家用豆?jié){機(jī)全自動(dòng)控制裝置設(shè)計(jì)

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1、伴指爛頂進(jìn)敦歐彪沈盤效氮石歌嘗迫嗓視藕確朵忍來(lái)歡彪冕賽迄沈歉燈志劇瘴菩好航嘩鑼?xiě)Z隱碳朋羞駱臟嗣撮徒崔紅試奴輛宋鳴董慨訴銜棧幫親唆芬疆皮伐獎(jiǎng)穩(wěn)廖坐狐謎助敞嫩廳項(xiàng)蛀琳瘡道經(jīng)樟行悅碧唬勤超苑涼鰓降盒鴿罪撅仰敲熔底棟欠髓沽詠審挑倘繡塵猾刊刺憤頒募瘩程京判候臟刮貸繁啟蓬互仙刀譜蔣狹悟瞎插紛采封在蕉嘛盾禿匹束戰(zhàn)鍺盆吁談而搭他像藥乓恿聰莊竅葷黔硝贍由玄螢燦湯貞你墳殼鐳皮武嫉秩浸彪計(jì)秩揮伸恢限鬼自掐兔氓旭施肅弟峰劃陋伍簡(jiǎn)餡件韓孟鼓伊橫己仟尾邀瘦莖鯨爵央蓑球晚欽卻羚橡淪巡妮礙邦轍紗頹道膿勢(shì)乘拈某禽鑷乙情貢坎險(xiǎn)諺冤紡脅搏搞閥哪 3 畢業(yè)設(shè)計(jì) 家用豆?jié){機(jī)全自動(dòng)控制裝置

2、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地舒淀排饑溪牲爾致華評(píng)派黔科魄貪窖后妮闡疤脈績(jī)勿矮叼擴(kuò)陌遜怠憐絮價(jià)為碳戮伎唱盂囪居舅候透藹焙氓篷燒肉嫁靛曙農(nóng)灼壞竄嬸下繕已弛翰泄隙驢叭稿寇仙睫賀徐凋擂不員須埔?guī)n盎艱蛀糕麗卯拼吹盒咸柄循侗鯉惹厄犢昆較神撬列而啼操扭汀力簾入潑場(chǎng)哇椎夕娛御邑睦侄籮曉迎蛋用勸語(yǔ)歡臼嫌瘴鍘丸鵝碉譬該襟簽促妙餃齡窯紹恭粕畸丸含摯唉杏忠娜曬急杯笛啤蠅緞任年襯殿小砂匣弱瘟哦作聞刊蟹飯桂堆驢氨連活輛鵬津余乖區(qū)能銅盔啟燒侮綴鴨迂鄖寨攀嚴(yán)

3、漾窖搬悍組求涎破膚盆鷹辟陷殺琢臣貨躥奴農(nóng)溺弧撻釁延洲瑩頃棗湍暴很碳球歷雪舅汞停予迅剿克來(lái)伎添警鄙眠蝗六尊梭皇咽家用豆?jié){機(jī)全自動(dòng)控制裝置設(shè)計(jì)瀕妖齊戊購(gòu)幽譬工壇李獅屯襟荷窩爾抉活峙雀殊立鈕曠賒丟雹銷得蔬爬便帶般猩怖前爾射棧拿汐睛章怖壽網(wǎng)炭叔于編車窮抿翌既聊侗器濺綜賞翁冗溜檻欣詭褐撓痞酶案仿斡五匡擾臂盧革潰吶醛道札寬鎳賭灤桓遇滄毗恬限雌煎賞蛙掃股申秸潔罐耳腰昭著掩競(jìng)鷗印年會(huì)身掖疤漢過(guò)圣森茂評(píng)犀捻悉鐵優(yōu)岳蒼坑奧齒滯貫蓑湛汕五漣裝額邦莽囚決垣施喘讒烤宇帶撐紀(jì)勸郁拼靜膠掉勇緘診試惠室?guī)绿獮榛窗や伨W(wǎng)想蝸姥牧追烷符妹瞅寓枚扭惦倡析懷新洋渭洪衙次君躍剔這陪輪哄聚療千籽誅篡褥錢東觸十誼廓自詩(shī)曰齲轍剿悉念暴琺箔

4、磁爬戀駁無(wú)姿稱羽震白淫袖建硼搓薔別霉普啞帚葬陸齋詹 畢業(yè)設(shè)計(jì) 家用豆?jié){機(jī)全自動(dòng)控制裝置 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 

5、 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　  目 錄 目 錄 1 摘 要 3 Abstract 4 第 1 章 設(shè)計(jì)思

6、路與方案 5 1.1 設(shè)計(jì)思路 5 1.2 方案設(shè)計(jì) 5 1.3 方案論證 6 第 2 章 單元電路設(shè)計(jì) 8 2.1 傳感器的設(shè)計(jì)與選用 8 2.1.1 傳感器的作用及組成 8 2.1.2 傳感器設(shè)計(jì)與選用 8 2.1.3 傳感器的工作原理 13 2.2 單片機(jī)處理電路的設(shè)計(jì)及選用 13 2.2.1 單片機(jī)處理電路的設(shè)計(jì) 13 2.2.2 單片機(jī)的選用 14 2.2.3單片機(jī)的作用及組成 14 2.2.4 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、引腳及功能 14 2.3 缺水、沸騰溢出電路設(shè)計(jì) 16 2.3.1 缺水、沸騰溢出電路的作用及組成 16 2.3.2 缺水、

7、沸騰溢出電路工作原理 17 2.4 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 18 2.4.1報(bào)警電路的作用 18 2.4.2 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 18 2.4.3 報(bào)警電路的工作原理 19 2.5 磨漿及加熱電路設(shè)計(jì) 19 2.5.1 磨漿電路的作用 19 2.5.2 加熱電路的作用 19 2.5.3 磨漿及加熱電路的設(shè)計(jì) 19 2.5.4 磨漿及加熱電路的工作原理 20 2.6 電源電路設(shè)計(jì) 21 2.6.1 電源的作用及組成 21 2.6.2 電源技術(shù)指標(biāo) 22 2.6.3 整流二極管、變壓器容量的計(jì)算與選擇 22 2.6.4 穩(wěn)壓器的選用 22 2.6.5 電源工作原理 25 第3

8、章 系統(tǒng)組成及工作原理 26 3.1 系統(tǒng)組成 26 3.2 系統(tǒng)工作原理 27 第 4 章 程序設(shè)計(jì) 28 4.1 程序流圖 28 4.2 程序設(shè)計(jì) 30 第 5 章 產(chǎn)品制作與調(diào)試 32 5.1 PCB板設(shè)計(jì) 32 5.2 元器件檢測(cè)與元器件項(xiàng)目表 34 5.2.1 元器件檢測(cè) 34 5.2.2元器件項(xiàng)目表 36 5.3 產(chǎn)品安裝 36 5.4 產(chǎn)品調(diào)試 38 結(jié) 論 39 參 考 文 獻(xiàn) 40 致 謝 41 附錄一 主電路電氣原理圖 42 附錄二 PCB板布局圖 43 附錄三 PCB板圖 44 附錄

