【導(dǎo)讀】生可靠，又快捷方便。生產(chǎn)完全自動(dòng)化。并從硬件及軟件兩方面去分析，進(jìn)而設(shè)計(jì)改進(jìn)，并通過(guò)proe. 畫(huà)出的零件圖和整體裝配圖。關(guān)鍵詞：MCS-51豆?jié){機(jī)外形圖軟件硬件。

　　

【正文】 連接成同相直流放大形式，溫度越高，晶體管 BG1 壓降越小，運(yùn)放 A1 同相輸入端的電壓就越低，輸出端的電壓也越低。這是一個(gè)線性放大過(guò)程。在 A1 輸出端接上測(cè)量或處理電路，便可對(duì)溫度進(jìn)行指示或進(jìn)行其它自動(dòng)控制。 圖 為典型的測(cè)溫電路。 圖 ③比較器 當(dāng)去掉運(yùn)放的反饋電阻時(shí) ,或者說(shuō)反饋電阻趨于無(wú)窮大時(shí) (即開(kāi)環(huán)狀態(tài) ),理論上認(rèn)為運(yùn)放的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)也為無(wú)窮大 (實(shí)際上是很大 ,如 LM324 運(yùn)放開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為 100dB，既 10 萬(wàn)倍 )。此時(shí)運(yùn)放便形成一個(gè)電壓比較器，其輸出如不是高電平（ V+），就是低電平（ V單片機(jī)全自動(dòng)豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 35 或接地）。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。圖 為比較器接線電路。 圖 使用兩個(gè)運(yùn)放組成一個(gè)電壓上下限比較器，電阻 R R1ˊ組成分壓電路，為運(yùn)放 A1 設(shè)定比較電平 U1；電阻 R R2ˊ組成分壓電路，為運(yùn)放 A2 設(shè)定比較電平 U2。輸入電壓 U1 同時(shí)加到 A1 的正輸入端和 A2 的負(fù)輸入端之間，當(dāng) UiU1 時(shí)，運(yùn)放 A1 輸出高電平；當(dāng)UiU2 時(shí)，運(yùn)放 A2 輸出高電平。運(yùn)放 A A2 只要有一個(gè)輸出高電平，晶體管 BG1 就會(huì)導(dǎo)通，發(fā)光二極管 LED 就會(huì)點(diǎn)亮。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。若選擇 U2 U1，則當(dāng)輸入電壓在 [U2， U1]區(qū)間范圍時(shí)， LED 點(diǎn)亮，這是一個(gè)“窗口”電壓指示器。此電路與各類傳感器配合使用，稍加變通，便可用于各種物理量的雙限檢測(cè)、短路、斷路報(bào)警等。 四分頻電路設(shè)計(jì) 四分頻電路通過(guò)兩個(gè) 74LS74 實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入脈沖的四分頻，它的接線如圖 單片機(jī)全自動(dòng)豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 36 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。 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。熱敏電阻的變化電壓通過(guò) ADC0809 轉(zhuǎn)換后送給單片機(jī)，完成溫度檢測(cè)過(guò)程。 AD0809 的 ADD A、 ADD B、 ADD C 口接地。 MSB 口接單片機(jī) P0單片機(jī)全自動(dòng)豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 37 口， GND 口、 VREF（ ）口接地， VCC、 VREF（ +）口接 +5V， IN0 口接放大器的輸出口。 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(guò)或非門接單片機(jī) 口及 RD 口， ALE、START 口均通過(guò)或非門接單片機(jī) 口、 WR口， EOC 口通過(guò)非門接INT1 口。 圖 溫度傳感器與單片機(jī) AT89C51 的連接圖 加熱及打漿電路的設(shè)計(jì) 加熱電路的作用是通過(guò)加熱管把磨成粉末的黃豆煮熟，本設(shè)計(jì)使用的加熱器的功率為 800W。