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1、课程设计(论文)题 目 名 称 基于单片机的豆浆机控制电路设计 课 程 名 称 机电一体化系统设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定
2、，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 目录表摘要2第一章绪论3第二章豆浆机控制系统的功能分析4第三章豆浆机控制系统的硬件设计7第四章豆浆机控制系统的软件设计14结论16参考文献17附录A豆浆机控制系统硬件图18附录B豆浆机控制系统程序清单19摘要论文针对: 豆浆机是一种新型的家用饮料机，以黄豆为原料，直接加工成熟的热豆浆。若在黄豆中配以芝麻、花生、杏仁等佐料，可以做出各种
3、分为的鲜美饮料。本文介绍的智能豆浆机系统由MCS-52系列单片机、温度传感器、加热电路、防溢电路、打浆电路、报警电路等组成，豆浆生产完全自动化。其工作过程是：先将黄豆放入豆浆机内，内倒入适量的水，装好机头。接上电源，指示灯LED亮起，处于待命状态。按下功能键开始加热，当温度达到80左右时，停止加热；电机运转，将黄豆粉碎，而后电机停转，又开始加热，直到豆浆第一次沸腾，停止加热，进入防溢延煮过程，防溢延煮后，发出报警声，提示豆浆已做好。若缺水，则关闭加热器和电机，并发出报警声，直到关闭电源，加水后才能继续使用。豆浆生产的工序包括打浆、煮浆、防溢延煮，而三个工序又密切配合，使生产的豆浆味道更好，不同
4、的豆浆种类，打浆和煮浆的时间和次数都不一样。磨浆前进行预加热，既可以提高工作效率，又缩短煮浆的时间，防止磨浆后煮浆时间过长所易造成的糊锅现象。可见，只要启动豆浆机，打浆、煮浆完全自动化，短短十几分钟就自动做好豆浆，既卫生可靠，又快捷方便。整个过程由单片机全自动控制，让您用起来更加方便、安全。关键词：MCS-52，豆浆机，控制系统，稳压电源。第一章 绪论引言豆浆机由粉碎黄豆的电机、豆浆机加热器和控制电路三大部分组成。用单片机研制的全自动豆浆机的控制系统，当放入适量泡好的黄豆，加入适量的冷水，把豆浆机的电源插头插入220V交流电源，豆浆机指示灯亮起，按下按钮，先对豆浆机进行水位检测，符合要求后电加
5、热管开始对水进行加热，当水温达到80左右，豆浆机进行启动电机开始打浆，打浆电机按间歇方式打浆。打浆过后，开始对豆浆加热，豆浆温度达到一定值时豆浆上溢，当豆浆沫接触到防溢电极时，停止加热。然后间歇加热，最后进行豆浆的防溢延煮后发出声光报警信号。若缺水，则关闭加热器和电机，并发出报警声，直到关闭电源，加水后才能继续使用。只要按下启动按键并选择功能后，豆浆机就开始工作，一会儿就能喝到美味又营养的豆浆。整个过程由单片机全自动控制，让你用起来更加的方便、更加的安全。第二章 豆浆机控制系统的功能分析 豆浆机的控制系统以单片机AT89C52为控制核心，结合控制传感器，加热及磨浆电路，水位检测及沸腾出电路，报
6、警电路等的控制，达到只要启动豆浆机以后，所有的控制过程实现完全的目的。2.1 控制系统的硬件分析硬件上豆浆机的控制系统首先需要以单片机AT89C52为控制核心，刚开始需要水位检测，这就需要一个传感器，为了减少成本，这里采用一个探针来代替传感器的使用，然后开始对水进行加热，开始时需要把水加热到80，这就需要一个温度传感器，这里采用数字温度传感器DS18b20，因为它单总线器件，线路简单，体积小，省去了A/D转换，并行扩展等步骤，使硬件图变得简单形象了很多。由于豆浆机加热完毕后，需要启动打浆电机开始打浆，这里选用单相串励电机，因为串励电机具有机动转矩大、过载能力强、体积小、重量轻等很多优点，并且改
7、类型电机在家用电器使用很普遍。当打完浆后，需要对豆浆再次加热，这里就用到防溢的装置与水位检测装置一样，沸腾溢出装置同样采用一个探针来替代了传感器。对豆浆再次加热完毕后，预示着豆浆加工完成了，最后发出音响信号，这里选用一个报警器。2.2 控制系统的软件分析软件上就是对单片机的编程，在编程前需要画出一个流程图，根据豆浆机控制系统的设计要求及目的，即插上电源、按下启动按钮并且选择功能后，先对豆浆机进行水位检测，符合要求后就启动加热装置对水加热，当水温达到了80左右，豆浆机停止加热。启动磨浆电机开始打浆，磨浆电机按间歇方式打浆：运转15秒后停止运转，间歇5秒后再启动打浆电机，如此循环5次。打浆结束后，
