【正文】 機市場并未如愿發(fā)展起來。目前，豆?jié){機的市場容量可以達(dá)到 300 萬一 500 萬臺，有 %的城鎮(zhèn)家庭表示要買豆?jié){機，特別是北京、上海、廣州等大城市，未來兩年家庭購買意向排名中豆?jié){機名列第三，有購買意向的家庭達(dá)。 ‘盆畝舀奮二奮奮‘二二畝 .‘扁扁 現(xiàn)在，很多家庭使用的全自動豆?jié){機，是用微電腦控制，集水位檢測、粉碎、過濾、防溢、報警等功能為一體，實現(xiàn)制漿自動化。這里存在著雙重問題 :首先，由于替代品的存在及人們的消費習(xí)慣，鮮豆?jié){的消費市場并不足夠大，留給豆?jié){機的份額更小 。因此，作為一個產(chǎn)品的創(chuàng)新，豆?jié){機市場還有一個培育和引導(dǎo)發(fā)展的問題。 單片機全自動豆?jié){機的設(shè)計 3 一個企業(yè)的生存與發(fā)展是與其產(chǎn)品的功效市場和未來市場的走向密不可分的，豆?jié){機從誕生的那一天起，有許多的問題一直影響著其市場的推廣，歷經(jīng)了十多年的發(fā)展，在新材料的選擇，微電腦程序的控制，外觀造型的改進(jìn)，企業(yè)對豆?jié){機的技術(shù)改造投入了相當(dāng)?shù)募夹g(shù)力量，當(dāng)產(chǎn)品達(dá)到一定功能后，企業(yè)往往會把力量轉(zhuǎn)奮目日畝石奮畝畝畝畝畝曰畝曰右右而投向市場的開拓，如大量投入廣告，應(yīng)用各種促銷手段，但其效果往往卻不是十分理想，究其原因，企業(yè)沒有很好的對產(chǎn)品所處的生命周期加以判斷，舉個非常簡單的例子，如果現(xiàn)在企業(yè)還在為黑白電視機大打廣告，那他門 的后果是可想而知的 。 本課題的來源是九陽電器有限公司，通過分析公司的市場調(diào)查報告，找出目 前豆?jié){機產(chǎn)品存在的缺陷，適應(yīng)消費者對豆?jié){營養(yǎng)的需求而開發(fā)出新型號 QYYXZ 系列的豆?jié){機，既全營養(yǎng)旋轉(zhuǎn)系列，希望新產(chǎn)品投入市場，能為公司帶來新的利潤增長點。 本文的研究內(nèi)容是基于現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計理論和創(chuàng)新設(shè)計理論，對豆?jié){機現(xiàn)有的缺陷進(jìn)行改進(jìn)，豆?jié){機在十幾年的發(fā)展過程中，有幾個問題始終沒有得到很好地解決，而創(chuàng)新設(shè)計的方法會給我們帶來新的思路，從而解決了困擾豆?jié){機十幾年的問題，同時為了提升企業(yè)的市場競爭力，我單片機全自動豆?jié){機的設(shè)計 4 們引入了消費心理學(xué)，對消費心理的分析，主要是為了從市場的角度出發(fā)，綜合考慮消費者的消費意識、消費行為、消費方法等等一系列的問題，從而為企業(yè)成功的開拓市場打下良好的基礎(chǔ)。本文分析了豆?jié){機 所處的生命周期階段，對豆?jié){機的粉碎刀、濾網(wǎng)、熬煮方法等進(jìn)行了改進(jìn)，在打磨刀和杯體的創(chuàng)新設(shè)計過程中，使用的是Pro/E 軟件，該軟件在工程制圖中有著比 AUTOCAD/CAI 等軟件不可替代的功能。硬件上豆?jié){機的控制系統(tǒng)首先需要有一個單片機芯片作為控制核心來控制它的工作過程，開始時需要把水加熱到 80℃，這久需要一個溫度傳感器，這里采用 NTC 熱敏電阻 溫度傳感器，因為它靈敏度高、反應(yīng)快，只是因為該溫度傳感器采用模擬量測量過，需要 A/D 轉(zhuǎn)換。給豆?jié){機加熱完畢后，需要啟動電機開始打漿，這里 選用單相串勵電機，因為串勵電機具有機動轉(zhuǎn)矩大、過載能力強、體積小、重量輕等很多優(yōu)點，并且改類型電機在家用電器使用很普遍。對豆?jié){防溢延煮后，預(yù)示著豆?jié){加工完成了，最后發(fā)出聲光報警信號，這里選用一個報警器和發(fā)光二極管。啟動電機高速旋轉(zhuǎn)打漿，打漿共6 次，每次 20 秒，間隔 10 秒。豆?jié){第一次沸騰后，本機防溢功能自動啟動，進(jìn)入延煮過程。防溢延煮約 8 分鐘結(jié)束。此時關(guān)閉開關(guān)、拔下電源插頭后，即可準(zhǔn)備飲用豆?jié){。啟動電機高速旋轉(zhuǎn)打漿，打漿共 4 次，每次15 秒，間隔 10 秒。豆?jié){第一次沸騰后，本機防溢功能自動啟動，進(jìn)入延煮過程。防溢延煮約 8 分鐘結(jié)束。此時關(guān)閉開關(guān)、拔下電源插頭后，即可準(zhǔn)備飲用豆?jié){。 按照上述對豆?jié){機控制系統(tǒng)的要求，完成豆?jié){機控制系統(tǒng)設(shè)計的流程圖后，對單片機進(jìn)行軟件設(shè)計的編程來配合硬件的設(shè)計以至于完成整個豆?jié){機控制系統(tǒng)的設(shè)計。通電后，單片機啟動加熱器加熱， 加熱到 80℃時停止加熱，然后啟動電機，電機通過旋轉(zhuǎn)打豆，打豆完成之后，又通過加熱器加熱。 