磨漿電路的作用是通過(guò)電機(jī)把黃豆攪拌成粉沫，電機(jī)選用的是單相串勵(lì)電機(jī)，由于單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過(guò)載能力強(qiáng)、調(diào)速方便、體積小、重量輕等很多優(yōu)點(diǎn)，在家用電器中普遍使用。 單片機(jī)全自動(dòng)豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 38 單片機(jī)輸出電流經(jīng)三極管放大，來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器閉合，使加熱管發(fā)熱把豆?jié){煮熟。同理，繼電器閉合使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)把黃豆攪碎。加熱及打漿電路的工作原理如圖 所示，加熱及磨漿電路由繼電器RL RL2，三極管 Q Q2，電阻 R1 R15 以及二 極管 Dl、 D2，單片機(jī) AT89C51。當(dāng)單片機(jī)工作時(shí)，賦給 一個(gè)高電平，使三極管Q2 飽和導(dǎo)通，電流流過(guò)繼電器 RL2，使觸點(diǎn)閉合，于是加熱管通電開(kāi)始對(duì)水加熱，當(dāng)溫度達(dá)到 80 度時(shí)， NTC 溫度傳感器將溫度信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)檢測(cè)到這個(gè)信號(hào)后，使 腳變?yōu)榈碗娖?，三極管 Q2 截止，繼電器觸點(diǎn)斷開(kāi)，電阻停止加熱。加熱結(jié)束后，單片機(jī) 腳變?yōu)楦唠娖?，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(kāi)始打漿，在系統(tǒng)程序得控制下，電機(jī)進(jìn)行打漿。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(kāi)，電機(jī)停止打漿，問(wèn)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(dòng)電機(jī)工作，如此循環(huán) 6 次或4 次后打漿結(jié)束。 圖 單片機(jī)全自動(dòng)豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 39 防干燒及防溢出電路的作用是以傳感器作為信息采集系統(tǒng)的前端單元來(lái)控制自動(dòng)豆?jié){機(jī)缺水時(shí)干燒及沸騰溢出等問(wèn)題。這單采用探針作為傳感器來(lái)檢測(cè)水位及沸騰溢出，然后通過(guò)比較器輸出高低電平，這樣就可以通過(guò)單片機(jī)檢測(cè)比較器輸出電平的高低來(lái)檢測(cè)水位及沸騰時(shí)的溢出狀態(tài)。 水位檢測(cè)及沸騰溢出電路的原理如圖 所示， K1， K2 分別是水位檢測(cè)傳感器和沸騰溢出傳感器，為了減少成本，這單采用探針來(lái)代替這兩個(gè)傳感器，使用中將接控制電路的公共點(diǎn)“地”，探針?lè)謩e通過(guò)傳輸。單片機(jī)的 ， 端連接。正面，常工作時(shí)， Kl被水淹沒(méi)，它和地之問(wèn)的電阻較小，與 R13 共同對(duì) +5V 分壓， U+得到比 U低的電平，比較器輸出低電平。缺水時(shí)， Kl 露出水它的電阻很大， R13 共同對(duì) +5V 分壓， U+得到比 U高的電壓，比較器輸出高電平，通過(guò)非門后輸出低電平產(chǎn)生下降沿。用軟件檢測(cè)比較器的電平變化，便知是否 缺水。 圖 單片機(jī)全自動(dòng)豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 40 用同樣的方法檢測(cè)豆?jié){是否沸騰溢出。豆?jié){沸騰之前，電極 K2遠(yuǎn)離水而，它和地之間的電阻很大，與 R9 共同對(duì) +5V 分壓， U+得到比 U高的電壓，比較器輸出高電平。豆?jié){沸騰時(shí)，泡沫淹沒(méi) K2，電阻小，與 R14 共同對(duì) +5V 分壓， U+得到比 U低的電壓，比較器輸出低電平。用軟件檢測(cè)比較器的輸出電平，便知豆?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(guò)蜂嗚器發(fā)出聲音信號(hào)，提醒豆?jié){已經(jīng)煮好了。聲音信號(hào)電流從單片機(jī)的 LSl發(fā)出聲音。