智能豆浆机控制系统的设计

毕业设计（论文）

题 目

系 （院）

专 业

班 级

学生姓名

学 号 指导教师

职 称

智能豆浆机控制系统的设计 电气工程系 电气工程与自动化 2010级4班 赵思佳 1014090429 史雁峰 讲 师

二〇一四年六月二十日

独 创 声 明

本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文) ，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:

二〇一四年 月 日

毕业设计（论文）使用授权声明

本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。

本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。

（保密论文在解密后遵守此规定）

作者签名:

二〇一四年 月 日

智能豆浆机控制系统的设计

摘 要

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。 关键词：豆浆机，单片机，省时

The Design of the Control System for Intelligent

Soybean Milk Machine

Abstract

Soybean Milk is our country people's favorite drink. The traditional production method is to Soybean Milk soybeans soaked in water become soft, and then use the stone grinding, filtering, and the filtering the slurry can be cooked well.Because Soybean Milk is our traditional drinks, we will continue, but modern life we may not have their own stone to grind Soybean Milk, how the age of electricity in this fast-paced without losing the traditional diet, that is Soybean Milk machine was born.Soybean Milk machine is first heated and then the traditional grinding, and polishing simultaneously with the heating can not, it would take a long time.A Soybean Milk machine rapidly and efficiently found recently in the market, make a cup of Soybean Milk only about 3 minutes, but when you taste this cup Soybean Milk you will share the flavor of paste.Is there a Soybean Milk machine can save time, and make Soybean Milk and delicious, in the current market haven't found. So I in the inheritance of the traditional Soybean Milk taste, but also accord with the fast pace of modern life, to design an efficient and delicious Soybean Milk machine.The design is improved in the traditional Soybean Milk machine, the main measures is to continue heating in beating at the same time, and with the large power heating at the beginning of heating, heating will take the initiative to open a defoaming device, these three points can save a lot of time, the whole process in ten minutes left and right; at the same time will finally be a heating power high conversion for small power heating in the heating process, to ensure Soybean Milk delicious. Finally, the control core of this system is AT89S51 MCU.

Keywords: Soybean Milk machine, single chip, time-saving

目 录

第一章 绪论 ....................................................................................................................... 1

1.1 引言 .............................................................................................................................. 1

1.2 设计的意义 .................................................................................................................. 2

第二章 智能豆浆机控制系统的整体方案 ....................................................................... 3

2.1 豆浆机控制系统的硬件整体方案 .............................................................................. 3

2.2 豆浆机控制系统的软件整体方案 .............................................................................. 5

第三章 智能豆浆机控制系统的硬件设计 ....................................................................... 6

3.1 控制模块的设计 .......................................................................................................... 6

3.1.1 单片机的选用 ........................................................................................................... 6

3.1.2 AT89S51的简介 ..................................................................................................... 6

3.1.3 外部与单片机的连接 ............................................................................................... 8

3.2 电源模块的设计 .......................................................................................................... 8

3.2.1 电源模块的电路 ....................................................................................................... 8

3.2.2 稳压器的选用 ........................................................................................................... 9

3.3 加热模块与磨浆模块电路的设计 ............................................................................ 10

3.4 水位检测模块及溢出检测模块电路的设计 .............................................................11

3.5 报警模块电路的设计 ................................................................................................ 12

3.6 主动消泡装置 ............................................................................................................ 12

第四章 智能豆浆机控制系统的软件设计 ..................................................................... 13

4.1 智能豆浆机控制系统的流程的设计 ........................................................................ 13

4.2 智能豆浆机控制系统主要程序 ................................................................................ 15

第五章 结论 ..................................................................................................................... 16

参考文献 ........................................................................................................................... 17

谢 辞 ................................................................................................................................. 18

附录 ................................................................................................................................... 19

