基于单片机的投币式全自动豆浆机系统设计

基于单片机的投币式全自动豆浆机系统设计 何聪聪, 乔刘洋, 张建, 胡茂博, 徐安安, 任乘乘*（安徽大学 电气工程与自动化学院 230601）摘要：本文以单片机技术为核心，以机械平衡装置，压力传感器的应用为辅助技术，设计了基于单片机的投币式全自动豆浆机系统的设计。产品考虑到了实际的制作过程的技术方面的取舍，又结合了商业运营可能性，如尽量使用廉价可靠材料，使用较为透明的材料，投币器放弃电子设计而使用较为简单的机械设计。 基金项目: 安徽大学创新创业训练计划（201510357061）， 安徽大学教育质量提升计划项目（xjjyxm14048）. chengcheng_ (任乘乘).关键词: 单片机技术, 压力传感器, 投币式全自动豆浆机系统The Design of coin operated automatic soya bean milk machine SystemsCongcong He, Liuyang Qiao, Jian Zhang, Maobo Hu, Anan Xu, Chengcheng Ren(School of Electrical Engineering and Automation, 230601, China)Abstract: By using the single chip microcomputer technique, the mechanical equilibrator, and the pressure sensor technology, this paper studied the coin operated automatic soya bean milk machine.Taking into account the actual process of technology choice, and com- bined with the business possibilities, such as the use of cheap and reliable materials, use of transparent materials, the coin give up electronic design and the use of simple mechanical design.Key words: Single chip microcomputer technique, Pressure sensor, The coin operated automatic soya bean milk machine.1 引言伴随着人们生活提高，豆浆机成为人们喜欢的饮品，但是和灌装饮料相比，豆浆有一个巨大的缺点就是繁琐的制作过程，为了让人们随时随地都可以喝上香甜可口的豆浆，我们提出了全自动化豆浆机的理念。让喜欢喝豆浆的消费者随时随地喝上豆浆，全自动化豆浆机只有一个开关键，类似于家用饮水机，内部相当于一个黑箱，操作十分简单，而且可以用于商用，例如，在寝室或者食堂门口安装，只要用户投下一枚一元硬币，豆浆机就会流出一杯豆浆，不需要消耗人们大量的精力和体力去制作豆浆。2 设计和整体思路通电后，系统确定保温箱是否存在豆浆，如果存在，单片机指示加温装置开始对豆浆进行加热，达到一定后，保温装置会维持保温箱里的豆浆在合适的温度，如果系统发现水箱内豆浆不够，则报警灯会报警。单片机控制放进搅拌槽里的水量和豆子量，系统工作固定的时间，将混合物输入到保温设备中存起来。投入一元硬币，因为当投入硬币后，当硬币经过进币口时，比较线圈感应出比较电压，如果确定为一元硬币，则系统启动开始输出豆浆，否则系统不响应。系统确定启动后，单片机控制从保温设备中输出国定的豆浆到设备下方的杯子中。系统输出一杯新鲜的豆浆。单片机控制设备冲洗时间，每隔固定的时间，保温设备充满后，系统停止榨豆浆。此项目的创新点就在于通过单片机来控制豆浆机的运转，只要简单的投币进去就可以出来一杯热豆浆，帮助位于快时代的我们节约时间，并且能够知道豆浆制作的全过程。3 硬件电路和软件的实现硬件电路主要实现内容是电压的稳定，由于单片机正常工作电压是5V而投币器正常工作电压是12V，为了实现电压的转换，因此采用如下图的电路变化原理图。