電器與工具
豆?jié){機(jī)控制板設(shè)計開發(fā)
豆?jié){作為一種經(jīng)濟(jì)健康食品，越來越受到人們的歡迎。本文介紹以AT89C2051單片機(jī)為核心控制部件的智能型全自動家用豆?jié){機(jī)，可選擇單獨(dú)粉碎、單獨(dú)煮漿或全自動運(yùn)行，采用模糊控制技術(shù)，集打漿、煮漿、保護(hù)、警示于一體，可方便、快捷地制作出衛(wèi)生健康、合乎個人口味的熟豆?jié){。
一、智能型豆?jié){機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理
豆?jié){的加工主要包括粉碎打漿和加熱煮漿兩個過程。傳統(tǒng)的加工方式這兩個過程是分開的，即先進(jìn)行粉碎而后再加熱。這里面存在著制作工藝復(fù)雜、出漿率不高、加熱易溢出及加熱時間不好掌握等問題。智能型豆?jié){機(jī)采用微電腦模糊控制技術(shù)，模擬人工操作，全自動控制打漿和煮漿，使復(fù)雜的傳統(tǒng)制作工藝變得簡單易用。
我們設(shè)計的智能型豆?jié){機(jī)主要由高速串勵電機(jī)、加熱管、網(wǎng)罩、感溫探棒、防溢電極、單片機(jī)控制面板、控制按鈕以及聲光報警器件等幾部分組成。高速串勵電機(jī)負(fù)責(zé)粉碎打漿，加熱管進(jìn)行加熱煮漿，感溫探棒進(jìn)行水溫測量，防溢電極防止豆?jié){加熱溢出，采用蜂鳴器和雙色燈進(jìn)行聲光報警，控制面板根據(jù)命令和輸入狀態(tài)信號，模糊控制各個部件按程序進(jìn)行加熱、粉碎等系列工作全自動完成。
根據(jù)反復(fù)試驗所得到的結(jié)果，我們確定了制作豆?jié){的最佳工藝流程，并結(jié)合豆?jié){機(jī)各個部件的特性，確定了以下設(shè)計方案：
(1)粉碎。串勵電機(jī)工作轉(zhuǎn)速可達(dá)到12kr/s左右，大約1min時間便可將豆粒徹底粉碎。但由于該電機(jī)不可長時間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以粉碎時間分為4個15s完成，間歇停機(jī)15s。為了提高工作效率，充分利用粉碎間歇時間進(jìn)行豆?jié){加熱。
(2)加熱。加熱分為“粉碎前預(yù)加熱”、“粉碎間歇加熱”和“煮漿加熱”三個過程?！爸鬂{加熱過程”是從粉碎后加熱的第一次沸騰開始計時，大約需要5min。“粉碎前預(yù)加熱”是將水溫加熱至80℃，縮短粉碎后加熱至豆?jié){沸騰的時間，防止粉碎后煮漿時間過長所易造成的糊鍋現(xiàn)象，此外還有出漿率高、豆?jié){口味更佳的效果。
(3)命令輸入。命令輸入采用“啟Π?！?、“加熱”、“粉碎”三個按鍵。豆?jié){機(jī)接通電源后或停止?fàn)顟B(tài)下按“啟Π?！辨I進(jìn)行全自動工作，按“加熱”鍵則進(jìn)行單獨(dú)加熱5min操作，按“粉碎”鍵則進(jìn)行單獨(dú)粉碎15s操作;在全自動、單獨(dú)加熱或單獨(dú)粉碎等工作過程中，若按“啟Π停”鍵將停止一切操作，恢復(fù)到起始狀態(tài)。
(4)聲光報警。為了便于人們監(jiān)測整個工作過程，在工作狀態(tài)切換時，有紅綠燈的顯示和蜂鳴提示，工作完畢聲光報警十次。工作過程中如有危險操作，也進(jìn)行聲光報警。
(5)安全要求:上電后對水位進(jìn)行判斷，防止添水過多;在整個工作過程中，對水位實時檢測，嚴(yán)防無水干燒。
(6)采用軟硬件抗干擾技術(shù)，提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。硬件上主要是采用濾波電路抑制干擾源，WDT監(jiān)控電路防止因干擾造成的程序錯亂和死機(jī)現(xiàn)象。軟件上主要采用填碼技術(shù)、指令冗余技術(shù)、設(shè)置模塊入口標(biāo)志和智能恢復(fù)現(xiàn)場等技術(shù)配合硬件增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。
二、豆?jié){機(jī)電路設(shè)計
硬件電路的設(shè)計主要包括電源部分、中央處理單元、監(jiān)控電路、信號檢測電路、控制電路和人機(jī)接口電路等六個部分。
(1)電源電路采用12.5V變壓器變壓，而后進(jìn)行整流濾波，再通過7805穩(wěn)壓管得到+5V的工作電源。
(2)中央處理單元是以AT89C2051為核心的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)。
