jī)頭下蓋，對(duì)機(jī)頭起固定和支撐作用。</p><p><b>　　3.3機(jī)頭</b></p><p>　　機(jī)頭是豆?jié){機(jī)的總成，除杯體外，其余各部件都固定在機(jī)頭上。

46、機(jī)頭外殼分上蓋和下蓋。上蓋有提手、工作指示燈和電源插座。下蓋用于安裝各主要部件，在下蓋上部（也即機(jī)頭內(nèi)部）安裝有電腦板、變壓器和打漿電機(jī)。伸出下蓋的下部有電熱器、刀片、網(wǎng)罩、防溢電極、溫度傳感器以及防干燒電極。其材料：上蓋用ABS工程材料，機(jī)械強(qiáng)度大，收縮率小，絕緣特性好，結(jié)實(shí)耐用，摩托車(chē)的頭盔就是選用的這種材料，耐磨度耐熱度。下蓋用PP材料，符合國(guó)家食品級(jí)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，耐高溫，無(wú)毒無(wú)味，強(qiáng)度較高，微波爐加熱器皿正是用這種材料。其proe圖

47、如下。</p><p>　　圖3.3a 機(jī)頭上蓋</p><p>　　圖3.3b 機(jī)頭下蓋</p><p><b>　　3.4底座設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)底座功能主要是散熱性好，耐用。切剛好與杯體底部配合。設(shè)計(jì)為環(huán)形散熱口，考慮其隔熱性用ABS工程材料制成。如下圖所示

48、 </p><p><b>　　圖3.4 底座</b></p><p>　　3.5小電機(jī)的選擇電機(jī)</p><p>　

49、　電機(jī)需潤(rùn)滑效果好，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，高效耐用結(jié)合設(shè)計(jì)尺寸選單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī) 型號(hào) 6331 極數(shù) 12極 如下圖所示</p><p><b>　　圖3.5</b></p><p><b>　　3.6刀片</b></p><p>　　外形酷似船舶螺旋槳，高硬度不銹鋼材質(zhì)，用于

50、粉碎豆粒。選用X型旋風(fēng)精磨刀，空間三層超微粉碎，剛硬度鋼。如下圖所示 </p><p><b>　　圖 3.6</b></p><p><b>　　3.7網(wǎng)罩</b></p><p>　　用于盛豆子，過(guò)慮豆?jié){。實(shí)際工作時(shí)，網(wǎng)罩通過(guò)扣合斜楞而與機(jī)頭下蓋是扣合在一起的。清洗時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，受熱后網(wǎng)罩與機(jī)頭下蓋扣合出現(xiàn)過(guò)緊，因此拆卸網(wǎng)

51、罩時(shí)應(yīng)先用涼水將其冷卻，以免用力過(guò)大而劃傷手或弄壞網(wǎng)罩。特別是清洗網(wǎng)罩比較費(fèi)事，往往讓用戶(hù)感到太辛苦，這一問(wèn)題引起各廠家重視。九陽(yáng)公司經(jīng)過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)網(wǎng)罩改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了重大突破，應(yīng)用九陽(yáng)專(zhuān)利導(dǎo)流技術(shù)的拉法爾網(wǎng)，匹配“ X型旋風(fēng)刀片”，經(jīng)上萬(wàn)次全循環(huán)精細(xì)磨漿，不但大大地提高了豆?jié){營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量，同時(shí)使網(wǎng)罩的清洗變得簡(jiǎn)便而輕松。其圖如所示</p><p><b>　　圖3.7 網(wǎng)罩</b></p&g

52、t;<p>　　4 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 電源電路設(shè)計(jì)</p><p>　　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(xiàn)性電源和開(kāi)關(guān)電源兩大類(lèi)。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，

53、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)。</p><p>　　4.1.1 電源的作用</p><p>　　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

54、穩(wěn)壓。</p><p>　　4.1.2 電源的組成</p><p>　　電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成。</p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　

55、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。</p><p>　　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(chēng)為穩(wěn)壓。</p><p>　　4.1.3 變壓器容量、整流二極管的計(jì)算與選擇</p><p>　　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。</p><p&

