【正文】 have been connected to power, the LED light up, tips the 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 2 Soyabean milk machine in the standby. Press the button of START to start heating. When the temperature reached around 75℃ stop heating, Stirring motor operation will be crushed soybeans and the Soyabean milk is filtered, then the motor stopped and started heating until boiling, and stop heating, issued a warning sound prompted milk have been done. If a long time not to drink and bee cool, press the button of HEAT to start heating again until to boiling and issued a warning sound. If dry, turn off the heater and motor, press any button not to respond, and issued a alarm sound until adding enough water to continue to use it. The Soyabean milk production processes including grinding, leaching and cooking. The three processes worked closely, so that milk tastes better. Such as preheating before grinding can not only improve efficiency and shorten the cooking time, prevent the cooking time is too long to cause the paste pot. Key words: PIC16C54 。 Intelligent soyabean milk machine 。Control System 。Stabilized voltage supply 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 1 傳感器 加熱電路 單 片 機(jī) 磨漿電路 報(bào)警電路 第一 章 設(shè)計(jì)思路與方案 設(shè)計(jì)思路 由于以前的豆?jié){機(jī)，磨漿要過(guò)濾豆渣，豆?jié){熬煮也要自己動(dòng)手，還要特別注意豆?jié){溢鍋 的問(wèn)題，程序繁瑣麻煩，給人們帶來(lái)不便，針對(duì)這些情況擬定開(kāi)發(fā)家用豆?jié){機(jī)全自動(dòng)控制電路裝置。 家用豆?jié){機(jī)全自動(dòng)控制裝置是在單片機(jī)的程序控制下進(jìn)行工作的。打漿時(shí)，插上電源插頭，接通電源 , 直接按“啟動(dòng)”鍵，控制電路控制豆?jié){機(jī)工作。先給黃豆加熱，并由傳感器檢測(cè)溫度，當(dāng)溫度達(dá)到 75℃左右時(shí)，停止加熱。啟動(dòng)磨漿電機(jī)開(kāi)始磨漿，磨漿電機(jī)按間歇方式打漿：運(yùn)轉(zhuǎn) 20秒后停止轉(zhuǎn)運(yùn)，間歇 10秒后再啟動(dòng)打漿電機(jī)，如此循環(huán)進(jìn)行打漿 5 次。磨漿完后，開(kāi)始對(duì)豆?jié){加熱，豆?jié){溫度達(dá)到一定值時(shí)，豆?jié){上溢。當(dāng)豆?jié){沫接觸到防溢電極時(shí)，停止加熱，間歇20 秒后再開(kāi)始加熱，如此循環(huán) 16 次，豆?jié){加工完成，間歇 10 秒后發(fā)出音響信號(hào)。 方案設(shè)計(jì) 方案 1：此方案由單片機(jī)、傳感器、加熱電路、磨漿電路、報(bào)警電路組成。其工作原理是先加熱，加熱到一定溫度后，開(kāi)始磨漿，磨漿完后，磨漿停止，又開(kāi)始加熱即煮沸后，立即停機(jī)，報(bào)警提示。如圖 11所示 圖 11 方案 1 設(shè)計(jì)框圖 方案 2：此方案由單片機(jī)、傳感器、功能電路、沸騰檢測(cè)電路、磨漿電路、加熱控制電路、報(bào)警電路等組成。