家用豆浆机全自动控制装置毕业设计

1、毕业设计家用豆浆机全自动控制装置毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教师的 指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注 和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果， 也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的 材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作 了明确的说明并表示了谢意 。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。作 者 签 名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文） 的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）

2、的印刷本和电子版本； 学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与 阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容 。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。作者签名： 日 期：目录目 录 . 1 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。摘 要 . 6 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。Abstract . 7 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。第 1 章 设计思路与方案 . 8 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。1.1 设计思路 . 8 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1.2 方案设计 . 8 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。1.3 方案论证 . 10 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。第 2 章 单

3、元电路设计 . 11 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。2.1 传感器的设计与选用 . 11 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。2.1.1 传感器的作用及组成 . 11 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。2.1.2 传感器设计与选用 . 12 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。2.1.3 传感器的工作原理 . 17 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。2.2 单片机处理电路的设计及选用 . 17 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。2.2.1 单片机处理电路的设计 . 17 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。2.2.2 单片机的选用 . 18 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。2.2.3 单片机的作用及组成 . 18 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。2.2.4 单片机的结构、引脚及功能 . 18 綾镝

4、鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。2.3 缺水、沸腾溢出电路设计 . 20 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。2.3.1缺水、沸腾溢出电路的作用及组成 20 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。2.3.2缺水、沸腾溢出电路工作原理 . 21 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。2.4 报警电路设计 . 22 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。2.4.1 报警电路的作用 . 22 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。2.4.2 报警电路的设计 . 22 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。2.4.3 报警电路的工作原理 . 23 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。2.5 磨浆及加热电路设计 . 23 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。2.5.1磨浆电路的作用 . 23 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。2.5.2加热电路的作

5、用 . 23 鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。2.5.3磨浆及加热电路的设计 . 23 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。2.5.4磨浆及加热电路的工作原理 . 24 阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。2.6 电源电路设计 . 25 氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。2.6.1电源的作用及组成 . 25 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。2.6.2电源技术指标 . 26 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。2.6.3整流二极管、变压器容量的计算与选择 26 谚辞調担鈧谄动禪泻類。2.6.4稳压器的选用 . 26 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。2.6.5 电源工作原理 . 29 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。第 3 章 系统组成及工作原理 . 30 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。3.1系统

6、组成 . 30 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。3.2系统工作原理 . 31 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。第 4 章 程序设计 . 32 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。4.1程序流图 . 32 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。4.2 程序设计 . 35 挤貼綬电麥结鈺贖哓类。第 5 章 产品制作与调试 . 37 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。5.1PCB 板设计 . 37 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。5.2元器件检测与元器件项目表 . 39 裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。5.2.1 元器件检测 . 39 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。5.2.2 元器件项目表 . 41 绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。5.3产品安装 . 42 骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。5.4产品调试 .

7、 43 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。结论. 44 鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。参 考 文 献 . 45 栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。致谢. 46 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。附录一 主电路电气原理图 . 47 峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。附录二 PCB 板布局图 . 48 詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。附录三 PCB 板图 . 49 则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。附录四 PCB 板装配图 . 50 胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。摘要单片机控制系统抗干扰能力强，安全可靠。电路方面用继电器隔离强电和弱电， 为了避免加热器感应电对缺水检测和沸腾溢出检测的干扰， 参考地电极 PG 不直接接 地，而是经 R10（ 100）接地；系统的内部程程序稳定。为了防

8、止加热器干热，在 主程序和子程序中，不断检测是否缺水，一旦缺水，关闭马达或加热器，并发出报警 声。报警程序为多警声输出， 接通电源时， 发出 “滴，滴，滴”，便于区分工作状态。 鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。经反复测试表明 ,该家用豆浆机使用方便。它能够对按键操作命令和无水干烧、 加热溢出等现象实时做出判断和响应， 整个工作过程流畅顺利， 它的运行达到了最初 的设计要求。由于整个工作过程完全采用程序控制 ,可根据不同的硬件和要求 ,很容易 通过调整相关的指令和时间常数等 , 实现最佳的运行效果。 稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。关键词： 单片机 程序控制AbstractSingle-chip microcomp

9、uter control system anti-interference ability is strong, safe and reliable. Circuit aspects with relay isolation and high voltage electricity, in order to avoid electric water heater induction of testing and boiling the interference of overflow detection, reference to electrode PG not directly groun

10、ded, but the R10 (100) grounding; Systemsinternal process procedure stability. In order to prevent the heater dry heat, in the main program and the subroutine, and constantly check whether a shortage of water, once a shortage of water, close motor or heater, and issued a warning of sound. Alarm prog

11、ram which is p sound output, connect the power supply, send out drip drip, drip., easy to distinguish between working state. 陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。After the repeated test show that the household DouJiangJi easy to use. It is able to commanda nd key operate without water, heating dry and overflow the phenomenon

12、s uch as real-time judge and response, the whole process smooth and fluent, its operation achieved the design requirements. Because the whole process completely using program control, according to different hardware and requirements, it is easy to adjust the instructions and related by the time cons

