【正文】 基于 AT89S52 單片機(jī) 的 啤酒發(fā)酵溫度測(cè)控儀 設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)主要是以啤酒發(fā)酵溫度控制為對(duì)象， 以 AT89S52 單片機(jī)為控制系統(tǒng)核心，通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)啤酒發(fā)酵罐溫度的顯示和控制功能。本溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由溫度傳感器 DS18B20 對(duì)啤酒發(fā)酵罐溫度進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)過(guò)調(diào)理電路得到合適的電壓信號(hào)。經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832 得到相應(yīng)的溫度值，將所得的溫度值與設(shè)定溫度值相比較得到偏差。通過(guò)對(duì)偏差信號(hào)的處理獲得控制信號(hào)，去調(diào)節(jié)加熱器的通斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)啤酒發(fā)酵罐溫度的顯示和控制。本文主要介紹了啤酒 發(fā)酵罐中溫度控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)方法，論文主要由三部分構(gòu)成： 第一部分是系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)；第二部分是啤酒發(fā)酵工藝和發(fā)酵罐溫度控制方案；第三部分是 硬件設(shè)計(jì)，主要包括溫度檢測(cè)電路、 D/A 轉(zhuǎn)換電路、顯示電路、鍵盤設(shè)計(jì)和控制電路等；第四部分是 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括主程序、 DS18B20 基本操作子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序、報(bào)警子程序和延時(shí)子程序等。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī) ； 傳感器 ； 溫度檢測(cè) ； 啤酒發(fā)酵 Abstract Summary of the design is mainly targeted to beer fermentation temperature control, AT89S52 microcontroller to control core, on through the design of single chip microputer system of beer fermentation temperature display and control functions. This is a closedloop feedback control system of temperature control system, by detecting temperature sensor DS18B20 temperature on beer fermentation tank, after proper conditioning circuit of voltage signals. Digitalanalog converter DAC0832 be temperature values, from the deviation of temperature and temperature values are pared. Through the bias signal processing gain control of signals, to adjust the heater on/off, to enable display and control of beer fermentation temperature. This main describes has beer fermentation tank in the temperature control system of work principle and design method, papers main by three part constitute: first part is system overall programme design。 second part is beer fermentation technology and fermentation tank temperature control programme。 third part is hardware design, main including temperature detection circuit, and D/A conversion circuit, and displayed circuit, and keyboard design and control circuit,。 IV part is system software design, software of design used module of design, main including main program, and DS18B20 basic operating procedures, data processing program, display subroutine, alarm and time delay subroutine. Keywords: Single chip microputer。 transducer。 Temperature detection。 