其工作原理是豆?jié){機(jī)加電后直接按“啟動(dòng)”鍵，控制電路控制豆?jié){機(jī)進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到 75 度左右時(shí)， 停止加熱，開(kāi)始打漿；打漿電機(jī)按間歇方式打漿：運(yùn)轉(zhuǎn) 20秒后停止轉(zhuǎn)運(yùn)，間歇 10秒后再啟動(dòng)打漿電機(jī)，如此循環(huán)進(jìn)行打漿 5次。打漿結(jié)束后開(kāi)始對(duì)豆?jié){加熱豆?jié){溫度達(dá)到一定值時(shí)，豆?jié){上溢。當(dāng)豆?jié){沫接觸到防溢電極時(shí)，停止加熱，間歇 20 秒后再開(kāi)始加熱，如此循環(huán) 16 次，豆?jié){加工完成，間歇 10秒后發(fā)出音響信號(hào)。如圖 12 所示： 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 2 傳感器 加熱電路 缺水、沸騰溢出電路 單 片 機(jī) 功能電路 磨漿電路 報(bào)警電路 圖 12 方案 2 設(shè)計(jì)框圖 方案論證 方案一如圖 11所示，由單片機(jī)、傳感器、加熱電路、磨漿電路、報(bào)警電路組成。工作過(guò)程是：先將黃豆放入豆?jié){機(jī)的攪拌器濾網(wǎng)內(nèi)，攪拌壺內(nèi)倒入適量 的水，裝好攪拌機(jī)。接上電源，按下“加熱”鍵開(kāi)始加熱，加熱到一定溫度后，開(kāi)始磨漿。磨漿結(jié)束后，又加熱直到豆?jié){沸騰煮熟，停止加熱，發(fā)出柔和的報(bào)警聲，提示豆?jié){已經(jīng)做好。其缺點(diǎn)是：沒(méi)有檢測(cè)缺水和沸騰溢出。 方案二如圖 12所示，由單片機(jī)、傳感器、功能電路、沸騰檢測(cè)電路、磨漿電路、加熱控制電路、報(bào)警電路等組成。工作過(guò)程是：先將黃豆放入豆?jié){機(jī)的攪拌器濾網(wǎng)內(nèi)，攪拌壺內(nèi)倒入適量的水，裝好攪拌機(jī)。接上電源，蜂鳴器長(zhǎng)鳴一聲，提示已經(jīng)接通電源，指示燈 LED 亮起，處于待命狀態(tài)。按下全自動(dòng)啟動(dòng)鍵 START開(kāi)始加熱，當(dāng)溫度達(dá)到 75℃ 左 右時(shí)，停止加熱；攪拌馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，將黃豆粉碎，豆?jié){過(guò)濾，而后馬達(dá)停轉(zhuǎn)，又開(kāi)始加熱，直到豆?jié){沸騰煮熟，停止加熱，發(fā)出報(bào)警聲，提示豆?jié){已做好。若豆?jié){較長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)喝而變涼，按下再加熱鍵 HEAT，加熱至沸騰，停止加熱，發(fā)出報(bào)警聲。若缺水，則關(guān)閉加熱器和馬達(dá)，按任意鍵不響應(yīng)，并發(fā)出急促的報(bào)警聲，直到關(guān)閉電源，加水后才能繼續(xù)使用。 進(jìn)行論證后，選擇第二種方案。其原因是：① 加工方式是全自動(dòng)的。② 粉碎黃豆前加熱可以提高工作效率；縮短粉碎后加熱至豆?jié){沸騰的時(shí)間，防止粉碎后煮漿時(shí)間過(guò)長(zhǎng)所易造成的糊鍋現(xiàn)象。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 3 敏感元件 轉(zhuǎn)換元件 信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路 輔助電源 被測(cè)量 第二 章 單元電 路設(shè)計(jì) 傳感器的設(shè)計(jì)與選用 傳感器的作用與組成 傳感器一般由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中，敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)部分，由于傳感器輸出信號(hào)一般都很微弱，需要有信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)行放大、運(yùn)算調(diào)制等，此外信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路以及傳感器的工作必須有輔助的電源。