软件设计主要包括投币器真假识别，水温监测，自动加热等。3.1 硬件的设计 3.1.1电压转换器电压转换器（用于实现单片机的5v电压要求和投币器12v电压要求统一化）其原理图1所示：图1 5-12V升压电路当芯片内开关管(Q1)导通时，电源经取样电阻R1、电感L1、MC34063的1脚和2脚接地，此时电感L1开始存储能量，而由C4对负载提供能量。当Q1断开时，电源和电感同时给负载和电容C4提供能量。电感在释放能量期间，由于其两端的电动势极性与电源极性相同，相当于两个电源串联，因而负载上得到的电压高于电源电压。开关管导通与关断的频率称为芯片的工作频率。只要此频率相对负载的时间常数足够高，负载上便可获得连续的直流电压。3.1.2投币器的设计本豆浆机采用比较式投币器（见图1），它由比较线圈，AD，检测光眼，进币口电机等组成，工作原理如下：当投入硬币后，当硬币经过进币口时，比较线圈感应出比较电压，经整形处理送入到AD转换器当中，经AD转换后送到CPU。投币器主要功能包括四个部分：一是用于产生高频方波的振荡电路，而是用于控制真假币流向的电闸门，三是用于检测硬币投入过程的各个位置的光电传感器，最后就是控制所有检测和控制的电路的集中控制单元。1、 方波振荡电路这个功能模块最重要的是产生高频信号的线圈，当没有任何铁质物品进入线圈时，这个高频方波振荡电路输出的频率是很稳定的、一致的高频信号，当有铁质物品进入时，这个线圈的电感值变化，从而引起振荡电路输出的高频信号频率变化，只要通过检测这些变化值，便可以区分出真假币。2、 电闸门驱动电闸门是一个简单的直流电机控制闸门，它的作用就是检测到硬币为真时，驱动小电机正转，使真币进入，然后再反转关闭进币口，如检查到硬币为假时，则让硬币退出。（见图2，3）图2 方波振荡电路图3 电闸门驱动3.1.3 水箱的设计存储豆浆的水箱结构类似于自动电热开水器，其由水箱、水路通道以及电加热控制电路组成。结构示意图如下图4所示，电加热控制电路如下图5所示。图4 水箱结构示意图图5 电加热控制电路水箱的工作原理工作原理1.水箱、水通道：生水箱进水。水位上升浮子使进水阀关闭。浮子开关s2动作。电热管加热，水开后沸水被蒸汽压入储水箱。煮沸储存箱水满时，浮子sl动作，恒温电热管工作。保持开水提供饮用。当生水箱水位下降时，浮球下降时，进水阀开通加水，重复循环过程。周而复始保证开水的正常供应。2.电加热器控制电路：接通OS，主电路得电。LEDl灯点亮。当生水箱水位达到设定水位时。水位控制开关S2闭合。接触器KM1线圈得电动作。主触头闭合，加热管EHlEH3得电加热，开水进入储水箱。若开水储量不足，则保温电热管EH4小工作，若开水储量达到设定值，Sl动作。Wll与触点一O2接通。接触器KMl的线圈断电复位，主触头断开EHlEH3加热管电源。停止加热。此时。交流接触器KM2的线圈得电动作，KM2的触头闭合。EH4得电投入保温。在保温过程中，开水的温度受温控开关sTl出水与ST2控制。低于sTl与ST2的设定温度时。温控开关自动通电加加热；如温度高于设定值时温控开关STT与ST2则自动断电，停止加热。当水箱缺水时，水位开关S2自动断开电源，确保加热器在无水或水量不足的情况下立即切断电源。当开水储量不足时。水位开关s1也自动断开，保温加热管也不参与加热。SA为再沸腾按钮。3.2 软件的设计3.2.1 水箱软件流程图，如图6所示。图6 水箱软件流程图3.2.2 全自动豆浆机软件流程图在机器安装后，水箱为空时，接通电源，当豆浆浮子触顶时，低压开关的常开触点闭合，同时主板接到由低压开关传输过来的一个“水压足够”的信号.经主板CPU处理后，给进水电磁阀继电器一个信号，使继电器导通，同时对应的批示灯亮，进水电磁阀打开进水，延时在13秒到15秒后，高压泵的继电器接到主板的信号，继电器接通，同时对应的指示灯亮，高压泵得到电压起动，机器开始制豆浆，其大致工作流程如下图7所示：图7 豆浆机运行过程4 总结(Conclusion)本次项目主要是设计一个投币式的的豆浆机，投币器与豆浆机充分结合，实现当有硬币投入时便有热乎乎的豆浆出来，这个设计项目对于目前的快时代可让人们花很少的时间去等待豆