第一章 绪论

1.1 引言

在汉代的时候，我们聪明的祖先就制作出了豆浆，它伴着我们的饮食文化，随着时代的发展流传到现在，可以说是我们中国人用餐上老少都喜欢的饮品。豆浆富含多种营养物质，如蛋白质、维生素B 类、磷脂及烟酸等，可以预防老年痴呆、动脉硬化及增强脑动力等功效；同时豆浆还含有钙、铁、锌等矿物质，能够促进儿童发育成长；还有就是豆浆还可以养颜，对年轻女性来说再好不过了。我国著名中医药书《本草纲目》就对豆浆有详尽的介绍，称豆浆是一种四季皆宜的美味饮品，冬季喝豆浆可以益脾暖胃，活血通络，延年益寿；夏季喝豆浆可以散热解暑，驱汗排毒；秋季喝豆浆可以降干除燥，增湿养颜；春季喝豆浆可以身体调和，滋阴润肺。同时在以黄豆为主要原料的基础上，加上少许红枣、红豆、枸杞或其他谷物来调制的豆浆营养会更加丰富。由于近些年国内奶制品不断出现各种各样的安全问题，人们将目光更加的投向了这一古老而又传统的豆浆上，可以说豆浆将会在这个现代社会里有无限的想象空间。传统豆浆的制作方法是先将黄豆用温水浸泡变软后，用石磨研磨，再将生豆汁过滤出来，最后再把生豆汁加热煮熟就完成豆浆的制作了。随着电气时代的到来，我们的科技也日新月异，人们不断的追求进步，90年代初九阳公司研制成了世界上第一台豆浆机，开启了豆浆机时代。豆浆机的产生为我们的生活带来了很多方便，为豆浆的传承与发展做出了贡献。并且豆浆机在这些年的不断发展中进行了不断地改进与完善。但我还是对当前的豆浆机感到有不足的地方。

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。把对这两类豆浆机改进的措施集成到一台豆浆机上，就是我本次毕业设计所要设计的既省时又美味的豆浆机，我将这台豆浆机的控制系统称为智能豆浆机的控制系统，即我本次毕业设计的主要任务。

1.2 设计的意义

中国是一个具有5000年历史的文明古国，有许多灿烂而又辉煌的文化，这些文化有一些在历史的长河中已经消失，我不希望豆浆也会在这个快生活的现代社会中消失或者是失去它传统的味道。同时现代文明的我们对健康越来越重视，而豆浆是一种再好不过的健康饮品了。我们要将豆浆发扬光大，传承祖先给我们留下的宝贵财富，再结合我所学的相关专业，用科学创新来传承文化传统。

这就是我本次设计的意义，即在创新中继承传统，在传承中收获健康！

第二章 智能豆浆机控制系统的整体方案

2.1 豆浆机控制系统的硬件整体方案

如图2-1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，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，所以这一环节就像盖房子要打好地基一样，一定要做好前期对各个模块数据的精确分析，以便选择准确的电源。硬件设计的第二环节就是水位检测模块，其主要功能就是对做豆浆开始前加水的多少作出判断，以判断出水多或水少。溢出检测模块就是在煮浆过程中对豆汁可能溢出的检测，这是豆浆机细节设计的体现。加热模块就是对水和豆浆进行加热，是豆浆机的主要功能之一。打浆模块就是用电动机带动刀片对黄豆打磨，将黄豆打碎，与水混合后成为豆汁，也是豆浆机的重要功能之一。报警模块就是在豆浆机煮浆完成后，利用蜂鸣器报警提示豆浆已经做好，或者是在水位检测时，如果水位不符合标准，报警模块就会报警。而本设计的硬件核心就是控制模块了，由于本设计综合了费用、豆浆机的体积大小及可操控性等多方面的考虑，最终决定采用以基于单片机为平台的控制系统，该模块主要作用就是通过电源给电之后，对其他模块进行有效地控制。具体到控制水位如何检测，控制加热模块何时加热、如何加热、控制加热器如何改变功率，控制打浆模块如何工作等等，可以说控制模块就是本设计的核心、重中之重。豆浆机控制系统的硬件缺了哪一环都不行，他们相互依存，缺一不可。

