基于51单片机的智能豆浆机的控制系统的制作方法

本实用新型涉及单片机控制技术领域，尤其涉及一种基于51单片机的智能豆浆机的控制系统。

背景技术：

目前，人们对生活的质量要求越来越高，人们在忙于工作之余，豆浆机是一种新型的家用饮料机，以黄豆为原料，直接加工成熟的热豆浆。若在黄豆中配以芝麻、花生、杏仁等佐料，可以做出各种风味的鲜美饮料。豆浆机由粉碎黄豆的搅拌机、豆浆加热器和控制电路三大部分组成。现有技术中，单片机控制的技术种类繁多，本着精益求精的精神，需要不断的改进与创新。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于51单片机的智能豆浆机的控制系统。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

本实用新型由单片机、按键输入电路、防溢防干烧电路、温度传感器、液晶显示器、报警电路、加温模块和粉碎电机模块组成，所述按键输入电路、所述防溢防干烧电路和所述温度传感器的信号输出端均与所述单片机的信号输入端连接，所述单片机的控制输出端与所述粉碎电机模块连接，所述单片机的温度控制端与所述加温模块连接，所述单片机的报警信号输出端与报警电路连接，所述单片机的显示信号输出端与液晶显示器连接。

具体的，所述单片机型号为STC89C52。所述温度传感器型号为DSl8B20。所述液晶显示器型号为LCD1602的液晶显示器。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型是一种基于51单片机的智能豆浆机的控制系统，与现有技术相比，本实用新型采用单片机的集成自动控制取代了传统的手动粉碎黄豆的方式，实现了制作豆浆过程中的磨浆、滤浆、煮浆完全自动化，不仅大大减少了劳动量，提高了出浆率，避免了烧焦情况，而且软件编程灵活，基本实现全数字化控制，体现了人性化要求。采用上述方法对传统的制作豆浆方式改造后，实现了极高的可靠性和便捷性，并且保持了黄豆原味，极大改善了人们的生活质量；具有推广应用的价值。

附图说明

图1是本实用新型的系统总体结构；

图2是本实用新型的时钟电路；

图3是本实用新型的复位电路；

图4是本实用新型的温度采集电路；

图5是本实用新型的粉碎电路；

图6是本实用新型的加热电路；

图7是本实用新型的防溢和防干烧电路；

图8是本实用新型的液晶显示电路；

图9是本实用新型的按键输入电路；

图10是本实用新型的报警电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示：本实用新型由单片机、按键输入电路、防溢防干烧电路、温度传感器、液晶显示器、报警电路、加温模块和粉碎电机模块组成，所述按键输入电路、所述防溢防干烧电路和所述温度传感器的信号输出端均与所述单片机的信号输入端连接，所述单片机的控制输出端与所述粉碎电机模块连接，所述单片机的温度控制端与所述加温模块连接，所述单片机的报警信号输出端与报警电路连接，所述单片机的显示信号输出端与液晶显示器连接。

具体的，所述单片机型号为STC89C52。所述温度传感器型号为DSl8B20。所述液晶显示器型号为LCD1602的液晶显示器。

系统主要由单片机最小系统、按键输入电路、防溢和防干烧电路、温度传感器电路、粉碎电机模块、加温模块、声光报警电路和液晶LCD1602组成。STC89C52单片机作为系统的控制核心和数据处理中心；按键输入电路，用来设置系统的工作状态；防溢、防干烧电路用来检测溢出或无水干烧等情况，由于模拟系统没有防溢电极，防溢和防干烧电路由按键代替；温度传感器采用DS18B20，用来采集豆浆温度；粉碎电机模块用来粉碎谷物和黄豆；加温模块为制作的豆浆等加热；报警电路用来在检测到溢出、干烧或豆浆制作完成时发出声光提醒；液晶LCD1602用来显示系统工作状态和时间的参数；系统总体结构如图1所示。

系统硬件电路设计

单片机最小系统电路设计

本次设计是以STC89C52为控制核心，该单片机内部带有8K字节Flash存储器，其具有是性能高、功耗低等优点。STC89C52内核采用最经典的MCS-51系列单片机内核，但却在功能上做了很多的改进，使其具备许多普通51单片机没有的功能。该芯片CPU采用灵活的8位COS，使得STC89C52在很多的工业控制现场和嵌入式系统中都可以非常有效的担任控制任务。

STC89C52具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，16位定时器/计数器3个，外部中断4个，7向量4级中断结构一个，全双工串行口。另外STC89X52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。

所谓最小系统是指单片机可以工作的最小配置单元。单片机必须在具备晶振电路和复位电路后才能保证其正常运行。晶振电路也称时钟电路，该电路是给单片机提供稳定的时钟源，复位电路的功能是重置单片机，使其总起始地址开始工作，从程序代码的起始端开始运行。下面将对最小系统中的时钟电路和复位电路做详细介绍。

(1)时钟电路设计

MCS-51单片机应用时，我们常用石英晶体接电容组成系统时钟电路，如果系统需要使用串口通讯，为了满足波特率没有误差，我们经常使用的石英晶体是11.0592MHZ。如果系统需要使用定时器，为了满足定时器定时没有误差，我们通常会选择12MHZ的石英晶体。不管石英晶体选择是11.0592MHZ，还是12MHZ，我们通常使用的匹配电容都是30pf的陶瓷电容，这可以很好的抑制外界的干扰，

保证系统的稳定性。本次设计的时钟电路，选用12M晶振，其晶振两脚与单片机的时钟输入引脚XTAL1和XTAL2相连，并在两端分别连接30pf瓷片电容C1，C2的一端，瓷片电容的另一端直接接地。晶振电路如图2所示。

