一種便于感應(yīng)式自動(dòng)攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

樊奇岳 孫靖凡 高琪琪 楊文珺

摘要：本設(shè)計(jì)完成了一種便于感應(yīng)式自動(dòng)攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)與制作，通過(guò)揉捏調(diào)試和測(cè)試，項(xiàng)目具有實(shí)時(shí)顯示公共標(biāo)志點(diǎn)，真正的智能拼接，不需第三方軟件進(jìn)行處理、節(jié)能環(huán)保，便于拆卸與安裝，節(jié)省時(shí)間等

特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：攪拌機(jī);智能;傳感器

中圖分類號(hào)：TP399? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）22-0242-02

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Design and Implementation of a Convenient Automatic Mixer for Induction Type

FAN Qi-yue，SUN Jing-fan， GAO Qi-qi， YANG Wen-jun

（Wuxi Institute of Technology， Internet of things college， Wuxi 214100， China）

Abstract： This design has completed the design and production of a kind of induction automatic agitator. Through kneading and testing， the project has real time display of public sign points and real intelligent stitching. It does not need third party software to handle， energy saving and environmental protection， easy to disassemble and install， save time and so on.

Key words： Mixer; Intelligence; Sensor

1 設(shè)計(jì)背景

近些年來(lái)隨著機(jī)械化的發(fā)展，特別是一些農(nóng)機(jī)的普及，越來(lái)越多從事體力活的人獲得了解放，開(kāi)始從事機(jī)械化操作，從之前的人工生產(chǎn)到現(xiàn)在的機(jī)械化生產(chǎn)，這一進(jìn)步不僅僅表現(xiàn)在生產(chǎn)效率上，也表現(xiàn)在生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量以及產(chǎn)品種類上。攪拌機(jī)設(shè)備作為機(jī)械化的產(chǎn)物，被廣泛地應(yīng)用于飼料加工業(yè)、食品加工業(yè)以及醫(yī)藥、化工等生產(chǎn)領(lǐng)域。目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)的飼料攪拌機(jī)種類有很多，比如：臥式單雙軸攪拌機(jī)、臥式雙螺旋攪拌機(jī)、立式飼料攪拌機(jī)等。

2硬件設(shè)計(jì)

（1）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（2） Arduino主控板

Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本，作為Arduino平臺(tái)的參考標(biāo)準(zhǔn)模板。UNO的處理器核心是ATmega328，同時(shí)具有14路數(shù)字輸入/輸出口（其中6路可作為PWM輸出），6路模擬輸入，一個(gè)16MHz晶體振蕩器，一個(gè)USB口，一個(gè)電源插座，一個(gè)ICSP header和一個(gè)復(fù)位按鈕。

3軟件設(shè)計(jì)

（1）功能實(shí)現(xiàn)邏輯

Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本，作為Arduino平臺(tái)的參考標(biāo)準(zhǔn)模板。UNO的處理器核心是ATmega328，同時(shí)具有14路數(shù)字輸入/輸出口（其中6路可作為PWM輸出），6路模擬輸入，一個(gè)16MHz晶體振蕩器，一個(gè)USB口，一個(gè)電源插座，一個(gè)ICSP header和一個(gè)復(fù)位按鈕。UNO已經(jīng)發(fā)布到第三版，與前兩版相比有以下新的特點(diǎn)：

1.良好的開(kāi)發(fā)環(huán)境：開(kāi)發(fā)軟件具有市場(chǎng)上大多數(shù)傳感器的庫(kù)函數(shù)，使用起來(lái)非常上手，可以用來(lái)訂制不同的產(chǎn)品制作;不需要去找各種傳感器的說(shuō)明書，可以較快地節(jié)約時(shí)間。

2.操作簡(jiǎn)單： Arduino采用圖形化編程語(yǔ)言和C語(yǔ)言，Arduino開(kāi)發(fā)軟件的庫(kù)函數(shù)可以對(duì)內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)和寄存器可以忽略，只需要了解那些引腳是數(shù)字還是模擬引腳即可，只需要簡(jiǎn)單地幾個(gè)指令學(xué)習(xí)，并且這些指令見(jiàn)名知意，輕松入門，迅速應(yīng)用。此開(kāi)發(fā)板在軟件和硬件方面完全采用開(kāi)源的方式，對(duì)使用者不保留任何技術(shù)，基于各種傳感器的庫(kù)函數(shù)對(duì)應(yīng)引腳即插即用，即使需要變換引腳也只需要在庫(kù)基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單修改，可以完成較復(fù)雜的工程，實(shí)現(xiàn)多功能的作品。說(shuō)到開(kāi)源可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在各種論壇，博客，網(wǎng)站里面找到各種類似的項(xiàng)目指導(dǎo)，這些整合的資源有助于開(kāi)發(fā)者在卡法過(guò)程中如果遇到難題也有方法去解決，提高開(kāi)發(fā)效率。

3.控制板資源豐富：ATMGEA328P具有豐富的內(nèi)部資源，32KB的flash同時(shí)RAM達(dá)到2KB，最大工作頻率是20Mhz，有I2C、SPI、USART這些接口， 具有8個(gè)模擬轉(zhuǎn)數(shù)字功能接口等;

4.性能較優(yōu)越：它采用直流供電電壓范圍是1.8V-5.5V，具有功耗低，與同價(jià)位的單片機(jī)相比性能優(yōu)越的8位微控制器，才用了RISC的框架體系結(jié)構(gòu)，它的內(nèi)存具有非易失性，內(nèi)部具有可以校準(zhǔn)的振蕩器，6個(gè)睡眠模式，超低功耗在1.8V的正常模式工作電流為0.2mA，在省電模式下工作電流為0.75uA的功效。另外板子的電路上采用了斷電保護(hù)功能即使短路也不會(huì)對(duì)芯片造成損壞。