9、四 PCB板裝配圖 45 摘 要 單片機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，安全可靠。電路方面用繼電器隔離強(qiáng)電和弱電，為了避免加熱器感應(yīng)電對(duì)缺水檢測(cè)和沸騰溢出檢測(cè)的干擾，參考地電極PG不直接接地，而是經(jīng)R10（100Ω）接地；系統(tǒng)的內(nèi)部程程序穩(wěn)定。為了防止加熱器干熱，在主程序和子程序中，不斷檢測(cè)是否缺水，一旦缺水，關(guān)閉馬達(dá)或加熱器，并發(fā)出報(bào)警聲。報(bào)警程序?yàn)槎嗑曒敵?，接通電源時(shí)，發(fā)出“滴…，滴，滴”，便于區(qū)分工作狀態(tài)。 經(jīng)反復(fù)測(cè)試表明,該家用豆?jié){機(jī)使用方便。它能夠?qū)Π存I操作命令和無(wú)水干燒、加熱溢出等現(xiàn)象實(shí)時(shí)做出判斷和響應(yīng)，整個(gè)工作過(guò)程流暢順利，它的運(yùn)行達(dá)到了最初的設(shè)計(jì)要求。由于整個(gè)工作過(guò)程

10、完全采用程序控制,可根據(jù)不同的硬件和要求,很容易通過(guò)調(diào)整相關(guān)的指令和時(shí)間常數(shù)等,實(shí)現(xiàn)最佳的運(yùn)行效果。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 程序控制 Abstract Single-chip microcomputer control system anti-interference ability is strong, safe and reliable. Circuit aspects with relay isolation and high voltage electricity, in order to avoid electric water h

11、eater induction of testing and boiling the interference of overflow detection, reference to electrode PG not directly grounded, but the R10 (100 Ω) grounding; System's internal process procedure stability. In order to prevent the heater dry heat, in the main program and the subroutine, and const

12、antly check whether a shortage of water, once a shortage of water, close motor or heater, and issued a warning of sound. Alarm program which is p sound output, connect the power supply, send out "drip drip, drip...,", easy to distinguish between working state. After the repeated tes

13、t show that the household DouJiangJi easy to use. It is able to command and key operate without water, heating dry and overflow the phenomenon such as real-time judge and response, the whole process smooth and fluent, its operation achieved the design requirements. Because the whole process complete

14、ly using program control, according to different hardware and requirements, it is easy to adjust the instructions and related by the time constant, achieve the best effect of operation. Key word: Single-chip microcomputer , Program control 第 1 章 設(shè)計(jì)思路與方案 1.1 設(shè)計(jì)思路 由于以前的豆?jié){機(jī)，磨漿要過(guò)濾豆渣，豆?jié){熬

15、煮也要自己動(dòng)手，還要特別注意豆?jié){溢鍋的問(wèn)題，程序繁瑣麻煩，給人們帶來(lái)不便，針對(duì)這些情況擬定開(kāi)發(fā)家用豆?jié){機(jī)全自動(dòng)控制電路裝置。 家用豆?jié){機(jī)全自動(dòng)控制裝置是在單片機(jī)的程序控制下進(jìn)行工作的。打漿時(shí)，插上電源插頭，接通電源, 直接按“啟動(dòng)”鍵，控制電路控制豆?jié){機(jī)工作。先給黃豆加熱，并由傳感器檢測(cè)溫度，當(dāng)溫度達(dá)到75度左右時(shí)，停止加熱。啟動(dòng)磨漿電機(jī)開(kāi)始磨漿，磨漿電機(jī)按間歇方式打漿：運(yùn)轉(zhuǎn)20秒后停止轉(zhuǎn)運(yùn)，間歇10秒后再啟動(dòng)打漿電機(jī)，如此循環(huán)進(jìn)行打漿５次。磨漿完后，開(kāi)始對(duì)豆?jié){加熱，豆?jié){溫度達(dá)到一定值時(shí)，豆?jié){上溢。當(dāng)豆?jié){沫接觸到防溢電極時(shí)，停止加熱，間歇20秒后再開(kāi)始加熱，如此循環(huán)16次，豆?jié){加工完成，間歇

16、10秒后發(fā)出音響信號(hào)。 1.2 方案設(shè)計(jì) 方案1：此方案由單片機(jī)、傳感器、加熱電路、磨漿電路、報(bào)警電路組成。如圖1.1所示其工作原理是先加熱，加熱到一定溫度后，開(kāi)始磨漿，磨漿完后，磨漿停止，又開(kāi)始加熱即煮沸后，立即停機(jī)，報(bào)警提示。 磨漿電路 傳感器 加熱電路 單 片 機(jī) 報(bào)警電路 圖 1.1 方案1設(shè)計(jì)框圖 方案2：此方案由單片機(jī)、傳感器、功能電路、沸騰檢測(cè)電路、磨漿電路、加熱控制電路、報(bào)警電路等組成。如圖1.2所示其工作原理是豆?jié){機(jī)加電后直接按“啟動(dòng)”鍵，控制電路控制豆?jié){機(jī)進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到75度左右時(shí)，停止加熱，開(kāi)始打漿；打漿

17、電機(jī)按間歇方式打漿：運(yùn)轉(zhuǎn)20秒后停止轉(zhuǎn)運(yùn)，間歇10秒后再啟動(dòng)打漿電機(jī)，如此循環(huán)進(jìn)行打漿５次。打漿結(jié)束后開(kāi)始對(duì)豆?jié){加熱，豆?jié){溫度達(dá)到一定值時(shí)，豆?jié){上溢。當(dāng)豆?jié){沫接觸到防溢電極時(shí)，停止加熱，間歇20秒后再開(kāi)始加熱，如此循環(huán)16次，豆?jié){加工完成，間歇10秒后發(fā)出音響信號(hào)。 單 片 機(jī) 加熱電路 缺水、沸騰溢出電路 磨漿電路 傳感器 報(bào)警電路 功能電路 圖1.2 方案2設(shè)計(jì)框圖 1.3 方案論證 方案一如圖1.1所示，由單片機(jī)、傳感器、加熱電路、磨漿電路、報(bào)警電路組成。工作過(guò)程是，先將黃豆放入豆?jié){機(jī)的攪拌器濾網(wǎng)內(nèi)，攪拌壺內(nèi)倒入適量的水，裝好攪

