智能豆浆机全解

1、重庆科技学院课程设计：智能豆浆机学生：张宇学号： 2013441294班级：测控 1302智能豆浆机控制系统的设计第一章 绪论豆浆是我国人民喜爱的饮品。 传统豆浆的制作方法是先将黄豆用水浸泡变软， 然 后用石磨磨浆、过滤，再把过滤好的浆煮熟即可做好了。因为豆浆是我们传统的饮 品，我们要将它继承下去，但现代生活的我们不可能都会自己用石磨去磨豆浆，那 么如何在这个快节奏的电气时代不失去传统饮食呢，那就是豆浆机的诞生。传统的 豆浆机是先加热再打磨，且打磨与加热不能同时进行，这样会花费很长的时间。最 近在市场上发现一种快速高效的豆浆机，做好一杯豆浆只需 3 分钟左右，但当你品 尝这杯豆浆时你会有股糊的

2、味道。那么有没有一台豆浆机能够既省时，且做出的豆 浆又美味呢，在目前市场上还没发现。所以我本着继承传统豆浆的口味，又要符合 现代生活快节奏的目的，设计一款既高效又美味的豆浆机。本设计是在传统豆浆机 基础上的改进，主要改进措施是在打浆的同时继续加热，并且在开始加热时用大功 率加热，加热时还会主动开启消泡装置，这三点可以节省大量时间，整个过程在十 分钟左右；同时在加热的过程中会最终将大的加热功率转换为小功率进行文火加热， 以保证豆浆的美味。最后强调的是这个系统的控制核心是单片机AT89S51。当前主流的豆浆机主要有两类。第一类就是比较传统的豆浆机，也是当前销量 最大的豆浆机，其主要购买者就是我们普

3、通的家庭消费者。这一类豆浆机结构和运 行流程的技术已经很成熟了，其主要由控制器、磨浆电动机及加热管构成；其大致 的运行流程是先进行加热，加热到一定温度后停止加热，此时开启磨浆电动机进行 打浆工作，打浆进行 10 秒左右停止打浆，间歇 5秒左右，再开始打浆，如此循环 5 至 6 次，打浆完成，开始煮浆，煮浆 15 秒左右停止煮浆，间歇 5 秒左右，再开始煮 浆，如此循环 5 至 6 次，煮浆完毕，在间歇 20 秒左右后报警响起提示豆浆煮好，可 以饮用了。从它的工作流程可以看出这类豆浆机的缺点就是耗时太长了，因为整个 过程需要半个小时左右，这对于现代都市快生活的我们是不利的。因为这么长的耗 时不足

4、以支持我们早晨自己做豆浆，这样人们会到外面买豆浆，而外面卖的豆浆大 多是用豆粉勾兑的，无论口味还是营养都无法与传统豆浆相提并论。所以我对这一类豆浆机的改进就是如何缩短它的耗时时间。主要有 3 点改进：（ 1）对豆浆机开始 加热时使用大功率 1600W加热，能够达到快速加热的目的。 （2）打浆与煮浆过程同 时进行，而不是像传统豆浆机那样分开进行，这样至少缩短了一半的时间。 （3）由 于打浆与煮浆同时进行会产生大量的泡沫，所以应该加一个主动消泡装置进行去除 泡沫的工作。通过以上三点的改进，大大缩短了制作时间，提高了豆浆机的整体效 率。另一类豆浆机就是近几年出现在一些饮品店能够快速制作出豆浆的新型豆

5、浆机。 这类豆浆机能够只需 3 分钟就可以制作出一杯热豆浆，确实是解决了豆浆机的耗时 问题，但当你品尝它打出的豆浆时，你会尝出一股焦糊的味道，大大影响了豆浆的 口感。这是由于该类豆浆机在煮浆时用了很大功率的加热管进行加热，致使豆沫焦 糊产生焦糊味道，所以对这类豆浆机的改进措施就是对它的加热功率进行改进。主 要改进方法就是在开始加热时采用大功率加热节省时间，在煮浆过程中要分阶次逐 渐减小加热功率，以达到文火煮浆，制作出美味的豆浆。如图 1-1 所示，本豆浆机的硬件结构组成主要包括水位检测模块、 溢出检测模块、 加热模块、磨浆模块、报警模块、电源模块及控制模块等。其中电源模块是本设计 的第一环节，

6、其主要作用就是把 220V 的交流电经变压、整流、滤波及稳压等环节 提供稳定的电给其他模块用电工作控制模块AT89S51图 1-1 豆浆机硬件结构组成框图第二章 智能豆浆机控制系统的硬件设计2.1 控制模块的设计控制模块就是豆浆机的大脑中枢，拥有着指挥命令的职权，其主要构件为单片 机 AT89S51，本节将着重介绍单片机的选用、 AT89S51 的功能部件和特性，及单片 机怎样与外界连接等。2.1.1 单片机的选用市场上单片机的种类繁多，功能和性能不同，品牌也不少，而本设计通过对费 用及实用性等要求选择的是艾特梅尔公司生产的 AT89S51 单片机。 因为 AT89S51 单片机是一个具有电压

