单片机功能豆浆机设计

河南理工大学毕业设计(论文)说明书1摘 要本设计从现代化计算机控制技术入手，利用单片机的强大智能功能，通过完整的软件与硬件的结合，模拟了一种先进的豆浆制作的自动控制系统。根据豆浆机的工作要求与单片机功能的特点，本设计提出出一套适合实验室条件下的豆浆机控制模拟设备，主要通过单片机、温度传感器，驱动与检测电路组成。本次设计选择的电器设备有 AT89S51 单片机、DS18B20 温度传感器，ULN2003 驱动器，继电器等。设计硬件控制流程图、控制电路图，软件中的主程序流程图及完整的控制程序。工作过程：硬件电路主要以单片机为核心，根据检测电路（温度传感器及其他检查电路）送来的不同信号做出处理后，通过改变单片机输出端口的状态，控制驱动电路做出与之对应的工作；整个工作过程的控制思想有软件编程来实现，控制程序的编写是根据豆浆机在工作过程中可能遇到的情况，及对其处理的判断直到工作结束，程序执行完毕，从而完成对整个工作过程的控制。通过系统模拟实验与下载调试表明：该系统设计合理，自动化程度高，实验过程时间短，工作稳定可靠，基本满足了设计的相关要求。关键词：单片机；温度传感器；驱动芯片；按键控制；河南理工大学毕业设计(论文)说明书2AbstractThe design of modern computer control technology from the start, using the power of intelligent features microcontroller, through the complete combination of software and hardware to simulate an advanced automatic control system of milk production.Soymilks work according to requirements and functional characteristics of MCU, the design of a set of suitable laboratory conditions for Soymilk control analog devices, primarily through the microcontroller, temperature sensor, drive and detection circuit. The design choices of electrical equipment AT89S51 microcontroller, DS18B20 the temperature sensor, ULN2003 drivers, relays and so on. Design hardware control flow, control circuit, the software in the main program flow chart and complete control procedures. The work process: hardware circuits mainly microcontroller as the core,According to detection circuit (temperature sensors and other examinations circuit) sent a different signal to make treatment, by changing the state of microcontroller output ports to control the drive circuit to make corresponding efforts; the entire work process control ideology software programming to implementation, preparation of control program is based on soya-bean milk likely to be encountered in the course of their work situation, and for its handling of the judge until the conclusion of the work, the program is finished, thus completing the entire work process control. Through the system and download the debugging simulation experiments show that: the system design is reasonable, high degree of automation, the experiment time is short, work stable and reliable and can basically meet the relevant requirements of design.