報(bào)警電路如圖 ，報(bào)警電路由單片機(jī) AT89C51與蜂鳴器 LS發(fā)光二極管組成。通過(guò)事先編寫的程序，在單片機(jī)的控制下，系統(tǒng)開(kāi)始工作，當(dāng)加熱完成后，單片機(jī) 、 腳自動(dòng)輸出一個(gè)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。 圖 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的報(bào)警電路 單片機(jī)全自動(dòng)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(huì)造成單片機(jī)的錯(cuò)誤復(fù)位，但喲可能引起內(nèi)部某些寄存器錯(cuò)誤復(fù)位。在應(yīng)用系統(tǒng)中，為了保證復(fù)位鼎爐可靠地工作，常將 RC 電路在接斯密特電路后再接入單片機(jī)復(fù)位端及外圍電路復(fù)位端。如圖 所示 圖 復(fù)位電路 時(shí)鐘電路及按鍵設(shè)計(jì) 該單片機(jī)控制系統(tǒng)采用內(nèi)部方式產(chǎn)生。內(nèi)部時(shí)鐘電路如圖 所示。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。對(duì)外接電容值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小多少會(huì)影響振蕩頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。外接晶體時(shí)， C1 和 C2 通常選 30pF 左右；外接陶瓷諧振器時(shí)， C C2的典型值為 47pF。 單片機(jī)全自動(dòng)豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 42 圖 時(shí)鐘電路及按鍵電路 按鍵電路是通過(guò) +5V和兩個(gè)接在 、 ，按鍵按下時(shí)， 口（或 口）產(chǎn)生高電平，單片機(jī)通過(guò)軟件檢測(cè)電平就可以知道是什么功能。 單片機(jī)全自動(dòng)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(kāi)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(dòng)加熱，溫度加熱到 80℃ 啟動(dòng)，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(kāi)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(dòng)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(guò)低則產(chǎn)生中斷，由聲光報(bào)警電路發(fā)出聲光提示主人。開(kāi)始對(duì)豆?jié){機(jī)的冷水進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱到 80℃以后，則停止加熱，開(kāi)始進(jìn)行打漿程序，打 20 秒停 10 秒，按這樣的方式循環(huán) 6次或者 4 次，打漿程序結(jié)束后開(kāi)始進(jìn)行對(duì)面漿進(jìn)行再加熱，待溢出后自動(dòng)進(jìn)入防溢延煮程序，豆?jié){加工完成后，單片機(jī)發(fā)出聲光信號(hào)提醒主人豆?jié){煮好。 第一步為通電、初始化程序。單片機(jī)得到 +5V 工作電壓后就進(jìn)入工作狀態(tài)。首先，通過(guò)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(kāi)始運(yùn)行程序。按下啟動(dòng)鍵，使發(fā)光二極管指示燈發(fā)光顯示，以示電源電路工作正常，單片機(jī)開(kāi)始工作。 第二步為功能選擇程序。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(kāi)始工作，單片機(jī)進(jìn)入正常工作階段。 第三步為水加熱程序。當(dāng)水位符合要求后， CPU 就令 口由低電位變成高電位，使 Q2 導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器 RL2 動(dòng)作，通過(guò) RL2的觸點(diǎn)作用將電熱器 220V 電源接通，于是加熱管對(duì)冷水開(kāi)始加熱 ，直至水溫加熱到 80℃，這種加熱也稱之為預(yù)加熱，主要是為了防止在以后粉碎黃豆等物時(shí)，避免產(chǎn)生大量的泡沫。