7、低，性能强等优点的互补金属氧化物半导体 8 位单片机，且 其单价还不到 10 元，并且由于它的使用量大，所以 AT89S51 的平台技术成熟，性 能稳定可靠，是合适之选。2.1.2 AT89S51 的简介单片机其实就是一个微型计算机，虽然它的功能不比 PC 机那样的强大，但由 于继承了微型计算机的功能特性对于一般的计算能力已经具备。AT89S51 单片机具有如下功能部件和特性： （1）8 位微处理器。 AT89S51 有一个中央处理器，是 8 位 的，这个处理器主要包含控制器及运算器， 其功能就是处理和控制数据 2。（2）128B 的数据存储器。其中片内 128B，片外最多可扩展 64KB 。

8、主要用来存放读入的或写 出的数据。（3）程序存储器（ 4KB Flash ROM）。它用来存放程序的固定常数，它的 地址范围为 0000H-0FFFH。（4）P0、P1、P2及 P3等四个 I/O 接口2 。它们是进出 内外的接口。（5）1 个全双工的异步串行口 3。（6）2 个定时器。（7）1 个看门狗定 时器2 。（8）1个中断系统。它有 5个中断源、 5个中断向量。（9）26个 SFR。它们 在 RAM 的 80H-FFH 中。（10）3 个程序加密锁定位。 AT89S51共有 40 个引脚，如 果按照它们的功能来分类，它们可分为 4大类。其中包括：（1）VCC、VSS 属于电 源引脚；

9、（2）XTAL1 和 XTAL2 属于时钟引脚；（3）RST、EA/VPP、PSEN 和 ALE/PROG 属于控制引脚；（4）P0.00.7、P1.01.7、P2.02.7 及 P3.03.7这些引脚属于 I/O 口引脚。其引脚图如图 2-1 所示P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5/MOSIP1.6/MISOP1.7/SCK RST P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD XTAL2 XTAL1 VSSAT89S51VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P

10、0.7EA/VPP ALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0图 2-1 AT89S51 引脚图2.1.3 外部与单片机的连接在本设计中单片机的 P1口作为输入端， P3 口作为输出端。具体主要就是 P1.6接电源模块；P1.0和 P1.1接溢出检测模块和水位检测模块； P3.0连接加热模块； P3.4接磨浆模块； P3.5 连接报警模块；同时电源模块的输出端接单片机的 VCC 接口。 VCC 通入+5V 电压后，通过 P1接口输入的检测信号，经 CPU 处理，向 P3口发出 命令信号，控制整个智能豆浆机控制系统的工作。2.2 电源模块的设计电子设

11、备离不开电源，随着科技的进步，电源也不断的完善与改进，正朝着微 型、方便、可靠、集成、智能化等方向发展。现代厨房用具的电源正是朝着这个方 向发展，我设计的豆浆机需要一个安全、可靠，能够提供稳定电压电流的电源，其 主要作用就是提供给单片机稳定可靠直流为 5V 电压的用电，还有就是提供其它用 电设备不同规格的用电需求。第三章 智能豆浆机控制系统的软件设计3.1 智能豆浆机控制系统的流程的设计图 3-1 智能豆浆机控制系统的流程图如图 3-1 所示智能豆浆机控制系统的流程图，依照此流程进行编程，程序包括以下六个环节第一环节为初始化程序。电源插头插入 220V 家庭用电，通过电源模块后获得 +5V的直

12、流电， 5V电压通过 VCC接口使 AT89S51开始工作。工作首先是单片机完 成复位工作，处于程序的初始化准备运行程序，同时中央处理器会向 P1.6 发出一个 高电平信号，使得发光二极管亮起来，证明电源是导通的，接着就要进行下一环节 了。第二环节为水位检测程序。按下开关， AT89S51 正式开始进行程序工作。水位 检测电极 EP1 通过对水位的感应把信号传到 P1.1，中央处理器再判断 P1.1的电位高 低来确定水位标准。假如 P1.1 口是高电平信号，则表明水位不合适，这时中央处理 器会向接口 P3.5发出高电平信号，使得报警模块报警； 若接口 P1.1 带有低电平信号， 则水位合适，就

13、会进行下一环节。第三环节为预热程序。此环节就是用大功率加热管对冷水的加热，其目的就是 节省时间。进入此环节后， 中央处理器会向接口 P3.0发出指令，使 P3.0变为高电平 状态，这样三极管 T1 通电，经放大后使得电磁继电器 ER1 的触点动作，接通了加热 管 R1的工作电路，加热管开始加热冷水，加热管此时功率为 1600W，3 分钟后冷水 被加热到 80，电机将工作，进行下一环节。第四环节为磨浆程序。磨浆就是电动机带动刀片对黄豆进行打磨，使得黄豆变 碎。程序进入磨浆工作后，也就是水温为 80 摄氏度后，中央处理器会向接口 P3.4 发出指令，使 P3.4 变为高电平并发出，使得三极管 T2

14、 通电，再经放大使得电磁继 电器 ER2 动作接通磨浆模块电路，电机 M1 开始进行打浆工作，同时间加热管继续 以 1600W 的功率进行加热工作。电机启动 120 秒后，中央处理器会向接口 P3.0 发 出命令，通过改变占空比来改变输出高低电平的频率为之前的一半，进而把加热功 率变为 800W 进行加热。这样进行 60秒后， CPU向 P3.4发出低电平信号指令，使 得磨浆模块停止打浆，磨浆工作结束，进行下一环节。第五环节为煮浆程序。煮浆环节分为 400W 煮浆和 350W 文火煮浆两个阶段。 首先用 400W 功率的加热管进行 30 秒煮浆工作， 30 秒后，若有大量泡沫或豆浆溢 出则启动主