全自动豆浆机控制电路及程序设计毕业论文

1、青岛农业大学海都学院本科生毕业论文（设计）题目： 全自动豆浆机控制电路及程序设计姓名：系另跳工程系专 业：电气工程及其自动化班级：2013级z2班学号：201371040指导教师：2015年6月18日目 录摘要iabstracti i第一章绪论11.1研究的背景11.2豆浆机的历史和现状11.3研究的内容与方法21.4研究的意义21.5木章小结2第二章全自动豆浆机的总体结构设计32.1豆浆加工机的总体结构设计32.2豆浆机的机械部件结构组成42.2.1 网罩42.2.2电热管42.2.3扇叶（粉碎刀）42.2.4 杯盖52.2.5 把手52.2.6 电极52.3豆浆机总体结构的选择62.3.1

2、豆浆机主电路设计62.3.2豆浆机控制电路设计62.4豆浆机的工作方式82.5本章小结9第三章 全自动豆浆机的设计103.1豆浆机的总体工作电路图设计103.2豆浆机的总体工作过程及原理113.2.1豆浆机工作总体框图113.2.2豆浆机加工机的工作原理123.3电源控制电路与键盘显示电路的设计133.3.1电源控制电路的设计133.3.2键盘显示电路的设计143.4电机控制部分与加热控制部分的电路设计143.4.1电机控制电路的设计143.4.2加热控制部分的电路设计153.5检测电路与蜂鸣器驱动电路的设计153.5.1温度检测电路的设计153.5.2水位检测电路的设计163.5.3防溢检测

3、电路的设计163.5.4蜂鸣器驱动电路的设计173.6其它相关电路的设计173.6.1时钟电路的设计173.6.2复位电路的设计183.7 本章小结18第四章用单片机软件编程技术实现豆浆机的程序设计204.1 程序设计思路204.1.1全自动豆浆机工作流稈204.1.2全自动豆浆机工作程序框图214.2 电机启动设计244.2.1电机启动框图244.2.2电机启动工作原理254.2.3电机启动程序设计254.2.3延时程序的设计274.3加热过程设计274.3.1加热过程工作原理274.3.2加热程序框图284.3.3加热过程程序设计284.4全自动豆浆加工设计304.4.1全自动豆浆加工过程

4、工作原理304.4.2 全白动豆浆加工程序框图304.4.3全自动豆浆加工程序设计324.5本章小结34第五章结论35参考文献36致谢37附录a豆浆机工作总电路图38附录b元件器件类型、数量清单39摘要目前，人们对生活的质量要求越来越高，在各类饮品中豆浆具有极高的营养价值，是一种非常理想 的健康食品。随着人们对豆浆的喜爱，家庭自制豆浆是一种新型的家用饮料登上人们的餐桌。目前市场上各厂家推出的豆浆机品牌繁多，但工作原理都大同小异。一般豆浆机主要以黄豆为原料, 然后对黄豆进行打磨，再对打好的豆浆进行加热处理，将其变成热豆浆。豆浆机由粉碎黄豆的搅拌机、 豆浆加热器和控制电路三大部分组成。首先简单介绍

5、了豆浆加工机的结构与工作过程，然后分析了由mcs-51单机构成的豆浆加工机控制电路 的原理，并阐述了控制程序的基本结构和框图。此方案由单片机、检测电路、加热电路、磨浆电路、报 警电路组成。先加热，加热到一定温度后，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。【关键词】:豆浆加工机；豆浆；单片机；控制原理design of soya-bean milk maker automatic control circuitry andprogramstudent majoring in engineering dpartmentli xuefangliu lishanabst

6、ractat present, people living on the increasingly high quality requirements, in all kinds of drinks soy milk with a high nutritional, is a very ideal health food. as people's love of soy milk, soy milk of home is a new type of household drinks people boarded the plane table.various manufacturers

7、 on the market today launched numerous brands of soya-bean milk maker, but the principle is similar. generally soya-bean milk maker use soybeans as raw materials, and then grind soybeans, and then fight the soybean milk to heat treatment, to become hot soy milk soya-bean milk maker from the mixer to

8、 crush soybeans, soy milk and heater control circuits three major components.first a brief introduction of the soybean milk machine the structure and process, and then analyzed by the mcs-51 stand-alone constitute the soybean milk machine control circuit of principle, and expounded the basic structu

9、re of control procedures and diagram. this program made by the microcontroller, sensors, heating circuit, refining circuit, alann circuit. first, water heated to a certain temperature, the beginning of refining, after refining, refining stop and start heating that is boiled immediately after the shu

10、tdown, prompted alarm. test and use results show that the soy milk processing machine with perfect functions, excellent performance, reliability and easy operation.key words: soy milk processing machine; soy milk; scm; control principle第一章绪论1.1研究的背景随着人类社会的进步与发展，人们的生活水平不断提高，人们生活息息相关的家电产 品的需求也在不断的增加，相

