毕业设计论文基于AT89C52单片机的豆浆机控制器的设计含电路原理图

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1、豆浆机控制器的设计完整版说明书，原理图纸等，联系153893706摘 要：本文介绍了以AT89C52单片机为核心控制部件的全自动豆浆机的工作原理，给出了控制系统的具体硬件电路和软件设计方法。该款豆浆机以AT89C52单片机为核心控制元件，配合其他器件，组成了电源电路、温度检测电路、加热及磨浆电路、水位检测及沸腾溢出检测电路、报警电路、LED显示模块等几大基本电路，并以会编语言程序来控制该款豆浆机的全自动运行，基本上能完成湿豆制浆、干豆制浆、粉碎、加热、定时打浆、保温及相应的显示功能，具有比较高的智能化水平。关键词：AT89C52；豆浆机；控制系统；The Design of The Soy M

2、ilk Maker ControllerAuthor:Tutor:(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract：This paper introduces not only the working principle of automatic soymilk which uses the AT89C52 microcontroller as the main controlling hardware but also the designs of c

3、ircuit and software. The soymilk which uses AT89C52 microcontroller as the core controller is composed by power circuit, temperature measuring circuit ,warming and milking circuit,water level measuring circuit, boiling measuring circuit, alarming circuit and display circuit, and these circuits are c

4、ontrolled by assembly language.Depending on these circuits, the soumilk could basically complete the wet soy milking, dry soy milking, grinding, warming, fixed time milking, keep warming and displaying function with higher intelligence levelKey words：AT89C52；Soy Milk machine；Control system；1 前言1.1 引

5、言豆浆是一种老幼皆宜、价廉质优的液态营养品，它所含的铁元素是牛奶的6倍，所含的蛋白质虽不如牛奶高，但在人体内的吸收率可达到85%，因此有人称豆浆为“植物牛奶”。 豆浆被誉为女人最完美的食物，是因为豆浆中含有丰富的营养成分，其中异黄酮可以调节女性内分泌系统的平衡，保持女性肌肤美白，异黄酮还可发挥与雌激素相同的保健作用，如缓解更年期综合症、提高骨密度、预防骨质疏松等，而且它还能避免雌激素带来的副作用，如乳腺癌、子宫癌等。豆浆中富含人体所需优质植物蛋白，八种必需的氨基酸，多种维生素及钙、铁、磷、锌、硒等微量元素，不含胆固醇，并且含有大豆皂甙等至少五六种可有效降低人体胆固醇的物质，鲜豆浆的大豆营养易于

6、消化吸收，经常饮用，对高血压、冠心病，动脉粥样硬化及糖尿病、骨质疏松等大有益处，还具有平补肝肾、防老抗癌、降脂降糖、增强免疫的功效。但随着人们健康认识的增强，为了卫生，防止上了“黑心作坊”的当，喝的放心，纷纷选择家庭自制豆浆，从而拉动家用微电脑全自动豆浆机市场活跃1。作为一种新型的家用饮料机，豆浆机以黄豆为原料，直接加工成熟的热豆浆。 若在黄豆屮配以芝麻、花生、杏仁等佐料，可以做出各种分为的鲜美饮料。中国市场上比较有影响力的豆浆机品牌有：九阳豆浆机、美的豆浆机、步步高豆浆机等。目前市面上豆浆机主要分为有网，无网两种。有网分为细网和五谷精磨器，但均不好清洗。无网豆浆机是未来发展趋势。 豆浆机还分

7、为豆渣分离和豆渣不分离两种：豆渣不分离的磨出的豆浆营养更全面口感更好。比传统豆浆要稠的多。豆浆机由粉碎黄豆的电机、豆浆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，当放入适量浸泡好的的黄豆，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，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，当水温达到80摄氏度左右，豆浆机停止加热。启动磨浆电机开始磨浆，磨浆电机按间歇方式打浆：运转 15秒后停止运转，问歇5秒后冉启动打浆电机，如此循环5次。磨完浆后，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,

