基于單片機(jī)的豆?jié){機(jī)控制器的設(shè)計(jì)

摘 要：傳統(tǒng)豆?jié){機(jī)加熱和打磨不是同時(shí)進(jìn)行的，這為用戶帶來了極大不便。針對(duì)傳統(tǒng)豆?jié){機(jī)的缺點(diǎn)，本文介紹了一種由單片機(jī)控制的豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)，給出了各部分硬件設(shè)計(jì)的原理和硬件設(shè)計(jì)所需的電路原理圖，本系統(tǒng)具有溫度、水位檢測(cè)等功能。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；豆?jié){機(jī)；溫度；水位

中圖分類號(hào)：TM925.59；TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）01-0066-02

Design of Soya-bean Milk Machine Controller Based

on Single-chip Microcomputer

FU Xiuwei FU Li

（College of Information Control Engineering， Jilin Institute of Chemical Technology， Jilin Jilin 132022）

Abstract： The heating and grinding of the traditional soya bean milk machine are not carried out at the same time， which is very inconvenient for the users. Aiming at the shortcomings of traditional soya bean milk machine， this paper introduced a control system of soybean milk machine controlled by single chip microcomputer. The principle of hardware design and circuit schematic diagram of hardware design were given. The system has functions of temperature and water level detection.

Keywords： single chip microcomputer；soybean milk machine；temperature；water level

一般情況下，傳統(tǒng)豆?jié){機(jī)加熱和打磨不是同時(shí)進(jìn)行的，這使得用戶需要等待較長(zhǎng)的時(shí)間才能喝上熱乎乎的豆?jié){。本文針對(duì)傳統(tǒng)豆?jié){機(jī)的缺點(diǎn)，將加熱和打漿電路結(jié)合在一起，并用大功率電機(jī)來提高工作效率，通過在煮漿過程中調(diào)節(jié)電機(jī)功率來保證豆?jié){的口味，從而達(dá)到設(shè)計(jì)目的[1]。

1 工作原理

要求豆?jié){機(jī)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度，并將溫度參數(shù)傳送到控制器中，控制器根據(jù)溫度來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)打磨豆?jié){，并控制加熱棒加熱，同時(shí)在整個(gè)磨豆?jié){階段還要求能監(jiān)測(cè)豆?jié){機(jī)內(nèi)部水是否燒干，水是否超過規(guī)定部分，豆?jié){機(jī)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。供電電源部分必須保證整個(gè)系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行；本設(shè)計(jì)的控制模塊選用單片機(jī)AT89C52，該模塊的主要作用是通過電源給電之后，對(duì)其他模塊進(jìn)行有效控制；防燒干模塊和溢出檢測(cè)模塊的作用是判斷開始做豆?jié){時(shí)水是否達(dá)要求；加熱模塊需要一個(gè)溫度傳感器，這里采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20檢測(cè)溫度；磨漿模塊是用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀片對(duì)黃豆進(jìn)行打磨，將黃豆打碎，與水混合后成為豆汁；報(bào)警模塊是在豆?jié){機(jī)煮漿完成后，利用蜂鳴器提示豆?jié){已經(jīng)做好，或者是在水位檢測(cè)時(shí)，如果水位不符合標(biāo)準(zhǔn)，報(bào)警模塊也會(huì)報(bào)警；顯示模塊會(huì)在豆?jié){機(jī)工作時(shí)顯示相應(yīng)的字符。豆?jié){機(jī)的功能依靠這幾個(gè)模塊的相互協(xié)作得以實(shí)現(xiàn)。

2 電路設(shè)計(jì)

2.1 電源模塊設(shè)計(jì)

