基于單片機的豆漿機控制器的設計

摘 要：傳統豆漿機加熱和打磨不是同時進行的，這為用戶帶來了極大不便。針對傳統豆漿機的缺點，本文介紹了一種由單片機控制的豆漿機控制系統，給出了各部分硬件設計的原理和硬件設計所需的電路原理圖，本系統具有溫度、水位檢測等功能。

關鍵詞：單片機；豆漿機；溫度；水位

中圖分類號：TM925.59；TP368.1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）01-0066-02

Design of Soya-bean Milk Machine Controller Based

on Single-chip Microcomputer

FU Xiuwei FU Li

（College of Information Control Engineering， Jilin Institute of Chemical Technology， Jilin Jilin 132022）

Abstract： The heating and grinding of the traditional soya bean milk machine are not carried out at the same time， which is very inconvenient for the users. Aiming at the shortcomings of traditional soya bean milk machine， this paper introduced a control system of soybean milk machine controlled by single chip microcomputer. The principle of hardware design and circuit schematic diagram of hardware design were given. The system has functions of temperature and water level detection.

Keywords： single chip microcomputer；soybean milk machine；temperature；water level

一般情況下，傳統豆漿機加熱和打磨不是同時進行的，這使得用戶需要等待較長的時間才能喝上熱乎乎的豆漿。本文針對傳統豆漿機的缺點，將加熱和打漿電路結合在一起，并用大功率電機來提高工作效率，通過在煮漿過程中調節電機功率來保證豆漿的口味，從而達到設計目的[1]。

1 工作原理

要求豆漿機能實時監測溫度，并將溫度參數傳送到控制器中，控制器根據溫度來控制電機轉動打磨豆漿，并控制加熱棒加熱，同時在整個磨豆漿階段還要求能監測豆漿機內部水是否燒干，水是否超過規定部分，豆漿機硬件結構如圖1所示。供電電源部分必須保證整個系統能穩定運行；本設計的控制模塊選用單片機AT89C52，該模塊的主要作用是通過電源給電之后，對其他模塊進行有效控制；防燒干模塊和溢出檢測模塊的作用是判斷開始做豆漿時水是否達要求；加熱模塊需要一個溫度傳感器，這里采用數字溫度傳感器DS18B20檢測溫度；磨漿模塊是用電動機帶動刀片對黃豆進行打磨，將黃豆打碎，與水混合后成為豆汁；報警模塊是在豆漿機煮漿完成后，利用蜂鳴器提示豆漿已經做好，或者是在水位檢測時，如果水位不符合標準，報警模塊也會報警；顯示模塊會在豆漿機工作時顯示相應的字符。豆漿機的功能依靠這幾個模塊的相互協作得以實現。

2 電路設計

2.1 電源模塊設計

供電電源是整個系統設計中的關鍵部分，其穩定性直接影響后面系統的正常運行。本文只需要5V供電就可以給整個控制系統供電，單電源設計便于與高壓220V進行隔離，易于設計。隨著集成電路飛速發展，穩壓電路也迅速實現集成化。市場上已有大量生產各種型號的單片機集成穩壓電路。其和分立晶體管電路比較，具有很多突出的優點，主要體現在體積小、重量輕、耗電省、可靠性高、運行速度快、調試方便、使用靈活，以及易于進行大量自動化生產。

2.2 加熱模塊及磨漿模塊的設計

本設計將加熱和磨漿電路設計在一起，加熱及磨漿電路的工作原理如圖2所示。加熱時需要一個加熱管加熱，當啟動開關時，單片機把信號經過三極管放大后傳給繼電器，繼電器閉合加熱管開始加熱。打漿時需要一個電機，在電機上安裝刀片，電機啟動時帶動刀片完成打漿，當溫度達標之后，單片機把信號經過三極管放大給繼電器，繼電器閉合開始打漿。

2.3 水位檢測模塊及沸騰溢出模塊設計

本設計將防燒干及防溢出模塊電路設計到一起。水位檢測及沸騰溢出電路的原理如圖3所示，這里用到的元件主要是兩個探針和兩個集成運算放大器[2]。其中，兩個探針分別連接對應的水位檢測電極EP1和溢出電極EP2，以檢測水位是否符合標準，豆漿是否溢出。當然，選擇使用探針而不選擇其他傳感器是考慮到探針比較便宜，且能滿足本設計的要求；兩個比較器選擇LM324型號，分別為記為L1和L2。

2.4 其他驅動電路

其他驅動電路主要是為打磨豆漿服務，為了方便用戶了解豆漿機工作的各個狀況，需要通過液晶屏進行顯示，還可以通過按鍵對功能進行修改，實現對其他豆類或者谷類的打磨。有時加熱出現不正常時需要實時監測豆漿機的問題。

3 主動消泡裝置

豆漿機在煮豆和攪碎豆子時會產生大量泡沫，當這些泡沫達到一定量時就會誤導控制，做出錯誤指令，使豆漿機不能正常運行。為了使系統正常運行，需要對這些泡沫做相應處理。經過實驗和查閱各種資料發現，只要在電動機的主軸上安裝兩個金屬棒，就可以起到消泡的作用。一般情況下，金屬棒裝設在防溢電極下面2.5cm處，其消泡效果較好[3]。

4 結論

本次設計使豆漿機能在啟動過程中發揮水位和溫度的檢測、缺水或水溢出報警、產生泡沫主動消泡、水位達標后主動加熱、溫度達標后主動打漿等設定功能。

參考文獻：

[1]齊鵬飛.自動型石磨豆漿機的設計[J].農機化研究，2010（7）：157-160.

[2]周治國.基于單片機控制的微波加熱系統[D].昆明：昆明理工大學，2011.

[3]劉兵.基于單片機的家庭報警系統的研究與設計[D].濟南：山東大學，2015.