豆浆机控制器设计

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1、本科课程设计报告课程名称： 嵌入式系统基础 课程设计题目： 豆浆机控制器 专业班级： 电信 学号: 学生姓名： 同组人：2014年 6 月 20 日太原理工大学专业班级电信学生姓名课程名称嵌入式系统基础设计名称豆浆机控制器设计周数1.5周指导教师王峰设计 任务 主要 设计 参数豆浆机控制器变压器容量、整流二极管的计算电容以及电阻的计算设计内容设计要求1、当放入适量浸泡好的黄豆、加入适量的冷水，将豆浆机电源插头 插入220V交流电源，豆浆机指示灯亮起、发热管开始对水进行加热，当水加热到80度左右，豆浆机停止加热，然后开始每粉碎 15秒停5秒的 粉碎过程。在经过2分钟左右的烧煮，最后豆浆机发出提示

2、音，即告豆 浆加工结束。2、注意：在粉碎和烧煮的过程中，会产生较多的泡沫。所以，这两 个阶段存在加热与一出之间的一对矛盾，应有适当的解决方案。主要参考资料单片机原 理及应用杨恢先、黄辉先等 人民邮电出版社，2007.01单片机技术应用 朱运利 机械工业出版社，2005.07学生提交归档文件按题目要求进行设计，写出设计报告，给出源程序。课程设计任务书注：1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面一任务书一说明书一图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）2可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。指导教师签名：日期：目录一、设计目的4二、设计要求4三、设计思路5四、设计过程54.1单片

3、机的选用64.2电源电路的设计 104.2.1电源的作用104.2.2电源的组成1.0.4.2.3变压器容量、整流二极管的计算与选择 10.4.2.4稳压器的选用114.2.5电源工作原理 114.3加热及磨浆电路的设计 1.24.4水位检测及沸腾溢出检测电路的设计134.5报警电路的设计144.6主动消泡装置.15.五高效省时的豆浆机控制系统的流程的设计16.六调试1.8.设计总结18参考文献2Q附录2.0.一、设计目的我设计这款豆浆机的目的在于它能使人们在匆忙而又宝贵的早晨用最短的 时间能够喝上营养丰富的豆浆。有调查指出现在上班族和学生两大社会群体有 40%的人是经常不吃早餐的，而原因大多

4、是没有时间做早餐。所以这样的一款高 效省时的豆浆机想必会大受消费者欢迎的。中国已经逐渐进入老龄化社会，为健康和养生服务的产品一定会有很大的市场。设计一台能为我们的健康和养生服务的豆浆机是很有意义的。这样就能使更多的人在匆忙的早晨喝上新鲜美味的豆浆。二、设计要求1、当放入适量浸泡好的黄豆、加入适量的冷水，将豆浆机电源插头插入220V交流电源，豆浆机指示灯亮起、发热管开始对水进行加热，当水加热到80度左右，豆浆机停止加热，然后开始每粉碎15秒停5秒的粉碎过程在经过2分钟左右的烧煮，最后豆浆机发出提示音，即告豆浆加工结束。2、注意：在粉碎和烧煮的过程中，会产生较多的泡沫。所以，这两个 阶段存在加热与

5、一出之间的一对矛盾，应有适当的解决方案。三、设计思路豆浆机的控制系统以单片机 AT89C51为控制核心，结合控制传感器，加热及磨浆电路，水位检测及沸腾溢出电路，报警电路，主动消泡装置的控制，达到只要启动豆浆机以后，所有的控制过程都实现完全自动化的目的四、设计过程软件上就是对单片机的编程了，在编程前需要画出一个流程图，根据高效省 时的豆浆机控制系统的设计要求及目的，即插上电源按下按钮后，先对豆浆机进行水位检测，符合要求后加热管开始对水进行加热，这时加热管是以1500w的功率对水加热的。当水温达到 80 r左右，启动磨浆电机开始磨浆，磨浆电机不 间断的打浆，磨浆的同时对豆浆这时加热管改为 750w

6、的功率工作。当豆浆研磨 完毕时电动机停止运转，加热管改为 400w的功率对豆浆进行加热。最后阶段使 用350W对豆浆加热，由于加热的缘故会豆浆上溢，当豆浆沫接触到防溢电极时， 暂停磨浆，启动主动消泡装置，进行消泡。这样直到豆浆加工完成，间歇30秒后发出声音信号。实际工作中，打浆的时候会有少量的豆浆溅到防溢电极上，这时就需要一个延时子程序对其进行延时使得豆浆机不会产生误操作。按照上述对 高效省时的豆浆机控制系统的要求，完成高效省时的豆浆机控制系统设计的流程 图后，对单片机进行软件的编程来配合硬件的设计以至于完成整个高效省时的豆 浆机控制系统的设计。豆浆机控制器结构框图如图 1所示。图1豆浆机控制