11、关的市场也在不断的壮大，各种产品如雨后春笋般的进入市 场，方便快捷的多功能豆浆机就是其中的一员。豆浆机虽然在国内只有十儿年的历史，但 其发展的道路却是不平坦的，从简单的打磨煮熟，到微电脑控制，全国近百家企业各显神 通，纷纷抢占市场份额。本文从设计简便耐用的豆浆机岀发，优化豆浆机的结构提高，豆 浆机的性能。1.2豆浆机的历史和现状1995年时就岀现了豆浆机的身影，但由于众多技术难题，当时没有被攻克，豆浆机市 场并未如愿发展起来。当初豆浆机的缺陷是电机工作不稳定，不是打儿次就坏，就是不按 程序工作，返修率非常高，而且豆浆还一煮就糊，以致不少爱喝豆浆的人只好将其束之高 阁。然而豆浆的健康价值人所共知

12、，研究表明，只有经过研磨制作豆浆才能磨出大豆中的 丰富营养成分，只有经过反复煮沸多次，才能确保醇止口感，这是其他制作工艺不可取代 的。并且随着社会的进步与发展，尤其在关注健康的绿色大潮下，消费者对碳酸饮品的添 加成分、营养要素等越来越持怀疑态度，如何才能喝到真正健康营养的饮品成为人们的普 遍需求，新的以倡导健康营养为旗帜的家庭自制新鲜饮料无疑主导当代中国饮文化。述因为原味豆浆属纯绿色“健康饮”，而且解决了很多技术问题，使这种流行趋势变 得简单可行。全自动豆浆机有效避免了传统豆浆机、果汁机功能单一，操作烦琐的弊病。 以往豆浆机只能做豆浆，或者只能打浸湿好的黄豆，全自动豆浆机却能一机多用，其独特

13、的一键到位式设计大大省略了操作流程，真止实现全自动。所以作为新时代的我们，面临 的是高科技的、自动化的时代，人们只要轻轻的点动一个按钮，什么事情都在不知不觉又 全在意料之中进行了，全自动的设备是越来越受到人们的青睐。目前，我国全自动豆浆机的发展非常快速，已经有不少的企业早早的涉足到这个领域 里来，比较知名的企业如九阳集团，东陵集团，上海富止成套机械有些公司等。全自动豆 浆机清洗非常方便，它的各个部件，如网罩、刀头、等都可以自由拆卸，每个部位都可以 单独清洗。现在很多家庭使用的全自动豆浆机，是用微电脑控制，集水位检测、粉碎、过滤、防 溢、报警等功能为一体，实现制浆自动化。制作豆浆整个过程只要13

14、-15分钟，使用方便 经济，但是作为传统食品，豆浆虽早己走进千家万户，且老少咸宜。1.3研究的内容与方法本文的研究内容是对豆浆机的总体结构包括外壳、豆浆机的粉碎刀、网罩等的设计, 以及键盘电路、打浆电路、检测电路、电源控制电路等的设计，并进行了编程。1.4研究的意义豆浆是人们十分喜爱的高蛋白食品，在各类饮品中豆浆具有极高的营养价值，是一种 非常理想的健康食品，家用豆浆机的研制成功会使人们食用豆浆更加方便。豆浆具有极高的营养价值，是一种菲常理想的健康食品。据专家介绍，在豆浆里含有 多种优质蛋白、多种维生素、多种人体必须的氨基酸和多种微量元素等。无论成年人、老 年人和儿童，只要坚持饮用，对于提高体

15、质、预防和治疗病症，都大有益处。随着人们健 康认识的增强，为了卫生，喝的放心，纷纷选择家用自制豆浆。豆浆机由粉碎黄豆的搅拌机、豆浆加热器和控制电路三大部分组成。本设计的全自动 豆浆机具有价格便宜，安全可靠，高效节能，操作简便等优点。只要按下启动按键，豆浆 机就开始工作，另外还有加热按钮，停止按钮对豆浆机进行控制，保证豆浆机不论老少都 可以操作，扩大了适用人群。健康是二十一世纪人类的共同主题，能为消费者带来真止健康饮料的全自动豆浆机必 然会赢得人们青睐。1.5本章小结本章介绍了课题的来源，分析了课题的背景，介绍了豆浆机的历史与现状，提出了研 究的内容、意义以及研究方法。第二章 全自动豆浆机的总体

16、结构设计2. 1豆浆加工机的总体结构设计豆浆加工机由杯体和机头两部分构成（图2-1）机头是豆浆机的主要部分，豆浆加工主要部件都安装在机头上。机头外壳分上盖和下盖。上盖有工作指示灯、电源插座、按 键及流水口等。下盖用于安装各主要部件，在下盖上部（也即机头内部）安装有电脑板、 变压器和打浆电机等。伸出下盖的下部有电热器、刀片、网罩、防溢电极、温度检测器以 及防干烧的水位检测器，当机头放置于杯体之上时，机头下部的网式豆料盒、豆料盒中的 打碎刀具及加热管等部件都浸没在杯休的水中。当豆料盒内的刀具高速旋转时，豆料盒中 的黄豆被打碎，豆汁溶于杯体的水中，而黄豆皮保留在网罩内。当加热管通电时，就会对 杯体中

