Z86E02的豆浆机控制系统设计
目 录
一、引言 5
二、设计方案 6
（一）豆浆机的选择。 6
（二）豆浆机的设计 6
三、硬件电路设计 6
（一）传感器 6
（二）Z86E02单片机 8
（三）报警电路 10
（四）缺水、沸腾溢出电路设计 11
（五）磨浆及加热电路 13
（六）电源电路的设计 13
四、软件设计 14
（一）豆浆机控制系统的主流程图的设计 15
（二）全自动启动键START程序流程图 15
（三）加热键HEAT程序流程图 16
五、总结 17
致 谢 18
参考文献 19
附录1总电路图 19
附录二 程序设计 20
（1）主程序 20
(2)START子程序： 21
(3)HEAT子程序 21
一、引言
以前的豆浆机打浆程序是十分麻烦的，浸泡过的黄豆放进果汁机磨好以后，就可以下锅去煮了。豆浆机的核心技术是控制，生产豆浆的过程中，打磨和熬煮是最重要的两个环节。打磨好的黄豆需要先过滤，防止在熬煮的过程中，沉淀在锅底的豆渣烧糊，出现异味，而且噪声非常大，豆浆熬煮时间也非常长，还有溢锅等问题，给人们带来很大的不便。
随着社会的进步，技术的发展，豆浆机也随之改变。目前全自动豆浆机已在市场上流行。它是以黄豆为原料，把生的食物加工成熟的热豆浆机。为了个人口味和操作手法的不同，可以在黄豆里加上蔬菜，水果，和其他五谷等，这样就会做出不同口味的豆浆。
本文从多个角度介绍豆浆机全自动控制装置。第一从该系统的组成部分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
介绍，由粉碎黄豆的电机、豆浆机加热器和控制电路三大部分组成。第二必须有软件与硬件的相结合即所选择使用的仪器元件等。第三就是调试过程中使用的软件工具和所遇到的问题。要想做出美味可口的豆浆，在豆浆的熬煮过程离不开豆浆机整个系统的协调、搭配与合作。
二、设计方案
（一）豆浆机的设计。
（1）打浆噪声是否小。
（2）是否对豆浆有防溢功能。
（3）加工方式是否全自动。
（4）工作效率是否高。
（5）豆浆成熟后，是否自动断电并报警。
（二）豆浆机的总设计框图
该设计方案中需要加入单片机，传感器、沸腾检测电路、磨浆电路、加热控制电路、报警电路等。如图1
图1 豆浆机系统总框图
三、硬件电路设计
（一）单片机
随着社会的发展，科学技术也在迅速发展，单片机作为一种新产品已普遍适用于各领域。由于单片机种类多，在新型的家用电器中，如豆浆机，以单片机为核心，在单片机控制下，利用自动化功能，完成打浆的过程，如图2。
图2 Z86E02单片机
（1）单片机的选择
单片机种类较多，使用较多的是MCS-51系列。但美国Zilog公司的Z8系列单片机新颖、品种多，特别适合家电智能化和更新换代。Z8具有的主要特点是1）多累加器的结构。内部RAM128字节或256字节单元均可作为累加器使用，方便了软件的编写，减少了软件的长度，提高了内存的利用率。2）
端口3的一些引脚可通过软件接通内部的模拟器，可用于过零检测、A/D转换。3）矢量中断。4）有看门狗，提高抗干扰能力。
我选用Z86E02单片机，内含512字节ROM,128字节RAM,18引脚，轻便价廉，适合小家电智能控制。
（2）单片机的引脚功能图，如图3。
图3 Z86E02 单片机引脚功能图
(3)单片机的引脚功能，如图4。
图4 Z86E02单片机引脚功能
（二）传感器
传感器由敏感元件和转换元件组成。因为传感器输出信号微弱，不能对信号进行转换。然而信号调理电路和信号转换电路的作用可以对信号进行放大、运算、调制，所以将这两个电路与敏感元件集合在传感器上。由于家用豆浆机的电机不能长时间运作，为了提高工作效率，需将水温加热至80℃，所以需要先设计传感器来作测温计。
1．热敏电阻传感器的设计
