全自动豆浆设计说明书

郑州华信学院课程设计任务书题目豆浆机程序及仿真设计专业班级学号姓名完成期限：指导教师签名：课程负责人签名：年月日郑州华信学院课程设计说明书题目：豆浆机程序及仿真设计姓名：院（系）：专业班级：学号：指导教师：成绩：时间：年月日至年月1功能介绍全自动家用豆类和谷物处理机（即全自动豆浆机）具有按预设模式自动粉碎谷物、加热功能、防止溢出、处理完毕报警等基本功能。

一般可以处理如豆类、玉米、其他五谷杂粮、蔬菜等多种食品。

全自动家用豆类和谷物处理机的处理食品的过程通常为：加热——粉碎1——加热——粉碎2——加热——完成报警，整个加工过程的进行按时间控制。

由于食品原料的物理特性不同，在加工处理时采用不同的加工（过程）模式，其主要区别在于加热和粉碎时间的长短不同。

在工作过程中，被加工的食品液体被限定在某一个给定的液位范围内，当液体加热时泡沫达到溢出液位时，停止加热，待脱离溢出液位区时继续加热。

2设计参数电机 5W 24VDC加热器 500W 220V AC加热容器 1.25升电力供应：220V AC3设计要求实现多模式选择。

被选中的模式用LED显示器表明实现不同模式下的加工过程：加热——粉碎1——加热——粉碎2——加热——完成报警，整个加工过程的进行按时间控制，时间自定液位检测和控制：使被加工的食品液体限定在某一个给定的液位范围内，当液体溢出容器时，报警并断电。

4设计系统各个部分的工作电源。

目录 1摘要 2 题目：全自动豆浆机控制系统的设计 2 设计要求 21.功能介绍 22.设计参数 33.设计要求 3 前言 4 方案分析 5 硬件需求分析 5 软件功能分析 7 主要硬件元件分析 8 STC89C52RC芯片的介绍 8 74LS245驱动器 9 数码显示管 10 调试 101.接电源等待状态 102.模式选择 113.加热状态 124.粉碎状态 125.工作完成状态 136.超液位中断状态 147.液体溢出中断和液位过低中断状态 14 总结 15附录 16 豆浆机控制程序清单 16 参考资料 22摘要本豆浆机的控制系统是基于可编程的AT89C52单片机来实现的。

本控制系统主要实现以下几个功能：1.针对不同的豆类和谷物进行不同程度的加热粉碎，即有不同的工作模式2.不同的工作模式和加热粉碎时间用数码管予以显示3.在整个过程中，将液位限制在安全的范围之内4.处理完毕后，进行报警并关断电源5.液体溢出或液位过低时，立即关断电源并报警在豆浆机工作过程中，全部用软件控制。

对不同物料的不同处理用处理时间加以区分。

定时系统采用AT89C52内部的定时器T0来完成。

先用T0定时器定时20ms，并用循环指令定时1s 加定时，之后在不同的时间段采取不同的操作。

液位限定、液体溢出保护和液位过低保护用中断来控制，其检测用防溢电极、温度传感器等控制传感器来实现。

前言豆浆机是一种新型的家用饮料机，以黄豆等谷物等为原料，直接加工成熟的味道鲜美的热豆浆。

豆浆机由粉碎谷物的电机、豆浆加热器和控制电路三大部分组成。

用AT89C52单片机研制的全自动豆浆机的控制系统，当放入适量浸泡好的的谷物后，加入适量的冷水，插入220V交流电源，豆浆机指示灯亮起，按下按钮，先对豆浆机进行水位检测，符合要求后加热管开始对水进行加热，当加热到一定时间后，豆浆机停止加热，并启动磨浆电机开始粉碎，运转一定时间后停止运转，继续加热。

在加热过程中当温度达到一定值时豆浆上溢，当豆浆沫接触到防溢电极时，停止加热，待液位下降至安全液位后，继续加热。

如果温度过高，致使液体沸腾，溢出容器，或液体减少至过低液位时，立即触动检测开关，关断电源，停止工作并报警。

正常情况下，当粉碎2次后，谷物已经粉碎完全。

之后再对豆浆进行最后的加热，豆浆就加工好了。

此时系统关断电源并发出报警信号，等待主人处理。

可见，只要按下启动按键，豆浆机就开始工作，一会儿就能喝到美味又营养的豆浆。

整个过程由单片机全自动控制，并配合安全保护措施，用起来更加的方便、更加的安全。

方案分析硬件需求分析硬件上豆浆机的控制系统首先需要有一个单片机芯片作为控制核心来控制它的工作过程，我们选用AT89C52。

模式选择时需用3×1个微型按钮开关。

因为要显示工作模式和工作时间，我们选择了1个共阴极的SEG-MPX6-CC LED数码显示管。

并配套选用74LS245芯片以驱动数码管、74LS138芯片以产生数码管片选信号。

在刚开始时需要进行水位检测，这就需要一个传感器，为了减少成本，这里采用一个开关来模拟代替传感器的作用，然后开始进行加热和粉碎。

本设计过程用LED灯进行模拟指示即可。

超液位、液体溢出和液位过低信号同样用开关来模拟。

对豆浆再次加热完毕后，预示着豆浆加工完成了，最后发出报警信号，这里就选用一个报警器和一个蜂鸣器就可以了。

综上，现实中需要的硬件有1个AT89C52，1个SEG-MPX6-CC LED数码显示管，2个74LS245芯片，1个74LS138芯片，4个BUTTON开关3个，1个电动机（带粉碎刀头），1个发热板，2个LED指示灯（电源指示和报警灯），1个蜂鸣器和2个继电器等。