17、的豆汁进行加热。刀片图2t豆浆机的总体结构外观图为实现水位检测和溢岀自动检测，在机头上安装有防溢及防干烧检测电极。杯体有把手，主要用于盛水或豆浆，杯体用不锈钢制作，主要是便于清洁。杯体的上 口沿恰好套住机头下盖，对机头起固定和支撑作用。2. 2豆浆机的机械部件结构组成2. 2. 1网罩网罩用于盛豆子，过滤豆浆。采用先进的“精细的化学成孔法”精密加工而成，因为 只有使网罩的密度均匀，圆孔光滑，所以才能使在打浆的过程中，不堵浆、不挂浆，保证 了出浆率。同时，在豆浆机打浆的过程中，使杯体、网罩之间形成三道液体循环流，是营 养因子充分融入浆中。通过避短的循环置换，网罩内的营养完全溢出。三道水流如下：1

18、. 营养融入第一道水流：扇叶高速旋转打浆，在网罩内形成不规则的涡流，将水从底 网孔吸入与网罩内已完全分解的营养因子快速融合，营养充分的融入浆中；2. 营养释放的第二道水流：刀片高速旋转时产生的强大离心力，将高浓的浆液通过侧 网充分的甩倒杯体内，营养完全释放；3. 营养置放的第三道水流：强大的离心力将网罩内的高浓浆液不断的甩岀，网罩内的 营养完全溢出。实际工作时，网罩与机头下盖是扣合在一起的。清洗时会发现，因受热后网罩与机头 下盖扣合岀现过紧，因此拆卸网罩时应先用凉水将其冷却，以免用力过大而划伤手或弄坏 网罩。2. 2. 2电热管在木次试验中我们选择的是u型发热管，功率为800w,也可以使用60

19、0w的发热管，不 锈钢材质，用于加热豆浆。2.2.3扇叶（粉碎刀）对打磨刀的选择，主要从刀的形状、每个扇叶的角度等进行考虑。因为打磨刀的主 要目的就是将豆子打磨的更彻底，粉碎更彻底，因此我们选择了 “x'，型刀片，外形酷似 船舶螺旋桨，高硬度不锈钢材质。通过优化的匹配设计，使刀片与网罩、电机之间的匹 配效果达到最佳。对刀片采用立体造型，保证在立体空间使黄豆更加彻底粉碎。2.2.4杯盖杯盖上有加料口，豆子从加料口进入网罩，杯盖上面还装有功能按键和指示灯。发热 器、测温电极、防溢电极安装在杯盖下方，发热器直接浸在水中。杯盖可任意拿下，方便 使用。杯盖的立体图如图示：2. 2. 5把手杯体把

20、手采用高聚酯材料制成，既美观又耐用。立体图如下图所示:2. 2. 6电极防溢电极和加热管被水淹没，根据单片机程序设计，电极检测和关部分使工作有序、 稳定进行。对于水位检测和溢出检测来说，使用中，将控制电路的一端分别通过传输线与单片机 的p3. 5端和p31端连接，另一端接相关部分器件。温度检测用于检测“预热”时杯体内的水温，当检测到温度在80度以下时，对豆浆机 的工作没有影响。当在80度以上温度时，将使连接温度检测电路的单片机引脚产生高电平, 从而达到启动电机开始打浆目的。防溢电极：用于检测豆浆沸腾，防止豆浆益出。该电极处在杯体上方，为保障防溢电 极正常工作，必须及时对其清洗干净，同时豆浆不宜

21、太稀，否则，防溢电极将失去防护作 用，造成溢出。2. 3豆浆机总体结构的选择2.3.1豆浆机主电路设计图2-2豆浆机的主电路图2为豆浆机的主电路，小型继电器k2用于控制串激电机的起停。k1用于控制加 热管的通断。接通电源后，按下薄膜开关s1,通过程序设计与电路设计，从而控制电机的 运转，使电机以间歇方式工作。按下薄膜开关s2,同样通过单片机程序设计，使电热管也 以间歇的方式工作。按下薄膜开关s3后，豆浆机将完成从打磨到电热管加热，直至豆浆 成功后的报警整个过程。s4是停止键。2.3.2豆浆机控制电路设计图2-3所示的电路中，pl、p3 口被定义为输入口，主要用于键盘电路，p0和p2口被 定义为

22、输出口，其中p3. 1（ 11脚）作为水位检测的防干烧输入端，p3.6 （16脚）作为 溢出检测输入,pl3（4脚）作为温度检测输入端,p3.0（10脚）未用。p3.2 （12脚）、 p3.3（13脚）、p3.4（14脚）、p3.5 （15脚）作为按键输入端。p0口和p2口被定义为输出端,po. 1 （38脚）作为电机驱动输出端，p0.4（36脚）作为加热驱动输出端,p0.7 （33脚） 作为报警输出端，p2.3 （ 24脚）作为电源指示输出端。检测检测2345图2-3豆浆加工机控制电路豆浆加工机控制电路以mcs-51单片机为核心构成（见图2-4）,该单片机是一种8位 的rom型单片机。程序存

