基于單片機(jī)的多功能的豆?jié){機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張濤

摘要：全自動(dòng)多功能豆?jié){機(jī)以AT89C52單片機(jī)為控制系統(tǒng)中心控制器，該設(shè)計(jì)可以提前設(shè)置來(lái)預(yù)設(shè)時(shí)間，然后借助計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)的方式進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)接近預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，以單片機(jī)控制的全自動(dòng)豆?jié){機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)，可以達(dá)到告別早起，節(jié)省時(shí)間，有效利用資源的目的。

關(guān)鍵詞：AT89S52單片機(jī)

1 ?研究背景及其意義

豆?jié){是一種歷史悠久的飲品，根據(jù)記載在中國(guó)被發(fā)明作為飲品已有近2000多年的歷史了。據(jù)報(bào)道，豆?jié){除了具有大量人體需要的鐵、鈣、鋅等礦物質(zhì)元素，另一方面還可以為人體補(bǔ)充維生素b1、b2以及植物蛋白、磷脂等有機(jī)物。如今豆?jié){已經(jīng)是許多人早餐的一部分，由于其味道可口，而且具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。然而受限于豆?jié){繁雜的制作過(guò)程和步驟，家庭制作豆?jié){的比列很小。

伴隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民越來(lái)越注重食物健康，但是受限于生活節(jié)奏的加快，傳統(tǒng)意義上的豆?jié){機(jī)產(chǎn)生的許多問(wèn)題不能及時(shí)的解決。例如現(xiàn)代豆?jié){機(jī)面臨著清洗困難，在進(jìn)行打漿時(shí)時(shí)常出現(xiàn)溢出和噴濺的現(xiàn)象，還有谷物利用率不足以及口味單調(diào)的問(wèn)題。這嚴(yán)重的影響了豆?jié){機(jī)的普及同時(shí)也提高了家庭制作豆?jié){的門(mén)檻。然而由于人們?cè)谏眢w健康方面的重視不斷提高，許多家庭都傾向于自己制作一杯美味可口的豆?jié){，這個(gè)趨勢(shì)和想法給全自動(dòng)豆?jié){機(jī)的飛速發(fā)展提供了不可或缺的動(dòng)力。于此同時(shí)豆?jié){機(jī)向著智能，便捷，高效發(fā)展。

2 ?方案設(shè)計(jì)

此方案由溫度傳感器，打漿電路，加熱電路，報(bào)警電路，單片機(jī)，電源電路，防干燒、防溢出電路組成。

接通電源后，點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，加熱裝置運(yùn)行，于此同時(shí)溫度傳感器持續(xù)監(jiān)測(cè)容器內(nèi)的水溫，當(dāng)溫度上升到80攝氏度左右時(shí)，單片機(jī)控制加熱裝置停止加熱。然后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始間歇式打漿工作，即打漿20秒停止5秒，如此循環(huán)5次后停止打漿。然后單片機(jī)控制加熱裝置繼續(xù)工作，隨著溫度上升，豆?jié){丄溢，當(dāng)液位檢測(cè)儀的超聲波檢測(cè)到液位超過(guò)一定液位值時(shí)，再次停止加熱，間隔20秒后繼續(xù)加熱，反復(fù)循環(huán)5次后，報(bào)警裝置發(fā)出提示信號(hào)，豆?jié){制作完成。

3 ?控制系統(tǒng)的硬件分析

該全自動(dòng)多功能豆?jié){機(jī)的控制系統(tǒng)中心以AT89C52單片機(jī)擔(dān)任，結(jié)合著防干燒電路，加熱電路等模塊，使豆?jié){機(jī)的控制想較于傳統(tǒng)的豆?jié){機(jī)更加智能和自動(dòng)。首先當(dāng)容器內(nèi)加入水后，需要設(shè)計(jì)裝置對(duì)水位進(jìn)行檢測(cè)，考慮到設(shè)計(jì)的方便和成本，這里選用超聲波SRF04進(jìn)行檢測(cè)，加入適量的水后，加熱電路開(kāi)始工作，為了使溫度達(dá)到理想的值，需要設(shè)置一個(gè)溫度傳感器。經(jīng)查詢資料發(fā)現(xiàn)數(shù)字溫度傳感器DS18b20最為常用，因?yàn)橄啾扔谄渌鼫囟葌鞲衅魉鳛閱慰偩€器件線路連接起來(lái)更加簡(jiǎn)單，體積也小巧易于使用，而且還不必進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換等步驟，使操作起來(lái)更簡(jiǎn)單。加熱裝置結(jié)束工作后，進(jìn)行下一步的打漿工作，該設(shè)計(jì)選用是單相串勵(lì)電機(jī)做電機(jī)，通過(guò)研究了解到該電機(jī)具有扭矩大，體積小巧，重量輕便等優(yōu)點(diǎn)。打漿完成后繼續(xù)加熱，此時(shí)需要設(shè)計(jì)防溢出裝置同上選用探針作為傳感器進(jìn)行溢出檢測(cè)，加熱結(jié)束后，豆?jié){制作完成，由報(bào)警器發(fā)出信號(hào)提示即可。