5.靈活性：Arduino的種類繁多，有mini板的小板子可以適合嵌入式的開(kāi)發(fā)，能夠在不同的環(huán)境運(yùn)用

（2）部分實(shí)現(xiàn)程序

本設(shè)計(jì)通過(guò)各種傳感器實(shí)現(xiàn)較好的功能。通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)進(jìn)料是否超出攪拌量程，通過(guò)單片機(jī)控制水泵的出水快慢實(shí)現(xiàn)攪拌的均勻滿足要求。通過(guò)聲音和led燈檢測(cè)系統(tǒng)是否有故障，當(dāng)有故障時(shí)候停止攪拌，并且發(fā)出聲音和光提示，通過(guò)直流電機(jī)控制板控制攪拌的速度，在不同的場(chǎng)合使用不同的速度都可以滿足要求。

4系統(tǒng)調(diào)試

在項(xiàng)目調(diào)試之前需要有良好的故障排除技巧至關(guān)重要。通常情況下，電路在第一次嘗試時(shí)工作現(xiàn)象可能有不正確。如果電路板上的組件變熱，出現(xiàn)意外行為，根本不做任何事情，甚至爆炸，這可能會(huì)非常嚇人。人們?cè)谀睦镩_(kāi)始排除故障？每種情況的答案都不相同，即使在實(shí)踐中，也會(huì)遇到無(wú)法立即解釋的錯(cuò)誤。類似于絕地技術(shù)的故障排除技巧只能憑借經(jīng)驗(yàn)，但是有一些常見(jiàn)問(wèn)題可以迅速診斷出來(lái)，理解這些常見(jiàn)問(wèn)題以及如何檢查這些問(wèn)題對(duì)于初學(xué)者和大師來(lái)說(shuō)都是一個(gè)共同的起點(diǎn)。假設(shè)你插入你的電路，并且有什么不對(duì)。它可能根本無(wú)法工作，或者以一種你不期望的方式行事。在您離開(kāi)萬(wàn)用表之前，您應(yīng)該始終檢查問(wèn)題。這些可能看起來(lái)很明顯，但最好從頭開(kāi)始，而不是為了找到一個(gè)低級(jí)的錯(cuò)誤而花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)排查更復(fù)雜的問(wèn)題。

在完成不供電調(diào)試之后，確保在基本問(wèn)題上沒(méi)有什么問(wèn)題之后，接通電源打開(kāi)主控板上的開(kāi)關(guān)，主控板上的電源指示燈會(huì)亮，驅(qū)動(dòng)板上的指示燈亮起。通過(guò)串口線連接筆記本和Arduino板將寫好的程序下載進(jìn)去。首先最基本的是讓感應(yīng)式自動(dòng)攪拌機(jī)的電機(jī)能夠正常運(yùn)行起來(lái)，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)板調(diào)試，當(dāng)電機(jī)能夠正常運(yùn)行時(shí)候，然后控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以及電機(jī)的轉(zhuǎn)速問(wèn)題，可以測(cè)的攪拌機(jī)的基本功能，然后將控制控制水泵的程序測(cè)試一下，通過(guò)控制發(fā)現(xiàn)水泵出水的快慢確保在系統(tǒng)中調(diào)試的時(shí)候出現(xiàn)出水問(wèn)題。接下來(lái)通過(guò)Arduino板測(cè)試壓力模塊，將攪拌機(jī)中放入水和不放入水進(jìn)行對(duì)比看是否有現(xiàn)象。最后同過(guò)顯示和輸入模塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作沒(méi)問(wèn)題后，用單片機(jī)讀取他的狀態(tài)在判斷語(yǔ)句里面放一個(gè)串口執(zhí)行語(yǔ)句，即當(dāng)紅外模塊觸發(fā)的時(shí)候可以通過(guò)串口顯示出來(lái)。通過(guò)這些的測(cè)試證明了硬件在接口和元器件模塊上沒(méi)有不能工作的。故接下來(lái)的整體調(diào)試方法。將每個(gè)模塊的子函數(shù)建成各個(gè)小的模塊化函數(shù)，這些函數(shù)在調(diào)用起來(lái)比較方便快捷，在隔一段程序的外圍加上一個(gè)串口發(fā)送指令這樣可以驗(yàn)證程序在一直運(yùn)行下去，沒(méi)有在那個(gè)地方卡起來(lái)，如果在調(diào)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)有些串口指令沒(méi)有接收到在相應(yīng)的地方查找函數(shù)在函數(shù)里面一條語(yǔ)句，一條語(yǔ)句地執(zhí)行排出錯(cuò)誤。

5總結(jié)

一種便于感應(yīng)式自動(dòng)攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，成本低廉。采用鋰電池供電方便戶外工作體積小巧，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)。與傳統(tǒng)的攪拌機(jī)相比，使用的限制較少使用比較靈活。系統(tǒng)配備強(qiáng)大后處理功能，可以快速、高效的、自動(dòng)化采用氣壓的原理實(shí)現(xiàn)快速吸入，使用方便，操作簡(jiǎn)便;滿足設(shè)計(jì)和產(chǎn)品在線質(zhì)量檢測(cè)的不同需求。但仍然存在質(zhì)量較重，外形不美觀等問(wèn)題，下一步將繼續(xù)改進(jìn)，完善本設(shè)計(jì)，服務(wù)于社會(huì)生活。

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【通聯(lián)編輯：梁書】