23、储器的空间为64kb,其地址指针位16位的程序计数器pc, 128b 内部数据存储器ram, 4个8位双向输入/输出线，1个全双工的异步串行口，2个16位定时 器/计数器，5个中断源，2个中断优先级，1个片内振荡器和时钟电路。pl. 0 c pl. 1 c pl. 2 c pl. 3 c pl. 4 c pl. 5 c p1.6 c pl. 7 crst c rxd/p3. 0 c txdzp3, 1 c int0/p3. 2 c int1zp2. 3 c t0/p2.4 c n/ps. 5 c wp3 6 c kd/p3. 7 c xtal2 c xtal1 cgnd c012345&

24、;7890oq fo 7100 0 1 1a 1a 1a 1a 1a 1 1 1 1a09876543210987654321433333333332222222223 vcc po. o/ado3 po. 1/ad13 p0 2/ad2 po. 3/ad3 p0.4zad43 po. 5/ad5 po. 6/ad6 p2 7/a15 p2.6/a143 p2 5/a13 p2. 4/al 2 p2 3za11 p2 2/a10 p2 1za93 p2 0/a88051系列图2-4 mcs-51单片机信号引脚图1）p0. 0-p0.7 p0口是一个8位双向i/o口。在访问外部存储器和扩展t/0

25、口吋，分别进 行工作。在指令的前半周期，p0口作为地址总线的低8位，在指令后半周期为8位的数据总 线。2）p1.0-p1.7 p1 口是一个带有上拉电阻8位双向i/o口。3）p2. 0-p2.7 p2口是一个带有上拉电阻8位双向i/o口。在访问外部存储器和扩展1/0 口时，送岀地址总线的高8位。4) p3. 0-p3. 7 p3口是一个带有上拉电阻8位双向i/o口。在mcs-51单片机中，p3口是 一个双功能口，其第一功能是作为通用1/0口，第二功能是作为特殊信号线使用。5) ale地址锁存控制信号 在系统扩展时，ale用于控制把p0口输出的第8位地址送锁 存器锁存起来，以实现低位地址与数据的

26、隔离。6) rst复位信号 当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以 完成单片机的初始化复位工作。7) xtal1和xtal2外接晶体引线端 当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石 英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。8) vss地线9) vcc +5v电源10) psen外部程序存储器读选通信号 在读外部程序空间时，该引脚低电平有效， 以实现外部程序空间单元的读操作。在正常进行豆浆加工时，杯体中的水位达到一定高度，水位检测电极与杯体中的水 接触,p3. 1为低电位，若杯体中无水或水位太低或将机头从杯体中取出，p3.1就立即变 为高电位。当豆浆未上

27、溢时，防溢电极未与豆浆沫接触，p3.6为高电位。当豆浆沫上溢到一定 高度与防溢电极接触时，p3.6变为低电位。采用正温度系数热敏电阻进行温度检测，利 用电压比较器将温度变化转换为电压信号，当温度低于80 °c时,p1.3为低电位，当温度 上升到80 °c时，p1.3变为高电位。当无键按下时,p3. 2、p33、p34、p35均为高电位，当某键按下时，其相应p3 口 为低电位。单片机检测p 3 口的状态，完成按键输入和信号检测的任务。当p0. 1 (38脚)输 岀高电位时，经过驱动电路驱使电机启动。当p0. 4输出高电位时，经过驱动电路使电热 管通电。当p2.3输出恒定高电位

28、时，发光二极管亮，作为电源的指示，当p0.7输出高 电平信号时,蜂鸣器响起，作为报警信号。2. 4豆浆机的工作方式全自动豆浆机主要通过以下方式工作：当把浸泡好的黄豆从机头的流口放入盛有适量 清水的杯中，若不想打磨豆浆，可将黄豆暂放在杯中，留作以后使用；若想打磨黄豆，可 按下键盘上的启动键，在电源和调试好的程序的控制下，黄豆被有次序地打磨；打磨完成 后，进入加热环节，此时同样有两种选择方便大家，若不想立即煮开豆浆，便可把网罩拿 出清洗后放回，不必启动按键；若想当时就煮开豆浆，可按下加热键，豆浆机便开始工作， 与此同时述涉及到溢岀检测和豆浆完全加热开的设计，因此要通过设计检测程序及循环加 热的程序

29、，待豆浆完全加热开后，豆浆给人以浓浓的豆香味，若豆浆不完全加热开，便有 豆腥味，所以这一步至关重要；待一切都弄好后，便可将电源断开。以上是通过传统方式进行的，若想一次性的将豆浆煮好，便可按下全自动键，便可实 现打磨和煮开豆浆整个过程。当按下停止键时，不论豆浆机处于什么状态，都将停止工作。2. 5本章小结本章重点介绍了豆浆机的总体结构设计，包括总体结构的设计方案、论证、选择及豆 浆机的工作方式，介绍了各个相关部件，同时介绍了主电路、控制电路的设计。第三章 全自动豆浆机的设计3.1豆浆机的总体工作电路图设计l1fti|_f-ii! i-山' 11 1 jj5t1 1?r*1 11¥