8、电加热器继续加热，一直加热到一定值时豆浆上溢，当豆浆沫接触电极时，停止加热，间歇20秒后在开始加热，如此循环5次豆浆加工完成，间歇10秒后发出音响信号，提示豆浆已经做好。此时关闭开关、拔下电源插头后，即可准备饮用豆浆。按照上述对豆浆机控制系统的要求，完成豆浆机控制系统设计的流程图后，对单片机进行软件设计的编程来配合硬件的设计以至于完成整个豆浆机控制系统的设计。2.3 电源电路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
9、种型号的单片机集成稳压电路。它和分立晶体管电路比较，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。2.3.1 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。为了获得稳定的输出电压，滤波电路的输出电压还应该经稳稳压电路进行稳压。2.3.2 电源的组成电源由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成。电源变压器：将电网提供的220V交流电压转换成为各种电路设备所需的交流电压。整流电路：利用单向导电器件将交流电转换成脉动
10、直流电路。滤波电路：利用储能元件（电感或电容）把脉动直流电转换成比较平坦的直流电。稳压电源：利用电路的调整作用使输出电压稳定的过程称为稳压。2.3.3 变压器容量、整流二极管的计算与选择据整流原理，因为UO=O.9U2，则可以得到U2=UO/O.9=5v/0.95.56V。在考虑到变压器、绕组损耗（压降）和整流二极管的压降，在T程中必须再在上述基础上增加5%，即U2=5. 56*(1+5%)5.83V，整流二极管的承受最大的反向电压UDl=21/2U25.83V，因为稳压器的最大电流是3A，所以流过二极管的最大电流ID1=1/2Ii=0.75ID2=0.75A；D2中的四个二极管的耐压值至少应
11、该为8. 24V，允许流过的最大电流为0.75A。由于变压器输入的电压是220V，而副线圈输出的电压时12V，故有线圈匝数N=0.003。变压器副边的有效值:I2=1.ll*l.5=1.67A.变压器的容量：S=UI=5.83*1.67=9.74W。2.3.4 电源工作原理整个电源电路如图4.1所示，控制电路采用变压器降压、晶体二极管整流等方法获得工作电源。当电源接入220V交流电，TR1开始对220V交流电进行降压，从次级输出12V左右的低压交流电，从而适应电路的使用要求。整流硅对次级输出的交流电进行桥式整流，再由E2、C2进行滤波，已形成较平滑的直流电，送给三端集成正输出稳压器78L05进
12、行稳压调整。经78L05稳压作用后输出+5V的直流电压，经E3、C3滤波后输出纹波很低的+5V电压，作为单片机的工作电源，以保证单片机工作时的稳定和可靠。图4.1 豆浆机控制系统的电源电路2.3.5 桥式整流电路简介桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路，常用来将交流电转变为直流电。桥式整流电路图如图4.4，它的工作原理如下:输入为正半周时，对D1、D3加正向电压，Dl、D3导通;对D2、D4加反向电压,D2、D4截止。电路中构成ab、D1、R、D3通电回路，在R上形成上正下负的半波整洗电压,输入为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1
13、、D3截止。电路中构成ab、D2、R、D4通电回路,同样在R上形成上正下负的另外半波的整流电压。 图4.2如此重复下去,结果在R上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图4.4中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。 桥式整流是对二极管半波整流的一种改进。半波整流利用二极管单向导通特性，在输入为标准正弦波的情况下，输出获得正弦波的正半部分，负半部分则损失掉。桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。第三章 豆浆机控制系统的硬件设计3.1 单片机的选用单片机的种类很多，本设计采用AT89C52。AT89C52是ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8Kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指