8、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。可见，只要按下启动按键，豆浆机就开始工作，一会儿就能喝到既美味又营养 的豆浆。整个过程由单片机全自动控制，让您用起来更加的方便、更加的安全。1.2 豆浆机的基本结构豆浆机:采用微电脑控制，实现预热、打浆、煮浆和延时熬煮过程全自动化，特别是由于增设了“文火熬煮”处理程序，使豆浆营养更加丰富，口感更加香泽。 杯体:杯体像一个硕大的茶杯，有把手和流口，主要用于盛水或豆浆。杯体有的用塑料制作，有的用不锈钢制作，但都是符合食品卫生标准的不锈钢或聚碳酸脂材质。购机时以选择不锈钢杯体为宜，主要是便于清洁。在杯体上标有“上水位”线

9、和“下水位”线，以此规范对杯体的加水量。杯体的上口沿恰好套住机头下盖，对机头起固定和支撑作用2。 机头:机头是豆浆机的总成，除杯体外，其余各部件都固定在机头上。机头外壳分上盖和下盖。上盖有提手、工作指示灯和电源插座。下盖用于安装各主要部件，在下盖上部（也即机头内部）安装有电脑板、变压器和打浆电机。伸出下盖的下部有电热器、刀片、网罩、防溢电极、温度传感器以及防干烧电极。需要说明，下盖的材质同样需要符合食品卫生标准。 电热器:加热功率800 W，不锈钢材质，用于加热豆浆。加热管下半部应设计为小半圆形，易于洗刷和装卸网罩。打浆电机：HC6331单相串励电动动。HC6331电动机额定电压为220V,频

10、率为50Hz，额定功率200W，转速为18000rpm-32000rpm。该款串励电动机作为豆浆机专用电机，具有起动转矩大、过载能力强、调速方便、体枳小、重量轻等很多优点，在家用电器中普遍使用。 防溢电极:用于检测豆浆沸腾，防止豆浆益出。它的外径5 mm，有效长度15 mm，处在杯体上方。为保障防溢电极正常工作，必须及时对其清洗干净，同时豆浆不宜太稀，否则，防溢电极将失去防护作用，造成溢杯。 温度传感器:用于检测“预热”时杯体内的水温，当水温达到SCM（AT89C52）设定温度（一般要求8O 左右）时，启动电机开始打浆。 防干烧电极:该电极并非独立部件，而是利用温度传感器的不锈钢外壳兼。外壳外

11、径6 mm，有效长度89 mm，长度比防溢电极长很多，插入杯体底部。杯体水位正常时，防干烧电极下端是应当被浸泡在水中。当杯体中水位偏低或无水，或机头被提起，并使防干烧电极下端离开水面时，SCM通过防干烧电极检测到这种状态后，为保安全，将禁止豆浆机工作。 刀片:外形酷似船舶螺旋桨，高硬度不锈钢材质，用于粉碎豆粒。 网罩:用于盛豆子，过虑豆浆。实际工作时，网罩通过扣合斜楞而与机头下盖是扣合在一起的。2 豆浆机控制系统的功能需求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，水位检测及沸腾溢出电路，报警电路等的控制，达到只要启动豆浆机以后，所有的控制过程都实现完

12、全自动化的目的。2.1 控制系统的硬件功能分析硬件上豆浆机的控制系统首先需要有-个单片机芯片作为控制核心来控制它的工作过程，刚开始需要进行水位检测，这就需要-个传感器，为了减少成木， 这里釆用一个探针来代替传感器的使用，然后开始对水进行加热，刚开始的加热，需要把水加热到800C，这就需要-个温度传感器，在这里我选用数字温度传感器DS18B20，因为它是单总线器件，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。当给豆浆机加热完毕后，需要启动动打浆电机开始打浆，这里我想选用的是单相串励电机，因为串励电动机具有起动转矩大、过载能力强、调速方便、体枳小、重量轻等很多优

13、点,在家用电器中普遍使用。当打完浆后,需要对豆浆再次加热，这里就用到了沸腾溢出的装置, 与水位检测装置一样，沸腾溢出装置同样选用的是-个探针来替代了传感器3。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，这里就选用一个扬声器就可以了。2.2 控制系统的软件功能分析软件上就是对单片机的编程了，在编程前需要画出-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，当水温达到80 左右，豆浆机停止加热。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。