(2)复位电路设计

复位有两种方式：手动按钮复位和上电复位,本次设计的复位电路为上电复位。当系统上电时，电容C3充电相当于短路，即RST端口为高电平，直到电容充电完成，电容相当于断路，RST引脚经电阻接地，实现上电复位。

复位电路如图3所示。

温度采集电路设计

本设计温度传感器选用DSl8B20。该传感器是一种数字输出传感器，单片机读取DSl820仅需一条线数据线；传感器的测量范围为-55～+125℃，测量的精度为0.5℃，数据转换速度在1S以内；设置了各种封装形式，可完成对各种工作环境中的温度采集。

DS18B20主要特性：

(1)该传感器具有的供电范围很宽，电压可以在3～5.5V之间，在寄生电源情况下，可直接通过数据线对传感器供电；

(2)采用接口简单的单总线方式，单片机向传感器中写数据和读数据，一共只需要一条数据线；

(3)该传感器可通过并联实现测量多个点位的温度值，每个传感器出厂时都有唯一的序列号，可方便的组成温度测量网络；

(4)该传感器使用时外围电路简单，温度敏感元件、信号调理电路等都集成在传感器中，外围只需要一个上拉电阻即可正常的与单片机通讯；

(5)温范围－55℃～+125℃，在-10～+85℃时采集精度为±0.5℃；

(6)可通过对寄存器设置，将传感的分辨率设置成9～12位，分别可测量的最小温度是0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃；

(7)设置成9位分辨率时，最快的温度转换时间是93.75ms，设置成12位分辨率时，最快的转换温度时间是750ms；

(8)传感器将温度值通过数字信号传输给单片机，接口只需要一条通讯线，并且在传输后进行数据校验，使其数据传输具有很高的准确性；

(9)负压特性：如果不慎将电源电压接反，芯片虽然会发热，同时不能正常的进行温度采集和数据传输，但传感器不会被烧坏。

DS18B20传感器是数字式温度传感器，其外围电路简单，只需提供5V电源，并在输出口接上4.7K的上拉电阻，然后接至单片机的I/O口上，配合相应的控制程序，即可实现温度采集及与单片机之间的通讯，温度采集电路如图4所示。

粉碎电路设计

系统粉碎由电机完成，电机采用继电器的常开触点来控制启动和停止。由于单片机I/O驱动能力有限，不能直接驱动继电器线圈，设计采用三极管进行功率放大。

单片机I/O通过控制一个PNP型三极管的集电极控制三极管的导通与截止，当I/O输出低电平时，三级管导通，继电器线圈得电，常开触点闭合，则电机开启；继电器线圈上反并联的二极管用来在关断三极管时，为线圈放电。发光二极管D3用来指示三极管的工作状态，电阻R5为发光二极管的限流电阻。

粉碎电路如图5所示。

加热电路设计

系统电路由加热块完成，加热块的通电和断电通过继电器的常开触点控制，与粉碎电路一样，单片机I/O口无法直接驱动继电器线圈，也采用三极管进行功率放大对继电器进行控制，加热电路如图6所示。

防溢和防干烧电路设计

防溢和防干烧电路中由一个电极开关组成，系统中没有电极，通过通过按键来模拟。按键的一端接地，另一端接入单片机I/O口，当按键按下，对应口被拉低，电路如图7所示。

显示电路设计

系统选用LCD1602作为显示屏。液晶是利用液晶的物理特性进行显示的，在其显示的区域施加电压，这个该区域就会进行显示，在不同的地方施加电压，显示的形状也就不同，液晶就是通过这一原理来显示不同的字符和图片的。1602液晶可以显示字母、数字、符号等，显示分为两行，每行可以显示16个字符；该显示屏具有很小的体积、超低的功耗、丰富的显示图库、控制容易、低价格等特点，在手持设备和一些仪表中得到了非常广泛的应用。

RV1为103电位器，用来调节液晶背光；选择寄存器引脚RS与单片机P2.5口相连，用来控制写数据或命令；由于设计中只需向液晶中写数据或命令，控制液晶显示，无需从液晶读取数据，所以读写控制脚R/W直接接地；使能端E连接到单片机P2.7口，通过单片机P2.7产生电平变化来写入内容；8位双向数据端口与单片机P0口相连，用来写入与液晶传输数据，由于单片机P0口没有上拉电阻，所以设置外面上拉电阻P1。液晶显示电路如图8所示。

按键输入电路

按键模块，采用普通微动开关。按键电路一般有俩种接法，一种是独立按键，一种是矩阵键盘；矩阵键盘适用于按键较多的系统中，这种方式可以节约大量的I/O口，但是编程较为复杂，独立按键所需I/O口较多，但编程较为简单，我们这里一共只使用4个按键，由于单片机I/O所剩较多，所以使用编程方便的独立按键。

按键的一端分别接入单片机的I/O口，然后按键另一端接地，当按键被按下时，所连接的单片机的I/O口会拉低，单片机通过扫描的方式获知按键状态。按键电路如图9所示。

报警电路设计

系统在检测到溢出、干烧或豆浆制作完成时，将通过蜂鸣器和发光二极管进行声、光提醒。

由于单片机I/O也不能提供足够大的电路驱动蜂鸣器，所以也采用一个PNP型三极管8550作为开关，用来驱动蜂鸣器和发光二极管。当需要声光提醒时，单片机控制P1.4口输出低电平，控制三极管导通，使蜂鸣器进行蜂鸣报警、发光二极管点亮；由于发光二级管所需电流较小，不能直接接如+5V电源，所以设置电阻R7，用来为发光二极管限流。报警电路如图10所示。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。