《豆浆机控制系统设计方案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《豆浆机控制系统设计方案.doc（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、主要内容、基本要求、主要参考资料： 1. 主要内容：设计一个豆浆机控制系统2.基本要求：1.利用51单片机来控制豆浆机的加热、碎豆、煮浆过程；2.利用单片机的并行口引脚实现加热电机、粉碎电机的控制； 3.当加热完成后报警提示；4.豆浆机具备防溢出功能。3.参考资料1李广弟等 单片机基础 北京航空航天出版社 2楼然苗等 51系列单片机设计实例 北京航空航天出版社 3唐俊翟等 单片机原理与应用 冶金工业出版社 4刘瑞新等 单片机原理及应用教程 机械工业出版社 5吴国经等 单片机应用技术 中国电力出版社 6李全利，迟荣强编著 单片机原理及接口技术 高等教育出版社， 7张毅刚等 MCS-51单片机应用
2、设计 哈工大出版社， 8霍孟友等 单片机原理与应用 机械工业出版社 9许泳龙等 单片机原理及应用 机械工业出版社 10段晨东 单片机原理及接口技术 清华大学出版社完 成 期 限： 指导教师签名： 课程负责人签名： 年 月 日郑州华信学院课程设计说明书题目： 豆浆机控制系统 姓 名： 陈江涛 院 （系）： 机电工程学院 专业班级： 电气工程及其自动化 学 号： 0902120146 指导教师： 宋东亚 许洋洋 成 绩： 时间： 年 月 日至 年 月 日 目录1.摘要51.1单片机在智能仪器中的应用51.2单片机在过程控制中的应用51.3.单片机与e-Home61.4.单片机与Internet62
3、.引言63设计要求73.1.设计任务73.2.要求：7 4.设计分析84.1.设计目的、意义：84.2硬件电路设计及描述85.软件设计流程及电路图195.1设计流程：195.2设计电路图206.软硬件调试216.1软件调试216.2硬件调试217.豆浆机源程序代码228.参考资料289.附录2910.总 结311.摘要单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，属第四代电子计算机，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。1.1单片机在智能仪器中的应用 智能化仪
4、器内部基本上都是用单片机进行信息控制与处理。特别是近年来出现的数字信号处理器DSP是一种速度极高的单片机，它在通信和高速信息处理中起了极大的作用，从而扩展了单片机在智能仪器中的应用。1.2单片机在过程控制中的应用 在化工过程、冶金过程、轧钢过程、机械加工过程、塑料成型过程等，以及其它各种各样的控制过程得到广泛应用。单片机在过程控制中，通常是对一个过程的直接数字控制，也就是DDC控制。 在现代化的汽车中就有不少的单片机控制器，包括点火控制、节油控制等。1.3.单片机与e-Home 家用电器的嵌入式结构有单核嵌入和双核嵌入2种。例如：一般电脑电饭煲，内部只有一个单片机，这种控制系统是单核嵌入；对于
5、分体式空调，室内机与室外机中分别有1个单片机，为双核嵌入结构。1.4.单片机与InternetInternet技术已经深入到日常生活和工作中。各类家用电器和智能装置，它们的“心脏”多是单片机，由于单片机芯片品种达数百种，其硬件结构和指令系统各不相同，不能像PC机那样通过标准的硬件接口和接口软件直接接入Internet网络。2.引言豆浆机是一种新型的家用饮料机，以黄豆等谷物等为原料，直接加工成熟的味道鲜美的热豆浆。豆浆机由粉碎谷物的电机、豆浆加热器和控制电路三大部分组成。用AT89C2051单片机研制的全自动豆浆机的控制系统，当放入适量浸泡好的的谷物后，加入适量的冷水，插入220V交流电源，豆浆
6、机指示灯亮起，按下按钮，先对豆浆机进行水位检测，符合要求后加热管开始对水进行加热，当加热到一定时间后，豆浆机停止加热，并启动磨浆电机开始粉碎，运转一定时间后停止运转，继续加热。在加热过程中当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，待液位下降至安全液位后，继续加热。如果温度过高，致使液体沸腾，溢出容器，或液体减少至过低液位时，立即触动检测开关，关断电源，停止工作并报警。正常情况下，当粉碎2次后，谷物已经粉碎完全。之后再对豆浆进行最后的加热，豆浆就加工好了。此时系统关断电源并发出报警信号，等待主人处理。可见，只要按下启动按键，豆浆机就开始工作，一会儿就能喝到美味又营养的豆浆。
7、整个过程由单片机全自动控制，并配合安全保护措施，让顾客用起来更加的方便、更加的安全。3设计要求3.1.设计任务：设计一个豆浆机控制系统3.2.要求：1.利用51单片机来控制豆浆机的加热、碎豆、煮浆过程；2.利用单片机的并行口引脚实现加热电机、粉碎电机的控制 3.当加热完成后报警提示；4.豆浆机具备防溢出功能。4.设计分析4.1.设计目的、意义：1、通过对豆浆机的设计，进一步熟练掌握单片机汇编语言的编程方法及思想。2、通过对豆浆机的设计，掌握单片机AT89C2051用法，以及延时程序的使用方法。3、通过对豆浆机的设计，增强同学们对单片机兴趣及动手能力。并在此过程中学会对程序的逐步调试。4. 通过