13、tant, achieve the best effect of operation.沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。KeyKey word:word: Single-chip microcomputer , Program control 钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。第 1 章 设计思路与方案1.1 设计思路由于以前的豆浆机， 磨浆要过滤豆渣， 豆浆熬煮也要自己动手， 还要特别注意豆 浆溢锅的问题， 程序繁琐麻烦， 给人们带来不便， 针对这些情况拟定开发家用豆浆机 全自动控制电路装置。 懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。家用豆浆机全自动控制装置是在单片机的程序控制下进行工作的。 打浆时，插上 电源插头，接通电源 , 直

14、接按“启动”键，控制电路控制豆浆机工作。 先给黄豆加热， 并由传感器检测温度， 当温度达到 75 度左右时， 停止加热。启动磨浆电机开始磨浆， 磨浆电机按间歇方式打浆：运转 20 秒后停止转运，间歇 10 秒后再启动打浆电机， 如此循环进行打浆 次。磨浆完后，开始对豆浆加热，豆浆温度达到一定值时，豆 浆上溢。当豆浆沫接触到防溢电极时，停止加热，间歇 20 秒后再开始加热，如此循 环 16 次，豆浆加工完成，间歇 10 秒后发出音响信号。 謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。1.2 方案设计方案 1：此方案由单片机、传感器、加热电路、磨浆电路、报警电路组成。如图 1.1所示其工作原理是先加热， 加热到一定温度

15、后， 开始磨浆，磨浆完后，磨浆停止， 又开始加热即煮沸后，立即停机，报警提示。 呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。图 1.1 方案 1 设计框图方案 2：此方案由单片机、传感器、功能电路、沸腾检测电路、磨浆电路、加热 控制电路、报警电路等组成。如图 1.2 所示其工作原理是豆浆机加电后直接按 “启动” 键，控制电路控制豆浆机进行加热， 当温度达到 75 度左右时，停止加热， 开始打浆； 打浆电机按间歇方式打浆：运转 20 秒后停止转运，间歇 10 秒后再启动打浆电机， 如此循环进行打浆 次。打浆结束后开始对豆浆加热，豆浆温度达到一定值时，豆 浆上溢。当豆浆沫接触到防溢电极时，停止加热，间歇 20 秒后再开

16、始加热，如此循 环 16 次，豆浆加工完成，间歇 10 秒后发出音响信号。 莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。图 1.2 方案 2 设计框图1.3 方案论证方案一如图 1.1 所示，由单片机、 传感器、加热电路、磨浆电路、报警电路组成。 工作过程是， 先将黄豆放入豆浆机的搅拌器滤网内， 搅拌壶内倒入适量的水， 装好搅 拌机。接上电源，按下“加热”键，开始加热，加热到一定温度后，开始磨浆，磨浆 结束后, 又加热直到豆浆沸腾煮熟， 停止加热，发出柔和的报警声， 提示豆浆已做好。 其缺点是：没有检缺水、沸腾溢出。 麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。方案二如图 1.2所示, 由单片机、传感器、功能电路、沸腾检测电路、 磨浆电

17、路、 加热控制电路、报警电路等组成。先将黄豆放入豆浆的搅拌器滤网内 , 搅拌壶内倒入 适量的水 , 装好搅拌机。接上电源，蜂鸣器长鸣一声，提示已接通电源，指示灯 LED 亮，处于待命状态。按下全自动启动键 START，开始加热，温度达到 75 度时，停 止加热；搅拌马达运转，将黄豆粉碎，豆浆过滤，然后马达停转，又开始加热，直到 豆浆沸腾煮熟，停止加热，发出报警声，提示豆浆已做好。若豆浆较长时间没喝而变 凉，按下再加热键 HEAT，加热至沸腾后，停止加热，发出报警声。若缺水，则关 闭加热器和马达，按任何键不响应，并发出急促的报警声 , 直到关闭电源，加好水后 才能工作。 納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。进

18、行论证后 , 我选择第二方案。其原因是 :(1) 加工方式是全自动。 ( 2)粉碎黄豆 前加热可以提高工作效率； 缩短粉碎后加热至豆浆沸腾时间， 防止粉碎后煮浆时间过102.1PH长所易造成的糊锅现象。 風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。第 2 章 单元电路设计2.1 传感器的设计与选用2.1.1 传感器的作用及组成传感器一般由敏感元件、传感元件、测量电路和辅助电源四部分组成，如图所示。在工业生产自动化过程中，检测、监视和控制温度、压力、流量、液位、112.3)2.4)等参数，以便设备工作在最佳状态，成本消耗最低，产品质量最高，同时，在生产过程中将各个环节的参数转为电信号，并与计算机接口，实现生产自动化。

19、 灭嗳骇諗鋅猎輛 觏馊藹。2.1.2 传感器设计与选用(1) 传感器的设计家用豆浆机的串励电机工作转速可达到 12Kr/S 左右 ,大约一分钟时间便可将豆 粒彻底粉碎。但由于该电机不可长时间连续运转 ,为了提高工作效率 , 粉碎前需要将水 温加热至 75 度左右 , 所以需要设计传感器来作测温计。 铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。在一定温度范围内，半导体材料的电阻 RT和绝对温度 T 的关系可表示为bTRTae(2.2)其中常数 a 不仅与半导体材料的性质而且与它的尺寸均有关系，而常数 b 仅与 材料的性质有关 。常数 a、b 可通过实验方法测得。例如，在温度 T1 时测得其电阻 为 RT1 攙閿频嵘陣