56、gt;　　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。</p><p>　　由于

57、變壓器輸入的電壓是220V，而副線(xiàn)圈輸出的電壓時(shí)12V，故有線(xiàn)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。</p><p>　　4.1.4 電源工作原理</p><p>　　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(kāi)始

58、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。</p><p>　　圖4.1 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的電源電路

59、</p><p>　　4.1.5 橋式整流電路簡(jiǎn)介</p><p>　　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)D

60、2、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。 </p><p><b>　　圖4.2</b></p><p>　　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

61、變壓器次級(jí)電壓的最大值，比全波整流電路小一半。 </p><p>　　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

62、用效率比半波整流高一倍。</p><p>　　4.1.6 穩(wěn)壓器的選用</p><p>　　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

63、較多的是三端固定輸出穩(wěn)壓器。</p><p>　　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

64、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。</p><p>　　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

65、。</p><p>　　4.1.7 穩(wěn)壓器簡(jiǎn)介</p><p>　　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。</p><p><b>　　.

66、</b></p><p><b>　　圖4.3</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　78L05特性：</b></p><p&

67、gt;　　* 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(kāi)始，提供的各類(lèi)封裝形式，均為無(wú)鉛封裝產(chǎn)品。 </p><p>　　78L05應(yīng)用須知：</p><p>　　* 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

68、應(yīng) 。</p><p>　　78L05典型線(xiàn)路圖（圖4.4）:</p><p>　　圖4.4　　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。</p><p>　　4.2 單片機(jī)的選用及簡(jiǎn)介</p><p>　　4.2.1單片機(jī)的選用</p>

69、<p>　　市面上的單片機(jī)很多，本設(shè)計(jì)采用AT89C51。AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采ATMEL</p><p>　　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（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元

70、，功能強(qiáng)大的AT89C51單片機(jī)可適用于提高許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。</p><p>　　4.2.2 單片機(jī)的簡(jiǎn)介</p><p>　?。?）主要性能參數(shù)：</p><p>　　兼容MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容</p><p>　　4K字節(jié)可重擦寫(xiě)Flash閃速存儲(chǔ)器</p><p>&l

71、t;b>　　1000次擦寫(xiě)周期</b></p><p>　　全靜態(tài)操作：0Hz-24MHz</p><p>　　128×8字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　32個(gè)可編程I/O口線(xiàn)</p><p>　　2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　6個(gè)中斷源</b>

72、;</p><p>　　可編程串行UART通道</p><p><b>　　低耗空閑和掉電模式</b></p><p>　?。?）引腳功能 圖 4.5</p><p>　　引腳如圖右4.5所示</p><p><b>　　

73、引腳功能說(shuō)明：</b></p><p><b>　　VCC：電源電壓</b></p><p><b>　　GND：地</b></p><p>　　P0口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用口。作輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)端口寫(xiě)“1”可作為高阻抗輸入端

74、用。</p><p>　　在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序檢驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。</p><p>　　P1口:P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4

75、個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸出口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（I）。</p><p>　　Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。</p><p>　　P2 口：P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏

76、輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX，@DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX，@RI 指令）時(shí)，口線(xiàn)上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中 R2 寄存器的內(nèi)容），在整

77、個(gè)訪問(wèn)期間不改變。Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2 亦接收高位地址和其它控制信號(hào)。</p><p>　　P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)P3口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。</p><p>　　P3

78、 口除了作為一般的 I／O 口線(xiàn)外，更重要的用途是它的第二功能，如表4.1所示</p><p><b>　　表4.1</b></p><p>　　P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p>

79、<p>　　ALE／PROG： 當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 l／6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE 脈沖。對(duì)Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的 8EH 單

80、元的 DO 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會(huì)被激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 無(wú)效。</p><p>　　PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89C51 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。再此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有

81、效的PSEN信號(hào)不出現(xiàn)。 </p><p>　　EA／VPP：外部訪問(wèn)允許。欲使CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H—FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。如EA端為高電平（接VCC 端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。</p><p>　　Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V 的編程允