14、磨完浆后，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。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，对单片机进行软件的编程来配合硬件的设计以完成整个豆浆机控制系统的设计。3 控制系统的硬件设计 3.1 单片机的选用目前市场上比较流行的单片机有PIC单片机、51系列单片机以及AVR单片机，下面分别简单的介绍三种单片机各自的特点。PIC单片机（Peripheral Interface Controller）是一种用来开发的去控制外围设备的集成电路。一种具有分散作用

15、（多任务）功能的CPUPIC单片机有计算功能和记忆内存像CPU并由软件控制运行。然而，处理能力存储器容量却很有限，这取决于PIC的内型。但是它们的最高操作频率大约都在20MHz左右，存储器容量用作写程序的大约在1K4K字节。PIC单片机采用Harward双总线结构，运行速度快，低电压工作，低功耗，较大的输入输出直接驱动能力。价格低廉，一次性编程，体积小，适用容量大，档次低，价格敏感的产品。51单片机是对目前所有兼容Intel 8031 指令系统的单片机的统称。51系列单片机成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。51系列单片机

16、可靠性高，便于扩展，体积小，功率低，价格便宜，易于产品化。AVR单片机采用增强的RISC结构，使其具有高速处理能力，在一个时钟周期内可以执行复杂的指令，每MHz可以实现1MPIS的处理能力。AVR单片机工作电压为2.76.0V，可以实现电耗最优化。AVR单片机的使用使产品功能、精度和质量大幅度提高，且电路简单，故障率低，可靠性高，成本低廉。AVR单片机具有以下特点：简便易学，费用低廉，高速、低耗、保密，I/O口功能强，具有A/D专函等电路，有功能强大的定时器/计数器及通讯接口。综合上述三种单片机比较,本设计选用的是AT89C52单片机。AT89C52单片机是51系列单片机 的一个型号,他是AT

17、MEL公司生产的4。AT89C52是一个低电压，高性能C M O S 8 位单片机，片内含8 K bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准肊MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可为提供许多较复杂系统控制应用场合。3.1.1 AT89C52单片机的简介AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM

18、），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。主要功能特性1、兼容MCS51指令系统 2、8k可反复擦写(大于1000次）Flash ROM； 3、32个双向I/O口； 4、256x8bit内部RAM； 5、3个16位可编程定时/计数器中断； 6、时钟频率0-24MHz； 7、2个串行中断，可编程UART串行通道； 8、2个外部中断源，共8个中断源； 9、2个读写中断口线，3级加密位； 10、低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能； 11、有PDIP、P

19、QFP、TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求。引脚功能AT89C52为8 位通用微处理器，采用工业标 准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V

20、电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（3239 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能5。在本设计中温度传感器，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和P3 口，首先通过单片机屮的CPU将P1.6 口变成 高电位，使发光二极管D4发光

21、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，T2/P1.0 VCCT2EX/P1.1 P0.0/AD0 P1.2 P0.1AD1 P1.3 P0.2AD2 P1.4 P0.3AD3 P1.5 P0.4AD4 P1.6 P0.5AD5 P1.7 P0.6AD6

22、RST P0.7AD7RXD/P3.0 EA/VPPTXD/P3.1 ALE/PROGINTO/P3.2 PESNINT1/ P3.3 P2.7/A15 T0/ P3.4 P2.6/A14 T1/ P3.5 P2.5/A13 WR/ P3.6 P2.4/A12 RD/ P3.7 P2.3/A11XTAL2 P2.2/A10XTAL1 P2.1/A9PDIP GND P2.0/A81 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21图1 PDIP封装的AT89C52引

23、脚图Fig1 AT89C52 Pin PDIP package这两个端口相应的变成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6。3.2 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丁作。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齐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

24、行大量自动化生产7。3.2.1 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,将会引起输出端电报改变而不稳定。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压电路进行稳压。3.2.2 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相对较为稳定。3.2.3 电源的选用

25、集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路的稳压器。由于集成稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、 重量轻等显著优点，在各种电源电路中得到了普遍的应用。常用的集成稳压器有：金属圆形封装、金属菱形封装、塑料封装、带散热板塑封、扁平式封装、双列直插式封装等。在电子制作中应用的较多的是三端固定输出稳压器8。78XX系列集成稳压器是常用的固定正输出电版压集成稳压器，输出电压有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等规格，最大输出电流为1.5A 。它的工作原理：取样电路将输出电压按比例取出，送入比较放大器与基准电压进行比较,差值被放大后去控制调整管，以使输