(3)主要采用外部監(jiān)控芯片IMP706，完成在上電、掉電期間或手動情況下產(chǎn)生復(fù)位信號。
(4)信號檢測電路，Rx為感溫探棒或豆?jié){溶液阻值。水溫檢測是由感溫探棒在80℃左右阻值的躍變，通過比較電路分別生成高低電平，提供給中央處理單元水溫信號;有水無水檢測，由感溫探棒外殼、加熱管外殼、水(豆?jié){)構(gòu)成回路的通斷狀態(tài)通過比較電路分別生成高低電平，提供給中央處理單元作為有水無水信號;溢出與否檢測，由感溫探棒外殼、防溢電極和豆?jié){構(gòu)成回路的通斷狀態(tài)通過比較電路分別生成高低電平，提供給中央處理單元作為溢出與否信號。
(5)控制電路是通過三極管驅(qū)動來控制直流繼電器通斷閉合，從而實現(xiàn)對電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和加熱管加熱的控制。
(6)人機(jī)接口電路包括命令輸入電路、指示燈顯示電路和蜂鳴報警電路。
三、豆?jié){機(jī)控制程序設(shè)計
系統(tǒng)軟件由MCS251匯編語言寫成，由主程序、復(fù)位分析處理程序、命令輸入程序、打漿程序、煮漿程序、狀態(tài)顯示與提醒程序等組成。利用AT89C2051內(nèi)部定時器設(shè)定基本時間單位，由軟件編程實現(xiàn)各個部件的工作次序和時間常數(shù)，通過對相應(yīng)引腳置1或清0控制各個部件工作。在整個程序工作期間，都對水位進(jìn)行判斷，一旦水位低于警戒線，便進(jìn)入報警程序，同時停止加熱和粉碎操作。在全自動或單獨(dú)打碎和加熱工作過程中，若按啟/停按鍵，則停止一切工作，直到有新的按鍵按下。
特別要說明的是利用監(jiān)控電路的抗干擾軟件設(shè)計，即復(fù)位后的分析處理、恢復(fù)現(xiàn)場技術(shù)。因為在實際工作中，由于電機(jī)為感性負(fù)載，進(jìn)行打碎操作的啟停瞬間將對系統(tǒng)造成極強(qiáng)的干擾，常造成程序紊亂甚至晶振停振的現(xiàn)象。此時，監(jiān)控電路將給系統(tǒng)提供復(fù)位信號，迫使系統(tǒng)復(fù)位重新開始工作。為避免系統(tǒng)復(fù)位所導(dǎo)致的程序反復(fù)從開頭運(yùn)行的尷尬現(xiàn)象，需要有軟件的智能恢復(fù)技術(shù)，使程序在系統(tǒng)復(fù)位后能夠切入斷點(diǎn)，繼續(xù)正常工作。
總結(jié)
經(jīng)反復(fù)測試表明，該智能型豆?jié){機(jī)使用方便，它能夠?qū)Π存I操作命令和無水干燒、加熱溢出等現(xiàn)象實時做出判斷和響應(yīng)，監(jiān)控電路也及時有效地對死機(jī)現(xiàn)象做出了反應(yīng)，整個工作過程流暢順利，它的運(yùn)行達(dá)到了最初的設(shè)計要求。由于整個工作過程完全采用程序控制，可根據(jù)不同的硬件和要求，很容易通過調(diào)整相關(guān)的指令和時間常數(shù)等，實現(xiàn)最佳的運(yùn)行效果。該產(chǎn)品已投入市場，受到了消費(fèi)者的歡迎。
以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的智能型豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)示例。如果您有豆?jié){機(jī)控制板設(shè)計需求，可以放心交給我們。我們代理多種單片機(jī)、語音芯片、雙模藍(lán)牙IC、wifi芯片。品牌有松翰單片機(jī)、應(yīng)廣單片機(jī)、杰理藍(lán)牙、安凱藍(lán)牙、全志、瑞昱（realtek）。我們的技術(shù)服務(wù)范圍有：PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙方案、軟硬件定制開發(fā)、APP開發(fā)、小程序開發(fā)、微信公眾號開發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品方案設(shè)計、生活電器開發(fā)、美容儀器研發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用、智能家居控制系統(tǒng)、TWS耳機(jī)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童益智玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品方案設(shè)計等。
- 返回頂部