家用豆浆机全自动控制装置毕业设计(编辑修改稿)

家用豆浆机全自动控制装置毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

ns 4, 5, 6, 7 In/Output 5 V CC Power Supply 6 XTAL2 Crystal Oscillator Clock Output 7 XTAL1 Crystal Oscillator Clock Input 8 P31 Port 3, Pin 1, AN1 Input 9 P32 Port 3, Pin 2, AN2 Input 10 P33 Port 3, Pin 3, REF Input 1113 P00P02 Port 0, Pins 0, 1, 2 In/Output 14 GND Ground 1518 P20P23 Port 2, Pins 0, 1, 2, 3 In/Output (3) 单片机的功能 18 Z86E02单片机内部功能 缺水、沸腾溢出电路设计 缺水、沸腾溢出电路的作用及组成 (1) 缺水、沸腾溢出电路的作用是以传感器作为信息采集系统的前端单元来控制家用豆浆机缺水时干烧和沸腾溢出等问题。 (2) 缺水、沸腾溢出电路由碳膜湿敏传感器、单 片机和电阻组成。 其碳膜湿敏传感器形状如图 所示 19 图 碳膜湿敏传感器形状 在绝缘的聚苯乙烯基片上制备两个电极 ,然后在电极之间喷涂一层含有碳粉粒的有机胶状纤维素湿膜 ,便构成了碳膜湿敏传感器。 湿敏膜主要由直径约为 的碳粉粒、随温度稳定的水溶性纤维乙醚粘合剂、湿润性可塑剂、分散剂等组成。 碳粉粒主要用来构成连接两电极的导电网；粘合剂用来固定碳颗粒；可塑剂用来增强粘合剂的亲水性；分散剂用来使碳颗粒均匀分散。 当湿敏膜吸湿后发生膨 胀 ,由于体积增大使碳颗粒的密度降低 ,碳颗粒间距增加 ,造成电阻值增大；干燥时 ,湿敏膜脱水收缩 ,碳颗粒间距缩小 ,又使电阻变小。 缺水、沸腾溢出电路工作原理 缺水、沸腾溢出检测原理如图 所示。 PG 是装在豆浆机搅拌壶底的参考地电极，经 R10（ 100Ω） 接地。 PW 是装在搅拌壶中部的缺水检测电极， PF 是装在搅拌壶顶部的沸腾溢出检测电极。 正常工作时， PW 和 PG 被水淹没， PW 和 PG 之间电阻较大，与 R R6 共同对 +5V 分压， 得到比 高的电压 ,比较器 1 输出高电平。 缺水时， PW 露出水面，和 PG 之间电阻很小，与 R R6 共同对 +5V 分压， 得到比 低的电压 ,比较器 1 输出低电平。 用软件检测比较器 1 的输出电平，便知是否缺水。 用同样方法检测豆浆是否沸腾溢出。 豆浆沸腾之前，电极 PF 远离水面， PF 和PG 之间电阻很小，与 R R8 共同对 +5V 分压， 得到比 低的电压 ,比较器 2基片 温度膜 电极 20 输出低电平。 豆浆沸腾时，泡沫淹没 PF，和 PG 之间电阻大，与 R R8 共同对 +5V分压， 得到比 高的电压，比较器 2 输出高电平。 用软件检测比较器 2 的输出电平，便知豆浆是否沸腾溢出。 R 11R7R 10R9R8R 12R6pwPFPGV C CV C C 图 缺水、沸腾溢出检测电路 报警电路设计 报警电路的作用 报警电路的作用是通过蜂鸣器发出声音信号，提醒主人豆浆以经煮好了。 报警电路的设计 声音信号电流从单片机的 脚输入到三极管 T4，使功率放大，以驱动蜂鸣器B2 发出声音。 报警电路如下图 所示 21 T4R4R2B2P 2. 41P 2. 52P 2. 63P 2. 74V C C5X T L 26X T L 17P 3. 18P 3. 29P 3. 310P 0. 011P 0. 112P 0. 213GND14P 2. 015P 2. 116P 2. 217P 2. 