30、;dii*oii图3t豆浆机的总体工作电路图在上述控制电路中：f1为保护熔断器si、s2、s3、s4是轻触按钮，分别与p3.2、p3. 3、p3. 4、p3. 5相连。在烧煮豆浆程 序中，当按下s1,可以进行手动粉碎。当按下s2时可以进行手工加热。当按下s3时，进 入自动加工过程，包括豆子的打磨与加热这两个重要环节。s4是停止键，当按下该键时, 不论豆浆加工处在什么阶段，都将停止运作。水位检测电路一端、温度检测电路一端、溢岀检测电极分别与单片机的p3. 1端、p1. 3 端及p3. 6端相连接。温度检测电路另一端接到电热管的外壳上。ki、k2为普通的12v小型继电器。vd1为发光二极管，用于提

31、示电路工作状态与报警。vd2和vd3是两只整流二极管。在电路中起续流之用，以提高ki、k2的复位速度，减 小触点问的接触火花，保护继电器触点。3. 2豆浆机的总体工作过程及原理3.2.1豆浆机工作总体框图mcs5单片机图3-2豆浆机工作总体框图把泡好的黄豆和水按要求装入杯内，插上电源插头,会听到蜂鸣器响一声，表示电源已 接通，单片机开始工作。同时豆子的粉碎过程还要考虑电机旋转的次数、电机每旋转一次 所需时间等。小电机旋转后，豆子随着电机的旋转而旋转，根据软件的设计，电机有规律 的运行。粉碎过程结束后，豆皮留在网罩中，豆浆流入内胆中，与网罩中的豆皮隔离。3. 2. 2豆浆机加工机的工作原理根据豆

32、浆加工机的总体工作框图和电路图，我们可以知道其工作原理为：当插头插入插座后，蜂鸣器发出0.5s的“嘀嘀”声，表明电源电路接通，可以正常 工作了，经过电源电路处理后，单片机可获得+5v电压。首先，+5v电压对c6进行充电，使1c2 （9）脚rst（复位）端瞬间变成高电位，从而使 单片机硬件复位。由于r1的放电作用，乂使rst端电位逐渐降低。最后，rst端由高电位 变成了低电位，完成了复位任务。随后单片机将进入初始化，单片机完成初始化后即开始 运行程序。程序的第一步是通过单片机中的cpu（中央处理器）将p2. 3 口（24脚）变成高 电位，使绿色发光二极管vd发光显示，以示电源电路正常，单片机也已

33、开始工作。第二步为水位检查程序。单片机进工作状态后，cpu将以访问p3. 1端口（11脚）电 位的形式来判断检查豆浆机中是否有水，以及检查水位是否符合要求。如果p3. 1端为高 电位，说明水位不符合要求，单片机就令p0.7端口（32脚）输出提示信号。通过vt3放 大后推动bl,使蜂鸣器发出“嘀、嘀、嘀”的急促响声；如p3. 1端（11脚）为低电位.则 说明水位的高度符合要求，单片机即进入下一工作程序。第三步为水加热程序。当水位符合要求后，cpu就令p0. 1 口（38脚）由低电位变成 高电位，使vt1导通，驱动继电器k1动作，通过k1的触点作用将电热管与220v电源接 通。于是电热管对冷水开始

34、加热，直至将水加温到80度左右，主要是为了防止在以后粉 碎黄豆等物时，避免产生大量的泡沫，在烧煮豆浆时就不会因泡沫过多而造成频繁的溢出， 造成加热频繁的被迫停止，延长了豆浆的加工时间。所以，预加热在自动豆浆机中是很有 必要的。当冷水被加热到80度左右时，测温控制电路通过p1.3 口（4脚）给单片机输入 一个控制信号。当cpu接受到来自p1.3 口（4脚）的“停止加热”控制信号后，即令p0.4 口（35脚）为低电位，使vt1截止-k1释放-电热管失电而停止加热。至此水加热程序结 束。第四步为粉碎程序。当水温加热到80度左右后，单片机进入粉碎程序。在粉碎程序 中。cpu令p0.4 口（35脚）输岀

35、高电位，使vt2导通，驱动继电器k2吸合，再接通粉碎 电机的工作电源。使粉碎电机高速旋转，带动刀片高速切削，实施对粉碎物的粉碎。为了 减少电机的发热量，粉碎电机每粉碎15秒，就休息10秒，然后再开始第二轮粉碎，这种 工作过程共循环4次，然后结束粉碎程序。第五步为烧煮豆浆程序。当粉碎程序结束，接下来就进入烧煮豆浆阶段。由于黄豆被 粉碎时，虽然是在80度左右水温下进行粉碎的，但是还是会产生较多的泡沫，为了使豆 浆机适应更多的加工需要，该程序中采用了加热一次如溢出一次为一次循环，共循环10 次，被确认后，就表明“烧煮豆浆程序”结束。这种控制设计，可以保证得到满意的豆浆 加工效果。煮豆浆的过程为：p0

