家用智能豆浆机造及相关参数

1、家用智能豆浆机造及相关参数作者:日期:家用智能豆浆机构造及相关参数摘要本文介绍的智能豆浆机系统由 PIC16C54 单片机、传感器、功能电路、沸腾检测电路、磨浆电路、加热控制电路和报警电路等组成，豆浆生产完全自动化。其工作过程是：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，蜂鸣器长鸣一声，提示已经接通电源，指示灯 LED 亮起，处于待命状态。按下全自动启动键 START开始加热，当温度达到 75c 左右时，停止加热；搅拌马达运转，将黄豆粉碎，豆浆过滤，而后马达停转，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

2、下再加热键 HEAT 加热至沸腾，停止加热，发出报警声。若缺水，则关闭加热器和马达，按任意键不响应，并发出急促的报警声，直到关闭电源，加水后才能继续使用。关键词：PIC16C54 智能豆浆机控制系统稳压电源ABSTRACTThisarticlediscussesthesystemoftheintelligentSoya-beanmilkmachineincludingthesingle-chipofPIC16C54,Sensor,Functionalcircuit,Boilingdetectioncircuit,Grindingcircuit,HeatingcontrolcircuitandA

3、larmcircuit.Thecourseisthat:Atfirst,addsomesoybeanintheblendersfilter,pouredanappropriateamountofwaterintotheblenderandinstalledblender.Whenconnectedtopowersupply,thebuzzersoundedonce,tipshavebeenconnectedtopower,theLEDlightup,tipstheSoya-beanmilkmachineinthestandby.PressthebuttonofSTARTtostartheati

4、ng.Whenthetemperaturereachedaround75Cstopheating,StirringmotoroperationwillbecrushedsoybeansandtheSoya-beanmilkisfiltered,thenthemotorstoppedandstartedheatinguntilboiling,andstopheating,issuedawarningsoundpromptedmilkhavebeendone.Ifalongtimenottodrinkandbecomecool,pressthebuttonofHEATtostartheatinga

5、gainuntiltoboilingandissuedawarningsound.Ifdry,turnofftheheaterandmotor,pressanybuttonnottorespond,andissuedaalarmsounduntiladdingenoughwatertocontinuetouseit.Keywords:PIC16C54;Intelligentsoya-beanmilkmachine;ControlSystem;Stabilizedvoltagesupply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，直接按“启动”键，

6、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 75c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 5 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。一、豆浆机原理及功能1.1、制浆原理：豆浆机的制浆原理有两种：网罩式、无网式网罩式：旋转、涡流、切割、碰撞、回流、循环如图 1-11-1无网式：旋转、涡流、转动、反弹、切割、循环如图 1-2

7、1.2、工作步骤：预热、打浆、煮浆、延浆预热：全功率大火加热，约 6 分钟打浆：98c 开始（180W）,30 秒/次，间隔 1015 秒，打 9 次，总时间为 45 分钟，功能不同，时间设置也不同。煮浆：小功率熬煮（300W）,约 3 分钟左右，直至水位第一次升至防溢电极。延煮：水位升至防溢电极后，停止加热。（数秒）后再次重新加热，如此反复，使水温保持在 99.50.05C 温度之间，此过程持续时间为 45 分钟。1.3家用豆浆机的设计思路传感一加热一1学跑J厂缺水、一图 1-3 方案设计框图磨浆龟路2-2如图 1-1 所示，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、

8、报警电路等组成。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，蜂鸣器长鸣一声，提示已经接通电源，指示灯 LED 亮起，处于待命状态。按下全自动启动键 START 开始加热，当温度达到 75c 左右时，停止加热；搅拌马达运转，将黄豆粉碎，豆浆过滤，而后马达停转，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，停止加热，发出报警声。若缺水，则关闭加热器和马达，按任意键不响应，并发出急促的报警声，直到关闭电源，加水后才能继续使用。1.4豆浆机结构及部件总体结构图如图 1-3:1

9、-31.4.1主要部件及作用一杯体：主要用于盛水或豆浆，有把手和倒浆口。在杯体上标有“上水位”线和“下水位”线。主要部件及作用一防干烧电极：作用：防止干烧尺寸：外径 6mm 有效长度 89mm,插入杯体底部。原理：低电平高电平1.4.4主要部件及作用一电机交流串激电动机可直流，可交流。特点：启动力矩大、转速高、调速范围广，稳定性高，粉碎效果好1.4.5主要部件及作用一网罩无网结构（BBKMD 和有网结构（JY）如图 1-41.4.6主要部件及作用一网罩网罩为有网结构可分为导流罩和细孔网罩导流罩：安装在机头上。特点：打浆效率较高。但拆装、清洗麻烦，卷边易残留豆渣，冷打水果效果不好（切碎）1-5细

