豆?jié){機課程設(shè)計設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　設(shè)計目的………………………………………………………1</p><p>　　設(shè)計要求………………………………………………………1</p><p>　　總體設(shè)計………………………………………………………1</p><p>　　3.1總體框圖……………………………

2、………………………1</p><p>　　3.2工作原理……………………………………………………2</p><p>　　3.3主程序框圖…………………………………………………3</p><p>　　各部分電路設(shè)計………………………………………………3</p><p>　　整體電路圖……………………………………………………6</p>

3、<p>　　仿真及測試……………………………………………………6</p><p>　　設(shè)計總結(jié)………………………………………………………8</p><p>　　參考文獻………………………………………………………9</p><p>　　附錄……………………………………………………………9</p><p><b>　　設(shè)計

4、目的</b></p><p>　　豆?jié){機是一種新型的家用飲用機，以黃豆為原料，直接加工成熟以飲用。若在黃豆中配以芝麻、花生、杏仁等佐料，或者通過改變打漿、加熱的時間，可以做出不同種類的豆?jié){飲料。</p><p>　　豆?jié){機由粉碎黃豆的電機、豆?jié){機加熱器和控制電路三大部分組成。用單片機設(shè)計的全自動豆?jié){機的控制系統(tǒng)，當放入適量泡好的黃豆，加入適量的冷水，把豆?jié){機的電源插頭插入220

5、V交流電源，豆?jié){機指示燈亮起，按下按鈕，先對豆?jié){機進行水位檢測，符合要求后電加熱管開始對水進行加熱，當水溫達到80℃左右，豆?jié){機啟動電機開始打漿，打漿過程中電機按間歇方式打漿。打漿過后，開始對豆?jié){加熱，豆?jié){溫度達到一定值時豆?jié){上溢，當豆?jié){沫接觸到防溢電極時，停止加熱。然后間歇加熱，最后進行豆?jié){的防溢延煮后發(fā)出聲音報警信號。若缺水，則關(guān)閉加熱器和電機，并發(fā)出報警聲，直到關(guān)閉電源，加水后才能繼續(xù)使用。</p><p>

6、;　　整個過程操作起來比較簡單，但由于缺少相應(yīng)的加熱設(shè)備，設(shè)計方案只進行80℃以后，剩余操作部分的模擬仿真。</p><p><b>　　設(shè)計要求</b></p><p>　　1、利用單片機設(shè)計一個自動控制電路出來控制豆?jié){機的工作，讓它控制豆?jié){機把容器中浸泡好的黃豆加工成煮好的豆?jié){。</p><p>　　2、當放入適量浸泡好的黃豆、加入適量的冷

7、水，將豆?jié){機電源插頭插入220V交流電源，豆?jié){機指示燈亮起、發(fā)熱管開始對水進行加熱，當水加熱到80度左右，豆?jié){機停止加熱，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){機發(fā)出提示音，即告豆?jié){加工結(jié)束；</p><p>　　3、注意：在粉碎和燒煮的過程中，會產(chǎn)生較多的泡沫。所以，這兩個階段存在加熱與一出之間的一對矛盾，應(yīng)有適當?shù)慕鉀Q方案。</p><p><b&

8、gt;　　總體設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1總體框圖</b></p><p>　　方案1：此方案由單片機、傳感器、加熱電路、磨漿電路、報警電路組成。如表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，報警提示。</p><p>　　表1 方案一設(shè)計框圖<

9、;/p><p>　　方案2：此方案由單片機、傳感器、功能電路、沸騰檢測電路、磨漿電路、報警電路等組成。如表2所示，其工作原理是豆?jié){機加電后直接按“啟動”鍵，控制電路控制豆?jié){機進行加熱，當溫度達到80度左右時，停止加熱，開始打漿；打漿電機按間歇方式打漿：運轉(zhuǎn)15秒后停止轉(zhuǎn)運，間歇5秒后再啟動打漿電機，如此循環(huán)。打漿結(jié)束后對豆?jié){加熱，豆?jié){溫度達到一定值時，豆?jié){上溢。設(shè)計時由于缺少加熱設(shè)備以及仿真原件，我想到模擬傳感器發(fā)出