82、許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。</p><p>　　XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　4.3 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　當(dāng)豆?jié){機(jī)正常工作時(shí)，需要先加熱到80℃左右的溫度，然后停止加熱繼續(xù)下

83、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NTC熱敏電阻溫度傳感器，選擇它是靈敏度高、反應(yīng)迅速；電阻值和B值精度高、一致性互換性好；采用雙層密封工藝，具有良好的絕緣密封性和抗機(jī)械碰撞、抗折彎能力、穩(wěn)定性好、可靠性高。</p><p>　　4.3.1 NTC熱敏電阻溫度傳感器簡(jiǎn)介</p><p>　　熱敏電阻傳感器是對(duì)溫度敏感的電阻器的總稱(chēng)，是半導(dǎo)體測(cè)溫元件。按溫度系數(shù)

84、分為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(N TC)和正溫度系數(shù)熱敏電阻(PIC)兩大類(lèi)。NIC熱敏電阻以MF為其型號(hào)，PIC熱敏電阻以MZ為其型號(hào)。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻大多是由Mn（錳）、Ni（鎳）、Co（鈷）、Fe(鐵）、Cu（銅）等金屬氧化物經(jīng)過(guò)燒結(jié)而成的半導(dǎo)體材料制成，具有很高的靈敏度和良好的性能，被大量作為溫度傳感器使用。</p><p>　　NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器是溫度下降時(shí)它的電阻值會(huì)升高。在所有被動(dòng)式溫度傳感

85、器中，熱敏電阻的靈敏度（即溫度每變化1。c日寸電阻的變化）最高，但熱敏電阻的電阻膃度曲線(xiàn)是非線(xiàn)性的。表4.2中數(shù)據(jù)是對(duì)Vishay - Dale熱敏電阻系列測(cè)得的NIC熱敏電阻器性能參</p><p><b>　　表4.2</b></p><p>　　從數(shù)據(jù)可以看出：25℃時(shí)阻值為10ΚΩ的電阻，在0C℃寸電阻為28.1ΚΩ，60℃時(shí)電阻為4.086ΚΩ。與此類(lèi)似，2

86、5℃時(shí)電阻為5ΚΩ的熱敏電阻在0℃時(shí)電阻則為14.050ΚΩ。其中電阻值以一個(gè)比率形式給出(R。/R2)，該比率表示當(dāng)前溫度下的阻值與25℃時(shí)的阻值之比，通常同一系列的熱敏電阻器具有類(lèi)似的特性和相同電阻溫度曲線(xiàn)。</p><p>　　如果想要知道兩點(diǎn)之間某一溫度下的阻值，可以用這個(gè)曲線(xiàn)來(lái)估計(jì)，也可以直接計(jì)算出電阻值，計(jì)算公式如式4.1所示：</p><p><b>　　式4.1&

87、lt;/b></p><p>　　這里T指開(kāi)氏絕對(duì)溫度，A、B、C、D是常數(shù)，根據(jù)熱敏電阻的特性而各有不同，這些參數(shù)由熱敏電阻的制造商提供。</p><p>　　熱敏電阻一般有一個(gè)誤差范圍，用來(lái)規(guī)定樣品之間的一致性。根據(jù)使用的材料不同，誤差值通常在1%至10%之間。有些熱敏電阻設(shè)計(jì)成應(yīng)用時(shí)可以互換，用于不能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，例如一臺(tái)儀器，用戶(hù)或現(xiàn)場(chǎng)工程師只能更換熱敏電阻而無(wú)法進(jìn)行校

88、準(zhǔn)，這種熱敏電阻比普通的精度要高很多，價(jià)格也要貴得多。</p><p>　　利用電阻器財(cái)熱敏電阻傳感器進(jìn)行線(xiàn)性化的接口電路。具有高增益的運(yùn)算放大器，加上負(fù)反饋構(gòu)成的線(xiàn)性電路，其閉環(huán)增益和傳輸特性以及它的輸入、輸出阻抗基本上取決于外部的反饋元件，因此，使用運(yùn)算放大器進(jìn)行線(xiàn)性信號(hào)的處理是非常方便的。實(shí)際中常用運(yùn)算放大器構(gòu)成反相放大電路和同相放大電路作為測(cè)量溫度的接口電路，如圖2為熱敏電阻傳感器運(yùn)用同相放大電路進(jìn)行溫度