36、. 1 口（38脚）高电位一vt1导通一k1吸合一开始煮豆浆； 如岀现溢出现象时，就将豆浆的一个电位与溢出触点相通路，将p3. 6 （16脚）变为高电 位，并将中断控制信号送给单片机，cpu即令p0. 1 （38脚）口为低电位-vt1截止-k1释 放一电热管失电一煮豆浆停止。当控制信号消失后，电热管乂一次得电开始加热。第六步为报捷程序。一旦豆浆煮好，cpu令p0.7 口（32脚）输出慢节奏的音频信号， 通过vt3推动蜂鸣器bell发出“嘀、嘀”的响声。这时豆浆加工的整个过程就结束了。3.3电源控制电路与键盘显示电路的设计控制电路采用变压器降压、晶体二极管整流等方法获得工作电源。当电源插头插入

37、220v交流电后，t1对220v交流电进行降压，从次级输出12v左右的低压交流电，从而适 应电路的使用要求；同时电源变压器还对220v交流电进行电网隔离，以提高控制电路的 使用安全性能。整流硅堆ur1对次级输出的交流电进行桥式整流，再由c2、c3进行滤波， 以形成较平滑的直流电，送给三端集成输出稳压器ic1进行稳压调整。经ic1稳压作用后， 输出+5v直流电压，经c4、c5滤波后输出纹波很低的+5v电压，作为单片机的工作电源, 就能保证ic2工作时的稳定和可靠，ic2得到+5v工作电压后，就进入工作状态。3.3.2键盘显示电路的设计图3-4键盘显示电路图单片机实现键盘接口的实用方法通常有独立式

38、和矩阵键盘式两种硬件结构。我们所 用的是独立式按键。独立式键盘是由一组相互独立的按键组成，每个按键与一位i/o接口 相连，接口简单。键盘输入接口需要解决的任务主要有键盘扫描和去抖动。键盘扫描的工作主要是判 断键盘上是否有键按下，当有键按下时，由于机械触点的弹性和电压突变的原因，在键闭 合和断开的瞬间会岀现电压抖动，抖动吋间一般为5-10ms,为了保证键盘扫描的正确性, 需要进行键去抖动处理。软件消除抖动的方法通常是在检测到有键按下吋，执行一段时间 延时，再确认该键电平是否未闭合状态，若未闭合状态电平，说明键进入稳定按下状态, 从而避免了抖动的影响。由上图可知，当无键按下时，单片机端口 p3.

39、2-p3. 5呈现高电位，当有按键被按下时， 给单片机端口一个低电平，通过键盘检测和去抖动处理后，可以准确地检测出是哪个键被 按下，进而确定以后的工作状态。3.4电机控制部分与加热控制部分的电路设计河3.4.1电机控制电路的设计在选择小电机的过程中，我们首先要考虑的是电机的稳定和质量，如果电机不稳定, 旋转无法实现，而旋转是我们解决豆浆机运行的关键环节。经过键盘扫描后，若按键为电机启动键，经过检测各项符合要求后，就会使单片机的 p0. 4脚产生高电平，经过一系列的处理，使继电器k2得电，k2触点闭合，电动机与电源 电路接通，从而带动电极运转。3.4.2加热控制部分的电路设计当键盘扫描到是加热键

40、被按下时，经过单片机程序处理，并检测水位、温度等符合要 求后，p01引脚产生一个高电平的信号，驱动继电器得电，使k1的触点闭合，电源电路 与电热管接通，开始加热控制。其屮还要注意溢出的控制，当发生溢出时，就会产生一个 中断信号，让p0.1产生低电平，继电器k1失电，k1触点断开，电热管与电源电路断开, 加热停止。3.5检测电路与蜂鸣器驱动电路的设计3.5.1温度检测电路的设计温度检测控制电路由rll> r12、r13、r14及运算放大器组成，其中r12为正热毎攵电 阻，正热皱电阻随着温度的升高而升高，检测到的温度与80度相比较，当检测到温度升 高到80以上时，就会产生一个电位差，该电位差

41、通过输出端产生高电平送到与单片机端 口，通过软件控制，进行下面的打磨过程。电路图如下图3-7温度检测电路图在豆浆加工过程中，若检测到温度达到80度时，电机才能运转，这是为了防止在粉 碎黄豆等物时，避免产牛大量的泡沫，在烧煮豆浆时就不会因泡沫过多而造成频繁的溢出, 造成加热频繁的被迫停止，延长了豆浆的加工时间。当温度电极检测到一个高电平信号时，说明温度达到了 80度，可以进行打磨过程， 从而驱动电机控制电路，完成豆子等物的粉碎过程。3.5.2水位检测电路的设计图3-8水位检测电路图水位检测电极主要用于在起动按键前，对水位的检测，目的是防止干烧，以免豆浆 在加工过程中出现电机停转、豆浆熬糊等问题，

42、如果出现上述问题，就会影响豆浆的味道， 降低豆浆的营养价值。该电极并非独立部件，长度比防溢电极长很多，插入杯体底部川。杯体水位正常时, 防干烧电极下端是应当被浸泡在水中。当杯体中水位偏低或无水，或机头被提起，并使防 干烧电极下端离开水面时，微控制器通过该电极检测到这种状态后，为保安全，将禁止豆 浆机工作。简单工作过程就是：当豆浆加工过程中发现水位不符合要求，水位检测电极就会给单 片机一个控制信号，经过处理后引发报警电路报警，提醒用户加水。3. 5. 3防溢检测电路的设计由于黄豆被粉碎时，虽然是在80度左右水温下进行粉碎的，但是还是会产牛较多的 泡沫，该程序中采用了加热一次如溢出一次为一次循环，