供電電源是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部分，其穩(wěn)定性直接影響后面系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本文只需要5V供電就可以給整個(gè)控制系統(tǒng)供電，單電源設(shè)計(jì)便于與高壓220V進(jìn)行隔離，易于設(shè)計(jì)。隨著集成電路飛速發(fā)展，穩(wěn)壓電路也迅速實(shí)現(xiàn)集成化。市場(chǎng)上已有大量生產(chǎn)各種型號(hào)的單片機(jī)集成穩(wěn)壓電路。其和分立晶體管電路比較，具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在體積小、重量輕、耗電省、可靠性高、運(yùn)行速度快、調(diào)試方便、使用靈活，以及易于進(jìn)行大量自動(dòng)化生產(chǎn)。

2.2 加熱模塊及磨漿模塊的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)將加熱和磨漿電路設(shè)計(jì)在一起，加熱及磨漿電路的工作原理如圖2所示。加熱時(shí)需要一個(gè)加熱管加熱，當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)時(shí)，單片機(jī)把信號(hào)經(jīng)過三極管放大后傳給繼電器，繼電器閉合加熱管開始加熱。打漿時(shí)需要一個(gè)電機(jī)，在電機(jī)上安裝刀片，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)帶動(dòng)刀片完成打漿，當(dāng)溫度達(dá)標(biāo)之后，單片機(jī)把信號(hào)經(jīng)過三極管放大給繼電器，繼電器閉合開始打漿。

2.3 水位檢測(cè)模塊及沸騰溢出模塊設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)將防燒干及防溢出模塊電路設(shè)計(jì)到一起。水位檢測(cè)及沸騰溢出電路的原理如圖3所示，這里用到的元件主要是兩個(gè)探針和兩個(gè)集成運(yùn)算放大器[2]。其中，兩個(gè)探針分別連接對(duì)應(yīng)的水位檢測(cè)電極EP1和溢出電極EP2，以檢測(cè)水位是否符合標(biāo)準(zhǔn)，豆?jié){是否溢出。當(dāng)然，選擇使用探針而不選擇其他傳感器是考慮到探針比較便宜，且能滿足本設(shè)計(jì)的要求；兩個(gè)比較器選擇LM324型號(hào)，分別為記為L(zhǎng)1和L2。

2.4 其他驅(qū)動(dòng)電路

其他驅(qū)動(dòng)電路主要是為打磨豆?jié){服務(wù)，為了方便用戶了解豆?jié){機(jī)工作的各個(gè)狀況，需要通過液晶屏進(jìn)行顯示，還可以通過按鍵對(duì)功能進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)對(duì)其他豆類或者谷類的打磨。有時(shí)加熱出現(xiàn)不正常時(shí)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)豆?jié){機(jī)的問題。

3 主動(dòng)消泡裝置

豆?jié){機(jī)在煮豆和攪碎豆子時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，當(dāng)這些泡沫達(dá)到一定量時(shí)就會(huì)誤導(dǎo)控制，做出錯(cuò)誤指令，使豆?jié){機(jī)不能正常運(yùn)行。為了使系統(tǒng)正常運(yùn)行，需要對(duì)這些泡沫做相應(yīng)處理。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和查閱各種資料發(fā)現(xiàn)，只要在電動(dòng)機(jī)的主軸上安裝兩個(gè)金屬棒，就可以起到消泡的作用。一般情況下，金屬棒裝設(shè)在防溢電極下面2.5cm處，其消泡效果較好[3]。

4 結(jié)論

本次設(shè)計(jì)使豆?jié){機(jī)能在啟動(dòng)過程中發(fā)揮水位和溫度的檢測(cè)、缺水或水溢出報(bào)警、產(chǎn)生泡沫主動(dòng)消泡、水位達(dá)標(biāo)后主動(dòng)加熱、溫度達(dá)標(biāo)后主動(dòng)打漿等設(shè)定功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]齊鵬飛.自動(dòng)型石磨豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2010（7）：157-160.

[2]周治國(guó).基于單片機(jī)控制的微波加熱系統(tǒng)[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2011.

[3]劉兵.基于單片機(jī)的家庭報(bào)警系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2015.