10、孔网罩：食材放在网罩里打磨。特点：打浆效率高，但是滤网难清洗，且不上档次，退出市场。如图1-6180W。如图1-4（左为无网结构、右为有网结构）1.4.7主要部件及作用一刀片:1.4.8主要部件及作用一加热管用于加热和熬煮豆浆。加热功率从 800Mij1100W 不等，不锈钢材质。分类：弧形管加热：特点：不易糊管。但清洗比较麻烦，市场主流1-6304 不锈钢。刀片具有一定的螺旋倾斜角度,这样刀片旋转起来后在一个立体空间碎豆,碎豆较彻底。此类刀片对电机要求比较高，且多用于无网豆浆机。如图 1-7。如图 1-81-8杯底加热：特点：机头下部清洗简单，非常容易糊底，底部有加热电路，杯体不能放入水中，

11、清洗不方便。如图 1-91-9二、豆浆机中轴轮系传动比的计算2.1、轮系的基本概念2.1.1轮系：由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统;2.1.2轮系的分类：定（轴轮系：所有齿轮轴线的位置固定不动；周转轮系：至少有一个齿轮的轴线不固定；2.1.3定轴轮系的分类：平面定轴轮系：轴线平行;空间定轴轮系：不一定平行;2.1.4轮系的传动比：轮系中首、末两轮的角速度(或转速)之比，包括两轮的角速比的大小和转向关系。r传动比的大小：当首轮用“1”、末轮用“k”表示时，其传动比的大小为:Vi1k=C0l/c0k=ni/nkJ 传动比的方向：首末两轮的转向关系。相互啮合的两个齿轮的转向关系：2.2、平面定轴

12、轮系传动比的计算2.2.1特点：(1)轮系由圆柱齿轮组成，轴线互相平行;(2)传动比有正负之分：首末两轮转向相同为2.2.2传动比大小设I为输入轴，V为输出轴;各轮的齿数用 Z 来表示；角速度用表示；首先计算各对齿轮的传动比:1Z2.22z31121232z133z233Z4.4Z5i34i4544Z35Z410与_所有从动轮齿数连乘积4工产/4所有主动轮齿数连乘积结论：定轴轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积，其值等于各对齿轮的从动轮齿数的乘积与主动轮齿数的乘积之比;2.2.3 传动比方向(2)首末两轮的轴线不一定平行。分两种情况讨论:在计算传动比时,应计入传动比的符号:首末两轮转向相同为

13、“+”，相反为“-”。(1)公式法1 11k1)mZ244Zk1式中:m 为外啮合圆柱齿轮的对数举例:(2)箭头标注法采用直接在图中标注箭头的方法来确定首末两轮的转向，转向相同为“举例:2.3、空间定轴轮系的传动比2.3.1特点:(1)轮系中包含有空间齿轮(如锥齿轮、蜗轮蜗杆、螺旋齿轮等)+，相反为2.3.2传动比的大小Ilk从动轮齿数连乘积主动轮齿数连乘积2.3.3传动比的方向注意：只能采用箭头标注法，不能采用(-1)m 法判断。4 411情况 1:首、末两轮轴线平行三、单片机相关结构与功能3.1单片机作用及组成单片机自动控制豆浆机完成从预热、打浆、煮浆和报警整个工序，避免了繁琐的手工操作。

14、PIC16C54 主要资源:传动比计算式前应加“+”、“-”号，表示两轮的转向关系。只计算传动比的大小，各轮的转向在图中标出。举例:大小:i14转向如图。-512X12 位 EPROM-25 字节通用 RAM 12 根双向 I/O 线 TMROt 时/计数器上电复位 PORt 路复位定时器12举例:自振式看门狗 WDTPIC16C54 采用 8 位宽的数据总线和 12 位宽指令总线相互独立的哈佛(Harvard)结构,与其它一些单片机相比， 程序代码更紧凑，指令执行速度更快。从引脚 OSC1 输入或振荡电路产生的时钟信号在内部经四分频产生四个不重叠的时钟 Q1,Q2,Q3,Q4 程序方十数器