20、澇諗谴隴泸。RT1aeb T1在温度 T2 时测得其阻值为 RT2RT2 aeb T2将以上两式相除，消去 a 得图 2.1 传感器组成方框图再取对数，有RT1RT2b(T11T2122.5)1)T22.6)1 dR TRT dTTb2 100 %2.8)ln RT1ln RT2把由此得出的 b 代入（2.3）或（2.4）式中，又可算出常数 a，由这种方法确 定的常数 a和b误差较大，为减少误差，常利用多个 T和 RT的组合测量值，通过作 图的方法（或用回归法最好）来确定常数 a、b， 为此取（2.2）式两边的对数。变换 成直线方程： 趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。ln RTln a或写作 Y A B

21、X（2.7）式中Y lnRT,A lna,B b,X 1T，然后取 X、Y 分别为横、纵坐标，对不同的 温度 T测得对应的 RT值，经过变换后作 XY 曲线，它应当是一条截距为 A、斜率 为 B 的直线。根据斜率求出 b， 又由截距可求出 a eA。夹覡闾辁駁档驀迁锬減。确定了半导体材料的常数 a 和 b 后，便可计算出这种材料的激活能 E bK（K 为玻耳兹曼常数 ） 以及它的电阻温度系数 视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。显然，半导体热敏电阻的温度系数是负的，并与温度有关。 热敏电阻在不同温度时的电阻值，可用惠斯通电桥测得。 半导体热敏电阻是一种新型的测温元件，它的电阻温度特性曲线如图 2.9 所 示

22、，可以看出其阻值随温度升高而很快减小， 用它来设计测温计或传感器是很灵敏的。偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。13图 2.9 温度特性曲线为了用它来制作测温计， 首先要测定它的电阻温度特性。 这里介绍一种简单测 试方法。取热敏电阻，如型号是 RRC6型的小型热敏电阻，按图 2.10 所示的结构，焊上引 线，套上一段塑料套管，再把它浸在熔化的石蜡锅里浸蜡封口。 緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。图 2.10 热敏电阻把上述热效电阻接在图 2.11 所示的电桥臂中，图中检流计用 50 微安的微安表， R3为电阻箱，取 R1 R2 4K，毫安表量程可取 5 毫安。 騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。14把热效电阻放在如图 2.14 所

23、示的热水瓶中， 瓶中开始放冰水混合物， 用 0 2分度值的水银温度计测量水温。 疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。图 2.14接通电桥电源， 调节 W，使毫安表读数不大于 1 毫安，再调节 R3，使电桥平衡， 测出对应温度下热敏电阻的阻值。 镞锊过润启婭澗骆讕瀘。逐步提高水温，测出不同温度下的热敏电阻阻值。15邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑顺便说一下， 为什么测量时电桥干路中的电流不能超过一定值， 这是由于热敏电 阻伏安特性决定的。热敏电阻在同一室温下的伏安特性如图 2.15 所示。为什么当电 流I 上升到一定值后，它两端的电压 U反而下降，这是由于通过热敏电阻的电流过 大使它本身发热造成的 （自热）。设计热效电阻

24、温度计应避免它进入特性的这一阶段 （称为负阻段）。 榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。设计热敏电阻温度计的电路如图 2.16 所示。取 R2 R3，R1值等于测温范围最 低温度（ 0）时热敏电阻的阻值。 R4 是校正满刻度电流用的。取 R4 值等于测温范 围最高温度（ 100）时热敏电阻的阻值。测量时首先把 S2接在 R4端，改变 W 使 微安表指示满刻度，然后再把 S2 接在 RT 端，如果在 0时， RT R1， R3 R2， 电桥平衡，微安表指示为零。温度越高， RT 值越小，电桥越不平衡，通过表头的电流也就越大。这样就可以用通过表头的电流来表征被测温度的高低。图 2.15 伏安特性16图 2.16

25、 热敏电阻温度计的电路图(2) 传感器的选用要测量壶中水的温度 , 需要体积小的温度计。而热敏电阻传感器的结构简单 ,体 积小 , 电阻率高 , 热惯性小 , 所以选用它作为家用豆浆机的测温计。 嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。2.1.3传感器的工作原理金属导电是靠自由电子在电场作用下作定向运动 ,当温度升高时 , 自由电子的数 目基本不增加 ,只有自由电子杂乱无章的动能增加了。因此 , 在一定电场作用下 , 使自 由电子作定向运动就会遇到更大的阻力 , 即电阻值增加了。而半导体参加导电的是载 流子( 为自由电子和空穴两种异性电荷 ), 由于半导体中的载流子数目要比原子的数目 少几千倍到几万倍 , 相邻

26、自由电子之间的距离是原子之间距离的几十倍到几百倍 ,所 以在一般情况下它的电阻值很大。当温度升高时 , 半导体中更多的价电子获得热能而 激发,挣脱核束缚成为载流子 , 因而参加导电的载流子数目增加了 ,所以, 半导体的电 阻值随温度升高而急剧减小 , 且按指数规律下降 , 呈非线性。 该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。2.2 单片机处理电路的设计及选用2.2.1单片机处理电路的设计随着科学技术的不断发展， 采用单片机控制的产品已经十分普遍， 涉及的领域也十分广泛。在家电领域中， 如豆浆机, 它以单片机为核心， 在单片机控制下 ,完成从加热到磨浆再到加热烧开的过程， 都不需要人工操作采用模糊控制的控制理念，