图2-1 豆浆机硬件结构组成框图

2.2 豆浆机控制系统的软件整体方案

说起豆浆机控制系统的软件设计，其实就是在以硬件单片机为载体，对单片机进行编程了，编程的语言使用C 语言进行有效编程。当然在我的编程前，我还要做一些准备，要对豆浆机工作的流程整理清楚、准确，画出一个豆浆机的工作流程图，然后根据流程图的各个环节运行的要求进行C 语言编程。其大体运行流程如下：（1）插上220V 电源，豆浆机通电，向豆浆机里加豆，再加水，水位检测装置对水位检测，若水位不达标超过标准则报警，若水位达标则可以进行下一环节。（2）水位检测达标后，加热器开始对冷水加热，此时加热器的加热功率为1600W ，之所以选用大功率，其目的就是快速加热，节省时间，水温加热到80℃时进行下一个环节，这个过程需要3分钟。（3）水温达到80℃时，打浆模块开始工作，同时1600W 的加热器继续加热煮浆工作，120秒后，加热器功率变为800W 进行煮浆工作，电机继续打浆，60秒过后，打浆模块停止工作，进行下一环节。另外，若此环节有溢浆情况发生，则加热器暂停5秒钟，之后再回到主程序，但需要多加热5秒补偿温度。（4）此环节的加热器在400W 功率下工作，30秒后，若有大量泡沫或豆浆溢出则启动主动消泡装置，若没有，则进行下一环节。（5）此环节加热器改为在350W 下进行文火煮浆，文火煮浆180秒后，停止加热，半分钟后，蜂鸣报警装置响起，提示主人豆浆已经制作完成，可以尽情享用美味的豆浆了。整个软件控制结束。顺着这个流程环节去编程就可以完成软件控制系统了。

第三章 智能豆浆机控制系统的硬件设计

3.1 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。

3.1.1 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。

3.1.2 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 。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；（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）P0.0~0.7、P1.0~1.7、P2.0~2.7及P3.0~3.7这些引脚属于I/O口引脚。其引脚图如图3-1所示。

P1.0 VCC

P1.1 P0.0

P1.2 P0.1

P1.3 P0.2

P1.4 P0.3

P1.5/MOSI P0.4

P1.6/MISO P0.5

P1.7/SCK P0.6

RST P0.7 P3.0/RXD AT89S51 P3.1/TXD ALE/PROG

P3.2/INT0 PSEN

P3.3/INT1 P2.7

P3.4/T0 P2.6

P3.5/T1 P2.5

P3.6/WR P2.4

P3.7/RD P2.3

XTAL2 P2.2

XTAL1 P2.1

VSS P2.0

图3-1 AT89S51引脚图

3.1.3 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。

3.2 电源模块的设计

电子设备离不开电源，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。

3.2.1 电源模块的电路

电源模块由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成。其电路如图3-2所示。其中，电源变压器是将电网提供的220V 交流电压转换成为各种电路设备所需的交流电压；整流电路是利用单向导电器件将交流电转换成脉动直流电路；滤波电路是利用储能元件（电感或电容）把脉动直流电转换成比较平坦的直流电；稳压电源是利用电路的调整作用使输出电压稳定的过程称为稳压。其工作原理如下：当电源插头插入220V 交流电，变压器N 1开始对220V 交流电U 1进行降压，从次级输出12V 左右的低压交流电U 2，从而适应电路的使用要求。由U 1/U2=220/12≈18.1，所以变压器线圈匝数比取为18。整流硅对次级输出的交流电U 2进行桥式整流，再由C 1和C 2进行滤波，从而形成较平滑的12V 直流电U 3，这里的整流部分实际中是用一个整流模块所代替，我选用的是爱浦品牌的WA10-12S12EA 型号的整流模块，它可使12V 的交流电U 2转化为12V 的直流电U 3送给三端集成正输出稳压器7805进行稳压调整，同时作为加热与磨浆电路中继电器的工作电源。经7805稳压作用后输出+5V的直流电压，再经C 3和C 4滤波后输出纹波很低的+5V电压U 4，作为单片机的工作电源，以保证单片机工作时的稳定和可靠。

U 4

U 3

图3-2 电源模块电路

3.2.2 稳压器的选用

集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。由于集成稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、重量轻等显著优点，在各种电源电路中得到了普遍的应用。常用的集成稳压器有：金属圆形封装、金属菱形封装、塑料封装、带散热板塑封、扁平式封装、双列直插式封装等。在电子制作中应用的较多的是三端固定输出稳压器。

78XX 系列集成稳压器是常用的固定正输出电压的集成稳压器，输出电压有5V 、6V 、9V 、12V 、15V 、18V 、24V 等规格，最大输出电流为1.5A 。它的工作原理：取样电路将输出电压按比例取出，送入比较放大器与基准电压进行比较，差值被放大后去控制调整管，以使输出电压保持稳定。它的内部含有限流保护、过热保护和过压保护电路，采用了噪声低、温度飘逸小的基准电压源，工作稳定可靠。78XX 系列集成稳压器为三端器件，一脚为输入端，一脚为接地端，一脚为输出端，使用十分方便。在此设计中我选用的是78XX 系列中的7805，它能够提供多种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达1A ，虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。在本设计中就是利用它把12V 的直流电压变成5V 的稳定电压给单片机提供电源，以确保正常工作。