10、的上溢和干燒脈沖，當單片機檢測到脈沖時，啟動相應(yīng)程序，以解決溢出和干燒狀態(tài)時出現(xiàn)的不良問題。當豆?jié){沫接觸到防溢電極時，停止加熱。當機器內(nèi)液面低于正常標準，即干燒狀態(tài)，此時模擬脈沖發(fā)射以后，豆?jié){機發(fā)出急促的聲音信號，以提醒主人，此刻出現(xiàn)的狀況，防止豆?jié){因為缺水而變焦糊狀。此后電機繼續(xù)運行2分鐘，豆?jié){加工完成，發(fā)出間隔式的聲音信號。</p><p>　　表2 方案二設(shè)計框圖</p><p>&

11、lt;b>　　3.2工作原理</b></p><p>　　方案一如表1所示，由單片機、電源電路、溫度傳感器、打漿電路、加熱電路、報警電路等組成。工作過程是，先將黃豆放入豆?jié){機的攪拌器濾網(wǎng)內(nèi)，攪拌壺內(nèi)倒入適量的水，裝好攪拌機。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，打漿結(jié)束后,又加熱直到豆?jié){沸騰煮熟，停止加熱，發(fā)出報警聲，提示豆?jié){已做好。其缺點是：沒有防干燒、防溢功能。&l

12、t;/p><p>　　方案二如表2所示，由單片機、電源電路、溫度傳感器、放干燒電路、防溢電路、打漿電路、報警電路等組成。溫度達到80度時，停止加熱；攪拌馬達運轉(zhuǎn)，將黃豆粉碎，豆?jié){過濾，然后馬達停轉(zhuǎn)，又開始加熱，直到豆?jié){沸騰煮熟，停止加熱，發(fā)出報警聲，提示豆?jié){已做好。若豆?jié){較長時間沒喝而變涼，按下再加熱鍵HEAT，加熱至沸騰后，停止加熱，發(fā)出報警聲。若缺水，則關(guān)閉加熱器和馬達，并發(fā)出急促的報警聲,直到關(guān)閉電源，加好水后

13、才能工作。</p><p>　　論證后,我選擇第二方案。由于缺少相應(yīng)的溫度傳感器及加熱電路，現(xiàn)實設(shè)計與理想方案有部分偏差，比如：溫度傳感器在實際仿真中不存在，于是改為一個按鍵式的脈沖發(fā)射器，模擬溫度傳感器達到所檢測溫度時發(fā)出的脈沖。電機電路改為一個發(fā)光二級管，通過二極管的明暗來模擬電機的工作狀態(tài)。至于加熱部分，在仿真中沒有模擬，只是用電機的旋轉(zhuǎn)來打漿，這一步在兩個方案中均有缺失，比較而言，第二種方案較為完整。其原

14、因是:能防止粉碎后煮漿時間過長所易造成的糊鍋現(xiàn)象。</p><p><b>　　3.3主程序框圖</b></p><p><b>　　表3 總體設(shè)計框圖</b></p><p>　　控制系統(tǒng)首先通過電源電路對系統(tǒng)供電，其中溫度傳感器、防溢電路、放干燒電路、時鐘電路、復位電路、按鍵、均是輸入部分，聲音報警、電機、加熱電路均是

15、輸出部分。通電后，單片機啟動加熱器加熱，</p><p>　　加熱到80℃時停止加熱，然后啟動電機，電機通過旋轉(zhuǎn)打豆，打豆完成之后，又通過加熱器加熱。其中復位電路是復位系統(tǒng)的，按鍵為工作功能選擇鍵。</p><p>　　此時設(shè)計體現(xiàn)出來的不同在于，防溢出檢測電路和防干燒檢測電路均可以由自身電路的按鍵復位，報警電路有兩部分警報，一是防干燒時發(fā)出的急促警報，另一種是豆?jié){加熱完成以后，發(fā)出的都將