27、 使豆浆机具有智能控制功能，而赢得市场的认同。如图Z86 E0 2C2Z112MHzZ12MHzC3P2.4P2. 3P2.5P2. 2P2.6P2. 1P2.7P2. 0VCCGNDXTL2P0. 2XTL1P0. 1P3.1P0. 0P3.2P3. 32.17 所示 劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。 R11716151413121110STARTC10C111731R+5V图 2.17 单片机机处理电路图2.2.2单片机的选用单片机种类较多，使用较多的是 MCS-51 系列。但美国 Zilog 公司的 Z8 系列 单片机新颖、品种多，特别适合-家电智能化和更新换代。 Z8具有下列主要特点： 1) 多

28、累加器的结构。内部 RAM128 字节或 256 字节单元均可作为累加器使用，方便 了软件的编写，减少了软件的长度，提高了内存的利用率。 2)端口 3 的一些引脚可 通过软件接通内部的模拟器，可用于过零检测、 A/D 转换。 3)矢量中断。 4)有看 门狗，提高抗干扰能力。 臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。我选用 Z86E02单片机，内含 512字节ROM，128字节 RAM ，18引脚，体 积小，价格廉，特别适合小家电智能控制。 鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞。2.2.3单片机的作用及组成单片机控制家用豆浆机完成了从加热、打浆、再加热、报警整个工序，减少人们 的繁琐操作和劳动程度。它由时钟 OSC、中央处理器

29、12589Z86 E0 2346718HEATCPU、程序存储器 ROM 、数 字存储器 RAM 、内部总线、各种 I/O 、定时器 /计算器 CTC 等组成。穑釓虚绺滟鳗絲懷紓 泺。2.2.4单片机的结构、引脚及功能(1) 单片机结构18Z86E02 单片机引脚功能图(2) 单片机的引脚Table 1.18-Pin Standard Mode IdentificationPin #SymbolFunctionDirection 隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。1-4P24-P27 Port 2, Pins 4, 5, 6, 7In/Output浹繢腻叢着駕骠構砀湊。5V CCPower Supply6

30、XTAL2Crystal Oscillator ClockOutput鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。7XTAL1Crystal Oscillator ClockInput 惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵。8P31Port 3, Pin 1, AN1Input贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。9P32Port 3, Pin 2, AN2Input 嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲。10P33Port 3, Pin 3, REFInput薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。11-13P00-P02Port 0, Pins 0, 1, 2In/Output齡践砚语蜗铸转絹攤濼。14GNDGround1915-18P20-P23Port 2, Pins 0

31、, 1, 2, 3In/Output绅薮疮颧訝标販繯轅赛。(3) 单片机的功能Z86E02单片机内部功能2.3缺水、沸腾溢出电路设计2.3.1缺水、沸腾溢出电路的作用及组成(1) 缺水、沸腾溢出电路的作用是以传感器作为信息采集系统的前端单元来控制家 用豆浆机缺水时干烧和沸腾溢出等问题。 饪箩狞屬诺釙诬苧径凛。(2) 缺水、沸腾溢出电路由碳膜湿敏传感器、单片机和电阻组成。其碳膜湿敏传感器形状如图 2.18 所示20电极基片图 2.18 碳膜湿敏传感器形状 在绝缘的聚苯乙烯基片上制备两个电极 , 然后在电极之间喷涂一层含有碳粉粒的 有机胶状纤维素湿膜 ,便构成了碳膜湿敏传感器。湿敏膜主要由直径约为

32、 3.5um 的碳 粉粒、随温度稳定的水溶性纤维乙醚粘合剂、湿润性可塑剂、分散剂等组成。碳粉粒 主要用来构成连接两电极的导电网； 粘合剂用来固定碳颗粒； 可塑剂用来增强粘合剂 的亲水性；分散剂用来使碳颗粒均匀分散。 烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵。当湿敏膜吸湿后发生膨胀 , 由于体积增大使碳颗粒的密度降低 , 碳颗粒间距增加 , 造成电阻值增大；干燥时 ,湿敏膜脱水收缩 ,碳颗粒间距缩小 ,又使电阻变小。 鋝岂涛軌跃 轮莳講嫗键。2.3.2缺水、沸腾溢出电路工作原理缺水、沸腾溢出检测原理如图 2.19 所示。PG 是装在豆浆机搅拌壶底的参考地 电极，经 R10（100）接地。 PW 是装在搅拌壶中部的缺

33、水检测电极， PF是装在 搅拌壶顶部的沸腾溢出检测电极。 正常工作时， PW和 PG被水淹没， PW和 PG之 间电阻较大，与 R7、R6共同对+5V 分压， P3.1得到比 P3.3高的电压,比较器 1 输出 高电平。缺水时， PW 露出水面，和 PG 之间电阻很小，与 R7、 R6共同对 +5V 分 压，P3.1得到比 P3.3低的电压,比较器 1 输出低电平。用软件检测比较器 1 的输出电 平，便知是否缺水。 撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞。用同样方法检测豆浆是否沸腾溢出。豆浆沸腾之前，电极 PF 远离水面， PF 和21 PG之间电阻很小，与 R9、R8共同对+5V分压，P3.2得到比P3.3低

34、的电压,比较器 2 输出低电平。豆浆沸腾时，泡沫淹没 PF，和 PG之间电阻大，与R9、R8共同对+5V 分压，P3.2得到比P3.3高的电压，比较器 2输出高电平。用软件检测比较器 2的输出 电平，便知豆浆是否沸腾溢出。 踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄。2.4 报警电路设计2.4.1报警电路的作用报警电路的作用是通过蜂鸣器发出声音信号，提醒主人豆浆以经煮好了。2.4.2报警电路的设计声音信号电流从单片机的 P2.4 脚输入到三极管 T4，使功率放大，以驱动蜂鸣器 B2发出声音。报警电路如下图 2.20 所示婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞。22456789P 2. 4P 2. 3P 2. 5P 2. 2P 2.