26、出电压保持稳定。它的 内部含有限流保护、过热保护和过压保护电路，釆用了噪声低、温度漂移小的基准电压源,工作稳定可靠。78XX系列集成稳压器为三端器件，一脚为输入端，一脚为接地端，一脚为输出端，使用十分方便。在此设计中我选用的是78XX系列中的7805，它能够提供多种同定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达1A,虽然是固定稳压电路，但使用外接元件,可获得不同的电压和和电流。在本设计中就是利用它把12V的直流电压变成5V的稳定电压给单片机提供电源，以确保正常工作。3.2.4 电源工作原理整个电源电路如图2所示，控制电路采用变压器降压、晶体二极管整流等方法获

27、得工作电源。当电源插头插220V交流电，T1开始对22OV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7805进行稳压调整。经7805稳压作用后输出 +5V的直流电压经E 3 、C 3滤波后输出纹波很低的+5V电压，作为单片机的工作电源，以保证单片机时工作的稳定和可靠。图2 豆浆机控制系统的电源电路Fig2 Soy milk control system power supply circuit3.3 温度检测电路的设计当豆浆机正常工作时，需要先加热到80

28、度左右的温度，然后停止加热继续下一步的工作，所以这就需要一个温度传感器来检测水温，这里我选用的是肥DS18B20智能温度传感器，选择它是因为它的测温系统简单，测温 精度高，连接方便,占用口线少，转换速度快，与微处理器的接口简单, 给硬件设计工作带来了极大的方便，能有效地降低成本9。3.3.1 温度传感器DS18B20简介DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9 1 2位的数字值读数方式。可以分别在9 3.7 5 m s 和750 m s内完成9位和1 2位

29、的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要-根口线(单线接口)读写,温度变换功率来源于数据总线， 总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。闲时使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。它在测温精度、转换吋间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果10。DS18B20温度传感器的主要功能特性适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源方式下可由数 据线供电 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯 DS1

30、8B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温 DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部 传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内 温范围55125，在-10+85时精度为±0.5 可编程 的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温 在9位分辨率时最多在 93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快 负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。测量结果直接输出数字温度信号，以“ 线总线"串行

31、传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力11。3.3.2 DS18B20温度传感器的外形和内部结构图3 DS18B20的外形及管脚Fig3 he shape and pin of DS18B20DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管脚排列如图4，DS18B20的内部结构图如图4.3.3.3 DS18B20温度传感器的引脚定义DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源连线方式时接地）3.3.4 DS18B20温度传感器与单片机AT8

32、9C52的接口设计DS18B20与单片机AT89C52的接口设计如图5所示，P2.4口接单线总线为保证在有效图4 DS18B20的内部结构Fig4 The internal structure of DS18B20的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管和 AT89C52的P1.1来完成对总线的上拉。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D变换操作时,总线上必须有强的上拉,上拉开启时问最大为10us。釆用寄生电源供电方式是VDD和GND端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三态的。主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤： 初始化、ROM操作

33、指令、存储器操作指令。假设单片机系统所用的品振频率为12MHz，根据DS18B20的初始化时序、写时序和读时序，分别编写3个子程序： INTI为初始化程序，WRITE为写(命令或数据子程序，READ为读数据子程序，所有的数据读写均由最低位开始，实际在实验中不用这种方式，只要在数据线上加一个上拉电阻4.7千欧，另外2个脚分别接电源和地12。3.4 加热及磨浆电路的设计加热电路的作用是通过加热管把磨成粉沫的黄豆煮熟，本设计使用的加热器的功率为800W；磨浆电路的作用是通过电机把黄豆搅拌成粉沫，电机选用的是单相串励电机HC6331，该款串励电动机作为豆浆机专用电机，具有起动转矩大、过载能力强、调速方

34、便、体枳小、重量轻等很多优点，在家用电器中普遍使用。HC6331串励电机额定电压为220V,频率为50Hz，额定功率200W，转速为18000rpm-32000rpm。但是串励电机的转速很高，为了避免其连续工作容易造成损坏，本设计釆用的是间歇性打浆的方式。单片机输出电流经三极管放大，来驱动继电器闭合，使加热管发热把豆浆煮熟。同理，继电器闭合使电机运转把黄豆搅碎。加热及磨浆电路的工作原理如图6所示，加热及磨浆电路由继电器JR1 、JR2、三极管T2、T3，电阻R3，R4以及二极管D 1、D 2，单片机图5 温度传感器DS18B20与单片机AT89C52的连线图Fig5 DS18B20 tempe