318Z 86 E 0 2Z 8 6 E 0 2 图 报警电路图 报警电路的工作原理 报警电路由单片机 Z86E0电阻 R三极管 T4 与蜂鸣器 B2 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，当加热完成后，单片机 脚自动输出一个高电平 ,通过电阻 R4使三极管 T4 饱和导通 ,于是蜂鸣器 B2 发出报警声音 ,提醒主人加热完成。 磨浆及加热电路设计 磨浆电路的作用 磨浆电路的作用是通过电机，把黄豆搅拌成粉沫。 加热电路的作用 加热电路的作用是通过加热管，把搅拌成粉沫的黄豆以经煮熟。 磨浆及加热电路的设计 单片机输出电流经三极管放大，来驱动继电器闭合，使电机转动，把东西搅拌成粉粒。 同理，使加热管发热把东西煮熟。 磨浆及加热电路图如图 所示 22 T3T2MK1 K2R 1 6R5R3R 1 5D2D1C6C7R 1 8R ( HE AT )电机加热管P 2. 41P 2. 52P 2. 63P 2. 74V C C5X T L 26X T L 17P 3. 18P 3. 29P 3. 310P 0. 011P 0. 112P 0. 213GND14P 2. 015P 2. 116P 2. 217P 2. 318Z 86 E 0 2~ 2 2 0 V ~ 图 磨浆及加热电路图 磨浆及加热电路的工作原理 磨浆及加热电路由继电器 K K2，三极管 T T3，电阻 R1 R1电容C C7 以及二极管 D1，单片机 Z86E02 组成。 当按下加热键 HEAT 时，赋给 一个低电平，软件检测到 变为低电平后 ,赋给单片机 脚一个高电平 ,使三极管T2 饱和导通 ,电流流过继电器 K1,使 K1 闭合 ,于是电机得电开始打浆。 在系统程序的控制下 ,打浆机按间歇方式打浆。 电机运转 20 秒后 ,单片机 脚变为低电平 ,使三极管 T2 截止 ,继电器 K1 断开 ,电机停止打 浆 ,间歇 10 秒后 ,单片机 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 ,单片机 脚变高电 23 平 ,使三极管 T3饱和导通 ,从而让继电器 K2 闭合 ,电阻丝 R(HEAT)得电开始对豆浆加热。 当豆浆温度加热到 75 度时 ,单线数字温度传感器 DS1820 将温度信号传给单片机 ,单片机检测到这个信号时 ,使 脚变为低电平 ,三极管 T3 截止 ,继电器 K2 断开 ,电阻丝停止加热。 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。 它和分立的晶体管电路比较 ,具有很多突出的优点 ,主要体现在在体积小、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。 电源的作用及组成 (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经稳压电路进行稳压。 (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。 稳压电源的组成方框图如图 所示。 ① 电源变压器 ： 将电网提供的 220V 交流电压转换为各种电路设备所需的交流电压。 ② 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。 ③ 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。 电源变压器 整流电路 滤波电路 稳压电源 图 稳压电源的组成方框图 24 ④ 稳压电路 ： 利用电路的调整作用使输出电压稳定的过程称为稳压。 电源技术指 标 输入电压 AC 220V 输出电压 DC 5V 输出电流 I0 1A 整流二极管、变压器容量的计算与选择 据整流原理，因为 Uo= 则可以得到 U2=Uo/=5V/≈。 再考虑到变压器、绕阻损耗 (压降 )和整流二极管的压降 ,在工程中必须再在上述基础上增加 5%，即 U2=(1+5%)≈，整流二极管的承受最大的反向电压UD1=21/2U2≈,同理 ,UD2=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= ID2=。 