基于单片机的自动豆浆机控制电路设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的自动豆浆机控制电路设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

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。 其材料： 上盖 用 ABS 工程材料，机械强度大，收缩率小，绝缘特性好，结实耐用，摩托车的头盔就是选用的这种材料，耐磨度耐热度。 下盖 用 PP 材料，符合国家食品级卫生标准，耐高温，无毒无味，强度较高，微波炉加热器皿正是用这种材料。 其 proe 图如下。 图 机头上盖 图 机头下盖 单片机全自动豆浆机的设计 13 根据底座功能主要是散热性好，耐用。 切刚好与杯体底部配合。 设计为环形散热口，考虑其隔热性用 ABS 工程材料 制成。 如下图所示 图 底座 小电机的选择电机 电机需 润滑效果好，运行平稳，噪音低，高效耐用 结合设计尺寸选单相串励电动机 型号 6331 极数 12极 如下图所示 图 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。 选用 X型旋风精磨刀，空间三层超微粉碎，刚硬度钢。 如下图所示 单片机全自动豆浆机的设计 14 图 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。 清洗时会发现， 受热后网罩与机头下盖扣合出现过紧，因此拆卸网罩时应先用凉水将其冷却，以免用力过大而划伤手或弄坏网罩。 特别是清洗网罩比较费事，往往让用户感到太辛苦，这一问题引起各厂家重视。 九阳公司经过技术创新，对网罩改进实现了重大突破，应用九阳专利导流技术的拉法尔网，匹配 “ X型旋风刀片 ”，经上万次全循环精细磨浆，不但大大地提高了豆浆营养质量，同时使网罩的清洗变得简便而轻松。 其图如所示 图 网罩 单片机全自动豆浆机的设计 15 4 豆浆机控制系统的硬件设计 电源电路设计 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工作。 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各种型号的单片机集成稳压电路。 它和分立晶体管电路比较，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，易于进行大量自动化生产。 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，将会引起输出端电压改变而不稳定。 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稳压电路进行稳压。 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稳定的过程称为稳压。 单片机全自动豆浆机的设计 16 变压器容量、整流二极管的计 算与选择 据整流原理 ， 因为 UO=， 则可以得到 U2=UO/=5v/≈。 在考虑到变压器 、 绕组损耗（压降）和整流二极管的压降 ， 在T 程中必须再在上述基础上增加 5%，即 U2=5. 56*(1+5%)≈ ，整流二极管的承受最大的反向电压 UDl=21/2U2≈ ，因为稳压器 的 最 大 电 流 是 3A ， 所 以 流 过 二 极 管 的 最 大 电 流ID1=1/2Ii==； D2 中的四个二极管的耐压值至少应该为 8. 24V， 允许流过的最大电流为。 由于变压器输入的电压是 220V，而副线圈输出的电压时 12V，故有 线圈匝数 N= 2/1UU = 12/220 ==。 变压器副边的有效值 :I2=*=： S=UI=*=。 电源工作原理 整个电源电路如图 所示，控制电路采用变压器降压、晶体二极管整流等方法获得工作电源。 当电源接入 220V 交流电， TR1 开始对 220V 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 E 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 78L05 进行稳压调整。 经 78L05 稳压作用后输出 +5V 的直流电压，经 E C3 滤波后输出纹波很低的 +5V 电压，作为单片机的工作电源，以保证单片机工作时的稳定和可靠。 单片机全自动豆浆机的设计 17 图 豆浆机控制系统的电源电路 桥式整流电路简介 桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路，常用来将交流电转变为直流电。 桥式整流电路图如图 ，它的工作原理如下 :输入为正半周时，对 D D3 加正向电压， Dl、 D3导通。 对 D D4加反向电压 ,D D4截止。 电路中构成 ab、 D R、D3 通电回路，在 R 上形成上正下负的半波整洗电压 ,输入为负半周时，对 D D4 加正向电压， D D4导通；对 D D3 加反向电压，D D3 截止。 电路中构成 ab、 D R、 D4 通电回路 ,同样在 R 上形成上正下负的另外半波的整流电压。 单片机全自动豆浆机的设计 18 图 如此重复下去 ,结果在 R 上便得到全波整流电压。 其波形图和全波整流波形图是一样的。 从图 中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。 桥式整流是对二极管半波整流的一种改进。 半波整流利用二极管单向导通特性，在输入为标准正弦波的情况下，输出获得正弦波的正半部分，负半部分则损失掉。 桥式整流器利用四个二极管，两两对接。 输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。 桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。 稳压器的选用 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。 