Beer fermentation 目 錄 1 緒論 ……………………………………………………………………… 1 啤酒概述 …………………………………………………………… 1 啤酒生產(chǎn)工藝流程 ………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 單片機(jī)簡(jiǎn)介 ………………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 傳感器 介 …………………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 發(fā)酵罐的簡(jiǎn)介 ……………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 國(guó)內(nèi)外啤酒發(fā)酵溫度控制發(fā)展現(xiàn)狀 ……………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 課題研究目的 ……………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 課題研究?jī)?nèi)容及方案 ……………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 2 啤酒發(fā)酵工藝和發(fā)酵罐溫度控制方案 ……………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 啤酒發(fā)酵工藝 ……………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 控制系統(tǒng)選擇及簡(jiǎn)介 ……………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 控制方案的 確定 …………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義 書簽。 啤酒發(fā)酵溫度控制系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu) ………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 主要器件選擇及簡(jiǎn)介 ……………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 單片機(jī) AT89S52????????????????? 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 溫度傳感器 DS18B20??????????????? 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 LED 顯示 ????????????????????? 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 功能電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 測(cè)溫電路設(shè)計(jì)?????????????????? 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 顯示與按鍵電路設(shè)計(jì)??????????????? 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 報(bào)警電路設(shè)計(jì)?????????????????? 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 接口電路設(shè)計(jì)?????????????????? 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 控制電路 ???????????????????? 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ………………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 程序流程圖 ………………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 主循環(huán)程序 ………………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 傳感器 DS18B20基本操作子程序 ………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 數(shù)據(jù)處理子程序 ………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 顯示子程序 ……………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 報(bào)警子程序 ……………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 延時(shí)子程序 …………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 5 結(jié)論 …………………………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………… 基于 AT89S52 單片機(jī)啤酒發(fā)酵溫度測(cè)控儀設(shè)計(jì) 1 緒論 啤酒是以麥芽（包括特種麥芽）為主要原料，加酒花，經(jīng)酵母釀制而成的，含有二氧化碳的、起泡的、低酒精度（ %~ 體積分?jǐn)?shù)）的發(fā)酵酒（低酵啤酒酒精度除 外）。啤酒是世界上產(chǎn)量最大、酒精含量最低、營(yíng)養(yǎng)非常豐富的酒種，早在 1977年 7 月在墨西哥舉行的第 9 屆“國(guó)際營(yíng)養(yǎng)食品會(huì)議”上就被正式列為營(yíng)養(yǎng)食品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，除茶、碳酸飲料和牛奶以外，啤酒與咖啡并列為 2022 年世界人均消費(fèi)量的第4 位，達(dá)到 L23 。 據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的數(shù)據(jù)顯示：我國(guó)啤酒產(chǎn)量在 2022 年之前的九年內(nèi)連續(xù)位居世界第二， 2022 年的啤酒產(chǎn)量是 萬(wàn)噸，超過(guò)了美國(guó)的 2200 多萬(wàn)噸，位居世界第一。此后的五年內(nèi)，中國(guó)啤酒產(chǎn)銷量連續(xù)五年全球第一。 2022 年國(guó)內(nèi)啤酒消費(fèi)量達(dá)到 2500 萬(wàn)噸，成為世界上最大的啤酒消費(fèi)市場(chǎng)。 2022 年全球啤酒生產(chǎn)量比 2022年增長(zhǎng)了六個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到 1700 億升，增長(zhǎng)量為 10 億升，其中近一半（ 45 億升）是在中國(guó)實(shí)現(xiàn)的。 