35、6P 2. 1P 2. 7P 2. 0VCCGNDXTL2P 0. 2XTL1P 0. 1P 3. 1P 0. 0P 3. 2P 3. 3181716151413121110图 2.20 报警电路图2.4.3报警电路的工作原理报警电路由单片机 Z86E02、电阻 R4、三极管 T4与蜂鸣器 B2 组成。通过事先 编写的程序，在单片机的控制下，系统开始工作，当加热完成后，单片机 P2.4 脚自动 输出一个高电平 ,通过电阻 R4使三极管 T4饱和导通,于是蜂鸣器 B2发出报警声音 ,提 醒主人加热完成。 譽諶掺铒锭试监鄺儕泻。2.5 磨浆及加热电路设计2.5.1磨浆电路的作用磨浆电路的作用是通过

36、电机，把黄豆搅拌成粉沫。2.5.2加热电路的作用加热电路的作用是通过加热管，把搅拌成粉沫的黄豆以经煮熟。2.5.3磨浆及加热电路的设计单片机输出电流经三极管放大， 来驱动继电器闭合， 使电机转动， 把东西搅拌成 粉粒。同理，使加热管发热把东西煮熟。磨浆及加热电路图如图2.21 T4R4Z86 E0 2Z 86E02所示 俦聹执償閏号23燴鈿膽賾。220VK1D1R16C6D2K2R5T3P2. 4P2. 3P2. 5P2. 2P2. 6P2. 1P2. 7P2. 0VCCGNDXTL 2P0. 2XTL 1P0. 1P3. 1P0. 0P3. 2P3. 3图 2.21 磨浆及加热电路图2.5.

37、4磨浆及加热电路的工作原理磨浆及加热电路由继电器 K1 、K2，三极管 T2、T3，电阻 R15、R16、电容 C6、C7以及二极管 D1，单片机 Z86E02组成。当按下加热键 HEAT 时，赋给 P0.0 一个低电平，软件检测到 P0.0变为低电平后 ,赋给单片机 P2.6脚一个高电平 ,使三极管 T2 饱和导通,电流流过继电器 K1,使 K1 闭合,于是电机得电开始打浆。 在系统程序 的控制下,打浆机按间歇方式打浆。电机运转 20 秒后,单片机 P2.6脚变为低电平 ,使 三极管 T2 截止,继电器 K1 断开,电机停止打浆 R18R(HEAT)加热管Z86 E0 21234567891

38、81716151413121110,间歇 10秒后,单片机 P2.6脚又恢复24 为高电平 , 从而继续驱动电机工作。如此循环 5 次后打浆结束 , 单片机 P2.5脚变高电 平, 使三极管 T3饱和导通 , 从而让继电器 K2 闭合, 电阻丝 R(HEAT)得电开始对豆浆 加热。当豆浆温度加热到 75 度时, 单线数字温度传感器 DS1820将温度信号传给单 片机, 单片机检测到这个信号时 , 使 P2.5脚变为低电平 , 三极管 T3 截止, 继电器 K2 断 开, 电阻丝停止加热。 缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜。2.6 电源电路设计电源是各种电子设备必不可少的组成部分 , 其性能的优劣直接关系到

39、电子设备的 技术指标以及能否安全可靠的工作。 目前常用的直流稳压电源分线性电源和开关电源 两大类。随着集成电路飞速发展 ,稳压电路也迅速实现集成化 , 市场上已有大量生产各 种型号的单片机集成稳压电路。它和分立的晶体管电路比较 , 具有很多突出的优点 , 主要体现在在体积小、重量轻、耗电省、可靠性高、运行速度快，且调试方便、使用 灵活，易于进行大量自动化生产。 骥擯帜褸饜兗椏長绛粤。2.6.1 电源的作用及组成(1) 电源的作用各种电子电路都要求用稳定的直流电源供电， 由整流滤波电路可输出较为平滑的 直流电压， 但当电网电压波动或负载改变时， 将会引起输出端电压改变而不稳定。 为 了获得稳定的

40、输出电压，滤波电路的输出电压还应经稳压电路进行稳压。癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵。(2) 电源的组成 电源由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成。稳压电源的组成方框 图如图 2.22 所示。图 2.22 稳压电源的组成方框图电源变压器 ：将电网提供的 220V 交流电压转换为各种电路设备所需的交流电 压。25整流电路 ：利用单向导电器件将交流电转换成脉动直流电路 。滤波电路 ：利用储能元件（电感或电容） 把脉动直流电转换成比较平坦的直流电稳压电路 ： 利用电路的调整作用使输出电压稳定的过程称为稳压。2.6.2电源技术指标输入电压AC220V输出电压DC5V输出电流I01A2.6.3整流二极管、