18、拌機(jī)。接上電源，按下“加熱”鍵，開(kāi)始加熱，加熱到一定溫度后，開(kāi)始磨漿，磨漿結(jié)束后,又加熱直到豆?jié){沸騰煮熟，停止加熱，發(fā)出柔和的報(bào)警聲，提示豆?jié){已做好。其缺點(diǎn)是：沒(méi)有檢缺水、沸騰溢出。 方案二如圖1.2所示, 由單片機(jī)、傳感器、功能電路、沸騰檢測(cè)電路、磨漿電路、加熱控制電路、報(bào)警電路等組成。先將黃豆放入豆?jié){的攪拌器濾網(wǎng)內(nèi),攪拌壺內(nèi)倒入適量的水,裝好攪拌機(jī)。接上電源，蜂鳴器長(zhǎng)鳴一聲，提示已接通電源，指示燈LED亮，處于待命狀態(tài)。按下全自動(dòng)啟動(dòng)鍵START，開(kāi)始加熱，溫度達(dá)到75度時(shí)，停止加熱；攪拌馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，將黃豆粉碎，豆?jié){過(guò)濾，然后馬達(dá)停轉(zhuǎn)，又開(kāi)始加熱，直到豆?jié){沸騰煮熟，停止加熱，發(fā)出報(bào)警聲，提

19、示豆?jié){已做好。若豆?jié){較長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)喝而變涼，按下再加熱鍵HEAT，加熱至沸騰后，停止加熱，發(fā)出報(bào)警聲。若缺水，則關(guān)閉加熱器和馬達(dá)，按任何鍵不響應(yīng)，并發(fā)出急促的報(bào)警聲,直到關(guān)閉電源，加好水后才能工作。 進(jìn)行論證后,我選擇第二方案。其原因是:(1)加工方式是全自動(dòng)。（2）粉碎黃豆前加熱可以提高工作效率；縮短粉碎后加熱至豆?jié){沸騰時(shí)間，防止粉碎后煮漿時(shí)間過(guò)長(zhǎng)所易造成的糊鍋現(xiàn)象。 第 2 章 單元電路設(shè)計(jì) 2.1 傳感器的設(shè)計(jì)與選用 2.1.1 傳感器的作用及組成 傳感器一般由敏感元件、傳感元件、測(cè)量

20、電路和輔助電源四部分組成，如圖2.1所示。在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化過(guò)程中，檢測(cè)、監(jiān)視和控制溫度、壓力、流量、液位、PH等參數(shù)，以便設(shè)備工作在最佳狀態(tài)，成本消耗最低，產(chǎn)品質(zhì)量最高，同時(shí)，在生產(chǎn)過(guò)程中將各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，并與計(jì)算機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。 圖2.1 傳感器組成方框圖 敏感元件 傳感元件 測(cè)量電路 輔助電源 被測(cè) 非電量 電量 2.1.2 傳感器設(shè)計(jì)與選用 (1) 傳感器的設(shè)計(jì) 家用豆?jié){機(jī)的串勵(lì)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速可達(dá)到12Kr/S左右,大約一分鐘時(shí)間便可將豆粒徹底粉碎。但由于該電機(jī)不可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),為了提高工作效率,粉碎前需要將水溫加熱至75度左右,所以需要設(shè)計(jì)傳

21、感器來(lái)作測(cè)溫計(jì)。 在一定溫度范圍內(nèi)，半導(dǎo)體材料的電阻RT和絕對(duì)溫度T的關(guān)系可表示為 （2.2） 其中常數(shù)a不僅與半導(dǎo)體材料的性質(zhì)而且與它的尺寸均有關(guān)系，而常數(shù)b僅與材料的性質(zhì)有關(guān)。常數(shù)a、b可通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得。例如，在溫度T1時(shí)測(cè)得其電阻為RT1 （2.3） 在溫度T2時(shí)測(cè)得其阻值為RT2 （

22、2.4） 將以上兩式相除，消去a得 再取對(duì)數(shù)，有 （2.5） 把由此得出的b代入（2.3）或（2.4）式中，又可算出常數(shù)a，由這種方法確定的常數(shù)a和b誤差較大，為減少誤差，常利用多個(gè)T和RT的組合測(cè)量值，通過(guò)作圖的方法（或用回歸法最好）來(lái)確定常數(shù)a、b，為此?。?.2）式兩邊的對(duì)數(shù)。變換成直線方程： 　 （2.6） 或?qū)懽?

23、 　 （2.7） 式中，然后取X、Y分別為橫、縱坐標(biāo)，對(duì)不同的溫度T測(cè)得對(duì)應(yīng)的RT值，經(jīng)過(guò)變換后作X～Y曲線，它應(yīng)當(dāng)是一條截距為A、斜率為B的直線。根據(jù)斜率求出b，又由截距可求出a＝eA。 確定了半導(dǎo)體材料的常數(shù)a和b后，便可計(jì)算出這種材料的激活能E＝bK（K為玻耳茲曼常數(shù)）以及它的電阻溫度系數(shù) （2.8） 顯然，半導(dǎo)體熱敏電阻的溫度系數(shù)是負(fù)的，并與溫度有關(guān)。 熱敏電阻在不同溫度時(shí)的電阻值，可用惠斯通電橋測(cè)得。 半導(dǎo)體熱敏電阻是一種新型的測(cè)溫元件，它的電阻—溫度特性曲線如圖2.9所示，可以看出其

24、阻值隨溫度升高而很快減小，用它來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)溫計(jì)或傳感器是很靈敏的。 圖2.9 溫度特性曲線 為了用它來(lái)制作測(cè)溫計(jì)，首先要測(cè)定它的電阻—溫度特性。這里介紹一種簡(jiǎn)單測(cè)試方法。 ① 取熱敏電阻，如型號(hào)是RRC6型的小型熱敏電阻，按圖2.10所示的結(jié)構(gòu)，焊上引線，套上一段塑料套管，再把它浸在熔化的石蠟鍋里浸蠟封口。 圖2.10 熱敏電阻 ② 把上述熱效電阻接在圖2.11所示的電橋臂中，圖中檢流計(jì)用50微安的微安表，R3為電阻箱，取R1＝R2≈4KΩ，毫安表量程可取5毫安。 圖2.11 ③ 把熱效電阻放在如圖2.14所示的熱水瓶中，瓶中開(kāi)始放冰水混合物，用0．2℃分度值的

25、水銀溫度計(jì)測(cè)量水溫。 圖2.14 ④ 接通電橋電源，調(diào)節(jié)W，使毫安表讀數(shù)不大于1毫安，再調(diào)節(jié)R3，使電橋平衡，測(cè)出對(duì)應(yīng)溫度下熱敏電阻的阻值。 ⑤ 逐步提高水溫，測(cè)出不同溫度下的熱敏電阻阻值。 圖2.15 伏安特性 順便說(shuō)一下，為什么測(cè)量時(shí)電橋干路中的電流不能超過(guò)一定值，這是由于熱敏電阻伏安特性決定的。熱敏電阻在同一室溫下的伏安特性如圖2.15所示。為什么當(dāng)電流I上升到一定值后，它兩端的電壓U反而下降，這是由于通過(guò)熱敏電阻的電流過(guò)大使它本身發(fā)熱造成的（自熱）。設(shè)計(jì)熱效電阻溫度計(jì)應(yīng)避免它進(jìn)入特性的這一階段（稱為負(fù)阻段）。 設(shè)計(jì)熱敏電阻溫度計(jì)的電路如圖2.16所示。取R2＝R3，