89、測(cè)量的接口電路，該接口電路利用電阻器對(duì)熱敏電阻傳感器進(jìn)行線(xiàn)性化，接口電路有電壓模式和電阻模式。二者的作用都是實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性化。圖4.6用固定電阻器R．就可以實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性化，稱(chēng)為電壓模式。</p><p>　　圖4.6熱敏電阻傳感器的測(cè)溫接口電路</p><p>　　式4.2中，電阻Rl將熱敏電阻的電壓拉升到參考電壓，一般它與ADC的參考電壓一致，因此如果ADC的參考電壓是5V，Vref也將是5V。熱

90、敏電阻和電阻串聯(lián)產(chǎn)生分壓，其阻值變化使得節(jié)點(diǎn)處的電壓Vl也產(chǎn)生變化，該電路的精度取決于熱敏電阻和電阻的誤差以及參考電壓的精度。</p><p><b>　　式4.2</b></p><p>　　由于熱敏電阻是一個(gè)電阻，電流流過(guò)它時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，熱敏電阻消耗的能量對(duì)溫度的影響用耗散常數(shù)來(lái)表示，它指將熱敏電阻溫度變化1。G昕耗散的功率。耗散常數(shù)與熱敏電阻的結(jié)構(gòu)、形狀以

91、及所處介質(zhì)的種類(lèi)、狀態(tài)等有關(guān)[H1。 因此設(shè)計(jì)測(cè)溫接口電路時(shí)應(yīng)確保拉升電阻足夠大，拉升電阻的阻值毖須進(jìn)行計(jì)算，以限定整個(gè)測(cè)量溫度范圍內(nèi)的自熱功耗，防止熱敏電阻自熱過(guò)度導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生測(cè)量誤差。一般系統(tǒng)所允許的自熱量及限流電阻大小由測(cè)量精度決定，測(cè)量精度為±5。C白勺測(cè)量系統(tǒng)比精度為±1。C測(cè)量系統(tǒng)可承受的熱敏電阻自熱要大。給定出電阻值以后，由于熱敏電阻阻值變化，耗散功率在不同溫度下也有所不同。拉升電阻Rl的值由使用溫度和

92、熱敏電阻傳感器的特性決定，可以用下式計(jì)算出來(lái)口1，即：</p><p><b>　　式4.3</b></p><p>　　式4.3中R是熱敏電阻傳感器在使用溫度下限時(shí)的電阻值，Rm是熱敏電阻傳感器在使用溫度上限時(shí)。</p><p>　　4.3.2 ADC0809簡(jiǎn)介</p><p>　　ADC0809是一種典型的A/D轉(zhuǎn)

93、換器。它是采用主次逼近方法的8位8通道A/D轉(zhuǎn)換器。+5V單電源供電。轉(zhuǎn)換時(shí)間在100us左右。</p><p>　　ADC0809為28引腳，雙列直插芯片，其引腳如圖4.7所示。各引腳功能如下：</p><p>　　IN0-IN7:8路模擬量輸入端；</p><p>　　D7-D0：8位數(shù)字量輸出端口；</p><p>　　START:A/

94、D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端；</p><p>　　ALE：地址鎖存允許信號(hào)，高電平有效；</p><p>　　EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，高電平有效；</p><p>　　OE：輸出允許控制信號(hào)，高電平有效；</p><p>　　CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端；</p><p>　　A、B、C：轉(zhuǎn)換通道的地址； </p>&

95、lt;p><b>　　圖4.7</b></p><p>　　VREF(-)：參考電源的負(fù)端；</p><p>　　VREF(+)：參考電源的正端；</p><p>　?、貯D0809 的邏輯結(jié)構(gòu)：ADC0809 是8 位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。它由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼 器、一個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)