43、共循环10次，当p0. 1 口（38 脚）产生高电位进行豆浆加热过程中，若发现有溢出现象时，就将豆浆的一个电位与溢幽 触点相通路，将p3.6 （16脚）变为高电位，并将中断控制信号送给单片机，cpu即令p0. 1 （38脚）口为低电位，使加热停止。从而实现了防溢功能。3.5.4蜂鸣器驱动电路的设计图3-10蜂鸣器驱动电路图该电路部分，主要用于电源接通提示、水位监测不符合要求、加工过程结束等。当电 源接通时，p0.7 口会蜂鸣0.5s,提示用户豆浆机可以正常工作了；当水位不符合要求时， 单片机就令p0.7端口（32脚）输出提示信号。通过vt3放大后推动bell,使蜂鸣器发出“嘀、嘀、嘀”的急促响

44、声；一旦豆浆煮好，cpu令p0.7 口（32脚）输出慢节奏的音频 信号，通过vt3推动蜂鸣器bell发出“嘀、嘀”的响声。3.6其它相关电路的设计3.6.1时钟电路的设计在mcs-51芯片内部有一个高增益反相放大器"，其输入端为芯片引脚xtal1,输出端 为引脚xtal2o在芯片的外部，xtal1和xtal2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构 成一个稳定的自激振荡器，及单片机的时钟电路。晶体的振荡频率范围是2mhz-12mhzon tr w图3-11时钟电路图mcs-51的机器周期由s1至s6共六种状态所组成，每一状态又可细分为相1 （p2）与相2 （p2），故一个机器周期等于12

45、个振荡周期。若振荡频率为12mhz,则振荡周期二 1/ (12hhz) =1/12 (us)机器周期二6态*2相*振荡周期二12*l/12us二lus 通过计算每一指令周期及次数，即可求出延迟时间。3. 6. 2复位电路的设计复位的功能就是使单片机处于一个确定的初始状态，并从这个初始状态开始工作m。 要实现单片机的复位工作，必须使rst引脚保持两个机器周期以上的高电平，只要rst保 持高电平,mcs-51保持复位状态。此时ale, po, pl, p2, p3都输出高电平(即未输入状态)。 rst变为低电平后，推出复位，cpu从初始状态开始工作。复位以后内部寄存器的初始状 态为下表。表1复位后

46、的内部寄存器状态特殊功能 寄存器初始 状态特殊功能寄存器初始状态特殊功能寄存器初始 状态acc00hipxxoooooobthooonpc0000hieoxoooooobtl1oonpsw00hpconoxxxoooobth1oohsp07htmodoohsconoohdptr0000tconoohp0-p30ffhtlooohrst引脚的复位操作由上电自动复位和按键手动复位两种工作方式。在本次的试验中 我们采用的是上电自动复位工作方式，这既省时又简便。上电白动复位电路如图3-12所示：图3-12复位电路图3. 7本章小结本章首先应介绍了豆浆机的总体电路的工作电路图、工作过程和原理，豆浆机机型

47、选 用上部为机头的部分，又分不同小节分别介绍了温度测控部分、电机控制部分、键盘显示 部分及水位检测部分、溢出检测部分、电源电路部分、蜂鸣器驱动部分等每一部分的工作 原理与电路图。该电路的设计具有抗干扰能力强、强点和弱电隔离、安全可靠等优点，特 别是采用降压方式熬煮豆浆，既保证了豆浆充分煮熟并具有浓香风味，有效避免了豆浆大 溢岀和继电器反复动作，保证了设备的安全。第四章豆浆机的控制程序设计4.1程序设计思路4.1.1全自动豆浆机工作流程首先在杯体中放入一定数量的水，然后再将浸泡过的黄豆放入豆料盒中，将机头放 置于杯体之上，然后启动豆浆加工机"役键盘电路由四个键组成，打磨键、加热键、全自

48、动键及停止键。当按下打磨键时，豆 浆机织打磨浸泡过的豆子，当按下加热键后，豆浆机只加热留在杯体里的豆浆，当依次按 全自动键时，豆浆机将自动完成从打磨到加热的整个过程。机头上用于进行水位检测的一 端与电热管相连，另一端接地。任何时刻当电热管与水脱离接触时，就会产牛一个高电平, 驱动报警电路报警。当按下停止键时，不论豆浆处于什么状态，都将停止工作。具体过程 如下：系统加电后,按下启动键，豆浆加工机即开始按固定程序运行。系统首先进行系统初 始化，通过复位电路使单片机如稳定的工作状态。然后通过程序控制，让蜂鸣器响0. 5s, 表明豆浆机进入正常的工作状态。在进入豆浆机的关键动作前，必须先检测水位是否符