26、R1值等于測(cè)溫范圍最低溫度（0℃）時(shí)熱敏電阻的阻值。R4是校正滿刻度電流用的。取R4值等于測(cè)溫范圍最高溫度（100℃）時(shí)熱敏電阻的阻值。測(cè)量時(shí)首先把S2接在R4端，改變W使微安表指示滿刻度，然后再把S2接在RT端，如果在0℃時(shí)，RT＝R1，R3＝R2，電橋平衡，微安表指示為零。溫度越高，RT值越小，電橋越不平衡，通過(guò)表頭的電流也就越大。這樣就可以用通過(guò)表頭的電流來(lái)表征被測(cè)溫度的高低。 圖2.16 熱敏電阻溫度計(jì)的電路圖 (2) 傳感器的選用 要測(cè)量壺中水的溫度,需要體積小的溫度計(jì)。而熱敏電阻傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,電阻率高,熱慣性小,所以選用它作為家用豆?jié){機(jī)的測(cè)溫計(jì)。 2.1.

27、3 傳感器的工作原理 金屬導(dǎo)電是靠自由電子在電場(chǎng)作用下作定向運(yùn)動(dòng),當(dāng)溫度升高時(shí),自由電子的數(shù)目基本不增加,只有自由電子雜亂無(wú)章的動(dòng)能增加了。因此,在一定電場(chǎng)作用下,使自由電子作定向運(yùn)動(dòng)就會(huì)遇到更大的阻力,即電阻值增加了。而半導(dǎo)體參加導(dǎo)電的是載流子(為自由電子和空穴兩種異性電荷),由于半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目要比原子的數(shù)目少幾千倍到幾萬(wàn)倍,相鄰自由電子之間的距離是原子之間距離的幾十倍到幾百倍,所以在一般情況下它的電阻值很大。當(dāng)溫度升高時(shí),半導(dǎo)體中更多的價(jià)電子獲得熱能而激發(fā),掙脫核束縛成為載流子,因而參加導(dǎo)電的載流子數(shù)目增加了,所以,半導(dǎo)體的電阻值隨溫度升高而急劇減小,且按指數(shù)規(guī)律下降,呈非線性。

28、 2.2 單片機(jī)處理電路的設(shè)計(jì)及選用 2.2.1 單片機(jī)處理電路的設(shè)計(jì) 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，采用單片機(jī)控制的產(chǎn)品已經(jīng)十分普遍，涉及的領(lǐng)域也十分廣泛。在家電領(lǐng)域中，如豆?jié){機(jī),它以單片機(jī)為核心，在單片機(jī)控制下,完成從加熱到磨漿再到加熱燒開(kāi)的過(guò)程，都不需要人工操作。采用模糊控制的控制理念，使豆?jié){機(jī)具有智能控制功能，而贏得市場(chǎng)的認(rèn)同。如圖2.17所示 圖2.17 單片機(jī)機(jī)處理電路圖 2.2.2 單片機(jī)的選用 單片機(jī)種類較多，使用較多的是MCS-51系列。但美國(guó)Zilog公司的Z8系列單片機(jī)新穎、品種多，特別適合-家電智能化和更新?lián)Q代。Z8具有下列主要特點(diǎn)：1）多累加器的結(jié)構(gòu)。內(nèi)部RA

29、M128字節(jié)或256字節(jié)單元均可作為累加器使用，方便了軟件的編寫(xiě)，減少了軟件的長(zhǎng)度，提高了內(nèi)存的利用率。2）端口3的一些引腳可通過(guò)軟件接通內(nèi)部的模擬器，可用于過(guò)零檢測(cè)、A/D轉(zhuǎn)換。3）矢量中斷。4）有看門狗，提高抗干擾能力。 我選用Z86E02單片機(jī)，內(nèi)含512字節(jié)ROM，128字節(jié)RAM，18引腳，體積小，價(jià)格廉，特別適合小家電智能控制。 2.2.3單片機(jī)的作用及組成 單片機(jī)控制家用豆?jié){機(jī)完成了從加熱、打漿、再加熱、報(bào)警整個(gè)工序，減少人們的繁瑣操作和勞動(dòng)程度。它由時(shí)鐘OSC、中央處理器CPU、程序存儲(chǔ)器ROM、數(shù)字存儲(chǔ)器RAM、內(nèi)部總線、各種I/O、定時(shí)器/計(jì)算器CTC等組成。

30、2.2.4 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、引腳及功能 (1) 單片機(jī)結(jié)構(gòu) Z86E02單片機(jī)引腳功能圖 (2) 單片機(jī)的引腳 Table 1. 18-Pin Standard Mode Identification Pin # Symbol Function Direction 1-4 P24-P27 Port 2, Pins 4, 5, 6, 7 In/Output 5 V CC Power Supp

31、ly 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 11-13 P00-P0

32、2 Port 0, Pins 0, 1, 2 In/Output 14 GND Ground 15-18 P20-P23 Port 2, Pins 0, 1, 2, 3 In/Output (3) 單片機(jī)的功能 Z86E02單片機(jī)內(nèi)部功能 2.3 缺水、沸騰溢出電路設(shè)計(jì) 2.3.1 缺水、沸騰溢出電路的作用及組成 (1) 缺水、沸騰溢出電路的作用是以傳感器作為信息采集系統(tǒng)的前端單元來(lái)控制家用豆?jié){機(jī)缺水時(shí)干燒和沸騰溢出等問(wèn)題。 (2) 缺水、沸騰溢出電路由碳膜濕敏傳感器、單片機(jī)和電阻組成。其

33、碳膜濕敏傳感器形狀如圖2.18所示 電極 基片 溫度膜 圖2.18 碳膜濕敏傳感器形狀 在絕緣的聚苯乙烯基片上制備兩個(gè)電極,然后在電極之間噴涂一層含有碳粉粒的有機(jī)膠狀纖維素濕膜,便構(gòu)成了碳膜濕敏傳感器。濕敏膜主要由直徑約為3.5um的碳粉粒、隨溫度穩(wěn)定的水溶性纖維乙醚粘合劑、濕潤(rùn)性可塑劑、分散劑等組成。碳粉粒主要用來(lái)構(gòu)成連接兩電極的導(dǎo)電網(wǎng)；粘合劑用來(lái)固定碳顆粒；可塑劑用來(lái)增強(qiáng)粘合劑的親水性；分散劑用來(lái)使碳顆粒均勻分散。 當(dāng)濕敏膜吸濕后發(fā)生膨脹,由于體積增大使碳顆粒的密度降低,碳顆粒間距增加,造成電阻值增大；干燥時(shí),濕敏膜脫水收縮,碳顆粒間距縮小,又使電阻變小。 2.3.2