AT89C51 溫度傳感器 防溢電路 放干燒電路 時鐘電路 按鍵 加熱電路 電機 聲光報警 復(fù)位電路 單片機全自動豆?jié){機的設(shè)計 8 總體方案設(shè)計 1： 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。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。啟動磨漿電機開始磨漿，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 6次 或者 4 次 。 豆?jié){加工自動進(jìn)入防溢延煮程序， 豆?jié){加工完成后發(fā)出聲光報警 信號。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 報警提示 單片機全自動豆?jié){機的設(shè)計 9 表 方案一設(shè)計框圖 打漿電路 溫度傳感器 加熱電路 報警電路 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。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。 表 2 .2 方案二設(shè)計框圖 單片機 加熱電路 防干燒、防溢電路 打漿電路 溫度傳感器 報警電路 電源電路 3 方案論證 方案 一由上 所示，由單片機、電源電路、溫度傳感器、打漿電路、加熱電路、報警電路等組成。接上電單片機全自動豆?jié){機的設(shè)計 10 源，按下“功能鍵”，開始加熱，加熱到一定溫度后，開始打漿，打漿漿結(jié)束后 ,又加熱直到豆?jié){沸騰煮熟，停止加熱，發(fā)出報警聲，提示豆?jié){已做好。 方案二 由上 所示 , 由單片機、電源電路、溫度傳感器、放干燒電路電路、防溢電路、打漿電路、加熱電路、報警電路等組成。接上電源，蜂鳴器長鳴一聲，提示已接通電源，指示燈 LED 亮，處于待命狀態(tài)。若豆?jié){較長時間沒喝而變涼，按下再加熱鍵 HEAT， 加熱至沸騰后，停止加熱，發(fā)出報警聲。 進(jìn)行論證后 ,我選擇第二方 案。（ 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){沸騰時間，防止粉碎后煮漿時間過長所易造成的糊鍋現(xiàn)象。 在杯體上標(biāo)有 “上水位 ”線和 “下水位 ”線，以此規(guī)范對杯體 的加水量。 機頭是豆?jié){機的總成，除杯體外，其余各部件都固定在機頭上。上蓋有提手、工作指示燈和電源插座。伸出下蓋的下部有電熱器、刀片、網(wǎng)罩、防溢電極、溫度傳感器以及防干燒電極。 下蓋 用 PP 材料，符合國家食品級衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，耐高溫，無毒無味，強度較高，微波爐加熱器皿正是用這種材料。 圖 機頭上蓋 圖 機頭下蓋 單片機全自動豆?jié){機的設(shè)計 13 根據(jù)底座功能主要是散熱性好，耐用。設(shè)計為環(huán)形散熱口，考慮其隔熱性用 ABS 工程材料 制成。 選用 X型旋風(fēng)精磨刀，空間三層超微粉碎，剛硬度鋼。實際工作 時，網(wǎng)罩通過扣合斜楞而與機頭下蓋是扣合在一起的。特別是清洗網(wǎng)罩比較費事，往往讓用戶感到太辛苦，這一問題引起各廠家重視。 其圖如所示 圖 網(wǎng)罩 單片機全自動豆?jié){機的設(shè)計 15 4 豆?jié){機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 電源電路設(shè)計 電源是各種電子設(shè)備必不可少的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)以及能否安全可靠的工作。隨著集成電路飛速發(fā)展，穩(wěn)壓電路也迅速實現(xiàn)集成化市場上已有大量生產(chǎn)各種型號的單片機集成穩(wěn)壓電路。 電源的作用 各種電子電路都要求用穩(wěn)定的直流電源供電，由整流濾波電路可輸出較為平滑的直流電壓，但當(dāng)電網(wǎng)電壓波動 或負(fù)載改變時，將會引起輸出端電壓改變而不穩(wěn)定。 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。 整流電路：利用單向?qū)щ娖骷⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成脈動直流電路。 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。 在考慮到變壓器 、 繞組損耗（壓降）和整流二極管的壓降 ， 在T 程中必須再在上述基礎(chǔ)上增加 5%，即 U2=5. 56*(1+5%)≈ ，整流二極管的承受最大的反向電壓 UDl=21/2U2≈ ，因為穩(wěn)壓器 的 最 大 電 流 是 3A ， 所 以 流 過 二 極 管 的 最 大 電 流ID1=1/2Ii==； D2 中的四個二極管的耐壓值至少應(yīng)該為 8. 