1、家用智能豆浆机作 者 姓 名 专 业 电气工程及其自动化指导教师姓名 专业技术职务 讲师 目 录摘 要 .1第一章 设计思路与方案 .11.1 设计思路 .11.2 方案设计 .11.3 方案论证 .2第二章 单元电路设计 .32.1 传感器的设计与选用 .32.1.1 传感器的作用与组成 .32.1.2 传感器的设计 .32.1.3 传感器的选用 .62.1.4 传感器的工作原理 .62.2 单片机处理电路的设计与选用 .62.2.1 单片机的选用 .62.2.2 单片机作用及组成 .62.2.3 单片机的结构、引脚及功能 .72.3 缺水、沸腾溢出电路设计 .92.3.1 缺水、沸腾溢出电
2、路的作用及组成 .92.3.2 缺水、沸腾溢出电路工作原理 .92.4 报警电路设计 .102.5 磨浆及加热电路设计 .102.6 电源电路设计 .112.6.1 电源的作用及组成 .122.6.2 电源技术指标 .122.6.3 整流二极管、变压器选择 .132.6.4 滤波电路 .142.6.5 稳压器的选用 .142.6.6 电源工作原理 .16第三章 系统组成及工作原理 .173.1 系统组成 .173.2 系统工作原理 .17第四章 程序设计 .194.1 程序流程图 .194.2 程序设计 .21第五章 结论与展望 .225.1 结论 .225.2 展望 .23参考文献 .24附
3、 录 .25致 谢 .26山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文）1摘 要目前流行的智能豆浆机大都采用微电脑控制，只要启动豆浆机，磨浆、滤浆、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。本文介绍的智能豆浆机系统由 PIC16C54 单片机、传感器、功能电路、沸腾检测电路、磨浆电路、加热控制电路和报警电路等组成，豆浆生产完全自动化。其工作过程是：先将黄豆放入豆浆机的搅拌器滤网内，搅拌壶内倒入适量的水，装好搅拌机。接上电源，蜂鸣器长鸣一声，提示已经接通电源，指示灯LED 亮起，处于待命状态。按下全自动启动键 START 开始加热，当温度达到75左右时，停止加热；搅
4、拌马达运转，将黄豆粉碎，豆浆过滤，而后马达停转，又开始加热，直到豆浆沸腾煮熟，停止加热，发出报警声，提示豆浆已做好。若豆浆较长时间没喝而变凉，按下再加热键 HEAT，加热至沸腾，停止加热，发出报警声。若缺水，则关闭加热器和马达，按任意键不响应，并发出急促的报警声，直到关闭电源，加水后才能继续使用。豆浆生产的工序包括磨浆、滤浆、煮浆，而三个工序又密切配合，使生产的豆浆味道更好。如磨浆前进行预加热，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。关键词：PIC16C54 智能豆浆机 控制系统 稳压电源ABSTRACT山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文）
5、2At present, most of the intelligent Soya-bean milk machine is control by microcomputer. As long as the Soya-bean milk machine starts working, the process of grinding, leaching and cooking is fully automated. A short span of ten minutes the Soya-bean milk would been done. Not only hygienic and relia
6、ble, but also quickly and conveniently.This article discusses the system of the intelligent Soya-bean milk machine including the single-chip of PIC16C54, Sensor, Functional circuit, Boiling detection circuit, Grinding circuit, Heating control circuit and Alarm circuit. The course is that: At first,
7、add some soy bean in the blenders filter, poured an appropriate amount of water into the blender and installed blender. When connected to power supply, the buzzer sounded once, tips have been connected to power, the LED light up, tips the Soya-bean milk machine in the standby. Press the button of ST