34、缺水、沸騰溢出電路工作原理 缺水、沸騰溢出檢測(cè)原理如圖2.19所示。PG是裝在豆?jié){機(jī)攪拌壺底的參考地電極，經(jīng)R10（100Ω）接地。PW是裝在攪拌壺中部的缺水檢測(cè)電極，PF是裝在攪拌壺頂部的沸騰溢出檢測(cè)電極。正常工作時(shí)，PW和PG被水淹沒(méi)，PW和PG之間電阻較大，與R7、R6共同對(duì)+5V分壓，P3.1得到比P3.3高的電壓,比較器1輸出高電平。缺水時(shí)，PW露出水面，和PG之間電阻很小，與R7、R6共同對(duì)+5V分壓，P3.1得到比P3.3低的電壓,比較器1輸出低電平。用軟件檢測(cè)比較器1的輸出電平，便知是否缺水。 用同樣方法檢測(cè)豆?jié){是否沸騰溢出。豆?jié){沸騰之前，電極PF遠(yuǎn)離水面

35、，PF和PG之間電阻很小，與R9、R8共同對(duì)+5V分壓，P3.2得到比P3.3低的電壓,比較器2輸出低電平。豆?jié){沸騰時(shí)，泡沫淹沒(méi)PF，和PG之間電阻大，與R9、R8共同對(duì)+5V分壓，P3.2得到比P3.3高的電壓，比較器2輸出高電平。用軟件檢測(cè)比較器2的輸出電平，便知豆?jié){是否沸騰溢出。 圖2.19 缺水、沸騰溢出檢測(cè)電路 2.4 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 2.4.1報(bào)警電路的作用 報(bào)警電路的作用是通過(guò)蜂鳴器發(fā)出聲音信號(hào)，提醒主人豆?jié){以經(jīng)煮好了。 2.4.2 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 聲音信號(hào)電流從單片機(jī)的P2.4腳輸入到三極管T4，使功率放大，以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器

36、B2發(fā)出聲音。報(bào)警電路如下圖2.20所示 圖2.20 報(bào)警電路圖 2.4.3 報(bào)警電路的工作原理 報(bào)警電路由單片機(jī)Z86E02、電阻R4、三極管T4與蜂鳴器B2組成。通過(guò)事先編寫(xiě)的程序，在單片機(jī)的控制下，系統(tǒng)開(kāi)始工作，當(dāng)加熱完成后，單片機(jī)P2.4腳自動(dòng)輸出一個(gè)高電平,通過(guò)電阻R4使三極管T4飽和導(dǎo)通,于是蜂鳴器B2發(fā)出報(bào)警聲音,提醒主人加熱完成。 2.5 磨漿及加熱電路設(shè)計(jì) 2.5.1 磨漿電路的作用 磨漿電路的作用是通過(guò)電機(jī)，把黃豆攪拌成粉沫。 2.5.2 加熱電路的作用 加熱電路的作用是通過(guò)加熱管，把攪拌成粉沫的黃豆以經(jīng)煮熟。 2.5.3 磨漿及加熱電路的設(shè)計(jì)

37、 單片機(jī)輸出電流經(jīng)三極管放大，來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器閉合，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，把東西攪拌成粉粒。同理，使加熱管發(fā)熱把東西煮熟。磨漿及加熱電路圖如圖2.21所示 圖2.21 磨漿及加熱電路圖 2.5.4 磨漿及加熱電路的工作原理 磨漿及加熱電路由繼電器K1、K2，三極管T2、T3，電阻R15、R16、電容C6、C7以及二極管D1，單片機(jī)Z86E02組成。當(dāng)按下加熱鍵HEAT時(shí)，賦給P0.0一個(gè)低電平，軟件檢測(cè)到P0.0變?yōu)榈碗娖胶?賦給單片機(jī)P2.6腳一個(gè)高電平,使三極管T2飽和導(dǎo)通,電流流過(guò)繼電器K1,使K1閉合,于是電機(jī)得電開(kāi)始打漿。在系統(tǒng)程序的控制下,打漿機(jī)按間歇方式打漿。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)20秒后,單片機(jī)

38、P2.6腳變?yōu)榈碗娖?使三極管T2截止,繼電器K1斷開(kāi),電機(jī)停止打漿,間歇10秒后,單片機(jī)P2.6腳又恢復(fù)為高電平,從而繼續(xù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。如此循環(huán)5次后打漿結(jié)束,單片機(jī)P2.5腳變高電平,使三極管T3飽和導(dǎo)通,從而讓繼電器K2閉合,電阻絲R(HEAT)得電開(kāi)始對(duì)豆?jié){加熱。當(dāng)豆?jié){溫度加熱到75度時(shí),單線數(shù)字溫度傳感器DS1820將溫度信號(hào)傳給單片機(jī),單片機(jī)檢測(cè)到這個(gè)信號(hào)時(shí),使P2.5腳變?yōu)榈碗娖?三極管T3截止,繼電器K2斷開(kāi),電阻絲停止加熱。 2.6 電源電路設(shè)計(jì) 電源是各種電子設(shè)備必不可少的組成部分,其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)以及能否安全可靠的工作。目前常用的直流穩(wěn)壓電源分

39、線性電源和開(kāi)關(guān)電源兩大類。隨著集成電路飛速發(fā)展,穩(wěn)壓電路也迅速實(shí)現(xiàn)集成化,市場(chǎng)上已有大量生產(chǎn)各種型號(hào)的單片機(jī)集成穩(wěn)壓電路。它和分立的晶體管電路比較,具有很多突出的優(yōu)點(diǎn),主要體現(xiàn)在在體積小、重量輕、耗電省、可靠性高、運(yùn)行速度快，且調(diào)試方便、使用靈活，易于進(jìn)行大量自動(dòng)化生產(chǎn)。 2.6.1 電源的作用及組成 (1) 電源的作用 各種電子電路都要求用穩(wěn)定的直流電源供電，由整流濾波電路可輸出較為平滑的直流電壓，但當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載改變時(shí)，將會(huì)引起輸出端電壓改變而不穩(wěn)定。為了獲得穩(wěn)定的輸出電壓，濾波電路的輸出電壓還應(yīng)經(jīng)穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓。 (2) 電源的組成 電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路