24V， 允許流過的最大電流為 。變壓器副邊的有效值 :I2=*=： S=UI=*=。當(dāng)電源接入 220V 交流電， TR1 開始對 220V 交流電進(jìn)行降壓，從次級輸出 12V 左右的低壓交流電，從而適應(yīng)電路的使用要求。經(jīng) 78L05 穩(wěn)壓作用后輸出 +5V 的直流電壓，經(jīng) E C3 濾波后輸出紋波很低的 +5V 電壓，作為單片機的工作電源，以保證單片機工作時的穩(wěn)定和可靠。橋式整流電路圖如圖 ，它的工作原理如下 :輸入為正半周時，對 D D3 加正向電壓， Dl、 D3導(dǎo)通 。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，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。 單片機全自動豆?jié){機的設(shè)計 18 圖 如此重復(fù)下去 ,結(jié)果在 R 上便得到全波整流電壓。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。半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦?，在輸入為?biāo)準(zhǔn)正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負(fù)半部分則損失掉。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，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。 穩(wěn)壓器的選用 集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。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。 78XX 系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，輸出電壓有 5V、 6V、 9V、 12V、 15V、 18V、 24V 等規(guī)格，最大輸出電流為 。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。一腳為輸出端，使用十分方便。內(nèi)含過流、過熱和過載保護(hù)電路。在本設(shè)計中就是利用它把 12V 的直流電壓變成 5V 的穩(wěn)定電壓給單片機提供電源，以確保正常工作。 圖 為幾種三端集成穩(wěn)壓器。當(dāng)用于替代傳統(tǒng)的齊納二極管 電阻組的時候，其輸出阻抗得到有效的改善 ,其偏置電流大大減少。 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) 。 單片機的選用 及簡介 單片機的選用 市面上的單片機很多，本設(shè)計采用 AT89C51。 單片機的簡介 （ 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 單片機全自動豆?jié){機的設(shè)計 22 2 個 16位定時 /計數(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 圖 引腳如圖 右 所示 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。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 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。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ I）。 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。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX， DPTR 指令）時， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和其它控制信號。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。作輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 RST：復(fù)位輸入。 ALE／ PROG： 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。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。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。再此期間，當(dāng)訪問外