8、对豆浆机的设计, 在实际的电路上运行所编写、烧写的芯片，并能运用已学过的模拟电子和数字电子技术的相关知识对实际电路运行中所出现的故障进行排除。5. 通过对豆浆机的设计，加深我们对单片机的了解，为以后学习PLC技术打下坚实的基础。6. 通过对豆浆机的设计，提高我们的实践能力和团队合作精神，为以后在学习和工作中奠定坚实的基础。4.2硬件电路设计及描述本系统的硬件设计主要包括单片机AT89C2051、74LS04、光耦直流电机设计。在硬件设计过程中，充分利用各部件的功能，实现全自动豆浆机设计4.2.1. AT89C2051AT89C2051有20个引脚，2个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含
9、2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，AT89C051可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 AT89C2051的引脚图如右图所示。1、VCC：电源电压。 2、GND：地。 3、P1口：P1口是一个8位双向I/O口。口引脚P1.2P1.7提供内部上拉电阻，P1.0和P1.1要求外部上拉电阻。P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(ANI0)和反相输入(AIN1)。P1口输出缓冲器可吸收20mA电流并能直接驱动LED显示。当P!口引脚写入“1”时，其可用作输入端，当引
10、脚P1.2P1.7用作输入并被外部拉低时，它们将因内部的写入“1”时，其可用作输入端。当引脚P1.2P1.7用作输入并被外部拉低时，它们将因内部的上拉电阻而流出电流。 4、P3口：P3口的P3.0P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻 的七个双向I/O口引脚。P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O引脚而不可访问。P3口缓冲器可吸收20mA电流。当P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端。用作输入时，被外部拉低的P3口脚将用上拉电阻而流出电流。 P3口还用于实现AT89C2051的各种第二功能，如下表所列： 引脚口功能P3.0RXD串行输入端口P3.1TXD
11、串行输出端口P3.2INT0外中断0P3.3INT1外中断1P3.4T0定时器0外部输入P3.5T1定时器1外部输入P3口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 5、RST：复位输入。RST一旦变成高电平所有的I/O引脚就复位到“1”当振荡器正在运行时，持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。每一个机器周期需12个振荡器或时钟周期。 6、XTAL1：作为振荡器反相器的输入和内部时钟发生器的输入。 7、XTAL2：作为振荡器反相放大器的输出。4.2.2.光耦耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种
12、类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电光电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大提高计算机工作的可靠性。4.2.3.硬件设计描述根
13、据豆浆机的功能要求，选用 ATMEL公司的单片机AT89C2051。并根据豆浆机的功能要求设计出控制电路图(见图1所示)。从而也确定了该自动豆浆机的工作原理：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。当电源插头XP插入220V交流电。T1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；同时电源变压器还对220V交流电进行电网隔离，以提高控制电路的使用安全性能。整流硅堆UR对次级输出的交流电进行桥式整流，再由C2、C1进行滤波，以形成较平滑的直流电送给三端集成正输出稳压器 ICl进行稳压调整。经ICl稳压作用后输出+5V直流电压。经 C4、C3
14、滤波后输出纹波很低的+5V电压。作为单片机的工作电源就可以保证IC2正常的工作。 IC2得到+5V工作电压后。就进入工作状态。首先+5V电压对C5进行充电，使IC2脚RST(复位)端瞬间变成高电位。从而使单片机硬件复位。由于R13的放电作用，又使RST端电位逐渐降低。最后，RST端由高电位变成了低电位，完成了复位任务。随后单片机将进入初始化。 单片机完成初始化后即开始运行程序。程序的第一步是通过单片机中的 CPU(中央处理器)将P17口变成低电位。使红色发光二极管Dl发光显示，以示电源电路正常，单片机也已开始工作。 第二步为水位检查程序。单片机进入工作状态后。CPU将以访问P35端电位的形式来判断检查豆浆机中是否有水，以及检查水位是否符合要求。如果 P35端为高电位说明水位不符合要求，单片机就令P15端输出提示信号通过 Q3放大后推动BL使蜂鸣器发出“嘀、嘀、嘀”的急促响声；同时CPU令P17端输出间断的电信号