16、制作完畢警報。兩種警報發(fā)出的聲音周期不同。</p><p><b>　　各部分電路設(shè)計</b></p><p>　　防溢出電路及防干燒電路的作用是：以傳感器作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，來控制自動豆?jié){機缺水時干燒及沸騰時溢出豆?jié){沫等問題。理想設(shè)計是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檢測比較器輸出電平的高低來檢測水位及

17、沸騰時的溢出狀態(tài)。由于仿真程序中缺少相應(yīng)的傳感器及探針等器件，體現(xiàn)在仿真中的檢測電路是模擬脈沖發(fā)生器，按下按鍵時，產(chǎn)生類似豆?jié){溢出的脈沖，然后單片機讀取相應(yīng)程序，并執(zhí)行電機停止轉(zhuǎn)動的指令。</p><p>　　對于防干燒檢測，也應(yīng)該采用相應(yīng)的傳感器和探針設(shè)計，由于缺少相應(yīng)器件，同時也為了節(jié)約成本，只采用了模擬脈沖發(fā)射裝置。仿真過程中，按下按鍵，單片機檢測到干燒電路發(fā)出的高脈沖，蜂鳴器立即發(fā)出緊促的報警聲，提示主人

18、采取相應(yīng)的措施。不足之處是，此刻電機仍在運轉(zhuǎn)。所示電路如圖1。</p><p>　　圖1 防溢出檢測及防干燒檢測電路</p><p>　　模擬電機工作的電路由發(fā)光二級管檢測和發(fā)生，二極管的發(fā)光時代表電機正常運轉(zhuǎn)，二極管熄滅時代表電機停止運轉(zhuǎn)。如圖2所示。</p><p>　　圖2 模擬電機工作電路</p><p>　　報警電路的作用是通過蜂

19、嗚器發(fā)出聲音信號，提醒豆?jié){已經(jīng)煮好或者打漿過程中出現(xiàn)的突發(fā)事件。聲音信號電流從單片機的P2.3腳輸入到蜂鳴器LSl發(fā)出聲音。</p><p>　　報警電路由單片機AT89C51與蜂鳴器LS1、三極管放大電路組成。通過事先編寫的程序，在單片機的控制下，系統(tǒng)開始工作，當由于缺水而進入干燒狀態(tài)時，通過P1.1管腳發(fā)出對應(yīng)脈沖，單片機接收脈沖，同時P2.3管腳自動輸出一個高電平，使蜂鳴器、三極管通電導通，于是蜂鳴器LS1

20、發(fā)出報警，提醒主人此刻豆?jié){機進入干燒狀態(tài)，應(yīng)采取相應(yīng)的停止措施；當加熱完成后，單片機P2.3腳自動輸出一個高低平，使蜂鳴器、三極管通電導通，于是蜂鳴器LS1發(fā)出報警，提醒豆?jié){加熱完成。報警電路的具體線路，見圖3。</p><p><b>　　圖3 報警電路</b></p><p>　　前邊提到，由于仿真元器件庫中沒有相應(yīng)的傳感器原件，只能用脈沖模擬80℃以后，豆?jié){機的

21、工作狀態(tài)。所以仿真時通過下拉電阻模擬傳感器檢測到的80℃脈沖信號，通過接入P3.5引腳，來實現(xiàn)單片機相關(guān)程序的調(diào)動，這個設(shè)計方法在比較方案中簡單易行，缺點就是實際操作部分不是太完全。這也是設(shè)計實現(xiàn)的一個關(guān)鍵步驟，只有檢測到此溫度下的脈沖，單片機才能工作，所以此部分由圖4代替。</p><p>　　圖4 模擬到達80℃溫度的脈沖電路</p><p><b>　　整體電路圖</

22、b></p><p>　　整體的電路圖（圖5）實現(xiàn)了部分設(shè)計要求，由于能力和器材所限，沒有探討更深層次的設(shè)計方案，基本的一些功能已經(jīng)實現(xiàn)。</p><p><b>　　圖5 整體電路圖</b></p><p><b>　　仿真及調(diào)試</b></p><p>　　由于各個模擬量建立在豆?jié){已經(jīng)加熱