41、变压器容量的计算与选择据整流原理，因为 Uo=0.9U2 则可以得到 U2=Uo/0.9=5V/0.9 5.56V。 再考 虑到变压器、绕阻损耗 （ 压降） 和整流二极管的压降 , 在工程中必须再在上述基础上增 加 5%，即 U2=5.56 （1+5%）5.83V，整流二极管的承受最大的反向电压 UD1=21/2U2 8.24V,同理, UD2=21/2U2 8.24V因为稳压器的最大电流是 3A, 所以流过二极管的最大电流 ID1=1/2Ii=0.75A ID2=0.75A ; 综上所序, D1 中的四 个二极管的耐压值至少为 8.24V, 允许流过的最大电流为 0.75A；D2 中的四个二

42、极 管的耐压值至少应该为 8.24V, 允许流过的最大电流为 0.75A。鑣鸽夺圆鯢齙慫餞離龐。由于变压器输入的电压是 220V，而副线圈输出的电压是 12V ，故有N=U1/U2=220/12=18.1 榄阈团皱鹏緦寿驏頦蕴。由于线圈匝数比只能为一个整数， 因此匝数比取 18。变压器副边的有效值： I2= 1.11 1.5=1.67A。变压器的容量： S=UI=5.83 1.67=9.74 W。逊输吴贝义鲽國鳩犹騸。2.6.4稳压器的选用嵌入式控制系统的 MCU 一般都需要一个稳定的工作电压才能可靠工作。而设 计者多习惯采用线性稳压器件 （如 78xx 系列三端稳压器件） 作为电压调节和稳压

43、器 件来将较高的直流电压转变 MCU 所需的工作电压。这种线性稳压电源的线性调整 工作方式在工作中会大的“热损失”（其值为 V 压降 I 负荷），其工作效率仅为 30%50%。加之工作在高粉尘等恶劣环境下往往将嵌入式工业控制系统置于密闭 容器内的聚集也加剧了 MCU 的恶劣工况，从而使嵌入式控制系统的稳定性能变得 更差。 幘觇匮骇儺红卤齡镰瀉。26而开关电源调节器件则以完全导通或关断的方式工作。 因此，工作时要么是大电 流流过低导通电压的开关管、 要么是完全截止无电流流过。 因此， 开关稳压电源的功 耗极低，其平均工作效率可达 70%90%。在相同电压降的条件下，开关电源调节 器件与线性稳压器

44、件相比具有少得多的“热损失”。 因此，开关稳压电源可大大减少 散热片体积和 PCB 板的面积，甚至在大多数情况下不需要加装散热片，从而减少了 对 MCU 工作环境的有害影响。 誦终决懷区馱倆侧澩赜。采用开关稳压电源来替代线性稳压电源作为 MCU 电源的另一个优势是：开 关管的高频通断特性以及串联滤波电感的使用对来自于电源的高频干扰具有较强的 抑制作用。 此外，由于开关稳压电源“热损失”的减少， 设计时还可提高稳压电源的 输入电压，这有助于提高交流电压抗跌落干扰的能力。 医涤侣綃噲睞齒办銩凛。LM2576 系列开关稳压集成电路是线性三端稳压器件(如 78xx 系列端稳压集 成电路)的替代品， 它

45、具有可靠的工作性能、 较高的工作效率和较强的输出电流驱动 能力，从而为 MCU 的稳定、可靠工作提供了强有力的保证。 舻当为遙头韪鳍哕晕糞。LM2576 系列开关稳压集成电路的主要特性如下：(1) 最大输出电流： 3A ；(2) 最高输入电压： LM2576 为 40V ，LM2576HV 为 60V；(3) 输出电压： 3.3V、5V、 12V、15V 和 ADJ(可调)等可选；(4) 振东频率： 52kHz；(5) 转换效率： 75%88%(不同电压输出时的效率不同)；(6) 控制方式： PWM；(7) 工作温度范围： -40 +125(8) 工作模式：低功耗 / 正常两种模式可外部控制；

46、(9) 工作模式控制： TTL 电平兼容；(10) 所需外部元件：仅四个(不可调)或六个(可调)；(11) 器件保护：热关断及电流限制；(12) 封装形式： TO-220 或 TO-263。LM2576 内部包含 52kHz 振荡器、 1.23V 基准稳压电路、热关断电路、电流 限制电路、放大器、比较器及内部稳压电路等。为了产生不同的输出电压，通常将比 较器的负端接基准电压( 1.23V )，正端接分压电阻网络，这样可根据输出电压的不27 同选定不同的阻值，其中R1=1k（可调- ADJ时开路），R2分别为1.7 k （3.3V）、3.1k （5V）、8.84 k （ 12V ）、 11.3

47、k （15V）和 0（-ADJ），上述电 阻依据型号不同已在芯片内部做了精确调整， 因而无需使用者考虑。 将输出电压分压 电阻网络的输出同内部基准稳压值 1.23V 进行比较，若电压有偏差，则可用放大器 控制内部振荡器的输出占空比，从而使输出电压保持稳定。 鸪凑鸛齏嶇烛罵奖选锯。由 LM2576 构成的基本稳压电路仅需四个外围器件，其电路如图 2.23 所示。图 2.23 稳压器电路原理框图电感 L1 的选择要根据 LM2576 的输出电压、最大输入电压、最大负载电流等 参数选择，首先，依据如下公式计算出电压微秒常数 （ ET）：筧驪鴨栌怀鏇颐嵘悅废。ET=（Vin - Vout ）Vout/