8、ART to start heating. When the temperature reached around 75 stop heating, Stirring motor operation will be crushed soybeans and the Soya-bean milk is filtered, then the motor stopped and started heating until boiling, and stop heating, issued a warning sound prompted milk have been done. If a long
9、time not to drink and become cool, press the button of HEAT to start heating again until to boiling and issued a warning sound. If dry, turn off the heater and motor, press any button not to respond, and issued a alarm sound until adding enough water to continue to use it. The Soya-bean milk product
10、ion processes including grinding, leaching and cooking. The three processes worked closely, so that milk tastes better. Such as pre-heating before grinding can not only improve efficiency and shorten the cooking time, prevent the cooking time is too long to cause the paste pot.Key words: PIC16C54 ;
11、Intelligent soya-bean milk machine ;Control System ;Stabilized voltage supply山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文）1传感器加热电路单片机磨浆电路报警电路第一章 设计思路与方案1.1 设计思路由于以前的豆浆机，磨浆要过滤豆渣，豆浆熬煮也要自己动手，还要特别注意豆浆溢锅的问题，程序繁琐麻烦，给人们带来不便，针对这些情况拟定开发家用豆浆机全自动控制电路装置。家用豆浆机全自动控制装置是在单片机的程序控制下进行工作的。打浆时，插上电源插头，接通电源, 直接按“启动”键，控制电路控制豆浆机工作。先给黄豆加热，并由传感
12、器检测温度，当温度达到 75左右时，停止加热。启动磨浆电机开始磨浆，磨浆电机按间歇方式打浆：运转 20 秒后停止转运，间歇10 秒后再启动打浆电机，如此循环进行打浆 5 次。磨浆完后，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，间歇 20 秒后再开始加热，如此循环 16 次，豆浆加工完成，间歇 10 秒后发出音响信号。1.2 方案设计方案 1：此方案由单片机、传感器、加热电路、磨浆电路、报警电路组成。其工作原理是先加热，加热到一定温度后，开始磨浆，磨浆完后，磨浆停止，又开始加热即煮沸后，立即停机，报警提示。如图 1-1 所示图 1-1 方案 1 设计框图
13、方案 2：此方案由单片机、传感器、功能电路、沸腾检测电路、磨浆电路、加热控制电路、报警电路等组成。其工作原理是豆浆机加电后直接按“启动”键，控制电路控制豆浆机进行加热，当温度达到 75 度左右时，停止加热，开始打浆；打浆电机按间歇方式打浆：运转 20 秒后停止转运，间歇 10 秒后再启动打浆电机，如此循环进行打浆 5 次。打浆结束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，间歇 20 秒后再开始加热，如此循环 16 次，豆浆加工完成，间歇 10 秒后发出音响信号。如图山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文）2传感器加热电路缺水、沸腾溢出电路单片
14、机功能电路磨浆电路报警电路1-2 所示：图 1-2 方案 2 设计框图1.3 方案论证方案一如图 1-1 所示，由单片机、传感器、加热电路、磨浆电路、报警电路组成。工作过程是：先将黄豆放入豆浆机的搅拌器滤网内，搅拌壶内倒入适量的水，装好搅拌机。接上电源，按下“加热”键开始加热，加热到一定温度后，开始磨浆。磨浆结束后，又加热直到豆浆沸腾煮熟，停止加热，发出柔和的报警声，提示豆浆已经做好。其缺点是：没有检测缺水和沸腾溢出。方案二如图 1-2 所示，由单片机、传感器、功能电路、沸腾检测电路、磨浆电路、加热控制电路、报警电路等组成。工作过程是：先将黄豆放入豆浆机的搅拌器滤网内，搅拌壶内倒入适量的水，装