49、合 要求，为下面的打磨和加热做好初步的准备。然后同过检测按键，对按键进行分析，从而 选择下一步的工作状态。在每一次的打磨和加热前都要进行一次水位检测，以免影响豆子的打磨效果及加热效 果。当水位符合要求时，先进行加热。当杯体中水的温度达到80 °c时停止加热，电机启动 进行打浆。由于刀具旋转时使豆料盒中的黄豆也随之旋转起来，使打碎效果变差，因此应 使刀具间歇工作，刀具运转一段时间后停止。当豆料盒中的黄豆静止后再启动打浆。交流 电动机工作，每次转动时间为15秒、停止时间为10秒的间歇状态下，循环四次，黄豆的粉 碎效果最好。打浆完成后再开始加热。豆浆加热时很容易起沫溢出，但如果加热温度或煮

50、沸时间不 够，豆浆中会有较大的豆腥味，为使豆浆既不溢出乂充分煮沸,我们设计了自动防溢部分。 当豆浆沫上溢至杯体一定高度时，立即停止加热。经过一定时间后再进行加热。如此经过 10个循环后，豆浆就被充分煮沸，而且不会溢出。豆浆加工好后，蜂鸣器鸣笛，按下停止键，系统可以断电了。4.1.2全自动豆浆机工作程序框图系统初始化单片机的复位即rst（9脚） 变为高电平电源指示灯亮，表明电路 正常工作p32p3.5、p3.1 为高电平,pl.3、p3.6为低电平，其余 各引脚为高电平图4一2系统初始化框图键盘 分 析若没有检测出 低电平，继续图43键盘分析框图0图4一4豆浆机电路图豆浆机控制电路工作过程大致是

51、：上电-水位检测-水位合适开始加热-加热5分钟-开 始打浆（打15秒，停15秒，共4次）-继续加热10分钟（溢岀检测到时暂时停止加热） -完成全部工作。电路见图，单片机输入有水位检测，溢出检测，输出有电机控制、加热控制、工作指 示、报警蜂鸣器控制。工作过程中指示灯闪烁，完成全部工作时常亮，蜂鸣器响。当水位 检测失败时为防止干烧，停止加热和打浆，蜂鸣器报警。水位检测和溢出检测的公共端 是加热管的外壳，水位检测是温度探头外壳或电机外壳，溢出检测有专用电极。电路功能:据用户及自动豆浆机使用说明书介绍：当放入适量浸泡好的黄豆、加入适量的冷水, 将豆浆机电源插头插入220v交流电源，豆浆机指示灯亮起、发

52、热管开始对水进行加热。 当水温加热到80度左右，豆浆机停止加热。然后开始每粉碎15秒停5秒共三次的粉碎过 程。再经过2分钟左右的烧煮，最后豆浆机发出提示音，即告豆浆加工结束。4.2电机启动设计4.2. 1电机启动框图4.2.2电机启动工作原理工作原理：经过键盘分析，若按下的键为电机启动键时，首先要进行水位检查。单片 机进工作状态后，cpu将判断检查豆浆机中是否有水，以及检查水位是否符合要求。若水 位不符合要求，就要求蜂鸣器报警声；若水位符合要求，cpu就通过一系列动作使电热管对冷水开始加热，直至将水加温到 80度左右，就停止加热，进入粉碎工作状态，在粉碎程序中，为使对粉碎物的粉碎达到更 好的效

53、果，所以粉碎电机每粉碎15秒，就休息10秒，然后再开始第二轮粉碎，这种工作 过程共循环4次，然后结束粉碎程序，停止电机。4.2.3电机启动程序设计首先检查水位，然后当cpu令p0. 1 口输出高电位时，使vt2导通，驱动继电器k2吸 合，再接通粉碎电机的工作电源。使粉碎电机高速旋转，带动刀片高速切削，实施对粉碎 物的粉碎。p3.1与水位检测电极相连且低电平有效；p1.3与温度检测电路相连，高电平 有效；p0.1 口与电机启动电路相连，高电平有效；p3.2与电机启动键相连，低电平有效； p2. 3与报警电路相连且高电平有效。org 00hljmp mainorg 0030hmove sp, #6

54、0hsetb rstsetb p0. 7start:move a, #offhmove p3, a;置p3为输入方式move a, p3;读卩3连接的外设状态，即按键状态jb acc. 2 next1;p3.2的键没被按下转移next1lcall delaynext:sub1:jnb acc. 2 sub1;p3.2键被按下转移sub1push pswpush a;水位不符合要求时报警;水位符合要求时，开始加热；检测温度到80度了吗？没到继续检测;温度到80度，电机开始启动;电机循环打浆4次;电机运行15s;电机停转;电机停转调用10s延吋lp:jnb p3. 1, sub-jingsetb po. 4lp1:jb pl. 3 , lp1setb po. 1move rl,#4sub1: lcall delay15sclr po. 1lcall delayiosdjnz r1,progret报警程序：sub-jing: setb po. 7ret电机运转15s延时：delay15s: move r7, #1500delay1:move r6,#2500delay2:djnz r6,delay2djnz r7,delay1ret电机停转10s延时：delay10s:move r7,#1000delay1:move r6, #