本發(fā)明涉及單片機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于51單片機(jī)的智能豆?jié){機(jī)的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，人們對(duì)生活的質(zhì)量要求越來越高，人們?cè)诿τ诠ぷ髦?，豆?jié){機(jī)是一種新型的家用飲料機(jī)，以黃豆為原料，直接加工成熟的熱豆?jié){。若在黃豆中配以芝麻、花生、杏仁等佐料，可以做出各種風(fēng)味的鮮美飲料。豆?jié){機(jī)由粉碎黃豆的攪拌機(jī)、豆?jié){加熱器和控制電路三大部分組成?，F(xiàn)有技術(shù)中，單片機(jī)控制的技術(shù)種類繁多，本著精益求精的精神，需要不斷的改進(jìn)與創(chuàng)新。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于51單片機(jī)的智能豆?jié){機(jī)的控制系統(tǒng)。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

本發(fā)明由單片機(jī)、按鍵輸入電路、防溢防干燒電路、溫度傳感器、液晶顯示器、報(bào)警電路、加溫模塊和粉碎電機(jī)模塊組成，所述按鍵輸入電路、所述防溢防干燒電路和所述溫度傳感器的信號(hào)輸出端均與所述單片機(jī)的信號(hào)輸入端連接，所述單片機(jī)的控制輸出端與所述粉碎電機(jī)模塊連接，所述單片機(jī)的溫度控制端與所述加溫模塊連接，所述單片機(jī)的報(bào)警信號(hào)輸出端與報(bào)警電路連接，所述單片機(jī)的顯示信號(hào)輸出端與液晶顯示器連接。

具體的，所述單片機(jī)型號(hào)為STC89C52。所述溫度傳感器型號(hào)為DSl8B20。所述液晶顯示器型號(hào)為L(zhǎng)CD1602的液晶顯示器。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明是一種基于51單片機(jī)的智能豆?jié){機(jī)的控制系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用單片機(jī)的集成自動(dòng)控制取代了傳統(tǒng)的手動(dòng)粉碎黃豆的方式，實(shí)現(xiàn)了制作豆?jié){過程中的磨漿、濾漿、煮漿完全自動(dòng)化，不僅大大減少了勞動(dòng)量，提高了出漿率，避免了燒焦情況，而且軟件編程靈活，基本實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制，體現(xiàn)了人性化要求。采用上述方法對(duì)傳統(tǒng)的制作豆?jié){方式改造后，實(shí)現(xiàn)了極高的可靠性和便捷性，并且保持了黃豆原味，極大改善了人們的生活質(zhì)量；具有推廣應(yīng)用的價(jià)值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)；

圖2是本發(fā)明的時(shí)鐘電路；

圖3是本發(fā)明的復(fù)位電路；

圖4是本發(fā)明的溫度采集電路；

圖5是本發(fā)明的粉碎電路；

圖6是本發(fā)明的加熱電路；

圖7是本發(fā)明的防溢和防干燒電路；

圖8是本發(fā)明的液晶顯示電路；

圖9是本發(fā)明的按鍵輸入電路；

圖10是本發(fā)明的報(bào)警電路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

如圖1所示：本發(fā)明由單片機(jī)、按鍵輸入電路、防溢防干燒電路、溫度傳感器、液晶顯示器、報(bào)警電路、加溫模塊和粉碎電機(jī)模塊組成，所述按鍵輸入電路、所述防溢防干燒電路和所述溫度傳感器的信號(hào)輸出端均與所述單片機(jī)的信號(hào)輸入端連接，所述單片機(jī)的控制輸出端與所述粉碎電機(jī)模塊連接，所述單片機(jī)的溫度控制端與所述加溫模塊連接，所述單片機(jī)的報(bào)警信號(hào)輸出端與報(bào)警電路連接，所述單片機(jī)的顯示信號(hào)輸出端與液晶顯示器連接。

具體的，所述單片機(jī)型號(hào)為STC89C52。所述溫度傳感器型號(hào)為DSl8B20。所述液晶顯示器型號(hào)為L(zhǎng)CD1602的液晶顯示器。

系統(tǒng)主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵輸入電路、防溢和防干燒電路、溫度傳感器電路、粉碎電機(jī)模塊、加溫模塊、聲光報(bào)警電路和液晶LCD1602組成。STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心和數(shù)據(jù)處理中心；按鍵輸入電路，用來設(shè)置系統(tǒng)的工作狀態(tài)；防溢、防干燒電路用來檢測(cè)溢出或無水干燒等情況，由于模擬系統(tǒng)沒有防溢電極，防溢和防干燒電路由按鍵代替；溫度傳感器采用DS18B20，用來采集豆?jié){溫度；粉碎電機(jī)模塊用來粉碎谷物和黃豆；加溫模塊為制作的豆?jié){等加熱；報(bào)警電路用來在檢測(cè)到溢出、干燒或豆?jié){制作完成時(shí)發(fā)出聲光提醒；液晶LCD1602用來顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)和時(shí)間的參數(shù)；系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)是以STC89C52為控制核心，該單片機(jī)內(nèi)部帶有8K字節(jié)Flash存儲(chǔ)器，其具有是性能高、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。STC89C52內(nèi)核采用最經(jīng)典的MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)核，但卻在功能上做了很多的改進(jìn)，使其具備許多普通51單片機(jī)沒有的功能。該芯片CPU采用靈活的8位COS，使得STC89C52在很多的工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)和嵌入式系統(tǒng)中都可以非常有效的擔(dān)任控制任務(wù)。

STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3個(gè)，外部中斷4個(gè)，7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)一個(gè)，全雙工串行口。另外STC89X52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。

所謂最小系統(tǒng)是指單片機(jī)可以工作的最小配置單元。單片機(jī)必須在具備晶振電路和復(fù)位電路后才能保證其正常運(yùn)行。晶振電路也稱時(shí)鐘電路，該電路是給單片機(jī)提供穩(wěn)定的時(shí)鐘源，復(fù)位電路的功能是重置單片機(jī)，使其總起始地址開始工作，從程序代碼的起始端開始運(yùn)行。下面將對(duì)最小系統(tǒng)中的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路做詳細(xì)介紹。

(1)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)

MCS-51單片機(jī)應(yīng)用時(shí)，我們常用石英晶體接電容組成系統(tǒng)時(shí)鐘電路，如果系統(tǒng)需要使用串口通訊，為了滿足波特率沒有誤差，我們經(jīng)常使用的石英晶體是11.0592MHZ。如果系統(tǒng)需要使用定時(shí)器，為了滿足定時(shí)器定時(shí)沒有誤差，我們通常會(huì)選擇12MHZ的石英晶體。不管石英晶體選擇是11.0592MHZ，還是12MHZ，我們通常使用的匹配電容都是30pf的陶瓷電容，這可以很好的抑制外界的干擾，

保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本次設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路，選用12M晶振，其晶振兩腳與單片機(jī)的時(shí)鐘輸入引腳XTAL1和XTAL2相連，并在兩端分別連接30pf瓷片電容C1，C2的一端，瓷片電容的另一端直接接地。晶振電路如圖2所示。

(2)復(fù)位電路設(shè)計(jì)

復(fù)位有兩種方式：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位,本次設(shè)計(jì)的復(fù)位電路為上電復(fù)位。當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，電容C3充電相當(dāng)于短路，即RST端口為高電平，直到電容充電完成，電容相當(dāng)于斷路，RST引腳經(jīng)電阻接地，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。

復(fù)位電路如圖3所示。

溫度采集電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)溫度傳感器選用DSl8B20。該傳感器是一種數(shù)字輸出傳感器，單片機(jī)讀取DSl820僅需一條線數(shù)據(jù)線；傳感器的測(cè)量范圍為-55～+125℃，測(cè)量的精度為0.5℃，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度在1S以內(nèi)；設(shè)置了各種封裝形式，可完成對(duì)各種工作環(huán)境中的溫度采集。

DS18B20主要特性：

(1)該傳感器具有的供電范圍很寬，電壓可以在3～5.5V之間，在寄生電源情況下，可直接通過數(shù)據(jù)線對(duì)傳感器供電；

(2)采用接口簡(jiǎn)單的單總線方式，單片機(jī)向傳感器中寫數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)，一共只需要一條數(shù)據(jù)線；

(3)該傳感器可通過并聯(lián)實(shí)現(xiàn)測(cè)量多個(gè)點(diǎn)位的溫度值，每個(gè)傳感器出廠時(shí)都有唯一的序列號(hào)，可方便的組成溫度測(cè)量網(wǎng)絡(luò)；

(4)該傳感器使用時(shí)外圍電路簡(jiǎn)單，溫度敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路等都集成在傳感器中，外圍只需要一個(gè)上拉電阻即可正常的與單片機(jī)通訊；

(5)溫范圍－55℃～+125℃，在-10～+85℃時(shí)采集精度為±0.5℃；

(6)可通過對(duì)寄存器設(shè)置，將傳感的分辨率設(shè)置成9～12位，分別可測(cè)量的最小溫度是0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃；

(7)設(shè)置成9位分辨率時(shí)，最快的溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間是93.75ms，設(shè)置成12位分辨率時(shí)，最快的轉(zhuǎn)換溫度時(shí)間是750ms；

(8)傳感器將溫度值通過數(shù)字信號(hào)傳輸給單片機(jī)，接口只需要一條通訊線，并且在傳輸后進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，使其數(shù)據(jù)傳輸具有很高的準(zhǔn)確性；

(9)負(fù)壓特性：如果不慎將電源電壓接反，芯片雖然會(huì)發(fā)熱，同時(shí)不能正常的進(jìn)行溫度采集和數(shù)據(jù)傳輸，但傳感器不會(huì)被燒壞。

DS18B20傳感器是數(shù)字式溫度傳感器，其外圍電路簡(jiǎn)單，只需提供5V電源，并在輸出口接上4.7K的上拉電阻，然后接至單片機(jī)的I/O口上，配合相應(yīng)的控制程序，即可實(shí)現(xiàn)溫度采集及與單片機(jī)之間的通訊，溫度采集電路如圖4所示。

