【正文】 動化，短短十幾分鐘就自動做好豆?jié){，既衛(wèi)生可靠，又快捷方便。達(dá)到預(yù)想的結(jié)果 關(guān)鍵詞 ： MCS51 豆?jié){機(jī) 外形圖 軟件 硬件 。 但隨著人們健康認(rèn)識的增強(qiáng)，為了衛(wèi)生，防止上了 “ 黑心作坊 ” 的當(dāng)，喝的放心，紛紛選擇家庭自制豆?jié){，從而拉動家用微電腦全自動豆?jié){機(jī)市場活躍。另據(jù)一項(xiàng)調(diào)查表明，預(yù)計(jì) 3年之內(nèi)，每年豆?jié){機(jī)市場潛力將以20%的速度增長，由于巨大的市場誘惑，許多大小家電企業(yè)紛紛宣布進(jìn)軍豆?jié){機(jī)市場，以期占有自己的一席之地，伴隨著豆?jié){機(jī)市場份額的擴(kuò)大和企業(yè)竟?fàn)幍募觿?，豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)、功能等存在的問題也逐漸顯現(xiàn)出來。其次，對于豆?jié){機(jī)這個(gè)產(chǎn)品，消費(fèi)者的認(rèn)知還存在問題。再者企業(yè)在推廣自己的產(chǎn)品時(shí)，往往是自己給產(chǎn)品定型，沒有與消費(fèi)者有效的溝通，沒有對消費(fèi)者的消費(fèi)心理進(jìn)行很好的研究，其結(jié)果是自己感覺產(chǎn)品時(shí)尚，而消費(fèi)者并不買單，這是我們引入消費(fèi)心理學(xué)的一個(gè)重要原因，再者產(chǎn)品所應(yīng)有的功能對其市場的形象和后續(xù)的競爭起著很大的作用，所以對產(chǎn)品的創(chuàng)新改進(jìn)設(shè)計(jì)是本文的重點(diǎn)，通過我們對用戶的調(diào)研資料反饋分析，我們分別對一些重要的部件進(jìn)行改進(jìn)，并對一些工藝也做了一些必要的修改，目的只有一個(gè)，迎合消費(fèi)者的消費(fèi)心理，使產(chǎn)品更有活力，從而使企業(yè)克服現(xiàn)有困難，重新打開豆?jié){機(jī)的消費(fèi) 市場。在改進(jìn)豆?jié){機(jī)的缺陷時(shí)，我們又對豆?jié){機(jī)所處的生命周期加以分析，避免其快速進(jìn)入衰退期。由于豆?jié){機(jī)需要使用防干燒電極防止出現(xiàn)干燒情況，所以這里采用一個(gè)探針來代替?zhèn)鞲衅鳌? 軟件 的功能要求： 軟件上就是對單片機(jī)的編程，在編程前需要畫出一個(gè)流程圖，根據(jù)豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及目的，即插上電源、按下啟動按鈕并且選擇功能后，如果選擇功能一（富纖豆?jié){），且沒有出 現(xiàn)水位過低的情況，就啟動加熱裝置對水加熱，當(dāng)水溫達(dá)到了 80℃左右，豆?jié){機(jī)停止加熱。電熱器間歇加熱，是豆?jié){反復(fù)煮沸，充分煮沸并防止溢出。如果選擇功能二（濃香豆?jié){），并且沒有出現(xiàn)水位過低的情況，就啟動加熱裝置對水加熱，但水溫達(dá)到了 80℃左右，豆?jié){機(jī)停止加熱。電熱器間歇加熱，使豆?jié){充分煮熟并防止溢出。 注： 豆?jié){機(jī)的防干燒功能在工作過程中，自動啟動 。其中復(fù)位電路是復(fù)位系統(tǒng)的，按鍵為工作功能選擇鍵。先給黃豆加熱，并由傳感器檢測溫度，當(dāng)溫度達(dá)到 80 度左右時(shí)，停止加熱。 2 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。當(dāng)豆?jié){沫接觸到防溢電極時(shí)，停止加熱，間歇 20 秒后再開始加熱，如此循環(huán) 6次或者 4 次，豆?jié){加工完成后發(fā)出 聲光 信號。其缺點(diǎn)是：沒有防干燒、防溢功能。按下全自動啟動鍵，開始加熱，溫度達(dá)到 80度時(shí)，停止加熱；攪拌馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，將黃豆粉碎，豆?jié){過濾，然后馬達(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(bào)警聲，提示豆?jié){已做好。其原因是 :(1)加工方式是全自動。杯體的上口沿恰好套住機(jī)頭下蓋，對機(jī)頭起固定和支撐作用。下蓋用于安裝各主要部件，在下蓋上部（也即機(jī)頭內(nèi)部）安裝有電腦板、變壓器和打漿電機(jī)。 其 proe 圖如下。如下圖所示 圖 底座 小電機(jī)的選擇電機(jī) 電機(jī)需 潤滑效果好，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，高效耐用 結(jié)合設(shè)計(jì)尺寸選單相串勵電動機(jī) 型號 6331 極數(shù) 12極 如下圖所示 圖 刀片 外形酷似船舶螺旋槳，高硬度不銹鋼材質(zhì)，用于粉碎豆粒。清洗時(shí)會發(fā)現(xiàn)， 受熱后網(wǎng)罩與機(jī)頭下蓋扣合出現(xiàn)過緊，因此拆卸網(wǎng)罩時(shí)應(yīng)先用涼水將其冷卻，以免用力過大而劃傷手或弄壞網(wǎng)罩。目前常用的直流穩(wěn)壓電源分線性電源和開關(guān)電源兩大類。為了獲得穩(wěn)定的輸出電壓，濾波電路的輸出電壓還應(yīng)該經(jīng)穩(wěn)穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓。 濾波電路：利用儲能元件（電感或電容）把脈動直流電轉(zhuǎn)換成比較平坦的直流電。 由于變壓器輸入的電壓是 220V，而副線圈輸出的電壓時(shí) 12V，故有 線圈匝數(shù) N= 2/1UU = 12/220 ==。