35、rature sensor wiring diagram and SCM AT89C52AT89C52组成。当单片机工作吋，检测完水位正常后，赋给P0.0 一个低电平，软件检测到P0.0变为低电平后，赋给单片机P1.3脚一个高电平，使三极管T2饱和计通，电流流过继电器JR2,使触点闭合, 于是加热管得电开始对豆浆加热,当温度达到80度时，单线数字温度传感器DS18B20将温度信号传给单片机，单片机检测到这个信号后， 使P1.3脚变为低电平，三极管T2截止，继电器触点断开,电阻丝停止加热。加热结束后，单片机P1.4脚变为高电平，使三极管T3饱和导通，从而让继电器触点闭合是电机得电开始打浆，在系统

36、程序的控制下，打浆机按间歇方式打浆。电机运转20秒后,单片机P1.4脚变为低电平，使三极管T3截止，继电器触点断开，电机停止打浆，间歇10秒后，单片机P1.4脚又恢复为高电平，从而继续驱动电机工作，如此循环5次后打浆结束13。3.5 水位检测及沸腾溢出检测电路的设计水位检测及沸腾溢出电路的作用是以传感器作为信息釆集系统的前端单元来控制家用豆浆机缺水时干烧及沸腾溢出等问题。鉴于传感器的价格普遍比较贵，为了节约成本，这里采用探针代替传感器来检测水位及沸腾溢出，然后通过比较器输出高低电平，这样就可以通过单片机检测比较器输出电平的高低来检测水位及沸腾吋的溢出状态。图6 豆浆机控制系统的加热及磨浆电路F

37、ig6 Soy milk heating and refining the control system circui水位检测及沸腾溢出电路如图7所示，LM324为四运算放大器，内含OUT1、OUT2、OUT3、OUT4四个比较放大器。PI、P2分別是水位检测传感器和沸腾溢出传感器，为了减少成本，这里采用探针来代替这两个传感器，使用中将装植物的金属杯接控制电路的公共点“地”，探针分别通过传输线与单片机的P0.0，P0.1端连接。正常工作时，P1被水淹没，它和地之间的电阻较小，与R9共同对+5V分压，U+得到比U-低的电压,比较器OUT4输出低电平。缺水时, P1露出水面，它的电阻很大，R 9共

38、同对+5 V分压,U +得到比U -高的电压, 比较器OUT4输出髙电平。用软件检测比较器OUT4的输出电平,便知是否缺水14。用同样的方法检测豆浆是否沸腾溢出。豆浆沸腾之前，电极P2远离水面， 它和地之间的电阻很大,与R 10共同对+5 V分压,得到比U-高的电压，比较器OUT1输出高电平。豆浆沸腾时，泡沬淹没P2，电阻小，与R104共同对+5V 分压，U+得到比U-低的电压，比较器OUT1输出低电平。用软件检测比较器OUT1的输出电平，便知豆浆是否沸腾溢出。图7 豆浆机控制系统的缺水及沸腾溢出电路Fig7 Soy milk and boiling water control system

39、overflow circuit3.6 报警电路的设计报警电路的作用是通过扬声器发出声音信号，来提醒我们豆浆机目前的运行状态。当开机运行检测到豆浆机缺水时，扬声器会发出短促的报警音，同时豆浆机会停住工作。而当豆浆已经煮好时，我们听到的将会是悦耳的音乐声。扬声器是一种把电信号转变为声信号的换能器件，扬声器的性能优劣对音质的影响很大。但是这里我们不要求对音质有要求，只需选择一个电容式低频扬声器即能达到设计的要求15。报警电路如图所8所示，报警电路由单片机AT89C52、电阻R2、三极管T4与蜂鸣器B1组成。通过事先编写的程序，在单片机的控制下，系统开始工作，当检测到豆浆机缺水时，单片机P2.7脚自