综上所序 ,D1 中的四个二极管的耐压值至少为 ,允许流过的最大电流为 ； D2 中的四个二极管的耐压值至少应该为 ,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是 12V，故有N=U1/U2=220/12= 由于线圈匝数比只能为一个整数，因此匝数比取 18。 变压器副边的有效值： I2= =。 变压器的容量： S=UI== W。 稳压器的选用 嵌入式控制系统的 MCU 一般都需要一个稳定的工作电压才能可靠工作。 而设计者多习惯采用线性稳压器件（如 78xx 系列三端稳压器件）作为电压调节和稳压器件来将较高的直流电压转变 MCU 所需的工作电压。 这种线性稳压电源的线性调整工作方式在工作中会大的 “ 热损失 ” （其值为 V 压降 I 负荷），其工作效率仅为30%～ 50%。 加之工作在高粉尘等恶劣环境下往往将嵌入式工业控制系统置于密闭容器内的聚集也加剧了 MCU 的恶劣工况，从而使嵌入式控制系统的稳定性能变得更差。 而开关电源调节器件则以完全导通或关断的方式工作。 因此，工作时要么是大电流流过低导通电压的开关管、要么是完全截止无电流流过。 因此，开关稳压电源的功耗极低，其平均工作效率可达 70%～ 90%。 在相同电压降的条件下，开关电源调节 25 器件与线性稳压器件相比具有少得多的 “ 热损失 ”。 因此，开关稳压电源可大大减少散热片体积和 PCB 板的面积，甚至在大多数情况下不需要加装散热片，从而减少了对 MCU 工作环境的有害影响。 采用开关稳压电源来替代线性稳压电源作为 MCU 电源的另一个优势是：开关管的高频通断特性以及串联滤波电感的使 用对来自于电源的高频干扰具有较强的抑制作用。 此外，由于开关稳压电源 “ 热损失 ” 的减少，设计时还可提高稳压电源的输入电压，这有助于提高交流电压抗跌落干扰的能力。 LM2576 系列开关稳压集成电路是线性三端稳压器件（如 78xx 系列端稳压集成电路）的替代品，它具有可靠的工作性能、较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力，从而为 MCU 的稳定、可靠工作提供了强有力的保证。 LM2576 系列开关稳压集成电路的主要特性如下： (1) 最大输出电流： 3A； (2) 最高输入电压： LM2576 为 40V， LM2576HV 为 60V； (3) 输出电压： 、 5V、 12V、 15V 和 ADJ（可调）等可选； (4) 振东频率： 52kHz； (5) 转换效率： 75%～ 88%（不同电压输出时的效率不同）； (6) 控制方式： PWM； (7) 工作温度范围： 40℃ ～ +125℃ (8) 工作模式：低功耗 /正常两种模式可外部控制； (9) 工作模式控制： TTL 电平兼容； (10) 所需外部元件：仅四个（不可调）或六个（可调）； (11) 器件保护：热关断及电流限制； (12) 封装形式： TO220 或 TO263。 LM2576 内部包含 52kHz 振荡器、 基准稳压电路、热关断电路、电流限制电路、放大器、比较器及内部稳压电路等。 为了产生不同的输出电压，通常将比较器的负端接基准电压（ ） ，正端接分压电阻网络，这样可根据输出电压的不同选定不同的阻值，其中 R1=1kΩ（可调 ADJ 时开路）， R2 分别为 kΩ（ ）、 kΩ（ 5V）、 kΩ（ 12V）、 kΩ（ 15V）和 0（ ADJ），上述电阻依据型号不同已在芯片内部做了精确调整，因而无需使用者考虑。 将输出电压分压 26 电阻网络的输出同内部基准稳压值 进 行比较，若电压有偏差，则可用放大器控制内部振荡器的输出占空比，从而使输出电压保持稳定。 由 LM2576 构成的基本稳压电路仅需四个外围器件，其电路如图 所示。 图 稳压器 电路原理框图 电感 L1 的选择要根据 LM2576 的输出电压、最大输入电压、最大负载电流等参数选择，首先，依据如下公式。