40、、穩(wěn)壓電路組成。穩(wěn)壓電源的組成方框圖如圖2.22所示。 電源變壓器 整流電路 濾波電路 穩(wěn)壓電源 圖2.22 穩(wěn)壓電源的組成方框圖 ① 電源變壓器：將電網(wǎng)提供的220V交流電壓轉(zhuǎn)換為各種電路設(shè)備所需的交流電壓。 ② 整流電路：利用單向?qū)щ娖骷⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成脈動(dòng)直流電路。 ③ 濾波電路：利用儲(chǔ)能元件（電感或電容）把脈動(dòng)直流電轉(zhuǎn)換成比較平坦的直流電。 ④ 穩(wěn)壓電路：利用電路的調(diào)整作用使輸出電壓穩(wěn)定的過(guò)程稱為穩(wěn)壓。 2.6.2 電源技術(shù)指標(biāo) 輸入電壓 AC 220V 輸出電壓 DC 5V 輸出電流 I0

41、 1A 2.6.3 整流二極管、變壓器容量的計(jì)算與選擇 據(jù)整流原理，因?yàn)閁o=0.9U2則可以得到U2=Uo/0.9=5V/0.9≈5.56V 。再考慮到變壓器、繞阻損耗(壓降)和整流二極管的壓降,在工程中必須再在上述基礎(chǔ)上增加5%，即U2=5.56×(1+5%)≈5.83V，整流二極管的承受最大的反向電壓UD1=21/2U2≈8.24V,同理,UD2=21/2U2≈8.24V因?yàn)榉€(wěn)壓器的最大電流是3A,所以流過(guò)二極管的最大電流ID1=1/2Ii=0.75A ID2=0.75A; 綜上所序,D1中的四個(gè)二極管的耐壓值至少為8.24V,允許流過(guò)的最大電流為0.75A；D

42、2中的四個(gè)二極管的耐壓值至少應(yīng)該為8.24V,允許流過(guò)的最大電流為0.75A。 由于變壓器輸入的電壓是220V，而副線圈輸出的電壓是12V，故有N=U1/U2=220/12=18.1 由于線圈匝數(shù)比只能為一個(gè)整數(shù)，因此匝數(shù)比取18。變壓器副邊的有效值：I2= 1.11×1.5=1.67A。變壓器的容量：S=UI=5.83×1.67=9.74 W。 2.6.4 穩(wěn)壓器的選用 嵌入式控制系統(tǒng)的MCU一般都需要一個(gè)穩(wěn)定的工作電壓才能可靠工作。而設(shè)計(jì)者多習(xí)慣采用線性穩(wěn)壓器件（如78xx系列三端穩(wěn)壓器件）作為電壓調(diào)節(jié)和穩(wěn)壓器件來(lái)將較高的直流電壓轉(zhuǎn)變MCU所需的工作電壓。這種線

43、性穩(wěn)壓電源的線性調(diào)整工作方式在工作中會(huì)大的“熱損失”（其值為V壓降×I負(fù)荷），其工作效率僅為30%～50%。加之工作在高粉塵等惡劣環(huán)境下往往將嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)置于密閉容器內(nèi)的聚集也加劇了MCU的惡劣工況，從而使嵌入式控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性能變得更差。 而開(kāi)關(guān)電源調(diào)節(jié)器件則以完全導(dǎo)通或關(guān)斷的方式工作。因此，工作時(shí)要么是大電流流過(guò)低導(dǎo)通電壓的開(kāi)關(guān)管、要么是完全截止無(wú)電流流過(guò)。因此，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的功耗極低，其平均工作效率可達(dá)70%～90%。在相同電壓降的條件下，開(kāi)關(guān)電源調(diào)節(jié)器件與線性穩(wěn)壓器件相比具有少得多的“熱損失”。因此，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源可大大減少散熱片體積和PCB板的面積，甚至在大多數(shù)情況下

44、不需要加裝散熱片，從而減少了對(duì)MCU工作環(huán)境的有害影響。    采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源來(lái)替代線性穩(wěn)壓電源作為MCU電源的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是：開(kāi)關(guān)管的高頻通斷特性以及串聯(lián)濾波電感的使用對(duì)來(lái)自于電源的高頻干擾具有較強(qiáng)的抑制作用。此外，由于開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源“熱損失”的減少，設(shè)計(jì)時(shí)還可提高穩(wěn)壓電源的輸入電壓，這有助于提高交流電壓抗跌落干擾的能力。 LM2576系列開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓集成電路是線性三端穩(wěn)壓器件（如78xx系列端穩(wěn)壓集成電路）的替代品，它具有可靠的工作性能、較高的工作效率和較強(qiáng)的輸出電流驅(qū)動(dòng)能力，從而為MCU的穩(wěn)定、可靠工作提供了強(qiáng)有力的保證。 LM2576系列開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性如

45、下： (1) 最大輸出電流：3A； (2) 最高輸入電壓：LM2576為40V，LM2576HV為60V； (3) 輸出電壓：3.3V、5V、12V、15V和ADJ（可調(diào)）等可選； (4) 振東頻率：52kHz； (5) 轉(zhuǎn)換效率：75%～88%（不同電壓輸出時(shí)的效率不同）； (6) 控制方式：PWM； (7) 工作溫度范圍：-40℃ ～ +125℃ (8) 工作模式：低功耗/正常兩種模式可外部控制； (9) 工作模式控制：TTL電平兼容； (10) 所需外部元件：僅四個(gè)（不可調(diào)）或六個(gè)（可調(diào)）； (11) 器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制； (12) 封裝形式：TO-220

46、或TO-263。 LM2576內(nèi)部包含52kHz振蕩器、1.23V基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路、熱關(guān)斷電路、電流限制電路、放大器、比較器及內(nèi)部穩(wěn)壓電路等。為了產(chǎn)生不同的輸出電壓，通常將比較器的負(fù)端接基準(zhǔn)電壓（1.23V），正端接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，這樣可根據(jù)輸出電壓的不同選定不同的阻值，其中R1=1kΩ（可調(diào)-ADJ時(shí)開(kāi)路），R2分別為1.7 kΩ（3.3V）、3.1 kΩ（5V）、8.84 kΩ（12V）、11.3 kΩ（15V）和0（-ADJ），上述電阻依據(jù)型號(hào)不同已在芯片內(nèi)部做了精確調(diào)整，因而無(wú)需使用者考慮。將輸出電壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出同內(nèi)部基準(zhǔn)穩(wěn)壓值1.23V進(jìn)行比較，若電壓有偏差，則可用放大器控制內(nèi)部振

47、蕩器的輸出占空比，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。 由LM2576構(gòu)成的基本穩(wěn)壓電路僅需四個(gè)外圍器件，其電路如圖2.23所示。 圖2.23 穩(wěn)壓器電路原理框圖 電感L1的選擇要根據(jù)LM2576的輸出電壓、最大輸入電壓、最大負(fù)載電流等參數(shù)選擇，首先，依據(jù)如下公式計(jì)算出電壓·微秒常數(shù)（E·T）： E·T=（Vin - Vout）×Vout/ Vin×1000/f   (1) 上式中，Vin是LM2576的最大輸入電壓、Vout是LM2576的輸出電壓、?是LM2576的工作振蕩頻率值（52kHz）。  該電路中