3.3 加热模块与磨浆模块电路的设计

我将加热模块电路与磨浆模块电路组在一起如图3-3所示。加热模块电路主要是由一个加热管R 1、一个电磁继电器ER 1、一个三极管T 1及保护电阻等组成。其中加热管R 1的功率范围在300W 至1600W ，工作电压是家庭电压220V ，它的作用就是加热作用；三极管T 1的作用就是把AT89S51的引脚P3.0发出的高电平进行放大，再传送给继电器ER 1；电磁继电器ER 1采用的是吉升电子的SRD-12VDC-SL 型号，工作电压为12V 直流电，它的作用是在从T 1传来电流后，触电动作，使加热管R 1电路通电导通进行加热工作。磨浆模块电路是由一个电机M 1、一个电磁继电器ER 2、一个三极管T 2等部分组成。打浆电机选用串励电动机M 1，它的工作电压为220V ，是交流与直流两用的电机，且其马力大、体积轻巧，是家庭用电器的合适之选，在它的轴上装上刀片，然后带动刀片飞速旋转打磨黄豆；三极管T 2的作用就是把AT89S51的引脚P3.4发出的高电平进行放大，再传送给继电器ER 2；ER 2与ER 1选用同样型号，其作用就是在获得T 2的电流后触电反应动作，使电机电路导通进行磨浆工作。

图3-3 加热模块与磨浆模块电路

3.4 水位检测模块及溢出检测模块电路的设计

我把水位检测模块电路和溢出检测模块电路弄到一起，如图3-4所示是它们的电路图。这里用到的元件主要是两个探针和两个比较器。其中两个探针分别连接对应的水位检测电极EP 1和溢出电极EP 2，用来检测水位是否符合标准，豆浆是否溢出，当然选择使用探针而不是选择其他的传感器是考虑到探针比较便宜，且能够满足本设计的要求；两个比较器选择LM324型号，分别为记为L 1和L 2。当豆浆机工作时，如果水没过EP 1时，EP 1与地之间的阻值很小，又因为EP 1与R 9分+5V的电压，且此时EP 1分得少，故比较器L 1上的正极电压比负极小，L 1最终输出低电平，豆浆机将会正常运转。如果水没有没过EP 1，则同样的道理比较器L 1最终会输出高电平，豆浆机会报警。这样就判断出所加的的水是否符合标准了。如果豆浆没有沸腾时，防溢出电极EP 2与水面没有连成一体，使得EP 2与地的阻值特别大，则EP 2分得电压比R 10大，比较器L 2的正极电压比负极大，使L 2最终输出高电平；如果豆浆沸腾了，且接触了防溢出电极EP 2，则会使L 2的负极电压高于正极电压，使L 2最终输出低电平，通过对单片机的编程软件就会判断出是否溢出豆浆。

EP

图3-4 水位检测模块与溢出检测模块电路

3.5 报警模块电路的设计

报警模块的电路如图所3-5示，它是由一个三极管T 3、一个电阻R 11及一个蜂鸣器B 1所构成。报警模块电路的工作流程就是当豆浆机工作完成时或是水位检测不符标准时，单片机会根据P1口发来的高电平信号继而向P3.5接口发出信号，并通过三极管T 3使得信号的功率被放大，最终使蜂鸣器报警发出通知。

图3-5 智能豆浆机控制系统的报警电路

3.6 主动消泡装置

当豆浆机煮浆过程中，由于温度大，会使豆浆中的酸性物质产生大量的泡沫，影响正常煮浆工作，为了不停止工作，节省大量时间，所以需要一个主动的消泡装置。在电动机的主轴上按挂两个金属棒，金属棒采用铜制的金属材料，其导电性能优，并且在多次试验下的数据表明，金属棒装设在防溢电极下面2.5厘米处，它的消泡效果最好，这样就完成了主动消泡装置的设计。