48、 Vin 1000/f （1）上式中， Vin 是 LM2576 的最大输入电压、 Vout 是 LM2576 的输出电压、 ? 是 LM2576 的工作振荡频率值（ 52kHz ） 。韋鋯鯖荣擬滄閡悬贖蘊。该电路中的输入电容 C2 一般应大于或等于 100F，安装时要求尽量靠近 LM2576 的输入引脚，其耐压值应与最大输入电压值相匹配。而输出电容C1 的值应依据下式进行计算（单位 F）：涛貶騸锬晋铩锩揿宪骟。C 13300 Vin/ Vout （2L）上式中， Vin 是 LM2576 的最大输入电压、 Vout 是 LM2576 的输出电压、 L 是经计算并查表选出的电感 L1 的值，其

49、单位是 H。电容 C 铁耐压值应大于额定输 出电压的 1.52倍。对于5V 电压输出而言，推荐使用耐压值为 16V的电容器。钿 蘇饌華檻杩鐵样说泻。二极管 D1 的额定电流值应大于最大负载电流的 1.2倍，考虑到负载短路的情况， 二极管的额定电流值应大于 LM2576 的最大电流限制。二极管的反向电压应大于最 大输入电压的 1.25 倍。 戧礱風熗浇鄖适泞嚀贗。28Vin 的选择应考虑交流电压最低跌落值 （ Vac-min）所对应的 LM2576 输入电 压值及 LM2576 的最小输入允许电压值 Vmin （以5V 电压输出为例，该值为 8V）， 因此， Vin 可依据下式计算： 購櫛頁詩燦

50、戶踐澜襯鳳。Vin （ 220Vmin/Vac-min ）如果交流电压最低允许跌落 30%（Vac-min=154V ）、 LM2576 的电压输出 为 5V（Vmin=8V ），则当 Vac=220V 时，LM2576 的输入直流电压应大于 11.5V ， 通常可选为 12V。 嗫奐闃頜瑷踯谫瓒兽粪。2.6.5电源工作原理整个电源电路如图 2.24所示。接通电源后 ,220V 交流电源经变压器 T1降压, 得到+12V 的交流电压,再经过整流滤波电路，得到 +12V 的直流电压,又经稳压器 LM2576 输出 +5V 电压给单片机供电。 虚龉鐮宠確嵝誄祷舻鋸。图 2.24 电源电路图29第

51、3 章 系统组成及工作原理3.1 系统组成系统主要由由稳压电源、 Z86E02 单片机、功能电路、沸腾检测电路、磨浆电路、 加热控制电路、报警电路等组成。如图 3.1 所示 與顶鍔笋类謾蝾纪黾廢。30R15C7R10100D1K1R16C6K2+VINFEEDBAON+50UTGNDD2R2+5VL1R17D3C9T2R3T3T4P2.4P2.3P2.5P2.2P2.6P2.1P2.7P2.0VCCGNDXTL2P0.2XTL1P0.1P3.1P0.0P3.2P3.3TAEHR10C1图 3-1 豆浆机全自动控制电路图3.2 系统工作原理电路由 Z86E02单片机控制,全自动制浆时 ,插上电源

52、插头 ,接通电源。 220V交 流电源经变压器 T1降压，得到+12V 的电压，给继电器 JM、JH和报警蜂鸣器 B1供 电。稳压器输出 +5V 电压给单片机。 結释鏈跄絞塒繭绽綹蕴。MR(HEAT)1T1B1R18C1LM256714253LM2567-5B2LEDLEDZ86E02123456789Z86E02R6 R8+53 Z4M15141312111018TRAT31Z86E02 振荡频率为 4MHz，有 P0、P2、P3三个输入输出端口。 P0口作为按 键。P0.0 接加热键 HEAT，P0.1 接全自动启动键 START。键未按下时， P0.0、 P0.1 分别由电阻 R13、R

53、14拉成为高电平（+5V），当START键或 HETA 键按下时， P0.0 或 P0.1 变为低电平 , 软件不断检测 P0.0 和 P0.1 电平，便知道哪个键被按下，执行相应 的控制动作。 餑诎鉈鲻缥评缯肃鮮驃。Z86E02 的 P2.4输出报警信号，经三极管 T4放大，驱动蜂鸣器 B2 报警。 P2.5 输出加热信号，经三极管 T3放大，驱动继电器 JH 闭合，控制加热器 R（HEAT） 加热。 P2.6输出马达驱动信号，经三极管 T2 放大，驱动继电器 JM 闭合，控制马达 M 运转。为了避免继电器开关断开时拉弧，分别在 JH、JM 开关两端并接 RC 吸收 元件。 爷缆鉅摯騰厕綁荩