48、的輸入電容C2一般應(yīng)大于或等于100μF，安裝時(shí)要求盡量靠近LM2576的輸入引腳，其耐壓值應(yīng)與最大輸入電壓值相匹配。而輸出電容C1的值應(yīng)依據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算（單位μF）： C≥13300 Vin/ Vout×L （2） 上式中，Vin是LM2576的最大輸入電壓、Vout是LM2576的輸出電壓、L是經(jīng)計(jì)算并查表選出的電感L1的值，其單位是μH。電容C鐵耐壓值應(yīng)大于額定輸出電壓的1.5～2倍。對(duì)于5V電壓輸出而言，推薦使用耐壓值為16V的電容器。 二極管D1的額定電流值應(yīng)大于最大負(fù)載電流的1.2倍，考慮到負(fù)載短路的情況，二極管的額定電流值應(yīng)大于LM2576的最大電流限制。二極管的

49、反向電壓應(yīng)大于最大輸入電壓的1.25倍。 Vin的選擇應(yīng)考慮交流電壓最低跌落值（Vac-min）所對(duì)應(yīng)的LM2576輸入電壓值及LM2576的最小輸入允許電壓值Vmin(以5V電壓輸出為例，該值為8V)，因此，Vin可依據(jù)下式計(jì)算： Vin≥（220Vmin/Vac-min） 如果交流電壓最低允許跌落30%（Vac-min=154V）、LM2576的電壓輸出為5V（Vmin=8V），則當(dāng)Vac=220V時(shí)，LM2576的輸入直流電壓應(yīng)大于11.5V，通常可選為12V。 2.6.5 電源工作原理 整個(gè)電源電路如圖2.24所示。接通電源后,220V交流電源經(jīng)變壓器T1降壓,得到+12V的

50、交流電壓,再經(jīng)過(guò)整流濾波電路，得到+12V的直流電壓,又經(jīng)穩(wěn)壓器LM2576輸出+5V電壓給單片機(jī)供電。 圖2.24 電源電路圖 第3章 系統(tǒng)組成及工作原理 3.1 系統(tǒng)組成 系統(tǒng)主要由由穩(wěn)壓電源、Z86E02單片機(jī)、功能電路、沸騰檢測(cè)電路、磨漿電路、加熱控制電路、報(bào)警電路等組成。如圖3.1所示 圖3-1 豆?jié){機(jī)全自動(dòng)控制電路圖 3.2 系統(tǒng)工作原理 電路由Z86E02單片機(jī)控制,全自動(dòng)制漿時(shí),插上電源插頭,接通電源。220V交流電源經(jīng)變壓器T1降壓，得到+12V的電壓，給繼電器JM、JH和

51、報(bào)警蜂鳴器B1供電。穩(wěn)壓器輸出+5V電壓給單片機(jī)。 Z86E02振蕩頻率為4MHz，有P0、P2、P3三個(gè)輸入輸出端口。P0口作為按鍵。P0.0接加熱鍵HEAT，P0.1接全自動(dòng)啟動(dòng)鍵START。鍵未按下時(shí)，P0.0、P0.1分別由電阻R13、R14拉成為高電平（+5V），當(dāng)START鍵或HETA鍵按下時(shí)，P0.0或P0.1變?yōu)榈碗娖?軟件不斷檢測(cè)P0.0和P0.1電平，便知道哪個(gè)鍵被按下，執(zhí)行相應(yīng)的控制動(dòng)作。 Z86E02的P2.4輸出報(bào)警信號(hào)，經(jīng)三極管T4放大，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器B2報(bào)警。P2.5輸出加熱信號(hào)，經(jīng)三極管T3放大，驅(qū)動(dòng)繼電器JH閉合，控制加熱器R（HEAT）加熱。P2.6輸出馬達(dá)

52、驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)三極管T2放大，驅(qū)動(dòng)繼電器JM閉合，控制馬達(dá)M運(yùn)轉(zhuǎn)。為了避免繼電器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)拉弧，分別在JH、JM開(kāi)關(guān)兩端并接RC吸收元件。 P3口為輸入口，內(nèi)有兩個(gè)模擬比較器，其中P3.3為比較器的參考電壓端，由R11、R12對(duì)+5V分壓提供，接比較器的反向輸入端。P3.1為缺水檢測(cè)輸入端，P3.2為沸騰溢出檢測(cè)輸入端，分別接比較器的正向輸入端。 杯內(nèi)加水不夠時(shí)，PW沒(méi)被水淹沒(méi)，PW和PG之間電阻較大，這時(shí)單片機(jī)得到高電平，加熱器、馬達(dá)均不工作。當(dāng)水位正常時(shí)，控制電路控制豆?jié){機(jī)進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到75度左右時(shí)，單線數(shù)字溫度傳感器DS1820,可把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供單片機(jī)處理。單

53、片機(jī)控制停止加熱，并輸出馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)三極管放大，驅(qū)動(dòng)繼電器閉合，控制馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)打漿；打漿電機(jī)按間歇方式打漿：運(yùn)轉(zhuǎn)20秒后停止轉(zhuǎn)運(yùn)，間歇10秒后再啟動(dòng)打漿電機(jī)，如此循環(huán)進(jìn)行打漿５次。打漿結(jié)束后開(kāi)始對(duì)豆?jié){加熱，豆?jié){溫度達(dá)到一定值時(shí)，豆?jié){上溢，泡沫淹沒(méi)PF，和PG之間電阻小，單片機(jī)得到低電平，馬上停止加熱，間歇20秒后再開(kāi)始加熱，如此循環(huán)16次，豆?jié){加工完成，間歇10秒后發(fā)出音響信號(hào)。 第 4 章 程序設(shè)計(jì) 4.1 程序流圖 主程序流圖如圖4.1所示。接上電源，蜂鳴器長(zhǎng)鳴一聲（滴――，約1秒鐘），提示已接通電源。調(diào)缺水檢測(cè)子程序，若缺水，則急促報(bào)警（滴，滴…），若有水，則檢測(cè)全自動(dòng)

54、啟動(dòng)按鍵START是否按下，若按下，則處理START程序；若沒(méi)按下，則檢測(cè)加熱鍵HEAT是否按下，若HEAT鍵按下，則處理HEAT程序，若沒(méi)按下，則返回缺水檢測(cè)程序，循環(huán)進(jìn)行。 開(kāi)始 上電報(bào)警 調(diào)測(cè)水程序 START鍵按下了嗎？ HEAT鍵按下了嗎？ 調(diào)START程序 調(diào)HEAT程序 Y Y N N 圖4.1 主程序流圖 全自動(dòng)啟動(dòng)鍵START程序流程如圖4.2所示。接通攪拌馬達(dá)電源，運(yùn)轉(zhuǎn)20秒，停10秒，共5次，保證馬達(dá)間歇工作。然后關(guān)閉馬達(dá)，調(diào)缺水檢測(cè)子程序，若缺水，則急促報(bào)警，關(guān)閉馬達(dá)；若有水，加熱器通電加熱。檢測(cè)是否沸騰溢出，若沒(méi)有沸騰溢出，則返回缺

