【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（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（論文 ） 1 傳感器 加熱電路 單 片 機 磨漿電路 報警電路 第一 章 設(shè)計思路與方案 設(shè)計思路 由于以前的豆?jié){機，磨漿要過濾豆渣，豆?jié){熬煮也要自己動手，還要特別注意豆?jié){溢鍋 的問題，程序繁瑣麻煩，給人們帶來不便，針對這些情況擬定開發(fā)家用豆?jié){機全自動控制電路裝置。 家用豆?jié){機全自動控制裝置是在單片機的程序控制下進(jìn)行工作的。打漿時，插上電源插頭，接通電源 , 直接按“啟動”鍵，控制電路控制豆?jié){機工作。先給黃豆加熱，并由傳感器檢測溫度，當(dāng)溫度達(dá)到 75℃左右時，停止加熱。啟動磨漿電機開始磨漿，磨漿電機按間歇方式打漿：運轉(zhuǎn) 20秒后停止轉(zhuǎn)運，間歇 10秒后再啟動打漿電機，如此循環(huán)進(jìn)行打漿 5 次。磨漿完后，開始對豆?jié){加熱，豆?jié){溫度達(dá)到一定值時，豆?jié){上溢。當(dāng)豆?jié){沫接觸到防溢電極時，停止加熱，間歇20 秒后再開始加熱，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。 方案設(shè)計 方案 1：此方案由單片機、傳感器、加熱電路、磨漿電路、報警電路組成。其工作原理是先加熱，加熱到一定溫度后，開始磨漿，磨漿完后，磨漿停止，又開始加熱即煮沸后，立即停機，報警提示。如圖 11所示 圖 11 方案 1 設(shè)計框圖 方案 2：此方案由單片機、傳感器、功能電路、沸騰檢測電路、磨漿電路、加熱控制電路、報警電路等組成。其工作原理是豆?jié){機加電后直接按“啟動”鍵，控制電路控制豆?jié){機進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到 75 度左右時， 停止加熱，開始打漿；打漿電機按間歇方式打漿：運轉(zhuǎn) 20秒后停止轉(zhuǎn)運，間歇 10秒后再啟動打漿電機，如此循環(huán)進(jìn)行打漿 5次。打漿結(jié)束后開始對豆?jié){加熱豆?jié){溫度達(dá)到一定值時，豆?jié){上溢。當(dāng)豆?jié){沫接觸到防溢電極時，停止加熱，間歇 20 秒后再開始加熱，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。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（論文 ） 2 傳感器 加熱電路 缺水、沸騰溢出電路 單 片 機 功能電路 磨漿電路 報警電路 圖 12 方案 2 設(shè)計框圖 方案論證 方案一如圖 11所示，由單片機、傳感器、加熱電路、磨漿電路、報警電路組成。工作過程是：先將黃豆放入豆?jié){機的攪拌器濾網(wǎng)內(nèi)，攪拌壺內(nèi)倒入適量 的水，裝好攪拌機。接上電源，按下“加熱”鍵開始加熱，加熱到一定溫度后，開始磨漿。磨漿結(jié)束后，又加熱直到豆?jié){沸騰煮熟，停止加熱，發(fā)出柔和的報警聲，提示豆?jié){已經(jīng)做好。其缺點是：沒有檢測缺水和沸騰溢出。 方案二如圖 12所示，由單片機、傳感器、功能電路、沸騰檢測電路、磨漿電路、加熱控制電路、報警電路等組成。工作過程是：先將黃豆放入豆?jié){機的攪拌器濾網(wǎng)內(nèi)，攪拌壺內(nèi)倒入適量的水，裝好攪拌機。接上電源，蜂鳴器長鳴一聲，提示已經(jīng)接通電源，指示燈 LED 亮起，處于待命狀態(tài)。按下全自動啟動鍵 START開始加熱，當(dāng)溫度達(dá)到 75℃ 左 右時，停止加熱；攪拌馬達(dá)運轉(zhuǎn)，將黃豆粉碎，豆?jié){過濾，而后馬達(dá)停轉(zhuǎn)，又開始加熱，直到豆?jié){沸騰煮熟，停止加熱，發(fā)出報警聲，提示豆?jié){已做好。若豆?jié){較長時間沒喝而變涼，按下再加熱鍵 HEAT，加熱至沸騰，停止加熱，發(fā)出報警聲。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){沸騰的時間，防止粉碎后煮漿時間過長所易造成的糊鍋現(xiàn)象。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 3 敏感元件 轉(zhuǎn)換元件 信號調(diào)理轉(zhuǎn)換電路 輔助電源 被測量 第二 章 單元電 路設(shè)計 傳感器的設(shè)計與選用 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，敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中能將敏感元件感受或響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測量的電信號部分，由于傳感器輸出信號一般都很微弱，需要有信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)行放大、運算調(diào)制等，此外信號調(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)自動化過程中，傳感器與計算機結(jié)合在檢測、監(jiān)視和控制溫度、壓力、流量、液位、 PH等參數(shù)時發(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 家用豆?jié){機的串勵電機工作轉(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。但由于該電機不可長時間連續(xù)運轉(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)計傳感器來作測溫計。 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（論文 ） 4 10 020ln13 66 RRB ?T—— 熱敏電阻的絕對溫度。 若已知兩個電阻值 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作為一個多數(shù)的溫度特性表達(dá)式 ： )(1 1TBTBT eRR ?? (24) 通常取 20℃時的熱敏電阻的阻值為 R1，稱為額定電阻，記作 R20；取相應(yīng)于100℃時的電阻 R100作為只 R2，此時將 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 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，電阻值的相對變化量，稱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（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的電阻值，可用惠斯通電橋測得。半導(dǎo)體熱敏電阻是一種新型的測溫元件，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，用它來設(shè)計測溫計或傳感器是很靈敏的。 比較器電路由雙運放 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，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， 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為絕對溫度， B 值是一個表征 NTC 的電阻值與絕對溫度的關(guān)系的常數(shù)。熱敏電阻的 B值并非是恒定的，