整流硅對次級輸出的交流電進(jìn)行橋式整流，再由 E C2進(jìn)行濾波，已形成較平滑的直流電，送給三端集成正輸出穩(wěn)壓器 78L05 進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整。對 D D4加反向電壓 ,D D4截止。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。橋式整流器利用四個(gè)二極管，兩兩對接。由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路 簡單、體積小、重量輕等顯著優(yōu)點(diǎn)，在各種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。它的工作原理：取樣電路將輸出電壓按比例取出，送入比較放大器與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，差值被放大后去控制調(diào)整管，以單片機(jī)全自動豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 19 使輸出電壓保持穩(wěn)定。 在此設(shè)計(jì)中我選用的是 78XX 系列中的 78L05，它能夠提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范同廣。 穩(wěn)壓器簡介 78L05 是一種固定電壓 (5V)三端集成穩(wěn)壓器 ,其適用于很多應(yīng)用場合 .象牽涉到單點(diǎn)穩(wěn)壓場合需要限制噪聲和解決分布問題的在 卡調(diào)節(jié) .此外它們還可以和其它功率轉(zhuǎn)移器件一起構(gòu)成大電流的穩(wěn)壓電源 ,如可驅(qū)動輸出電流高達(dá) 100 毫安的穩(wěn)壓器。 78L05 特性： * 三 端穩(wěn)壓器； * 輸出電流可達(dá)到 100mA； * 無需外接元件； * 內(nèi)部熱過載保護(hù)； * 內(nèi)部短路電流限制； * 從 2020 年底開始，提供的各類封裝形式，均為無鉛封裝產(chǎn)品。 AT89C51 是美國ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大的 AT89C51 單片機(jī)可適用于提高許多高性價(jià)比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序檢驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 單片機(jī)全自動豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 23 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P1接收低 8 位地址。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX， RI 指令）時(shí)，口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 R2 寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不改變。對 P3 口寫入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89C51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 NIC 熱敏電阻以 MF為其型號， PIC 熱敏電阻以MZ 為其型號。 c日寸電阻的變化）最高，但熱敏電阻的電阻膃度曲線是非線性的。 /R2)，該比率表示當(dāng)前溫度下的阻值與 25℃時(shí)的阻值之比，通常同一系列的熱敏電阻器具有類似的特性和相同電阻溫度曲線。有些熱敏電阻設(shè)計(jì)成應(yīng)用時(shí)可以互換，用于不能進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)節(jié)的場合，例如一臺儀器，用戶或現(xiàn)場工程師只 能更換熱敏電阻而無法進(jìn)行校準(zhǔn)，這種熱敏電阻比普通的精度要高很多，價(jià)格也要貴得多。二者的作用都是實(shí)現(xiàn)線性化。 式 由于熱敏電阻是一個(gè)電阻，電流流過它時(shí)會產(chǎn)生一定的熱量，熱敏電阻消耗的能量對溫度的影響用耗散常數(shù)來表示，它指將熱敏電阻溫度變化 1。一般系統(tǒng)所允許的自熱量及限流電阻大小由測量精度決定，測量精度為177。 C 測量系統(tǒng)可承受的熱敏電阻自熱要大。它是采用主次逼近方法的 8位 8 通道 A/D 轉(zhuǎn)換器。各引腳功能如下： IN0IN7:8 路模擬量輸入端； D7D0： 8 位數(shù)字量輸出端口； START:A/D 轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端； ALE：地址鎖存允許信號，高電平有效； EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，高電平有效； OE：輸出允許控制信號，高電平有效； CLK：時(shí)鐘信號輸入端； 單片機(jī)全自動豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 30 A、 B、 C：轉(zhuǎn)換通道的地址； 圖 VREF()：參考電源的負(fù)端； VREF(+)：參考電源的正端； ① AD0809 的邏輯結(jié)構(gòu)： ADC0809 是 8 位逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器 。 ② AD0809 的工作原理： N0－ IN7： 8 條模擬量輸入通道。 A， B 和 C 為地址輸入線，用于選通 IN0－ IN7 上的一路模擬量輸 入。EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。 