河南理工大学毕业设计(论文)说明书3Keywords: microcontroller; temperature sensor; driver chip; keys to control目 录摘 要 .1Abstract.21 系统总体设计 .11.1 引言 .11.2 豆浆机控制系统的总体介绍 .11.3 豆浆机功能的设计 .21.4 豆浆机控制电路的硬件选择 .21.5 豆浆机工作算法的构思 .32 硬件电路设计 .42.1 控制电路硬件简述 .42.2 硬件电路设计 .42.2.1 单片机的简介 .42.2.2 AT89S51 单片机 .52.2.3 驱动及检测电路 .92.2.4 温度传感器的控制电路 .152.2.5 按键与显示指示电路 .242.2.5 控制电路的电源电路 .253 系统软件设计 .273.1 温度传感器的读写控制程序 .273.2 无水防干烧与按键的编程思路 .293.3 煮豆、打浆及防溢出的编程及思路 .293.4 整体程序 .344 系统模拟仿真 .364.1 功能测试 .36河南理工大学毕业设计(论文)说明书44.1.1 豆浆机防干烧与防溢出功能测试 .364.1.2 豆浆机打浆功能的测试 .365 设计总结 .385.1 本设计的优点 .385.2 本设计可改进的方面 .38致 谢 .39参考文献 .40附录 .41焦作大学毕业设计 1 豆浆机控制系统的总体设计1河南理工大学毕业设计(论文)说明书11 系统总体设计1.1 引言随着人类的进步与社会的发展，电子产品也在飞速的发展。在人类科学不断的进步中，我们的生活随之发生改变，全自动豆浆机也逐渐变为热销家用电器。豆浆机之所以成为家喻户晓的家用电器，其中有很多原因推动着豆浆机的发展，人们生活节奏的加快，对时间观念的重视及奶粉、饮料事件的不断出现等，使的人们对豆浆机更加偏爱。单片机作为整个控制系统的核心，其性能好坏对整个系统起着至关重要的作用。早期的单片机 8031，89c51 等，大多采用紫外线擦除或需要专用的烧录器，在实验调试仿真时比较麻烦，且存储容量低，做大型的控制程序时，需要外接扩展存储器，造价和电路设计上都不划算，因此不宜使用。当前比较先进的 ARM 嵌入式芯片，存储容量大，运算速度快，智能度强大，外围引脚丰富，稳定性高，是比较合适的选择 1。但由于其价格昂贵，使豆浆机的成本大大增加，不适合大众消费。而当前应用比较广泛的 AT89s51 单片机及其同类单片机，有智能度高，外围电路成熟，成本低且存储容量可以满足要求，使用比较方便。所以无论从价格，还是功能上考虑，都是比较合适的选择。1.2 豆浆机控制系统的总体介绍本设计控制电路要求：首先，具有检测豆浆机缸体内是否有水，水量是否过少，以防加热器干烧，遭到损坏，造成不必要的损失。其次，根据人们的放料及主观意识选择打浆方式。本系统共设置了三种工作方式：五谷浆，全豆豆浆及果蔬浆。在打浆工作中能根据温度传感器输出信号，能分别控制高温煮豆，启动打浆，文火熬浆，防溢出和工作完毕自动报警等功能。最后是电路板的设计，选用双层布线方式，既节省材料，又提高了集成度。设计产品制作过程：根据前期设想对部分电路进河南理工大学毕业设计(论文)说明书2行模拟调试通过后，画出原理图，制作印制电路板文件，印制电路板，焊接元器件，调试电路板排查故障，通过后根据豆浆机功能要求编写程序并调试及在电路板上模拟仿真。1.3 豆浆机功能的设计一般豆浆机可分为：纯豆豆浆机，五谷豆浆机，多功能豆浆机和冷热多功能豆浆机。本设计为多功能豆浆机，其他豆浆机只是在此基础上加减部分元件及改变部分模块程序，这里就不再叙述。多功能豆浆机可以制作纯豆豆浆，五谷浆和果蔬浆。它们的制作是有人们根据原料的不同，选择对应的功能键，然后调用相应的其工作程序。纯豆豆浆的制作，根据大豆的成分，经过 8 小时左右的清水浸泡，使其变得疏松，既有营养价值，又方便研磨。在加热器加热到一定温度时，有温度传感器发出信号，启动打浆，此时分别做打浆煮沸工作。经过三遍后，开始文火熬浆及研磨搅拌工作（两遍），直到熬浆结束，报警提示，本次打浆即为五遍打浆法。五谷浆的制作，由于五谷原料杂乱，浸泡不方便，一般就直接打浆，考虑到原料的硬度不同，并使五谷充分混合，本次打浆采用六遍打浆法，其具体做法与上同。果蔬浆的制作，一般果树比较软，并要考虑其新鲜口感，所以无须多遍研磨及搅拌，本次打浆采用四遍打浆法。1.4 豆浆机控制电路的硬件选择在硬件选择上为了有利于购买和实验方便，根据当前市场上各种处理器的性价比，本设计选择 AT89C51 单片机，温度检测采用 DS18B20 温度传感器，对交流电机的控制采用 5V5 脚继电器，对加热器的控制采用两个 5V8 脚继电器，因为豆浆机的功能要求，加热器具有“高温煮沸，河南理工大学毕业设计(论文)说明书3文火熬浆”，所以对其控制采用两路电源。报警装置采用普通蜂鸣器。对继电器，蜂鸣器的驱动采用 ULN2003，它即可满足由单片机输出端口直接控制驱动，同时可兼做无水防干烧与防溢出用。只是 2003 是高电平有效，这与单片机个管脚上电就输出高电平有点冲突，但考虑到其价格低廉，控制简单，在这里仍然用它，只需在其前段加一电平转换即可。各器件的具体用法将在下文一一说明。1.5 豆浆机工作算法的构思根据家用电器的特点：控制电路简单，使用方便易学、易懂等。编程思路如下图 11。检测缸内是否有水开加热器，检测温度温度到达启动打浆文火熬浆，打浆搅拌继续熬煮，完毕报警无水报警图 1-1 豆浆机工作的算法本设计从无水防干烧开始，缸体内水量达到，检测电路送出一个高电平，无水则报警。编程容易实现，只是检测信号电路不好设计。整个烧水煮豆过程是不确定的，当温度达到以后定时器开始计时，以后的工作有时间的限制。对温度传感器的启用与控制需要严格的时间限制，这部分程序的编写是复杂而繁琐的。在进行煮豆与打浆的切换，高温与文火的切换都有时间的控制，需要用到定时器中断中断；在煮豆防益，熬浆防益上不仅要用到外部中断，还要用到记时延时。这些部分是一个连贯的过程，又有着不确定时间。因此，实现起来不太容易，这正是整个程序核心。整个程序调试过程中，这部分出现的问题最多。对问题的排除是，整体改河南理工大学毕业设计(论文)说明书4过后，在逐步调试，一点一点添加功能模块，最终得到实现。软件编程语言采用 C 语言。河南理工大学毕业设计(论文)说明书52 硬件电路设计2.1 控制电路硬件简述一个完整的控制系统，单纯依靠一块单片机是远远不够的。它必须与外围电路元件相互搭配，共同完成任务 2。本设计用到的外围电路有：温度检测电路，驱动电路，LED 显示电路，按键接口电路等。要是个部分电路能在一起稳定的工作，就要让他们衔接的很匹配，如各部分