第四章 智能豆浆机控制系统的软件设计

4.1 智能豆浆机控制系统的流程的设计

图4-1 智能豆浆机控制系统的流程图

如图4-1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EP 1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T 1通电，经放大后使得电磁继电器ER 1的触点动作，接通了加热管R 1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T 2通电，再经放大使得电磁继电器ER 2动作接通磨浆模块电路，电机M 1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动消泡装置，若没有，则进行文火煮浆。文火煮浆同样是通过改变占空比改变加热管的功率，此阶段用350W 进行加热煮浆，目的就是使豆浆口味纯正，这样煮浆3分钟后停止加热，豆浆煮好。若此过程中沸腾的豆浆溢出，CPU 会发出

信号启动主动消泡装置。

第六环节为报警程序。豆浆煮好30秒钟之后，中央处理器会向接口P3.5发出指令，使P3.5变为高电平，并经过三极管T 3放大后使蜂鸣器发出响声，告诉主人豆浆已经煮好，可以享用了。

4.2 智能豆浆机控制系统主要程序

智能豆浆机控制系统的主程序参看附录。

第五章 结论

本设计到此已经结束，通过前期的大量准备，包括资料查询、咨询老师与同学，基本上已经把我自己的设计理念呈现出来了。通过本次的毕业设计可得到以下几点结论：（1）本设计的控制核心是单片机AT89S51，通过软件的编程控制最终实现了控制系统的运行，AT89S51完全能够满足本设计的要求。电源模块通过变压、整流、稳压等步骤将家庭220V 交流用电转化为12V 、5V 的豆浆机各部分所需的用电。加热模块通过单片机改变占空比逐渐将其加热功率大小由1600W 经800W 、400W 最后转为350W 进行文火煮浆，完成了本次设计要求的达到高效美味的任务。磨浆模块通过单片机的控制进行打浆工作，同时还可以完成消泡工作。（2）通过对豆浆机检测水位、加热、打浆、煮浆等工作的流程进行软件编程，成功完成了豆浆机的工作要求。（3）这次毕业设计还是有不少缺憾，还有许多想法与理念没能实现。虽然它的名字叫智能豆浆机，但似乎没有那么的智能，其实我可以在豆浆机上安装一个无线WIFI 模块，通过智能手机在家里的每个角落控制豆浆机或是知道豆浆机的工作状态，这样它就会智能得多了，但时间已经不允许我这么做了，所以还是留下了遗憾。再者就是我对电源电路设计的不是那么完美，其稳定性还需要提升。

参考文献 [1] 冯垛生. 变频器使用指南[M].北京:人民邮电出版社,2006:36-37.

[2] 张毅刚, 彭喜元, 彭宇. 单片机原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2010:16-33.

[3] 凌志勇. 智能豆浆机的设计[D].广东:广东电力工业学院仿真中心,2003.

[4] 汤光华, 宋涛. 电子技术[M].北京:化学工业出版社,2005:50-53.

[5] 陈友德.DJJ-1250型全自动家用豆浆机[J].今日科技.1994, 第3期:9-17.

[6] 邱世安主编. 机电一体化技术[M].西安:电子科技大学出版社,2004:43-50.

[7] 张向锋. 智能型豆浆机控制系统的开发[J].洛阳工学院学报.2001,6月第一期:12-23.

[8] 张友汉. 电子线路设计应用手册[M].福建:科学技术出版社,2000:56-58.

[9] 许大中等. 电机控制[M].杭州:浙江大学出版社,2002:60-83.

[10] Karl Heinz-John, Michal Tiegelkamp.IEC61131-3: Programming Industrial Automation Systems, Springer-Verlag Benlin Heidelberg[M]. 2001:10-11.

谢 辞

转眼间4年的大学生涯就要结束了，这四年来不仅学得开心，玩得也比较快乐。在这毕业设计期间，我非常感谢我的指导老师史雁峰老师，在这期间，他很热情的帮助我，对我提出的问题都会详细的解答，并提出了很多宝贵的意见，真的很感谢他。当然还有学校的其他老师与同学们，我同样要谢谢你们。正是你们的无私教导与关怀，我才能为完成本次毕业设计打下坚实的专业基础，谢谢你们！同样我还要感谢我的父母，因为他们始终是我的精神支柱，谢谢你们的哺育之恩！同时我也要感谢我无比热爱的母校--滨州学院，谢谢你给我提供这样一个平台，谢谢！