CLK 為時(shí)鐘輸入信號線。 ⑵初始化時(shí)，使 ST 和 OE 信號全為低電平。 ⑹當(dāng) EOC 變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給 OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。 LM324 的引腳排列見圖 。其中的 R R2 組成 1/2V+分壓電路，通過 R3對運(yùn)放進(jìn)行偏置。 電路的電壓放大倍數(shù) Av 也僅由外接電阻決定： Av=1+Rf/R4，電路輸入電阻為 R3。硅晶體管發(fā)射結(jié)電壓的溫度系數(shù)約為 ℃，即溫度每上升 1度，發(fā)射結(jié)電壓變會下降 。 圖 為典型的測溫電路。圖 為比較器接線電路。若選擇 U1U2，則當(dāng)輸入電壓 Ui 越出 [U2， U1]區(qū)間范圍時(shí)， LED 點(diǎn)亮，這便是一個(gè)電壓雙限指示器。 NTC 熱敏電阻與單片機(jī) AT89C51 的接口設(shè)計(jì) 溫度傳感器與單片機(jī) AT89C51 的接口設(shè)計(jì)如圖 所示。 CLOCK 口接四分頻脈沖輸出口、四分頻輸入口接單片機(jī) ALE 口， OE 口通過或非門接單片機(jī) 口及 RD 口， ALE、START 口均通過或非門接單片機(jī) 口、 WR口， EOC 口通過非門接INT1 口。同理，繼電器閉合使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)把黃豆攪碎。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 20 秒或者 15 秒后，單片機(jī) 腳變?yōu)榈碗娖?，使三極管Q1 截止，繼電器觸點(diǎn)斷開，電機(jī)停止打漿，問歇 10 秒后，單片機(jī) 腳又恢復(fù)為高電平，從而繼續(xù)驅(qū)動電機(jī)工作，如此循環(huán) 6 次或4 次后打漿結(jié)束。單片機(jī)的 ， 端連接。 圖 單片機(jī)全自動豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 40 用同樣的方法檢測豆?jié){是否沸騰溢出。 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 報(bào)警電路的作州是通過蜂嗚器發(fā)出聲音信號，提醒豆?jié){已經(jīng)煮好了。 圖 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的報(bào)警電路 單片機(jī)全自動豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 41 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 一般的復(fù)位電路干擾易串入復(fù)位端，雖然在大多數(shù)情況下不會造成單片機(jī)的錯誤復(fù)位，但喲可能引起內(nèi)部某些寄存器錯誤復(fù)位。外接晶體以及電容 C C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中，內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生自激振蕩，一般晶振可在 2～ 12MHz之間任選。 單片機(jī)全自動豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 43 5 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的流程圖的設(shè)計(jì) 通電 初始化 功能選擇 富纖豆?jié){ 濃香豆?jié){ 停止加熱，開始打漿，打漿共 6 次，每次 20 秒，間隔 10 秒，到 6 次了嗎 繼續(xù)加熱煮漿，直到第一次沸騰 報(bào)警提示 防溢延煮 8 分鐘 啟動加熱，溫度加熱到 80℃ 啟動，溫度加熱到 80℃ 繼續(xù)加熱煮漿，直到第一次沸騰 停止加熱，開始打漿，打漿共 4 次，每次 15 秒，間隔 10 秒，到 4 次了嗎 Y N N Y 單片機(jī)全自動豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 44 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的流程圖如圖 上圖 所示，先上電初始化，然后按下按鈕，如果水位過低則產(chǎn)生中斷，由聲光報(bào)警電路發(fā)出聲光提示主人。首先，通過復(fù)位按鍵使單片機(jī)硬件復(fù)位，完成了復(fù)位任務(wù)，隨后單片機(jī)將進(jìn)入初始化，單片機(jī)完成初始化后即開始運(yùn)行程序。 第三步為水加熱程序。 第四步為粉碎程序。粉碎過程結(jié)束，接下來就進(jìn)入燒煮豆?jié){階段。一旦豆?jié){煮好， CPU 令 口、 口輸出慢節(jié)奏的音頻信號，通過推動蜂嗚器 LS1 和發(fā)光二極管發(fā)出聲光信號。啟動打漿電 機(jī)開始打漿，運(yùn)轉(zhuǎn) 15 秒或者20 秒后停止運(yùn)轉(zhuǎn)，停止 10 秒后再啟動打漿電機(jī)，如此循環(huán) 6 次或者 4 次。 總之，此設(shè)計(jì)以單片機(jī) AT89C51 作為核心的控制元件，配合 其他器件，使豆?jié){機(jī)的控制系統(tǒng)縣有功能強(qiáng)、性能可靠、電路簡單、成本低的特點(diǎn)，加工經(jīng)過優(yōu)化的程序，使其有很高的智能化水平。豆?jié){機(jī)自動進(jìn)入防溢延煮程序，完成后發(fā)出聲光信號。 此次設(shè)計(jì)我做的是基于單片機(jī)的豆?jié){機(jī)控制電路設(shè)計(jì)，講過多