96、可選通8個(gè)模擬通道， 允許8 路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D 轉(zhuǎn)換完 的數(shù)字量，當(dāng)OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 </p><p>　　②AD0809 的工作原理：N0－IN7：8 條模擬量輸入通道。ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放 大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變

97、化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線(xiàn)：4條 </p><p>　　ALE 為地址鎖存允許輸入線(xiàn)，高電平有效。當(dāng)ALE 線(xiàn)為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A， B，C 三 條地址線(xiàn)的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B 和C 為地址輸入線(xiàn)，用于選通IN0－IN7 上的一路模擬量輸 入。通道選擇表如表4.3所示。</p><p><b&g

98、t;　　表 4.3</b></p><p>　　數(shù)字量輸出及控制線(xiàn):11條 </p><p>　　ST 為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)ST 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn) 換；在轉(zhuǎn)換期間，ST 應(yīng)保持低電平。EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn) 換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換狀態(tài)

99、。D7－D0 為數(shù)字量輸出線(xiàn)。CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線(xiàn)。因ADC得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線(xiàn)呈高阻0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，常使用頻率為500KHZ，VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。 </p><p>　?、跘DC0809 應(yīng)用說(shuō)明： </p><p>　?、臕DC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51

100、 單片機(jī)直接相連。 </p><p>　?、瞥跏蓟瘯r(shí)，使ST 和OE信號(hào)全為低電平。 </p><p>　?、撬鸵D(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C 端口上。 </p><p>　?、仍赟T 端給出一個(gè)至少有100ns 寬的正脈沖信號(hào)。 </p><p>　?、墒欠褶D(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC 信號(hào)來(lái)判斷。 </p><p>

101、;　?、十?dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。</p><p><b>　　圖4.8</b></p><p>　　4.3.3放大器LM324簡(jiǎn)介</p><p>　　LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立每

102、一組運(yùn)算放大器可用圖4.10所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見(jiàn)圖4.9。</p><p>　　圖4.9

103、 圖4.10</p><p>　　由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。下面介紹其應(yīng)用實(shí)例。</p><p>　?、偻嘟涣鞣糯笃魍嘟涣鞣糯笃鞯奶攸c(diǎn)是輸入阻抗高。其中的R1、R2組成1/2V+分壓電路，通過(guò)R3對(duì)運(yùn)放進(jìn)行偏置。此</p><p><b>　　圖4.1

104、1</b></p><p>　　電路可將輸入交流信號(hào)分成三路輸出，三路信號(hào)可分別用作指示、控制、分析等用途。而對(duì)信號(hào)源的影響極小。因運(yùn)放Ai輸入電阻高，運(yùn)放A1-A4均把輸出端直接接到負(fù)輸入端，信號(hào)輸入至正輸入端，相當(dāng)于同相放大狀態(tài)時(shí)Rf=0的情況，故各放大器電壓放大倍數(shù)均為1，與分立元件組成的射極跟隨器作用相同。 電路的電壓放大倍數(shù)Av也僅由外接電阻決定：Av=1+Rf/R4，電路輸入電阻為R3。

105、R4的阻值范圍為幾千歐姆到幾十千歐姆。圖4.7為典型的同相交流放大器線(xiàn)路。②測(cè)溫電路</p><p>　　感溫探頭采用一只硅三極管3DG6，把它接成二極管形式。硅晶體管發(fā)射結(jié)電壓的溫度系數(shù)約為-2.5mV/℃，即溫度每上升1度，發(fā)射結(jié)電壓變會(huì)下降2.5mV。運(yùn)放A1連接成同相直流放大形式，溫度越高，晶體管BG1壓降越小，運(yùn)放A1同相輸入端的電壓就越低，輸出端的電壓也越低。這是一個(gè)線(xiàn)性放大過(guò)程。在A1輸出端接上