而本模拟控制过程只需1个AT89C52，1个SEG-MPX6-CC LED数码显示管，2个74LS245芯片，1个74LS138芯片， 4个BUTTON开关，3个LED指示灯，1个蜂鸣器等即可。

本豆浆机系统框图如下图1a和图1b所示：图1a 系统框图图1b 豆浆机模拟控制系统硬件电路图（注：键1、键2、键3分别为模式1、模式2、模式3的选择开关。

SW2为超液位信号模拟开关。

SW1和SW3分别为液体溢出和液位过低信号模拟开关。

LED D3和D5分别为加热和粉碎指示灯。

功能工作时第3个数码管显示模式，第5、6两个数码管显示计时时间。

）软件功能分析软件上就是对单片机的编程了，在编程前需要画出一个流程图，如图2 。

根据豆浆机控制系统的设计要求及Array目的，即插上电源按下按钮后，先对豆浆机进行水位检测，符合要求后，再设定工作模式。

根据豆浆机的工作场合，我们模拟设定3个工作模式：模式1，加热6S，粉碎6S；模式2，加热9S，粉碎9S；模式3，加热12S，粉碎12S。

当粉碎2次，加热3次后，豆浆机完成工作，此时关电源，报警。

另外，程序需设3个中断：超液位中断、液位溢出中断和液位过低中断（液位溢出中断和液位过低中断可用一个中断）。

超液位中断时，系统暂停工作，报警灯亮。

待液位下降至安全位置时，继续之前的操作；当液位图2 主程序简单流程图溢出中断和液位过低中断时，系统直接断电结束操作，报警灯亮，蜂鸣器响。

按照上述对豆浆机控制系统的要求，软件程序应包括主程序、键盘子程序、显示子程序、两个中断子程序和报警子程序。

具体程序见附图。

用软件的编程配合硬件的设计以至于完成整个豆浆机控制系统的设计。

主要硬件元件分析AT89C52芯片的介绍AT89C52提供以下标准功能：8k 字节可重擦写Flash 闪速存储器、256×8字节内部RAM 、32个可编程I/O 口线、一个6向量两级中断止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

AT89C52的引脚封装图如上图 3所示。

（1） 电源及时钟引脚● Vcc ：电源接入引脚；● GND ：接地引脚；● XTAL1：晶体振荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地）；结构，、32个可编程I/O 口线、一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡及时钟电路。

同时，AT89C52可降至0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM 、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保存RAM 中的内容。

但振荡器停止工作并禁 图3AT89C52RC 的引脚封装图●XTAL2：晶体振荡器接入的另一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡信号的输入端）。

（2）控制线引脚●RST：复位信号输入引脚。

（3）并行I/O口引脚●P0.0--P0.7：一般I/O口引脚或数据/低位地址总线复用引脚；●P1.0--P1.7：一般I/O口引脚●P2.0--P2.7：一般I/O口引脚或数据/高位总线引脚；●P3.0—P3.7：一般I/O口引脚或第二功能引脚。

74LS245驱动器如图4 74LS245的引脚图，图表一为其功能表。

图中CE为使能端，AB/BA为方向控制端，A1-A8为A端的数据输入/输出，B1-B8为B端的数据输入/输出。

74LS245是一种三态输出的8总线收发驱动器，无锁存功能。

当CE为低电平时，如果AB/BA为高电平，则74LS245将A端的数据传送至B端；如果AB/BA为低电平，则74LS245将B端的数据传送至A端。

在其他情况下不传送数据，输出呈高阻态。

数码显示管8段LED 数码管是一种显示设备。

它是由若干个发光二极管组成的显示字段。

有共阳极和共阴极两种连接方式，在此设计中我们都用共阴极连接，即把所有的发光二极管的阴极连接一起。

共阴数码管的公共端COM 接低电平，当某个显示字段控制端接高电平时，对应的字段就点亮，当显示字段控制端接低电平时，该显示字段熄灭。

由于每个显示字段显示通常需要十到几十毫安的驱动电流，因此显示控制信号必须经过驱动电路（即通过74LS245)才能使显示器正常工作。

调 试1. 接电源等待状态当接通电源且没有按键选择模式时，电源指示灯亮。

显示器显示“0 0”，表示处于等待状态。

如图5：出现的问题及解决办法：刚开始测试时，上电后显示管显示乱码。

原因可能有三：1.编程问题，2.电路焊接问题，3.芯片问题。

经过反复测试，终于找出原因，改正后显示管显示正常。

2. 模式选择在等待状态下按下键1、键2或键3时，就会选择工作模式1、模式2或模式3。

现以模式3为例，其余两种模式雷同。

当按下键3时，显示器显示“3 12”，表示选择了模式3，加热时间是12S 。

如图6所示。

此后显示器上模式“3”闪三次后，豆浆机开始工作。

图5 接电源等待状态键1 键2 键3图6模式选择出现的问题及解决办法：在此过程中，由于89c51芯片的原因，使得键盘比较混乱。

原来设定的按键不会工作了。

经过反复测试，测定了芯片P2口的管脚顺序，重新定义了按键，之后工作正常。

3.加热状态当显示器上模式“3”闪三次后，豆浆机开始第一次加热，加热指示灯（红灯）亮，计时显示器开始倒计数。

如图7：加热指示灯图7 加热状态出现的问题及解决办法：加热时发现豆浆机倒计时12S和现实中的12S有较大的误差。

经分析找出病因：在定时器定时1S（20MS×50）的过程中，没有考虑显示程序所调用的1MS时间。

经改进，将定时器定时改为19MS×50。

定时准确了。