在燒煮豆?jié){時(shí)就不會(huì)因泡沫過(guò)多而造成頻繁的溢出，造成加熱頻繁的被迫停止，延長(zhǎng)了豆?jié){的加熱時(shí)間。所以，預(yù)加熱在自動(dòng)動(dòng)豆?jié){機(jī)中是很有必要的，當(dāng)水溫達(dá)到 80℃時(shí)， NTC 熱敏電阻溫度傳感器將溫度信號(hào)傳給單片機(jī)， CPU 接受到米自 P0 口停止加熱的控制信號(hào)后，即令 口為低電位，使 Q2 截止， RL2 觸點(diǎn)釋放，電熱管失電而停止加熱，至此加熱冷水階段結(jié)束。 第四步為粉碎程序。當(dāng)水溫加熱到 80℃后，單片機(jī)進(jìn)入粉碎階段中。 CPU 令 口輸出高電位，使 Q1 導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器 RL1 吸合，再接通粉碎電機(jī) 220V 工作電源，使粉碎電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)刀片高速切削，實(shí)施對(duì)粉碎物的粉碎直到結(jié)束粉碎過(guò)程。 單片機(jī)全自動(dòng)豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 45 第五步為燒煮豆?jié){程序。粉碎過(guò)程結(jié)束，接下來(lái)就進(jìn)入燒煮豆?jié){階段。由于黃豆被粉碎時(shí)，雖然是在 80℃水溫下進(jìn)行粉碎的，但還是會(huì)產(chǎn)生較多的泡沫，所以該階段表現(xiàn)的是加熱，與溢出之問(wèn)的一對(duì)矛盾，為了使豆?jié){機(jī)適應(yīng)較多種類植物的加熱需要，該程序中采州了加熱一次如溢出一次為一次循環(huán)，并對(duì)循環(huán)時(shí)間進(jìn)行累計(jì)計(jì)算，加熱，溢出，停止加熱共循環(huán) 8 分鐘，燒煮豆?jié){程序 就宣告結(jié)束。這種智能控制設(shè)計(jì)，可以保證得到滿意的豆?jié){加工效果。 第入步為報(bào)警程序。一旦豆?jié){煮好， CPU 令 口、 口輸出慢節(jié)奏的音頻信號(hào)，通過(guò)推動(dòng)蜂嗚器 LS1 和發(fā)光二極管發(fā)出聲光信號(hào)。當(dāng)然，在此之前，你也已經(jīng)聞到到香濃的豆?jié){味了。 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(guò)多次的修改和整理，可以滿足設(shè)計(jì)的基本要求。當(dāng)放入適量浸泡好的的黃豆，加入適量的冷水，漿豆?jié){機(jī)電源插頭插入 220V 交流電源，豆?jié){機(jī)指示燈亮起，按下按鈕，開(kāi)始對(duì)水進(jìn)行加熱，水溫達(dá)到 80度左右，豆?jié){機(jī)停止加熱。啟動(dòng)打漿電 機(jī)開(kāi)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(dòng)打漿電機(jī)，如此循環(huán) 6 次或者 4 次。打完漿后，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，豆?jié){沫接觸到防溢電極時(shí)，停止加熱。豆?jié){機(jī)自動(dòng)進(jìn)入防溢延煮程序，完成后發(fā)出聲光信號(hào)。 但因?yàn)槲业乃接邢蓿穗娐分幸泊嬖谥欢ǖ膯?wèn)題，比如說(shuō)三端集成穩(wěn)壓器會(huì)產(chǎn)生熱損失，溫度傳感器 NTC 溫度傳感器在本設(shè)計(jì)中只是檢測(cè)了一個(gè)溫度，當(dāng)溫度達(dá)到 80 度時(shí)單片機(jī)進(jìn)行下一步工作，在這里沒(méi)有充分的利用它的功能及優(yōu)點(diǎn)。 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(jiǎn)單、成本低的特點(diǎn)，加工經(jīng)過(guò)優(yōu)化的程序，使其有很高的智能化水平。 單片機(jī)全自動(dòng)豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì) 46 結(jié)論 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求我們?cè)诶?