106、測(cè)量或處理電路，便可對(duì)溫度進(jìn)行指示或進(jìn)行其它自動(dòng)控制。圖4.12為典型的測(cè)溫電路。</p><p><b>　　圖4.12</b></p><p><b>　　③比較器</b></p><p>　　當(dāng)去掉運(yùn)放的反饋電阻時(shí),或者說(shuō)反饋電阻趨于無(wú)窮大時(shí)(即開(kāi)環(huán)狀態(tài)),理論上認(rèn)為運(yùn)放的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)也為無(wú)窮大(實(shí)際上是很大,如LM

107、324運(yùn)放開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為100dB，既10萬(wàn)倍)。此時(shí)運(yùn)放便形成一個(gè)電壓比較器，其輸出如不是高電平（V+），就是低電平（V-或接地）。當(dāng)正輸入端電壓高于負(fù)輸入端電壓時(shí)，運(yùn)放輸出低電平。圖4.12為比較器接線(xiàn)電路。</p><p><b>　　圖4.13</b></p><p>　　使用兩個(gè)運(yùn)放組成一個(gè)電壓上下限比較器，電阻R1、R1ˊ組成分壓電路，為運(yùn)放A1設(shè)定比較電

108、平U1；電阻R2、R2ˊ組成分壓電路，為運(yùn)放A2設(shè)定比較電平U2。輸入電壓U1同時(shí)加到A1的正輸入端和A2的負(fù)輸入端之間，當(dāng)Ui>U1時(shí)，運(yùn)放A1輸出高電平；當(dāng)Ui<U2時(shí)，運(yùn)放A2輸出高電平。運(yùn)放A1、A2只要有一個(gè)輸出高電平，晶體管BG1就會(huì)導(dǎo)通，發(fā)光二極管LED就會(huì)點(diǎn)亮。若選擇U1>U2，則當(dāng)輸入電壓Ui越出[U2，U1]區(qū)間范圍時(shí)，LED點(diǎn)亮，這便是一個(gè)電壓雙限指示器。若選擇U2 > U1，則當(dāng)輸入電壓在

109、[U2，U1]區(qū)間范圍時(shí)，LED點(diǎn)亮，這是一個(gè)“窗口”電壓指示器。此電路與各類(lèi)傳感器配合使用，稍加變通，便可用于各種物理量的雙限檢測(cè)、短路、斷路報(bào)警等。</p><p>　　4.3.4 四分頻電路設(shè)計(jì)</p><p>　　四分頻電路通過(guò)兩個(gè)74LS74實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入脈沖的四分頻，它的接線(xiàn)如圖4.14</p><p><b>　　圖 4.14</b>

110、</p><p><b>　　引腳：</b></p><p>　　11端與3端為原時(shí)鐘輸入端；</p><p>　　5端與9端為變換后的時(shí)鐘輸出端；</p><p>　　2端與6端聯(lián)接，8端與12端聯(lián)接；</p><p>　　7端接電源負(fù)極、14端接電源正極；</p><p&g

111、t;<b>　　分頻：</b></p><p>　　1，2，3，4，5，6為一組，8，9，10，11，12，13為一組；</p><p>　　如果要得到四分頻，原時(shí)鐘需接3端并且5端接11端，9端為四分頻輸出端；或者是原時(shí)鐘接11端。</p><p>　　4.3.5 NTC熱敏電阻與單片機(jī)AT89C51的接口設(shè)計(jì)</p><

112、p>　　溫度傳感器與單片機(jī)AT89C51的接口設(shè)計(jì)如圖4.11所示。熱敏電阻的變化電壓通過(guò)ADC0809轉(zhuǎn)換后送給單片機(jī)，完成溫度檢測(cè)過(guò)程。AD0809的ADD A、ADD B、ADD C口接地。MSB口接單片機(jī)P0口，GND口、VREF（-）口接地，VCC、VREF（+）口接+5V，IN0口接放大器的輸出口。CLOCK口接四分頻脈沖輸出口、四分頻輸入口接單片機(jī)ALE口，OE口通過(guò)或非門(mén)接單片機(jī)P2.0口及RD口，ALE、STAR