粉碎電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)粉碎由電機(jī)完成，電機(jī)采用繼電器的常開觸點(diǎn)來控制啟動(dòng)和停止。由于單片機(jī)I/O驅(qū)動(dòng)能力有限，不能直接驅(qū)動(dòng)繼電器線圈，設(shè)計(jì)采用三極管進(jìn)行功率放大。

單片機(jī)I/O通過控制一個(gè)PNP型三極管的集電極控制三極管的導(dǎo)通與截止，當(dāng)I/O輸出低電平時(shí)，三級(jí)管導(dǎo)通，繼電器線圈得電，常開觸點(diǎn)閉合，則電機(jī)開啟；繼電器線圈上反并聯(lián)的二極管用來在關(guān)斷三極管時(shí)，為線圈放電。發(fā)光二極管D3用來指示三極管的工作狀態(tài)，電阻R5為發(fā)光二極管的限流電阻。

粉碎電路如圖5所示。

加熱電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)電路由加熱塊完成，加熱塊的通電和斷電通過繼電器的常開觸點(diǎn)控制，與粉碎電路一樣，單片機(jī)I/O口無法直接驅(qū)動(dòng)繼電器線圈，也采用三極管進(jìn)行功率放大對(duì)繼電器進(jìn)行控制，加熱電路如圖6所示。

防溢和防干燒電路設(shè)計(jì)

防溢和防干燒電路中由一個(gè)電極開關(guān)組成，系統(tǒng)中沒有電極，通過通過按鍵來模擬。按鍵的一端接地，另一端接入單片機(jī)I/O口，當(dāng)按鍵按下，對(duì)應(yīng)口被拉低，電路如圖7所示。

顯示電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)選用LCD1602作為顯示屏。液晶是利用液晶的物理特性進(jìn)行顯示的，在其顯示的區(qū)域施加電壓，這個(gè)該區(qū)域就會(huì)進(jìn)行顯示，在不同的地方施加電壓，顯示的形狀也就不同，液晶就是通過這一原理來顯示不同的字符和圖片的。1602液晶可以顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等，顯示分為兩行，每行可以顯示16個(gè)字符；該顯示屏具有很小的體積、超低的功耗、豐富的顯示圖庫、控制容易、低價(jià)格等特點(diǎn)，在手持設(shè)備和一些儀表中得到了非常廣泛的應(yīng)用。

RV1為103電位器，用來調(diào)節(jié)液晶背光；選擇寄存器引腳RS與單片機(jī)P2.5口相連，用來控制寫數(shù)據(jù)或命令；由于設(shè)計(jì)中只需向液晶中寫數(shù)據(jù)或命令，控制液晶顯示，無需從液晶讀取數(shù)據(jù)，所以讀寫控制腳R/W直接接地；使能端E連接到單片機(jī)P2.7口，通過單片機(jī)P2.7產(chǎn)生電平變化來寫入內(nèi)容；8位雙向數(shù)據(jù)端口與單片機(jī)P0口相連，用來寫入與液晶傳輸數(shù)據(jù)，由于單片機(jī)P0口沒有上拉電阻，所以設(shè)置外面上拉電阻P1。液晶顯示電路如圖8所示。

按鍵輸入電路

按鍵模塊，采用普通微動(dòng)開關(guān)。按鍵電路一般有倆種接法，一種是獨(dú)立按鍵，一種是矩陣鍵盤；矩陣鍵盤適用于按鍵較多的系統(tǒng)中，這種方式可以節(jié)約大量的I/O口，但是編程較為復(fù)雜，獨(dú)立按鍵所需I/O口較多，但編程較為簡(jiǎn)單，我們這里一共只使用4個(gè)按鍵，由于單片機(jī)I/O所剩較多，所以使用編程方便的獨(dú)立按鍵。

按鍵的一端分別接入單片機(jī)的I/O口，然后按鍵另一端接地，當(dāng)按鍵被按下時(shí)，所連接的單片機(jī)的I/O口會(huì)拉低，單片機(jī)通過掃描的方式獲知按鍵狀態(tài)。按鍵電路如圖9所示。

報(bào)警電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)在檢測(cè)到溢出、干燒或豆?jié){制作完成時(shí)，將通過蜂鳴器和發(fā)光二極管進(jìn)行聲、光提醒。

由于單片機(jī)I/O也不能提供足夠大的電路驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，所以也采用一個(gè)PNP型三極管8550作為開關(guān)，用來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和發(fā)光二極管。當(dāng)需要聲光提醒時(shí)，單片機(jī)控制P1.4口輸出低電平，控制三極管導(dǎo)通，使蜂鳴器進(jìn)行蜂鳴報(bào)警、發(fā)光二極管點(diǎn)亮；由于發(fā)光二級(jí)管所需電流較小，不能直接接如+5V電源，所以設(shè)置電阻R7，用來為發(fā)光二極管限流。報(bào)警電路如圖10所示。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。