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。 78XX 系列集成稳压器是常用的固定正输出电压的集成稳压器，输出电压有 5V、 6V、 9V、 12V、 15V、 18V、 24V 等规格，最大输出电流为。 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，以单片机全自动豆浆机的设计 19 使输出电压保持稳定。 它的内部含有限流保护、 过热保护和过压保护电路，采用了噪声低、温度飘逸小的基准电压源，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 78L05，它能够提供多种固定的输出电压，应用范同广。 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。 稳压器简介 78L05 是一种固定电压 (5V)三端集成稳压器 ,其适用于很多应用场合 .象牵涉到单点稳压场合需要限制噪声和解决分布问题的在 卡调节 .此外它们还可以和其它功率转移器件一起构成大电流的稳压电源 ,如可驱动输出电流高达 100 毫安的稳压器。 图 为几种三端集成稳压器。 . 图 单片机全自动豆浆机的设计 20 其卓越的内部电流限制和热关断特性使之特别适用于过载的情况。 当用于替代传统的齐纳二极管 电阻组的时候，其输出阻抗得到有效的改善 ,其偏置电流大大减少。 78L05 特性： * 三 端稳压器； * 输出电流可达到 100mA； * 无需外接元件； * 内部热过载保护； * 内部短路电流限制； * 从 2020 年底开始，提供的各类封装形式，均为无铅封装产品。 78L05 应用须知： * 如果稳压器离电源滤波器有一段距离 ,Cin 是必需的； * Co 对稳定性而言是可有可无的 ,但的确能够改善瞬态响应。 78L05 典型线路图（图 ） : 图 注 :（ 1）为确定输出电压值，请选择电压值后缀（ xx) 单片机全自动豆浆机的设计 21 (2)为获得最佳的稳定性和瞬态响应，建议使用旁边电容并尽量可能挨着电路安装。 单片机的选用 及简介 单片机的选用 市面上的单片机很多，本设计采用 AT89C51。 AT89C51 是美国ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（ PEROM）和 128bytes 的随机存取数据存储器（ RAM），器件采 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS51 指令系统，片内置通用 8位中央处理器（ CPU）和 Flash 存储单元，功能强大的 AT89C51 单片机可适用于提高许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 单片机的简介 （ 1）主要性能参数： 兼容 MCS51 产品指令系统完全兼容 4K 字节可重擦写 Flash 闪速存储器 1000 次擦写周期 全静态操作： 0Hz24MHz 128 8字节内部 RAM 32 个可编程 I/O 口线 单片机全自动豆浆机的设计 22 2 个 16位定时 /计数器 6 个中断源 可编程串行 UART 通道 低耗空闲和掉电模式 （ 2）引脚功能 图 引脚如图 右 所示 引脚功能说明： VCC：电源电压 GND：地 P0 口： P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也即地址 /数据总线复用口。 作输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8个 TTL逻辑门电路，对端口写“ 1”可作为高阻抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 Flash 编程时， P0 口接收指令字节，而在程序检验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1 口 :P1 是 一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口写“ 1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输出口。 作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ I）。 单片机全自动豆浆机的设计 23 Flash 编程和程序校验期间， P1接收低 8 位地址。 P2 口： P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I／ O 口， P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口写“ 1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ IIL）。 在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX， @DPTR 指令）时， P2 口送出高 8 位地址数据。 在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX， @RI 指令）时，口线上的内容（也即特殊功能寄存器（ SFR）区中 R2 寄存器的内容），在整个访问期间不改变。 Flash 编程或校验时， P2 亦接收高位地址和其它控制信号。 P3 口： P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I／ O 口。 P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对 P3 口写入“ 1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。 作输入端时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流（ IIL）。 P3 口除了作为一般的 I／。