离别真的是人生中的一大痛苦，我也即将要离开学校了，离开我的老师与同学们了，虽然不舍，但也不容选择。最后献出我深深的祝福，祝福我的母校越办越好，培养出更多优秀的人才，祝愿我的老师与同学们工作顺利、幸福美满，当然也给我自己一个祝福，希望自己在以后的路上干得漂亮！

附录

豆浆机控制系统的主程序：

void delay(uint z) //延时子函数

{

uint x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

}

//main:主函数

void main(void)

{ io_init(); //端口初始化

SP=0x5F;

MOT=0;

HET=0;

MOTS=0;

HETS=0;

P1=0xFF;

TIMER_init();

flag=0;

flag_buz=0;

EA=1;

while(LOW==1)BUZ=0; //有水检测

while(KEY==1); //判键

delay(10);

while(KEY==1);

if(HIG)

{HETS=1; //水位不超，开始工作

LEDS=1;

TR1=1;

}

while(1) //循环检测

{ if(LOW) //水烧干，停止工作

{

HETS=0;

MOTS=0;

LEDS=0;

TR1=0;

BUZS=1;

}

if(MOTS==1) MOT=0;

else MOT=1;

if(HETS==1) HET=0;

else HET=1;

if(LEDS==1) LED=0;

else LED=1;

if(BUZS==1) BUZ=0;

else BUZ=1;

if(flag_buz)

{

for(i=0;i

{

delay(1500);

BUZ=!BUZ;

}

} //到打浆时间，电机工作

//Timer1Int:定时中断子程序, 用于显示输出及按键延时计时,1ms //-------------------------------------------------------------------

void Timer1Int(void) interrupt 3

{

TH1=0x3C; //定时1s

TL1=0xB0;

Num1++; //超时计数

if(Num1

{

if(HIG==0)

delay(1000);

if(HIG==0)

{

HETS=0; //加热3分钟内碰防溢电极 停止工作 MOTS=0;

TR1=0;

BUZ=0;

}

else

{HETS=1; //1600W 加热3分钟

MOTS=0;

}

}

if(Num1>1800&&Num1

{ if(HIG==0)

delay(1000);

if(HIG==0)

{

HETS=0; //加热2分钟内碰防溢电极停止 TR1=0;

TR0=1; MOTS=1;

}

else

{

HETS=1; //1600W加热2分钟 电机运行2分钟 MOTS=1;

}

}

if(Num1>3000&&Num1

{

if(HIG==0)

delay(1000);

if(HIG==0)

{

TR1=0;//加热1分钟内碰防溢电极停止

TR0=1;

HETS=0; MOTS=1;

}

HETS=1; //800W 加热60秒 TR0=1; HETS=0; MOTS=1;

}

HETS=1; //400W 加热30秒

else HETS=0; HETS=1; //350W 加热3分钟 else HETS=0;

if(HIG==0)

delay(1000);

if(HIG==0)

}

if(Num1>6000)

{

LEDS=0; //时间到，全部停止

HETS=0;

TR0=0;

MOTS=0;

TR1=0;

flag_buz=1;

}

}

void Timer0Int(void) interrupt 1

{ TH0=0x3C; //定时1s

TL0=0xB0;

Num2++; //超时计数

Num3++; //超时计数

if(Num1>1800&&Num1

{

{ } TR0=1;

if( Num2

{

HETS=0; //停止加热5s

}

if(Num2>50&&Num2

{

HETS=1; //加热5s

}

if(Num2>100)

{ TR0=0;

TR1=1;

Num2=0;

}

}

if( Num1>3000&&Num1

{ if( Num2>10&&HIG==0)

{

HETS=0; //泡沫碰防溢电极超1s ， flag=1;

}

if(flag==1&&Num2>10&&Num2

}

if (flag==1&&Num2>60&&Num2

}

if(flag==1&&Num2>110)

{ TR0=0;

停止加热

滨州学院本科毕业设计（论文）

} } TR1=1; Num2=0; flag=0;

if( Num1>3900&&Num1

}

if( Num2>=10&&HIG==0) { HETS=1; //泡沫碰防溢电极超1s } if(flag==1&&Num2>10&&Num360) { MOTS=0; TR0=0; TR1=1; Num2=0; HETS=1; //延迟5s MOTS=1; Num3=0; flag=1; Num3=0; } flag=0; 25