15、好搅拌机。接上电源，蜂鸣器长鸣一声，提示已经接通电源，指示灯 LED 亮起，处于待命状态。按下全自动启动键 START 开始加热，当温度达到 75左右时，停止加热；搅拌马达运转，将黄豆粉碎，豆浆过滤，而后马达停转，又开始加热，直到豆浆沸腾煮熟，停止加热，发出报警声，提示豆浆已做好。若豆浆较长时间没喝而变凉，按下再加热键 HEAT，加热至沸腾，停止加热，发出报警声。若缺水，则关闭加热器和马达，按任意键不响应，并发出急促的报警声，直到关闭电源，加水后才能继续使用。进行论证后，选择第二种方案。其原因是： 加工方式是全自动的。 粉碎黄豆前加热可以提高工作效率；缩短粉碎后加热至豆浆沸腾的时间，防止粉碎后
16、煮浆时间过长所易造成的糊锅现象。山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文）3敏感元件 转换元件 信号调理转换电路辅助电源被测量第二章 单元电路设计2.1 传感器的设计与选用2.1.1 传感器的作用与组成传感器一般由敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分，由于传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调理与转换电路，进行放大、运算调制等，此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助的电源。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调理转换电路与敏感元件一起
17、集成在同一芯片上，安装在传感器的壳体里，如图 2-1 所示。图 2-1 传感器组成框图工业生产自动化过程中，传感器与计算机结合在检测、监视和控制温度、压力、流量、液位、PH 等参数时发挥至关重要的作用，以此设备工作在最佳状态，成本消耗最低，产品质量最高。2.1.2 传感器的设计家用豆浆机的串励电机工作转速可以达到 12Kr/min 左右，大约一分钟就可将豆子彻底粉碎。但由于该电机不可长时间连续运转，为了提高工作效率，粉碎前需要将水温加热至 75左右，所以需要先设计传感器来作测温计。热敏电阻的基本特性是电阻与温度之间的关系，其曲线是一条指数曲线，可用式 2-1 表示：（2-TBTAeR1）式中：
18、R T温度为 T 时的电阻值；A与热敏电阻尺寸、形式、以及它的半导体物理性能有关的常数；山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文）4102ln136RBB与半导体物理性能有关的常数；T热敏电阻的绝对温度。若已知两个电阻值 R1和 R2以及相应的温度值 T1和 T2，便可求出 A，B 两个常数。（2-2）（2-)(11TBeRA3）将 A 值代入式(2.1)中，可获得以电阻及 R1作为一个多数的温度特性表达式：(2-4)(11TBTe通常取 20时的热敏电阻的阻值为 R1，称为额定电阻，记作 R20；取相应于 100时的电阻 R100作为只 R2，此时将 T1293K，T 2373K 代
19、入式（2-2）可得：（2-5）一般生产厂都在 此温度下测量电阻值。而可求得 B 值。将 B 值及 R20代人式（2-4）就确定了热敏电阻的温度特性，如图 2-2 所示。称 B 为热敏电阻常数。2112lnR山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计（论文）5图 2-2 温度特性曲线热敏电阻在其本身温度变化 1时，电阻值的相对变化量，称为热敏电阻的温度系数。即（2-dTRa16）由式（2-4）可求得（2-2TBa7）a 值和 B 值都是表示热敏电阻灵敏度的参数，热敏电阻的电阻温度级系数比金属丝的高很多，所以它的灵敏度很高。热敏电阻在不同温度时的电阻值，可用惠斯通电桥测得。半导体热敏电阻是一种新型
20、的测温元件，由其电阻-温度特性曲线，可以看出其阻值随温度升高而很快减小，用它来设计测温计或传感器是很灵敏的。比较器电路由双运放 LM358 和电阻、电容等组成，LM358 采用 12V 供电，当 LM358 的负输入端电压高于正输入端电压时，输出为低电平，RB7 输入为低电平；当 LM358 的负输入端电压低于正输入端电压时， RB7 输入为高电平。负端输入电压随热敏电阻 RT阻值的变化而变化。负温度系数(NTC)热敏电阻 RT是采用单一高纯度材料、具有接近理论密度结构的高性能陶瓷，它最基本的性质就是电阻值随温度上升而下降。电阻变化与温度变化的具体关系如式（2-4）所示： 。其中，R T和 R0为电阻值，T 和 T0为绝对温度，B)(00TBTeR值是一个表征 NTC 的电阻值与绝对温度的关系的常数。热敏电阻的 B 值并非是恒定的，其大小因材料构成而异，最大甚至可达 5K/，因此在较大的温度范围内应用式（2.4）时，将会与实测值之间存在一定误差。本系统中使用的 NTC 热敏电阻的参数为：25时的阻值为 22K，B 值为4200，代入式（2-4）可以求得 RT为 2.2K 时的温度为 75。当温度小于 75时，热敏电阻的阻值大于 2.2K，此时负端输入电压低于正端输入电压，输出为