40、动输出一个高电平,通过电阻R2使三极管T4饱和导通，于是扬声器B1发出短促的报警音，提醒主人及时加水。当加热完成后，单片机P2.7脚自动输出一个高电平,通过电阻R2使三极管T4饱和导通，于是扬声器B1发出悦耳音乐声，提醒主人豆浆已经煮好。3.7 LCD显示模块的设计液晶显示模块具有体积小、功率低、显示内容丰富，超薄轻巧等优点，在袖珍仪表和低功耗应用系统中得到广泛的应用。目前字符型液晶显示木块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件。在本设计中选用LCD1602液晶显示模块，它可以显示图8 豆浆机控制系统的报警电路Fig8 Soy milk alarm circuit control syst

41、em两行，每行16个字符，采用+5V电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比16。其部分引脚功能如下： V0：液晶显示器对比度调整，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，但是对比度过高会产生鬼影，使用的时候可以通过一个10K的点位器调节对比度。 RS：寄存器选择高电平时选择数据寄存器；低电平时选择指令寄存器。R/W：读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W同为低电平时可以写入指令或者显示地址；当RS为高电平，R/W为低电平时可以写入数据。 E：使能端，等E端由高电平跳跃变成低电平时，液晶模块执行命令。通过上面LCD1602引脚介绍和引脚主要功能的介

42、绍，了解到LCD1602得接线特性，现将LCD1602与单片机的连接图示意如图93.7.1 LCD1602显示器的引脚介绍LCD1602显示器引脚介绍如表1所示 表1 LCD1602显示器引脚表 Table1 LCD1602 display pin table 引脚号 符号 状态 功能_ 1 VSS 电源地2 VDD 电源+5V3 V0 对比度控制器4 RS 输入 寄存器选择5 R/W 输入 读写操作6 E 输入 使能信号7 DB0 三态 数据总线（LSB）8 DB1 三态 数据总线9 DB2 三态 数据总线10 DB3 三态 数据总线11 DB4 三态 数据总线12 DB5 三态 数据总线1

43、3 DB6 三态 数据总线14 DB7 三态 数据总线（MSB）15 LEDA 输入 背光+5V16 LEDK 输入 背光地_4 豆浆机控制系统的软件设计4.1豆浆机控制系统的流程图设计豆浆机控制系统的流程图如图10所示，先通上电初始化，然后按下按钮，先检测水位是否符合要求，如果不符合，则由扬声器发出短促的报警声来提示主人，如果符合要求，则开始对豆浆机的冷水进行加热,当加热到80摄氏度以后,则停止加热，开始进行打浆程序，打15秒停5秒，按这样的方式循环5次，打浆程序结束后开始对豆浆进行再加热，待溢出后停上20秒后,再加热直到溢出，以这样的方式循环5次豆浆加工完图9 LCD1602与AT89C5

44、2连接图Fig9 The single connection diagram between LCD1602 and AT89C52成，10秒后由音乐提醒主人豆浆已经煮好。第一步为初始化程序。单片机得到+5V工作电压后就进入工作状态。首先，+5V电压对E1进行充电，使单片机RST (复位端瞬间变成高电位,从而使单片机硬件复位。由于的E1的放电作用,又使复位端点位逐渐减低,最后,复位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。程序是通过单片机中的CPU将P 2 . 5口变成高电位, 使发光二极管D3发光显示,以示电源电路正常,单片机开始工作1

45、7。第二步为水位检测程序。按下按钮SW1，单片机进入工作状态后，CPU将以访叫P0. 0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P0.0端电位为高电位，说明水位不符合要求，单片机就令P2.7端输出提示信号，通过三极管T4放大后推动B1，使蜂鸣器发出急促响声。如果P0.0 端为低电位，则说明水位的高度符合要求，单片机即进入下一工作阶段。第三歩为水加热程序。当水位符合要求后，CPU就令P1.3 口由低电位变成高电位，使了T2导通，驱动继电器JR2动作，通过JR1的触点作用将电热器与220V 电源接通，于是加热管对冷水开始加热，直至水温加热到80摄氏度，这种加热也称之为