4 ?控制系統(tǒng)的軟件分析

對(duì)于軟件方面主要的設(shè)計(jì)工作是對(duì)AT89C52單片機(jī)進(jìn)行編程，首先繪制一個(gè)流程圖設(shè)計(jì)出豆?jié){機(jī)功能和滿足要求。接通家用220V電源后，探針開(kāi)始監(jiān)測(cè)容器內(nèi)水位，避免出現(xiàn)干燒情況。若不符合水位要求則報(bào)警器發(fā)出聲光信號(hào)提醒，只有進(jìn)行切斷電源并且加入適量的水后，全自動(dòng)豆?jié){機(jī)才會(huì)再次開(kāi)始工作。當(dāng)液位檢測(cè)模塊檢測(cè)到符合水位要求后，加熱裝置啟動(dòng)開(kāi)始正常工作，隨著溫度的升高，與此同時(shí)溫度傳感器持續(xù)監(jiān)測(cè)水溫，當(dāng)檢測(cè)到溫度上升到近80攝氏度時(shí)，加熱管暫停加熱。單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，以間歇式方式進(jìn)行打漿工作，即電動(dòng)機(jī)打漿20秒后暫停5秒，如此循環(huán)5次，打漿任務(wù)完成后，加熱裝置繼續(xù)工作，容器內(nèi)豆?jié){經(jīng)加熱后丄溢，液位檢測(cè)儀檢測(cè)到液位上升到一定值時(shí)，會(huì)停止加熱20秒，然后加熱裝置繼續(xù)工作進(jìn)行加熱，如此循環(huán)5次，加熱管停止工作，蜂鳴器發(fā)出信號(hào)提示豆?jié){制作完成。

根據(jù)上述的要求完成對(duì)流程圖的設(shè)計(jì)，并且對(duì)單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的編程工作，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。

5 ?結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多次的修改和改進(jìn)，已基本結(jié)束多功能豆?jié){機(jī)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。具體的工作過(guò)程為：首先將清洗好的黃豆放入豆?jié){機(jī)的容器內(nèi)，加入適量的水，超聲波裝置對(duì)水位進(jìn)行檢測(cè)，若未達(dá)到安全工作水位要求，則啟動(dòng)后會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置，由蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，提示加水。若水位符合要求，則加熱裝置工作，此時(shí)溫度傳感器持續(xù)監(jiān)測(cè)水溫變化，如果溫度傳感器檢測(cè)到溫度上升到80攝氏度時(shí)，單片機(jī)控制加熱管停止加熱，進(jìn)行下一步的打漿工作，電動(dòng)機(jī)進(jìn)行間歇式工作即工作20秒停止5秒，循環(huán)5次后。加熱管再次工作對(duì)豆?jié){繼續(xù)進(jìn)行加熱，隨著溫度不斷升高，溫度達(dá)到一定值時(shí)豆?jié){丄溢，超聲波裝置檢測(cè)到后，單片機(jī)控制停止加熱，間歇20秒后繼續(xù)加熱，循環(huán)5次后，停止加熱，豆?jié){制作完成，蜂鳴器發(fā)出聲音提示。

以AT89C52單片機(jī)作為該控制系統(tǒng)的中心，和其他元器件的進(jìn)行組合使用，再經(jīng)過(guò)設(shè)置好的程序要求進(jìn)行工作運(yùn)行，使該智能豆?jié){機(jī)使用更加的方便，智能，擁有很高的開(kāi)發(fā)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]石浩，顧復(fù)，顧新建.模塊化設(shè)計(jì)方法及其在家用豆?jié){機(jī)中的應(yīng)用[J].成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化，2019，36（01）：1-8.

[2]周立平.基于LM3S811單片機(jī)的全自動(dòng)豆?jié){機(jī)控制電路設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（12）：253.

[3]Qing Zhang et al. Fabrication of whole soybean curd using three soymilk preparation techniques[J]. LWT， 2019， 104 ： 91-99.

[4]Taruna Varghese and Akash Pare. Effect of microwave assisted extraction on yield and protein characteristics of soymilk[J]. Journal of Food Engineering， 2019， 262 ： 92-99.