【正文】 ........................................................................................................................... 30 致謝 ............................................................................................................................................................................... 31 參考 文獻(xiàn) ........................................................................................................................................................................ 32 附錄 A 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)硬件圖 ....................................................................................................................................... 34 附錄 B 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)程序清單 .................................................................................................................................... 35 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒論 引言 豆?jié){機(jī)是一種新型的家用飲用機(jī)，以黃豆為原料，直接加工成熟的熱豆?jié){機(jī)。打漿過后，開始對豆?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。整個過程由單片機(jī)全自動控制，讓你用起來更加的方便、更加的安全。 AT89C51 溫度傳感器 防溢電路 放干燒電路 時(shí)鐘電路 按鍵 加熱電路 電機(jī) 聲光報(bào)警 復(fù)位電路 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 1 第二章 設(shè)計(jì)方案選定 設(shè)計(jì)思路 由于以前的豆?jié){機(jī)，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(jī)全自動控制電路裝置。啟動磨漿電機(jī)開始磨漿，運(yùn)轉(zhuǎn) 20 秒后停止轉(zhuǎn)運(yùn)，間歇 10 秒后再啟動打漿電機(jī)，如此循環(huán)進(jìn)行打漿 6 次 或者 4 次 。如圖 所示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(jī)，報(bào)警提示。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。由于豆?jié){機(jī)需要使用防干燒電極防止出現(xiàn)干燒情況，所以這里采用一個探針來代替?zhèn)鞲衅鳌? 控制系統(tǒng)的軟件分析 軟件上就是對單片機(jī)的編程，在編程前需要畫出一個流程圖，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 漿機(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。 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 4 注：豆?jié){機(jī)的防干燒功能在工作過程中，自動啟動。隨著集成電路飛速發(fā)展，穩(wěn)壓電路也迅速實(shí)現(xiàn)集成化市場上已有大量生產(chǎn)各種型號的單片機(jī)集成穩(wěn)壓電路。 電源的組成 電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成。 穩(wěn)壓電源：利用電路的調(diào)整作用使輸出電壓 穩(wěn)定的過程稱為穩(wěn)壓。 變 壓 器 副 邊 的 有 效 值 :I2=*=. 變 壓 器 的 容 量 ：S=UI=*=。經(jīng) 78L05 穩(wěn)壓 作用后輸出 +5V 的直流電壓 ，經(jīng) EC3 濾波后輸出紋波很低的 +5V 電壓 ，作為單片機(jī)的 工作電源， 以保證單片機(jī) 工 作時(shí)的穩(wěn)定和 可 靠。電路中構(gòu)成 ab、 D R、 D3通電回路 ， 在 R 上形成上正下負(fù)的半波整洗電壓 ,輸入 為負(fù)半周時(shí) ， 對 D D4 加正向電壓 ， D D4 導(dǎo)通 ； 對 D D3 加反向電壓 ， D D3 截止。從圖 中還不難看出 ， 橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值 ， 比全波整流電路小一半。輸入正弦波的正半部分是兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出；輸入正弦波的負(fù)半部分時(shí)，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。常用的集成穩(wěn)壓器有：金屬圓形封裝、金屬菱形封裝、塑料封裝、帶散熱板塑封、扁平式封裝、雙列直插式封裝等。它的內(nèi)部含有限流保護(hù)、過熱保護(hù)和過壓保護(hù)電路，采用了噪聲低、溫度飄逸小的基準(zhǔn)電壓源，工作穩(wěn)定可靠。內(nèi)含過流、過熱和過載保護(hù)電路。 圖 為幾種三端集成穩(wěn)壓器。 78L05 應(yīng)用須知 ： * 如果穩(wěn)壓器離電源濾波器有一段距離 ,Cin 是必需的 ； * Co 對穩(wěn)定性而言是可有可無的 ,但的確能夠改善瞬態(tài)響應(yīng) 。 