7、器结构框图4.1单片机的选用单片计算机即单片微型计算机(Single-chip Microcomputer )，是集CPU、RAM、ROM、定时、计数和多种接口于一体的微控制器。随着科学技术的发展，越来 越多的智能化产品都用到了单片机。它具有体积小，成本低，功能强等优点，广 泛被应用于智能产品和工业智能化上。51单片机是个单片机中最为典型和最具 代表性的一种。本设计采用常见的AT89C51.单片机主要用于控制目的，要求构 成的监测控制系统有实时、快速的外部响应，能迅速采集到大量数据，做出逻辑 判断与推理后实现对被控制对象的参数调整与控制。单片机现阶段的发展方向是以8位为主，目标是高性能、高可靠

8、性、低电压、 低功耗、低噪声和低成本。AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常 规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89C51具有以下标准功能：8k字节Flash, 256字节RAM，32位I/O 口 线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2 级中断结构，全双工串行

9、口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C51可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作， 允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。中断：AT89C51有6个中断源：两个外部中断（INT0和INT1）,三个定时中 断（定时器0、1、2）和一个串行中断。这些中断如图10所示每个中断源都可以 通过置位或清除特殊寄存器IE中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或 无效。IE还包括一个中断允许总控制位EA，它能一次禁止所有中断。如表5所示， IE.6位是不可

10、用的。对于AT89C51, IE.5位也是不能用的。用户软件不应给这些位 写1。它们为AT89系列新产品预留。定时器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2 的或逻辑触发。程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清0。实际上，中断服务程序必须判定是否是TF2或EXF2激活中断，标志位也必须由软件清0。 定时器0和定时器1标志位TF0和TF1在计数溢出的那个周期的S5P2被置位。它们 的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。 然而，定时器2的标志位TF2在计数溢出的那个周期的S2P2被置位，在同一个周期被电路捕捉下来。中断允许控制寄存器（IE）: 89C51对中断源的开放或屏蔽是由中断允许寄存

11、 器IE控制的中断允许控制位=1，允许中断；中断允许控制位=0，禁止中断。晶振特性：如图2.a所示，AT89C51单片机有一个用于构成内部振荡器的反 相放大器，XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入、输出端。石英晶体和陶瓷谐振 器都可以用来一起构成自激振荡器。从外部时钟源驱动器件的话，XTAL2可以不接，而从XTAL1接入，如图2.b所示。由于外部时钟信号经过二分频触发后作 为外部时钟电路输入的，所以对外部时钟信号的占空比没有其它要求，最长低电平持续时间和最少高电平持续时间等还是要符合要求的。L1*C1XTA1 2XTALIGNDCXT 匚 RNAIOSCILLATORSIGNALXTAI

12、2XTALIGNUa.内部振荡电路连接图b.外部振荡电路连接图图2振荡电路内外部链接图石英晶振 C1，C2=30PF10PF陶瓷谐振器 C1，C2=40pF10pFIC2RSTVCCPO-O.ADOP0J.W1P3.1 TXDP0_2_W2XTAL2P03AD3P042D4XTA11P0_5._AD5P3.2P0.6卜P3JP0-7.-W71P3.4Pl.71P3.5PL6P1.53E?VVEPPL.4PSENP1.3AIEPl.2P2.3FL1P2.2P1.0P2.1P3.7MP2.0P2.4 A12P2.5/A13P2.6 A14GNDP2.7/A15S9C51图3 单片机 AT89C51

13、的引脚图在本设计中磨浆及加热电路，沸腾检测电路及报警电路等和单片机连接时， 只用了 P1 口和P3 口，首先通过单片机中的CPU将P1.6 口变成高电位，使发光 二极管D4发光显示，以示电源电路正常，单片机开始工作。 在对水位进行检测 时，P1.0和P1.1都是作为输入端，单片机的CPU就是通过检测这两个端口的高 低电位来对水位和沸腾溢出进行检测的。加热时，因为温度传感器为单线智能高 效省时数字传感器，P1.5 口只是作为常用的输入端口和 CPU进行数字传输。当 进行加热和打浆时，P3.0和P3.4作为输出端口，与三极管组成一个驱动控制电 路，当程序给一个加热或打浆信号时，这两个端口相应的变成

14、高电位使三极管饱 和导通继而驱动继电器工作。报警电路和单片机端口组合时，单片机的端口同样 也是作为一个输出端口来使用的。4.2电源电路的设计电源是各种电子设备必不可少的组成部分，其性能的优劣直接关系到 电子设备的技术指标以及能否安全可靠的工作。目前常用的直流稳压电源 分线性电源和开关电源两大类。随着集成电路飞速发展，稳压电路也迅速 实现集成化，市场上已有大量生产各种型号的单片机集成稳压电路。它和 分立的晶体管电路比较，具有很多突出的优点，主要体现在体积小、重量 轻、耗电省、可靠性高、运行速度快，且调试方便、使用灵活，易于进行 大量自动化生产。4.2.1电源的作用各种电子电路都要求用稳定的直流电源供电，由整流滤波电路可输出 较为平滑的直流电压，但当电网电压波动或负载改变时，将会引起输出端 电压改变而不稳定。为了获得稳定的