23、到80℃左右時發(fā)生。所以，仿真模擬的是80℃以后電機打漿、防溢出檢測、防干燒檢測、報警信號以及整體的工作狀態(tài)。</p><p>　　在建立仿真電路時，由于缺少相應(yīng)的元器件，我采用了等量的發(fā)生結(jié)果，所有的檢測裝置都模擬為脈沖發(fā)生裝置，以此來模擬整體電路的工作。調(diào)試時，由于對豆?jié){機運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的突發(fā)事件，例如豆?jié){沫溢出時容易污物，加水少時豆?jié){容易出現(xiàn)焦糊，影響飲用等等。所以程序中出現(xiàn)很多狀態(tài)標志位，以區(qū)分不同狀態(tài)下

24、豆?jié){機的運行狀態(tài)和處理方式。</p><p>　　在實物制作及測試中由于出現(xiàn)未知錯誤，沒能實現(xiàn)電路應(yīng)該具備的功能。不過由于仿真的實現(xiàn)符合預(yù)期，整個調(diào)試過程還是進行的比較順利。以下是仿真進行時的部分電路。其中圖6是運行狀態(tài)下的所有電路狀態(tài)。</p><p>　　其中紅色表示高電平，藍色表示低電平。單片機中具體的指令安排詳見附錄中的程序清單。</p><p>　　圖6

25、運行中的整體電路</p><p>　　按下溢出檢測時的電路如圖7所示，按下溢出檢測電路中的按鍵，電機停止工作，也就是發(fā)光二極管熄滅。當按鍵復位時，電機接著運轉(zhuǎn)，每攪拌15秒，停5秒，如此反復，直到程序中規(guī)定的時間到達，電機停止轉(zhuǎn)動。</p><p>　　圖7 運行時按下溢出檢測鍵，電機停止工作</p><p>　　圖8 運行時按下防干燒檢測電路，發(fā)出警報</p

26、><p><b>　　設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　此次課程設(shè)計要求我們在老師的指導下獨立進行查閱資料，設(shè)計方案，設(shè)計電路與編寫工作程序等工作，并寫出報告。這次課程設(shè)計論文對于提高我們的素質(zhì)和科學實驗?zāi)芰Ψ浅Ｓ幸妫瑸橐院髲氖码娮与娐贩矫娴脑O(shè)計，研制電子產(chǎn)品打下了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　通過這兩個多星期的學習，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，

27、自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。這次的課程設(shè)計也讓我看到了團隊的力量，我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神。剛開始的時候，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，我們的交流幫我解決了很多的問題，是同學們給了我?guī)椭Ｔ谡n程設(shè)計中一人獨立設(shè)計、制作是遠遠不夠的，大家的交流討論能幫助自己解決很多實際的問題。相互交流討論是我

28、們成功的一項非常重要的保證。</p><p>　　雖然這只是一次的比較簡單的制作（基于單片機的自動豆?jié){機控制電路），可是平心而論，也耗費了我們不少的心血，這就讓我不得不佩服專門搞單片機開發(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，和同學們一起做課程設(shè)計的這些日子里，我們有說有笑，相互幫助，多少人間歡樂在這里灑下，大學里三年的相處也許還趕不上這幾個周的共處，我感覺我和同學們之間的距離

29、更加近了。這個工程確實很累，但當我們做完所有設(shè)計和仿真時，當我們連好線，按下按鈕，LED亮了起來，喇叭響起時，我覺得那是我一生以來聽過的最好聽的聲音。</p><p>　　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老師對我們的指導，在此向老師說一聲，老師您辛苦了！當然也要感謝同學們給予我的幫助。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。在以后的工作中，我一定會更加努力的學習，

30、充分的發(fā)揮自己的特長。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]《單片機原理及應(yīng)用》 楊恢先、黃輝先等 人民郵電出版社，2007.01</p><p>　　[2]《PROTEUS入門實用教程》 周潤景，張麗娜等 機械工業(yè)出版社，2007.09</p><p>　　[3]《新編單片機原理及應(yīng)