隨著半導(dǎo)體器件與集成技術(shù)在傳感器中的應(yīng)用，傳感器的信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路與敏感元件一起集成在同一芯片上，安裝在傳感器的殼體里，如圖 21 所示。 圖 21 傳感器組成框圖 工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化過(guò)程中，傳感器與計(jì)算機(jī)結(jié)合在檢測(cè)、監(jiān)視和控制溫度、壓力、流量、液位、 PH等參數(shù)時(shí)發(fā)揮至關(guān)重要的作用，以此設(shè)備工作在最佳狀態(tài)，成本消耗最低，產(chǎn)品質(zhì)量最高。 傳感器的設(shè)計(jì) 家用豆?jié){機(jī)的串勵(lì)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速可以達(dá)到 12Kr/min 左右，大約一分鐘就可將豆子徹底粉碎。但由于該電機(jī)不可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，為了提高工作效率，粉碎前需要將水溫加熱至 75℃左右，所以需要先設(shè)計(jì)傳感器來(lái)作測(cè)溫計(jì)。 熱敏電阻的基本 特性是電阻與溫度之間的關(guān)系，其曲線是一條指數(shù)曲線，可用式 21 表示： TBT AeR ? （ 21） 式中： RT—— 溫度為 T 時(shí)的電阻值； A—— 與熱敏電阻尺寸、形式、以及它的半導(dǎo)體物理性能有關(guān)的常數(shù)； B—— 與半導(dǎo)體物理性能有關(guān)的常數(shù)； 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 4 10 020ln13 66 RRB ?T—— 熱敏電阻的絕對(duì)溫度。 若已知兩個(gè)電阻值 R1和 R2以及相應(yīng)的溫度值 T1和 T2，便可求出 A， B兩個(gè)常數(shù)。 （ 22） )(1 1TBeRA ?? （ 23） 將 A 值代入式 ()中，可獲得以電阻及 R1作為一個(gè)多數(shù)的溫度特性表達(dá)式 ： )(1 1TBTBT eRR ?? (24) 通常取 20℃時(shí)的熱敏電阻的阻值為 R1，稱(chēng)為額定電阻，記作 R20；取相應(yīng)于100℃時(shí)的電阻 R100作為只 R2，此時(shí)將 T1＝ 293K， T2＝ 373K 代入式（ 22）可得： （ 25） 一般生產(chǎn)廠都在此溫度下測(cè)量電阻值。而可求得 B 值。將 B 值及 R20代人式（ 24）就確定了熱敏電阻的溫度特性，如圖 22所示。稱(chēng) B 為熱敏 電阻常數(shù)。 圖 22 溫度特性曲線 熱敏電阻在其本身溫度變化 1℃時(shí)，電阻值的相對(duì)變化量，稱(chēng)為熱敏電阻的溫度系數(shù)。即 dTdRRa 1? （ 26） 212121 ln RRTTT T???山東輕工業(yè)學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 5 由式（ 24）可求得 2TBa ?? （ 27） a值和 B 值都是表示熱敏電阻靈敏度的參數(shù)，熱敏電阻的電阻溫度級(jí)系數(shù)比金屬絲的高很多， 所以它的靈敏度很高。 熱敏電阻在不同溫度時(shí)的電阻值，可用惠斯通電橋測(cè)得。半導(dǎo)體熱敏電阻是一種新型的測(cè)溫元件，由其電阻 溫度特性曲線，可以看出其阻值隨溫度升高而很快減小，用它來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)溫計(jì)或傳感器是很靈敏的。 比較器電路由雙運(yùn)放 LM358 和電阻、電容等組成， LM358 采用 12V 供電，當(dāng)LM358 的負(fù)輸入端電壓高于正輸入端電壓時(shí)，輸出為低電平， RB7 輸入為低電平；當(dāng) LM358 的負(fù)輸入端電壓低于正輸入端電壓時(shí)， RB7 輸入為高電平。負(fù)端輸入電壓隨熱敏電阻 RT阻值的變化而變化。負(fù)溫度系數(shù) (NTC)熱敏電阻 RT是 采用單一高純度材料、具有接近理論密度結(jié)構(gòu)的高性能陶瓷，它最基本的性質(zhì)就是電阻值隨溫度上升而下降。電阻變化與溫度變化的具體關(guān)系如式（ 24）所示：)(0 0TBTBT eRR ?? 。其中， RT和 R0為電阻值， T 和 T0為絕對(duì)溫度， B 值是一個(gè)表征 NTC 的電阻值與絕對(duì)溫度的關(guān)系的常數(shù)。熱敏電阻的 B值并非是恒定的，