單片機(jī)的簡介 （ 1） 主要性能參數(shù)： 兼容 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4K 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 1000 次擦寫周期 全靜態(tài)操作： 0Hz24MHz 128 8字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個可編程 I/O 口線 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 10 2 個 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 6 個中斷源 可編程串行 UART 通道 低耗空閑和掉電模式 （ 2）引腳功能 引腳如圖 所示 圖 引腳功能說明： VCC：電源電壓 GND： 地 P0 口： P0口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 11 P1 口 :P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4個TTL 邏輯門電路。 P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O 口 ， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和其它控制信號。作輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 ALE／ PROG： 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 DO 位置位，可禁止 ALE 操作。再此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器， 這兩次有效的 PSEN信號不出現(xiàn)。如 EA 端為高電平（接 VCC 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 溫度檢測電路的設(shè)計(jì) 當(dāng)豆?jié){機(jī)正常 工 作時(shí)，需要先加熱到 80℃ 左右的溫度，然后停止加熱繼 續(xù)下 一步的 工作，所以這就需要一個溫度傳感器來 檢測水溫，這里我選用的是 NTC熱敏電阻溫度傳感器，選擇它是 靈敏度高、反應(yīng)迅速 ；電阻值和 B 值精度高、一致性互換性好 ； 采用雙層密封工藝，具有良好的絕緣密封性和抗機(jī)械碰撞、抗折彎能力、穩(wěn)定性好、可靠性高 。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻大多是由 Mn（錳）、 Ni（ 鎳）、 Co（鈷 ）、 Fe(鐵）、 Cu（銅 ）等金屬氧化物經(jīng)過燒結(jié)而成的半導(dǎo)體材料制成，具有很高的靈敏度和良好的性能，被大量作為溫度傳感器使用。表 中數(shù)據(jù)是對 Vishay Dale 熱敏電阻系列測得的 NIC熱敏電阻器性能參數(shù)。 /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； 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； 成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 17 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。 D7－ D0 為數(shù)字量輸出線。 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。兩個信號輸入端中 ， Vi（ ）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相反；Vi+（ +）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。 ① 同相交流放大器 同相交流放大器的特點(diǎn)是輸入阻抗高。因運(yùn)放 Ai 輸入電阻高 ，運(yùn)放 A1A4 均把輸出端直接接到負(fù)輸入端，信號輸入至正輸入端，相當(dāng)于同相放大狀態(tài)時(shí) Rf=0 的情況，故各放大器電壓放大倍數(shù)均為 1，與分立元件組成的射極跟隨器作用相同。 ② 測溫電路 感溫探頭采用一只硅三極管 3DG6，把它接成二極管形式。在 A1 輸出端接上測量或處理電路，便可對溫度進(jìn)行指示或進(jìn)行其它自動控制。當(dāng)正輸入端電壓高于負(fù)輸入端電壓時(shí)，運(yùn)放輸出低電平。運(yùn)放 A A2 只要有一個輸出高電平，晶體管 BG1 就會導(dǎo)通，發(fā)光二極管 LED 就會點(diǎn)亮。 四分頻電路設(shè)計(jì) 四分頻電路通過兩個 74LS74 實(shí)現(xiàn)對輸入脈沖的四分頻，它的接線如圖 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 引腳： 11 端與 3端為原時(shí)鐘輸入端 ； 5 端與 9端為變換后的時(shí)鐘輸出端 ； 2 端與 6端聯(lián)接， 8端與 12端聯(lián)接 ； 7 端接電源負(fù)極、 14 端接電源正極 ； 分頻： 1， 2， 3， 4， 5， 6為一組， 8， 9， 10， 11， 12， 13為一組 ； 如果 要得到四分頻，原時(shí)鐘需接 3 端并且 5端接 11端， 9端為四分頻輸出端；或者是原時(shí)鐘接 11端。 MSB 口接單片機(jī) P0 口， GND口、 VREF（ ）口接地， VCC、 VREF（ +）口接 +5V， IN0 口接放大器的輸出口 。 單片機(jī)輸出電流經(jīng)三極 管放大， 來 驅(qū)動繼電器閉合，使加熱 管發(fā)熱把豆?jié){煮熟。加熱結(jié)束后，單片機(jī) 平 ，使三極管 RL1飽和導(dǎo)通，從而讓繼電器觸點(diǎn)閉合， 于是電機(jī)通電開始打漿，在系統(tǒng)程序得控制下 ， 電機(jī)進(jìn)行 打漿。 水位檢測及沸騰溢出電路的原理如圖 所示， K1， K2分別是水位檢測傳感器和沸騰溢出傳感器，為了減少成本，這單采用探針 來 代替這兩個傳感器，使用中將接控制 電路 的公共點(diǎn)“地”，探針分別通過傳輸 。用軟件檢測比較器 的電平變化 ，便知是否缺水。用軟件檢測比較器的輸出電平，便知豆?jié){是否沸騰溢出 。通過事先編寫的程序，在單片機(jī)的控制 下 ，系統(tǒng)開始 工 作， 當(dāng) 加熱完成后，單片機(jī) 、 腳自 動輸出一個高 低 平， 使蜂鳴器、發(fā)光二極管 通 電導(dǎo)通，于是蜂鳴 器 LS1 發(fā)出報(bào)警，提醒 豆?jié){加熱完成。內(nèi)部時(shí)鐘電路如圖 所示。 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 時(shí)鐘電路及按鍵電路 按鍵電路是通過 +5V和兩個接在 口、 口連接形成通路，按鍵按下時(shí)， 口（或 口）產(chǎn)生高電平，單片機(jī)通過軟件檢測電平就可以知道是什么功能。單片機(jī)得到 +5V 工作電壓 后就進(jìn)入 工 作狀態(tài)。按下按鈕 功能鍵 ， 單 片機(jī)進(jìn)入 工 作狀態(tài)后， CPU 將 按程序開始工作，單片機(jī)