31、用》 潘永雄 科技大學出版社，2003.02</p><p>　　[4]《單片機技術(shù)應(yīng)用》 朱運利 機械工業(yè)出版社，2005.07</p><p>　　[5]《電子技能與實訓》 張大彪 電子工業(yè)出版社， 2004.07</p><p>　　[6]《微機控制技術(shù)及應(yīng)用》 韓全力，趙德申等 機械工業(yè)出版社，2004.01</p><p>　　[7

32、]《數(shù)字電子電路》 閻 石 高等教育出版社， 1993</p><p><b>　　九、附錄</b></p><p><b>　　程序清單：</b></p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　sbit IN1=P1^0;//檢測高液面</p&g

33、t;<p>　　sbit IN2=P1^1;//檢測低液面</p><p>　　sbit dian_ji=P1^4;//繼電器控制電機端口</p><p>　　sbit tem=P3^5;//溫度傳感器接口</p><p>　　sbit BEEP=P2^3;</p><p>　　Unsignedchar m=0,m1=0,m

34、2=0,n=0,finish_flag=0,yunxing_flag=0,di_flag=0,gao_flag=0,shaozhu_flag=0;</p><p>　　void init_t0()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD = 0x01;</p><p>　　TH0=(6553

35、5-50000)>>8;</p><p>　　TL0=(65535-50000)&&0xFF;</p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　}</b></p>

36、;<p>　　void t0_srv() interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65535-50000)>>8;</p><p>　　TL0=(65535-50000)&&0xFF;</p><p><b>　　m

37、++;</b></p><p>　　if(m==20)//1秒鐘</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　m=0;</b></p><p><b>　　m1++;</b></p><p><b>　　m2

38、++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　init_t0();</p>

39、<p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　BEEP=0;</b></p><p>　　dian_ji=1;</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p&g

40、t;<p><b>　　tem=1;</b></p><p>　　if(tem==0)//溫度達到80度</p><p><b>　　{</b></p><p>　　dian_ji = 0;//打開電機</p><p>　　yunxing_flag = 1;</p>&l

41、t;p>　　shaozhu_flag=1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　IN1=1;</b></p><p>　　if((IN1==0)&&(yunxing_flag == 1)&&(gao_flag==0))//檢測到液面溢出 停止運轉(zhuǎn)<

42、;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　dian_ji = 1;</p><p>　　yunxing_flag = 0;</p><p>　　gao_flag=1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(g

43、ao_flag)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(IN1==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　dian_ji=0;</p><p>　　yunxing_flag = 1;</p><p>

44、;　　shaozhu_flag=1;</p><p>　　gao_flag=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　IN2=1;</b></p><p>　　if((IN2==

45、0)&&(yunxing_flag == 1)&&(di_flag==0))//檢測到液位低 發(fā)出警報</p><p><b>　　{</b></p><p>　　yunxing_flag = 0;</p><p>　　di_flag=1; </p><p><b>　　}&

46、lt;/b></p><p>　　if(di_flag)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(IN2==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　dian_ji=0;</p><p>　　yu

47、nxing_flag = 1;</p><p>　　shaozhu_flag=1;</p><p>　　di_flag=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(di_flag)</p>

48、<p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(m==10)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　m=0;</b></p><p>　　BEEP=~BEEP;</p><

49、;p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if((m1==15)&&(yunxing_flag==1))</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　m1=0;</b

50、></p><p>　　dian_ji = 1;</p><p>　　yunxing_flag = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if((m1==5)&&(yunxing_flag==0)&&(finish_flag==0)&&(

51、gao_flag==0)&&(shaozhu_flag==1))</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　m1=0;</b></p><p>　　dian_ji = 0;</p><p>　　yunxing_flag = 1;</p>&l

52、t;p><b>　　}</b></p><p>　　if(m2==120)//燒煮2分鐘</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　m2=0;</b></p><p>　　dian_ji = 1;</p><p>　　yu

53、nxing_flag = 0;</p><p>　　finish_flag = 1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(finish_flag)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(n<20

54、)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(m2==1)//蜂鳴器以2s為周期間斷鳴響</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　m2=0;</b></p><p>　　BEEP=~

55、BEEP;</p><p><b>　　n++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　BEEP=