54、笺潑。P3口为输入口，内有两个模拟比较器，其中 P3.3为比较器的参考电压端，由 R11、 R12对+5V 分压提供，接比较器的反向输入端。 P3.1 为缺水检测输入端， P3.2为沸腾 溢出检测输入端，分别接比较器的正向输入端。 锞炽邐繒萨蝦窦补飙赝。杯内加水不够时， PW 没被水淹没， PW 和 PG 之间电阻较大，这时单片机得 到高电平，加热器、马达均不工作。当水位正常时，控制电路控制豆浆机进行加热， 当温度达到 75 度左右时，单线数字温度传感器 DS1820, 可把温度信号直接转换成 串行数字信号供单片机处理。 单片机控制停止加热， 并输出马达驱动信号， 经三极管 放大，驱动继电器闭

55、合，控制马达运转打浆；打浆电机按间歇方式打浆：运转 20 秒 后停止转运，间歇 10 秒后再启动打浆电机，如此循环进行打浆 次。打浆结束后开 始对豆浆加热，豆浆温度达到一定值时，豆浆上溢，泡沫淹没 PF，和 PG 之间电阻 小，单片机得到低电平，马上停止加热，间歇 20 秒后再开始加热，如此循环 16 次， 豆浆加工完成，间歇 10 秒后发出音响信号。 曠戗輔鑽襉倆瘋诌琿凤。第 4 章 程序设计4.1 程序流图主程序流图如图 4.1 所示。接上电源，蜂鸣器长鸣一声（滴，约 1 秒钟）， 提示已接通电源。调缺水检测子程序，若缺水，则急促报警（滴，滴） ，若有水，32则检测全自动启动按键 STAR

56、T 是否按下，若按下，则处理 START程序；若没按下， 则检测加热键 HEAT 是否按下，若 HEAT 键按下，则处理 HEAT 程序，若没按下， 则返回缺水检测程序，循环进行。 轉厍蹺佥诎脚濒谘閥糞。图 4.1 主程序流图嬷鯀 賊沣謁麩溝赉涞锯。全自动启动键 START程序流程如图 4.2 所示。接通搅拌马达电源，运转 20 秒， 停 10 秒，共 5 次，保证马达间歇工作。然后关闭马达，调缺水检测子程序，若缺水， 则急促报警，关闭马达；若有水，加热器通电加热。检测是否沸腾溢出，若没有沸腾 溢出，则返回缺水检测程序，若不缺水，继续加热；若沸腾溢出，溢出小于 16 次， 则加热停止 20 秒

57、，避免豆浆继续溢出；然后缺水检测程序，不缺水时，再加热。若 沸腾溢出达到 16 次，即第一次沸腾后，间断地加热约 5 分钟，保证豆浆完全煮熟。 最后发出“滴，滴，滴”周期性柔和的双音报警，提示工作完毕，豆浆已做好。33兒躉讀闶軒鲧擬则报警，关 则返回检 周期性的鎬謾蝈贺綜枢辄锁廪钇標藪。加热键 HEAT 程序流程如图 4.3 所示，先调缺水检测程序，若缺水， 加热器；若有水，加热器通电加热，检测是否沸腾溢出。若没有沸腾溢出， 测是否缺水，不缺水，继续加热；若沸腾溢出，然后发出“滴，滴，滴” 双音报警，提示加热完毕。 繅藺詞嗇适篮异铜鑑骠。34图 4.2 START 程序流程图4.2 程序设计(

58、1) 主程序 :ORG0000HAJMPMAINORP200HMAIN: ORLP2.4, #03HMOVA ，P2.4LCALLAD;调测水程序JCSTART; 判断 START 按下了吗 ?JNZSTART;有键按下LCALLSTART;调 START 程序JCHEAT; 判断 HEAT 按下了吗 ?JNZHEAT;有键按下LCALLHEAT; 调 HEAT 程序SJMPMAIN35(2)START 子程序 :START：MOVA, STARTLCALLD20S；调运转 20S 子程序LCALLD10S；调停 10S子程序LCALLFLASA5；调 5 次子程序LCALLAD；调测水程序M

59、OVA, P2.5JCK；判断沸腾溢出JNZK；有沸腾溢出则转移LCALLADLCALLFLASA16；调沸腾溢出 16 次子程序JCFLASA16；判断有 16次了吗 ?JNZFLASA16；有 16 次则转移MOVIE , P2.5；关加热器LCALLDELAY；调加热器子程序MOVIE, P2.5JNBFH, TT；等待 20SDJN20H, TT；判 20S 定时到否SETBFH； 20S到标志LCALLAD(3)HEAT 子程序：HEAT：MOVA, HEATLCALLAD；调检水程序MOVA, P2.5JCK；判断沸腾溢出JNZK；有沸腾溢出则转移MOVIE,P2.5MOVA,P2

60、.4LCALLAD；没沸腾溢出则调检水程序36第 5 章 产品制作与调试5.1PCB 板设计印刷电路板 ( PCB)是电子产品中电路元件和器件的支掌件。它提供电路元件和 器件之间的电气连接。随着电子技术的飞速发展， PCB 设计的好坏对抗干扰能力影 响很大。 鮒簡觸癘鈄餒嬋锵户泼。要使电子电路获得最佳性能， 元器件的布局及导线的布设很重要。 为了设计质量 好、造价低的 PCB，应遵循以下的一般性原则。 眯毆蠐謝银癩唠阁跷贗。(1) 布局首先，要考虑 PCB 尺寸大小。 PCB 尺寸大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪 声能力下降，成本也增加；尺寸过小时，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定 PC