豆浆机模拟设计书

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：2011年11月16日至2011年12月16日目录................................ - 1 -1. 摘要........................... - 2 -2. 前言........................... - 2 -3. 设计要求.......................... - 3 -3.1.硬件设计原则 ............................... - 3-3.2.应用软件的设计原则 ........................... - 4-3.3.应用系统开发过程 ............................. - 4-3.4.应用系统工作过程 ............................. - 5-4. 方案分析.......................... - 6 -4.1.硬件需求分析 ............................... - 6-4.2.软件功能分析 ............................... - 8-5.主要硬件元件分析...................... - 8 -5.1.AT89C52芯片的介绍 .......................... -8 -5.2.74LS245驱动器 ............................. -9 -5.3.数码显示管 ............................................................ - 10 -6.调试........................... - 10 -6.1.接电源等待状态 ............................. - 10 -6.2.模式选择 ............................... - 11 -6.3.加热状态 ............................... - 12 -6.4.粉碎状态 .............................................................. - 12 -6.5.工作完成状态 .......................................................... - 13 -6.6.超液位中断状态 ........................................................ - 14 -6.7.液体溢出中断和液位过低中断状态 ........................................ - 14 -7.总结........................... - 15 -8.附录........................... - 15 -8.1. 豆浆机控制程序清单.................................................... - 15 -9.参考文献.......................... - 20 -10.元件明细表 ....................... - 20 -11. 课程设计成绩评定表................... - 21 -1. 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：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, 不同的工作模式和加热粉碎时间用数码管予以显示,在整个过程中，将液位限制在安全的范围之内,处理完毕后，进行报警并关断电源。

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。

2. 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。

3. 设计要求3.1. 硬件设计原则一个单片机应用系统的硬件设计包含两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM、RAM、I/O 、定时器/计数器、中断系统等容量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。

二是系统配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A 转换器等，要设计合适的接口电路。

系统的扩展和配置设计应遵循下列原则：（1）尽可能选择典型电路，并符合单片机的常规用法。

为硬件系统的标准化、模块化打下良好基础。

（2）系统的扩展与外围设备配置的水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。

（3）硬件结构应结合应用软件一并考虑。

硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑的原则是：软件能实现的功能尽可能有软件来实现，以简化硬件结构。

但必须注意，由软件实现硬件功能，其响应时间要比直接用硬件实现来得长，而且占用CPU时间。

因此选择软件方案时，要考虑到这些因素。

（4）整个系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配，例如选用晶振频率时，存储器的存取时间有限，应该选择允许存取速度较高的芯片；选择CMOS 芯片单片机构成低功耗系统时，系统中的所有芯片都应该选择低功耗的产品。

（5）可靠性及抗干扰设计是硬件系统设计不可缺少的一部分，它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。

（6）单片机外接电路较多时，必须考虑其驱动能力，驱动能力不足时，系统工作不可靠，解决的办法是增加驱动能力。

增设线驱动器或者减少芯片功耗，降低总线负载3.2. 应用软件的设计原则应用系统中的应用软件是根据系统功能要求设计的，应尽可能地实现系统的各种功能。

应用系统种类繁多，应用软件各不相同，但是一个优秀的应用系统的软件应具有下列原则：（1）软件结构清晰、简捷、流程合理。

（2）各功能程序实现模块化、子程序化。

这样，即便于调试、链接，又便于移植、修改。

（3）程序存储区、数据存储区规划合理，既能节约内存容量，又使操作方便。

（4）运行状态实现标志化管理。

各个功能程序运行状态、运行结果以及运行要求都设置运行状态标志以便查询，程序的转移、运行。

控制都可以通过状态标志条件来控制。

（5）经过调试修改后的程序应进行规范化，除去修改“痕迹”。

规范化的程序便于交流、借鉴，也为今后的软件模块化。

标准化打下基础。

（6）实现全面软件抗干扰设计。

软件抗干扰是计算机应用系统提高可靠性的有力措施。

（7）为了提高运行的可靠性，在应用软件中设置自诊断程序，在系统工作运行前先运行自诊断程序，用于检查系统各特征状态参数是否正常。

3.3. 应用系统开发过程应用系统的开发过程包括四部分工作内容，即系统硬件设计、系统软件设计。

系统仿真调试及脱机运行调试。

在确定开发课题后，首先要进行方案调研，这是整个研制工作成败。

好坏的关键，千万不可忽视，方案调研包括查找资料，分析研究，并解决以下问题：（1）了解国内外相似课题的开发水平，器材、设备水平，供应状态；对接收委托研制项目，还应充分了解对方技术要求、环境状况，技术水平。

以确定课题的技术难度。

（2 ）了解可移植的软、硬件技术。

能移植的尽量移植，以防止大量的低水平重复劳动。

（3）摸清软、硬件技术难度。

明确技术主攻方向。

（4）综合考虑软、硬件分工与配合。

单片机应用系统设计中，软、硬件工作具有密切的相关性通过调查研究，确定应用系统的功能技术指标，软、硬件指令性方案及分工。

系统的硬件设计与软件设计可并行。

硬件电路检查分两步走进行：硬件电路检查与硬件系统诊断。

硬件电路检查在开发系统外进行，主要检查电路制作是否正确无误；硬件系统诊断在开发系统上进行，用开发系统的仿真头代替应用系统中的单片机，开发系统输入各种诊断程序来检查应用系统中各部分是否正常。

系统软件结构方案确定后，软件的编制科根据开发系统的功能，利用交叉汇编屏幕编辑或手工编制，编制好的程序通过自动生成或手工翻译成目标程序后送入开发系统进行软件调试。

所有模块化软件调试完毕后要进行链接工作，链接成一个完整的系统应用软件。

软件链接调试后，要规范化，并重新修改ROM RAM区域规则。

链接调试完毕后系统应用软件固化在EPROMS，然后可进行脱机（即离开开发系统）运行。

在一般情况下，应能正常运行，但有时却不可能，因此还必须要作必须的检查调试。

当脱机不能正常运行时，要考虑实际电路与仿真环境的差异。

3.4. 应用系统工作过程被选中的模式用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内，当液体溢出容器时，报警并断电。

设计系统各个部分的工作电源。

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。