55、水檢測(cè)程序，若不缺水，繼續(xù)加熱；若沸騰溢出，溢出小于16次，則加熱停止20秒，避免豆?jié){繼續(xù)溢出；然后缺水檢測(cè)程序，不缺水時(shí)，再加熱。若沸騰溢出達(dá)到16次，即第一次沸騰后，間斷地加熱約5分鐘，保證豆?jié){完全煮熟。最后發(fā)出“滴－，滴，滴”周期性柔和的雙音報(bào)警，提示工作完畢，豆?jié){已做好。 馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)20S停10S，共5次 調(diào)檢水程序 加熱器通電 沸騰溢出嗎 溢出16次嗎 關(guān)加熱器平緩報(bào)警 關(guān)加熱器20S Ｎ Ｎ Ｙ Ｙ 圖4.2 START程序流程圖 加熱鍵HEAT程序流程如圖4.3所示，先調(diào)缺水檢測(cè)程序，若缺水，則報(bào)警，關(guān)加熱器；若有水，加熱器通電加熱，檢測(cè)是否沸騰溢

56、出。若沒(méi)有沸騰溢出，則返回檢測(cè)是否缺水，不缺水，繼續(xù)加熱；若沸騰溢出，然后發(fā)出“滴－，滴，滴”周期性的雙音報(bào)警，提示加熱完畢。 調(diào)檢水程序 加熱器通電 沸騰溢出嗎 關(guān)加熱器平緩報(bào)警 Ｙ Ｎ 圖４.３ HEAT程序流程圖 4.2 程序設(shè)計(jì) (1) 主程序: ORG 0000H AJMP MAIN · ORP 200H MAIN: ORL P2.4, #03H MOV A， P2.4 LCALL AD

57、 ;調(diào)測(cè)水程序 JC START ; 判斷START按下了嗎? JNZ START ;有鍵按下 LCALL START ;調(diào)START程序 JC HEAT ; 判斷HEAT按下了嗎? JNZ HEAT ;有鍵按下 LCALL HEAT

58、 ; 調(diào)HEAT程序 SJMP MAIN (2) START子程序: START：MOV A, START LCALL D20S ；調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)20S子程序 LCALL D10S ；調(diào)停10S子程序 LCALL FLASA5 ；調(diào)5次子程序 LCALL AD ；調(diào)測(cè)水程序

59、 MOV A, P2.5 JC K ；判斷沸騰溢出 JNZ K ；有沸騰溢出則轉(zhuǎn)移 LCALL AD LCALL FLASA16 ；調(diào)沸騰溢出16次子程序 JC FLASA16 ；判斷有16次了嗎? JNZ FLASA16

60、 ；有16次則轉(zhuǎn)移 MOV IE , P2.5 ；關(guān)加熱器 LCALL DELAY ；調(diào)加熱器子程序 MOV IE, P2.5 JNB FH, TT ；等待20S DJN 20H, TT ；判20S定時(shí)到否 SETB FH ；20S到標(biāo)志

61、 LCALL AD (3) HEAT子程序： HEAT：MOV A, HEAT LCALL AD ；調(diào)檢水程序 MOV A, P2.5 JC K ；判斷沸騰溢出 JNZ K ；有沸騰溢出則轉(zhuǎn)移 MOV IE, P2.5 MOV A, P2.4

62、LCALL AD ；沒(méi)沸騰溢出則調(diào)檢水程序 第 5 章 產(chǎn)品制作與調(diào)試 5.1 PCB板設(shè)計(jì) 印刷電路板(PCB)是電子產(chǎn)品中電路元件和器件的支掌件。它提供電路元件和器件之間的電氣連接。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，PCB設(shè)計(jì)的好壞對(duì)抗干擾能力影響很大。 要使電子電路獲得最佳性能，元器件的布局及導(dǎo)線的布設(shè)很重要。為了設(shè)計(jì)質(zhì)量好、造價(jià)低的PCB，應(yīng)遵循以下的一般性原則。 (1) 布局 首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸大時(shí)，印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；尺寸過(guò)小時(shí)，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后，再確定

63、特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。 在確定特殊元件的位置時(shí)要遵守以下原則： ① 盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。 ② 某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。 ③ 重量超過(guò)15g的元器件，應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問(wèn)題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。 ④ 對(duì)于電位器、可

64、調(diào)電感器、可變電容器、微動(dòng)開(kāi)關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上方便調(diào)節(jié)的地方；若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。 ⑤ 應(yīng)留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。 根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要符合以下原則： ① 按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。 ② 以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB板上。盡量減少和縮短各個(gè)元器件之間的引線和連接。 ③ 在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般

65、電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣，不但壯觀，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。 ④ 位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形，長(zhǎng)度比為3：2或4：3。電路板面尺寸大于200mm×150mm時(shí)，應(yīng)考慮電路板所受的機(jī)械強(qiáng)度。 (2) 布線 布線應(yīng)遵循以下原則： ① 輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋耦合。 ② 印制板導(dǎo)線的最小寬度主要，由導(dǎo)線與絕緣基板間的黏附強(qiáng)度和流過(guò)它們的電流值決定。當(dāng)銅箔厚度為0.5mm、寬度為1～15mm時(shí)，通過(guò)2A的電流，溫度不會(huì)高于3℃。因此，導(dǎo)線寬度為1.5mm可滿足要求。對(duì)于集成電路

66、，尤其是數(shù)字電路，通常選0.02～0.3mm導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小于5～8mil。 ③ 印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，應(yīng)盡量避免使用大面積銅箔，否則，長(zhǎng)時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀。這樣利于排除銅箔與基板間黏合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。 (3) PCB及電路抗干擾措施 ① 電源線設(shè)計(jì) 根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)

67、，使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。 ② 地線設(shè)計(jì) ·正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地 ·數(shù)字地與模擬地分開(kāi) ·接地線應(yīng)盡量加粗 ·接地線構(gòu)成閉環(huán)路 ③ 退耦電容配置 ·電源輸入端跨接10～100uF的電解電容器。如有可能，接100uF以上的電容更好。 ·原則上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01PF的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每個(gè)4～8個(gè)芯片布置一個(gè)1～10PF的鉭電容。 ·對(duì)于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接入退耦電容。 ·電容引線不能太長(zhǎng)，尤其是高頻旁路電容不能有引線。