46、预加热，主要是为了防止在以后粉碎黄豆等物吋，避免产生大量的泡沫。 在烧煮豆浆时就不会因泡沫过多而造成频繁的溢出，造成加热频繁的被迫停止， 延长了豆浆的加工时间，所以，预加热在自动豆浆机中是很有必要的,巧水温达到80摄氏度时，单线数字温度传感器DS18B20将温度信号传给单片机P2. 4口，当CPU接受到来P2.4口的停止加热的控制信号后，即令P1. 3 口为低电位,使T2 截止，JR2触点释放，电热管失电而停止加热，至此加热冷水阶段结束18。第四步为打浆程序。当水温加热到80摄氏度后，单片机进入粉碎阶段。 令P1.4 口输出高电位，使T3导通,驱动继电器JR1吸合,再接通粉碎电机的工作电源，使

47、粉碎电机高速旋转，带动刀片高速切削，实施对粉碎物的粉碎，为了减少电动机的发热量，粉碎电机每粉碎15秒就休息5秒，然后再开始第二轮打浆，这种工作过程共循环5次，然后结束打浆过程。第五步为烧煮豆浆程序。当粉碎过程结束，接下来就进入烧煮豆浆阶段。由 于豆浆被粉碎时,虽然是在80摄氏度水温下进行粉碎的，但还是会产生较多的泡沫， 所以该阶段表现的是加热溢出之间的一对矛盾，为了使豆浆机适应较多种类植物的加工需要，该程序中釆用了加热一次如溢出一次为一次循环，并对循环次数进行累计计算加热，溢出，停止加热共循环6分钟，烧煮豆浆程序就宣告结束。这种智能控制设汁，可以保证得到满意的豆浆加工效果。第六步为报警程序。一

48、但豆浆煮好,CPU令P2.7口输出慢节奏的音频信号, 通过T4推动扬声器B1发出悦耳的音乐声,当然，在此之前,你也已经闻到香浓的豆浆味了19。第七步为保温程序。当豆浆煮好,扬声器发出悦耳音乐声后，即进入保温程序，温度传感器DS18B20定时对豆浆进行温度检测，当检测到豆浆温度低于60摄氏度时，CPU就令P1.3 口由低电位变成高电位，使了T2导通，驱动继电器JR2动作，通过JR1的触点作用将电热器与220V 电源接通，于是加热管对豆浆开始加热，熬煮时间为20秒。保温程序不断循环，使豆浆保持一个适宜的温度。第七步的保温程序。温度传感器DS18B20定时对豆浆进行温度检测，当检测到豆浆温度低于60

49、摄氏度时，CPU就令P1.3由低电位变成高电位，使了T2导通，驱动继电器JR2动作，通过JR1的触点作用将电热器与220V 电源接通，于是加热管对豆浆开始加热，熬煮时间为20秒。保温程序不断循环，使豆浆保持一个适宜的温度20。豆浆温度低于60度进入保温阶段加热熬煮，时间20秒时间检测，到6分钟完成煮豆过程，音乐提示通电、开始单片机初始化屏幕初始化水位检测水位符合？报警停止工作启动温度加热，加热水温为80度停止加热，开始打浆。打15秒停5秒，共五次N报警停止工作水位检测水位符合？Y加热煮浆N沸腾溢出检测，溢出？Y停止加热，时间为20秒加热煮浆，进入小功率熬煮阶段图10 豆浆机控制系统的流程图Fi

50、g10 Soy milk flow control system5 结论此次设计我做的是基于单片机的豆浆机的控制系统的设计，经过多次的修改和整理，可以满足设计的基木要求。但因为本人水平有限，此电路中也存在着定的问题，比如说三端集成稳压器会产生热损失，温度传感器DS18B20在本设计中只是检测了一下温度，温度达到80摄氏度时单片机进行下一步工作，在这里没有充分的利用它的功能及优点, 虽然这样做给本设计带来了很大的方便，使设计变得简单，不过用在这里不利于节约成本。总之,此设计以单片机AT89C52作为核心的控制元件，配合其他器件，使豆浆机的控制系统具有功能强、性能可靠、电路简单、成本低的特点，加上

51、经过优化的程序，使其有比较高的智能化水平。参考文献l王千.使用电子电路大全M.电子-T业m版社，2001，pl01：100-2002何立民.单片机心用技术选编M.北京：北京航空大学出版社，1998：200-2504彭为.单片机典型系统设计实例精讲M.北京：电jJ，T业出版礼，2006：150-1805潘永雄.新编单片机原理及应用M.两安：两安电j，科技大学出版社，2003：160-2006朱运利.单片机技术应用.北京:机械工业出版社， 2005年1月第一版：170-2407张大彪.电子技能与实训.北京:电子工业出版社， 2004年7月：190-3608韩全力.赵德申.微机控制技术及应用.北京:

52、机械工业出版社， 2004年1月第一版：25-909阎 石.数字电子电路.北京:中央广播电视大学出版社， 1993：145-16010张毅坤.单片微型计算机原理应用. 西安:西安电子科技大学出版社, 2003：150-17011田 良.黄正瑾，陈建元.综合电子设计与实践. 南京:东南大学出版社.1996：50-8012杨素行.模拟电子电路.北京:中央广播电视大学出版社, 1994：80-10013康平光.电子技术基础.北京:高等教育出版社, 2003:70-9016张友汉主编.电子线路设计应用手册.1版. 福建.科学技术出版社.2000:100-25017汤光华、宋涛主编.电子技术.1版. 北

53、京. 化学工业出版社2005:40-9018邱世安主编.机电一体化技术.1版. 西安. 电子科技大学出版社2004:70-9019 Chris Nagy.Texas Instruments IncorporatedM.2003：292-302.20Mark .Research on the Problems of Designing Digital Clock Based on FPGAJ.2005:50-100致 谢在这大学的最后一页里，我要感谢的人很多，首先要感谢我的指导老师刘旭红老师，在整个毕业设计过程中，刘老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。刘

54、老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，深深地感动了我，当我遇到难题无从下手时，刘老师给予我中肯的意见，我从心底坐感谢她。还要感谢的是我们各科任课老师，没有你们的谆谆教诲，就没有我们学有所长的今天。然后，还要感谢寝室的同学们在我完成论文的过程中给予我的帮助和鼓励，也是他们陪我度过这四年的生活。最后要感谢的就是我的父母，诩谢你们对我的支持。现在即将挥别我的学校、老师、同学，还有我四年的大学生活，虽然依依不舍，但是对未来的路，我充满了信心。最后，感谢在大学期间认识我和我认识的所有人，有你们伴随，才有我大学生活的丰富多彩，绚丽多姿！最后再向大家说声谢谢。附录附录1：豆浆机控制系统的源代码

55、附录1：豆浆机控制系统的源代码DQ EQU P2.4 18B20输入端 BZW EQU 7EH JR EQU P1.4；加热电阻丝DJ EQU P1.3；电机P1 EQU P0.0；水位检测P2 EQU P0.1；沸腾检测SB1 EQU P2.6；启动按钮LED EQU P2.5；指示灯SPEAKER EQU P2.7；扬声器ORG 0000HJMP MAINORG 000BHJMP TIMEORG 0030H；*初始化程序*MAIN： MOV P1，#0FFH MOV P0，#0FFH MOV P2，#0FFH MOV P3，#0FFH CALL D15MS MOV TMOD，#01 MOV

56、 THO， #3CH MOV TLO， #0B0H SETB EA SETB ET0 JB SB1,$ CALL D15MS JNB SB1,$ CALL D15MSPDBJ: JNB K1,BJ1 MOV 46H,#2BJ4: SETB P3.5 CALL D1S CLR P3.5 CALL D1S DJNZ 46H,BJ4 LJMP PDBJBJ1: CLR P3.5 SETB TR0 CLR LED *主程序*MAIN1： CALL DS18B20 CLR JR CJNE R2，#80，L1 L1：JC MAIN1 CLR JR MOV 40H，#5 Q3：SETB DJ CALL D1

57、5S CLR DJ CALL D5S DJNZ 40H，Q3 MOV 44H，#5 S2：SETB JR JB K2，$ CLR JR CALL D20S DJNZ 44H,S2 CALL D10S MOV 46H,#2 S4: SETB P3.5 CALL D1S CLR P3.5 CALL P3.5 DJNZ 46H,S4 L3: SETB JRL4: CALL DS18B20 CJNE R2,#80,L2L2: JNC L3 CLR JR JMP L4*定时中断子程序*TIME： PUSH ACC MOV TH0，#3CH MOV TL0，#0B0H JNB K1，TIME1 JNM SB1，TIME2POP ACCRETITIME1： CLR TR0 MOV A，#0 PUS