2022 年國(guó)內(nèi)啤酒增長(zhǎng)達(dá) %14 以上，中國(guó)的啤酒行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了準(zhǔn)高速增長(zhǎng)階段，在此基礎(chǔ)上，由于國(guó)內(nèi)啤酒廠商不斷整合，國(guó)內(nèi)啤酒行業(yè)噸酒利潤(rùn)率不斷上升。作為日常消費(fèi)品的啤酒產(chǎn)品正在面臨消費(fèi)升級(jí)的重大機(jī)遇 。 近十年來(lái)，雖然我國(guó)啤酒產(chǎn)銷量都位于世界領(lǐng)先水平，啤酒裝備配套的技術(shù)水平也有了很大提高，但是和國(guó)外相比，由于我國(guó)啤酒產(chǎn)業(yè)起步比較晚，尤其是成套設(shè)備和國(guó)外的差距較大，自動(dòng)化程度低，因此導(dǎo)致了產(chǎn)品生產(chǎn)效率比較低，生產(chǎn)質(zhì)量也不高，啤酒能耗較大，這都是我國(guó)啤酒工業(yè)亟待解決的問(wèn)題。鑒于以上原因，提高我國(guó)啤酒設(shè)備的 自動(dòng)化水平將會(huì)是一個(gè)非常棘手的問(wèn)題。在啤酒生產(chǎn)的自動(dòng)化控制過(guò)程中，溫度是一個(gè)非常重要的參數(shù)，因此對(duì)于啤酒發(fā)酵罐溫度的控制是自動(dòng)化控制的一個(gè)重要方面。溫度是工業(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、機(jī)械和石油等工業(yè)中，具有舉足重輕的作用。在啤酒的生產(chǎn)過(guò)程中，麥汁制取和啤酒發(fā)酵這兩個(gè)階段都必須把溫度控制在一定的范圍內(nèi)，才能使啤酒的生產(chǎn)順利成功。隨著中國(guó)啤酒產(chǎn)業(yè)的集團(tuán)化、規(guī)?；蛧?guó)際化進(jìn)程的不斷加快，中國(guó)啤酒市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈了。因此啤酒生產(chǎn)的全自動(dòng)化將會(huì)成為啤酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最終趨勢(shì)。 啤酒發(fā)酵的概述 。 啤酒發(fā)酵是在發(fā)酵罐中靜態(tài)進(jìn)行的，它是由罐體、冷卻帶、保溫層等部件組成。發(fā)酵罐的形狀一般為圓形錐形，容積較大，大部分 3100m （我國(guó)的啤酒發(fā)酵罐容積在 33 500~120 mm ）以上。啤酒發(fā)酵要嚴(yán)格的按著工藝曲線進(jìn)行，否則就會(huì)影響啤酒質(zhì)量。為了有利于熱量的散發(fā)，在發(fā)酵罐的外壁設(shè)置了上、中、下三段冷卻套，相應(yīng)設(shè)立上、中、下三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)和三個(gè)偏心氣動(dòng)閥，通過(guò)閥門開(kāi)度調(diào)節(jié)冷卻套內(nèi)的冰水流量以實(shí)現(xiàn)對(duì)就提溫度的控制。以閥門開(kāi)度為控制量，酒體溫度為被控 量，相應(yīng)有三個(gè)冷媒閥門，通過(guò)控制流過(guò)冷卻帶的冷媒流量，控制發(fā)酵罐的溫度。在發(fā)酵的過(guò)程中，溫度在不斷的升高，當(dāng)達(dá)到上限溫度時(shí)，要打開(kāi)制冷設(shè)備，通過(guò)酒精在冷卻管內(nèi)循環(huán)使罐內(nèi)的溫度降下來(lái)。當(dāng)發(fā)酵溫度低于工藝要求的溫度時(shí)，關(guān)閉冷媒， 則啤酒按工藝要求繼續(xù)發(fā)展，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程大約 20 多天完成。因此，控制好啤酒發(fā)酵過(guò)程中溫度及其升降速率是決定啤酒質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。 啤酒發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程 啤酒生產(chǎn)可以分成兩大部分：麥芽制取和啤酒釀造。下面將分別講述麥取和啤酒制造的工藝流程，其 工藝流程如圖 1 和 2 所示。 （ 1）麥芽制造工藝流程 麥芽制取主要有三大步驟：浸麥、發(fā)芽和干燥。麥芽制造的簡(jiǎn)單流程如 1 所示。 圖 11 麥芽制造工藝流程圖 （ 2）啤酒釀造工藝流程 啤酒釀造的工藝流程如圖 2 所示，從下面這個(gè)圖中可以對(duì)啤酒釀造有一個(gè)比較抽象的理解。 圖 12 啤酒釀造工藝流程圖 圖 3 能形象地表達(dá)出啤酒制造過(guò)程的每一個(gè)步驟，更能對(duì)啤酒制造整體過(guò)程有一個(gè)形象的理解。 圖 13 啤酒生產(chǎn)流程圖 單片機(jī)的簡(jiǎn)介 ． 1 單片機(jī) 單片機(jī)是將微機(jī)的 CPU、存儲(chǔ)器、 I/O 接口和總線制作在一塊 芯片上的超大規(guī)模集成電路。單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力（如算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微處理器（ CPU），隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），只讀程序存儲(chǔ)器（ ROM），輸入輸出電路（ I/O 口），可能還包括定時(shí)計(jì) 數(shù)器、串行通信口（ SCI）、顯示驅(qū)動(dòng)電路（ LCD 或 LED 驅(qū)動(dòng)電路）、脈寬調(diào)制電路（ PWM）、模擬多路轉(zhuǎn)換器和 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小的然而完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。通過(guò)分 析單片機(jī)的特點(diǎn)可以看出，單片機(jī)有著微處理器所不具有的功能，它可單獨(dú)地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這也是單片機(jī)最大的特點(diǎn)。 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的