15、PC 在每个 Q1 节拍间加 1,指令在 Q4 节拍从程序存储器中取出并锁存于指令寄存器中， 在下一指令周期被译码并执行。因此，在程序执行过程中，取指令与执行指令可重迭进行，即当一条指令被执行时，下一条指令已从程序存储器中读出。其时钟指令时序如图 3-1 所示：RA.RA.RAORAOOSC*CLKIKOSC*CLKIKOSC2CLKOLI7OSC2CLKOLI77 7DC)DC)RB7RB73.2单片机的结构、引脚及功能(1)PIC16C84单片机结构如图3-2所示(2)单片机的引脚：RA0-RA3可位控4位双向I/O口，输入为TTL电平。C2C2jttQGQGI I/I1QJXJ J/i/

16、11 1J1PCrOSC2/CLKOUTLPC1小CPC-2rLr:RCrnodflIIFrei-INS(PC-IEJUKL=lSTlPC-1lSTlPC-1! !FeS2nFeS2nINSTIRC+I)INSTIRC+I)1INSTpCINSTpCRtrin盯.”*LIIMS!fPCHi图 3-2PIC16C54 单片机结构二三图 3-1 时钟、指令时序而RB3RB3RA2RA2RA3RA3TQCKIMGLKTQCKIMGLKVFPVSSVFPVSSInternalphasephaseclockclockRB0-RB7可位控8位双向I/O口，输入为TTL电平。T0CKI:定时器/计数器TMR

17、0的外部触发计数信号输入端。软件定TMRM计数器时，此引脚上的信号上升沿或下降沿用于计数，可通过软件设置OPTION寄存器相应的控制位选择触发边沿，当TMRM内部时钟源时，该引脚当接VDD13或VSS以减少功耗MCLR当为低电平时，单片机复位VSS地端VDD电源电压OSC1振荡信号输入端OSC2:振荡信号输出端(3)单片机内部功能，如图3-3所示:图 3-3PIC16C54 单片机内部功能EPROMROFJEPROMROFJ512X12TO512X12TO2049X122049X129-11. .“STACKSTACK1 1ETA2K2ETA2K2PCPCTQCKITQCKIPINPINCOK

18、FiGLATIQN?JORDCOKFiGLATIQN?JORDOSCIDSC2OSCIDSC2心 LRINSTRUCTONINSTRUCTONREGISTERREGISTERINSTRUCTONONDECODERDECODER口RECTMRRECTMR二SSSSGENERALGENERALPURPOSEREGSIERREGSIERFILEFILE(SRAM)(SRAM)24,2572ur24,2572ur73Byt*573Byt*513C13CPOPO TGTGXUWDT/TkROPRFSA.FSrTZCMEPFJOTTZCMEPFJOTECTECTiDISB_EPSCJLLATOFlTSCJ

19、LLATOFlTIMING&IMING&CONTROL,AATCHDOGHUEFt,AATCHDOGHUEFtOSCOSCSELECSELECFSRAFSRA/,二一四、程序流程图主程序流图如图4-1所示:14START键按l丑了Jf_N-N-HEAT键按1TTJ图 4-1 主程序流图接上电源，蜂鸣器长鸣一声（滴-,约1秒钟），提示已接通电源。掉缺水检测子程序，若缺水则急促报警（滴，滴）；若有水，则检测全自动启动按钮STAR配否按下，若按下则处理STARTS序；若没按下则加热键HAR正否按下,若按下则处理HEAT#;若没按下则返回缺水检测程序，循环进行。接通搅拌马达的电源，运转

20、20秒，停止10秒，循环5次，保证马达间歇工作。而后关闭马达，调缺水检测子程序，若缺水则急促报警，关闭马达；若有水,加热器通电工作。检测是否沸腾溢出，若没沸腾溢出，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，避免豆浆继续溢出，然后返回缺水检测程序，不缺水时再加热；若沸腾溢出达到16次，即第一次沸腾后，间断的加热约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。全自动启动键START1序流程图如图4-2所示：15Lf调一STARTl相片Jq调HEAT关加热器i=r图 4-2START 程序流程图加热键HEATS序流程如图4-3所示:调检水程、八五、结论本文讨论的单片机控制系统具有抗干扰能力强，安全可靠，报警溢出16次关加沸腾溢出16程序为多警声输出，便于区分工作状态等特点。由于受到硬件设施和时间等方面的限制，本系统的样品尚未完成。但根据市场上同类产品的测试参考表明，该豆浆机使用方便，从黄豆的粉碎、过滤到豆浆的加热、煮熟全过程实现全自动，只需十几分钟即可制成新鲜可口的豆浆。它能对按键操作命令和无水干烧、加热溢出等现象做出实时判断和响应，整个工作过程流