设计热敏电阻温度计的电路图如图5所示，取R2=R3,R1值等于测温范围最低温度（0℃）时热敏电阻的阻值。R4是校正满刻度电流用的取R4值等于测温范围最高温度（100℃）时热敏电阻的阻值。测量时首先把S2接在R4端，改变W时微安表指示满刻度。然后再把S2接在RT端，如果在0℃时，RT=R1，R3=R2电桥平衡，微安表指示为零。温度越高，RT值越小，电桥越不平衡，通过表头的电流也就越大。这样就可以用通过表头的电流来表征被测温度的高低。
图5 热敏电阻温度计的电路图
（三）报警电路
由于现在市场好多电器没有报警系统，再加上人们生活中使用电器过程中的疏忽问题导致电器的损坏时有发生，例如打豆浆时水过少无水导致壶底烧干，或是豆浆打好导致水的溢出等。为防止这一问题的出现，给每个电器装上报警系统至关重要。因为报警电路不只是纯粹的报警，更大作用在于时刻提醒着人们的警觉性，下面图6就是豆浆机的报警电路。
声音信号电流从单片机Z86E02的P2.4脚输入经电阻R4到三极管T4，使功率增大，让蜂鸣器B2发出声音。如下图6所示
图6报警电路
（四）缺水、沸腾溢出电路设计
现在市场上有些豆浆机不能防止豆浆的溢出，造成豆浆粘锅，不易清洗，也给人们带来了不便，为此，防溢成为设计的一大重点。
（1）缺水、沸腾溢出电路的作用
以传感器作为信息采集系统的前端元来控制豆浆机缺水时干烧和沸腾溢出。
（2）缺水、沸腾溢出电路的组成
该电路由碳膜湿敏传感器、单片机和电阻组成。碳膜湿敏传感器如图7所示
图7碳膜湿敏传感器形状
1、碳膜湿敏传感器的构成
在绝缘的聚苯乙烯基片上制备两个电极，而后在电极之间喷涂一层含有碳粉粒的有机胶状纤维素湿膜。
湿敏膜的组成
1）碳粉粒。用来连接两电极的导电网
2）水溶性粘合剂。主要作用是固定碳粉粒。
（1）电源技术指标
1、输入电压 AC 220V
2、输出电压 CD 5V
3、输出电流 Io 1A
(2)LM2576稳压器
LM2576系列开关稳压集成电路是线性三端稳压器件的替代品，它具有可靠的工作性能、较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力，从而为MCU的稳定、可靠工作提供了强有力的保证。
1、LM2576系列开关稳压集成电路的主要特性如图11
图11 集成电路的主要特性
2、LM2576稳压电路的构成如图12
一、引言 5
二、设计方案 6
（一）豆浆机的选择。 6
（二）豆浆机的设计 6
三、硬件电路设计 6
（一）传感器 6
（二）Z86E02单片机 8
（三）报警电路 10
（四）缺水、沸腾溢出电路设计 11
（五）磨浆及加热电路 13
（六）电源电路的设计 13
四、软件设计 14
（一）豆浆机控制系统的主流程图的设计 15
（二）全自动启动键START程序流程图 15
（三）加热键HEAT程序流程图 16
五、总结 17
致 谢 18
参考文献 19
附录1总电路图 19
附录二 程序设计 20
（1）主程序 20
(2)START子程序： 21
(3)HEAT子程序 21
一、引言
以前的豆浆机打浆程序是十分麻烦的，浸泡过的黄豆放进果汁机磨好以后，就可以下锅去煮了。豆浆机的核心技术是控制，生产豆浆的过程中，打磨和熬煮是最重要的两个环节。打磨好的黄豆需要先过滤，防止在熬煮的过程中，沉淀在锅底的豆渣烧糊，出现异味，而且噪声非常大，豆浆熬煮时间也非常长，还有溢锅等问题，给人们带来很大的不便。
随着社会的进步，技术的发展，豆浆机也随之改变。目前全自动豆浆机已在市场上流行。它是以黄豆为原料，把生的食物加工成熟的热豆浆机。为了个人口味和操作手法的不同，可以在黄豆里加上蔬菜，水果，和其他五谷等，这样就会做出不同口味的豆浆。
本文从多个角度介绍豆浆机全自动控制装置。第一从该系统的组成部分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
介绍，由粉碎黄豆的电机、豆浆机加热器和控制电路三大部分组成。第二必须有软件与硬件的相结合即所选择使用的仪器元件等。第三就是调试过程中使用的软件工具和所遇到的问题。要想做出美味可口的豆浆，在豆浆的熬煮过程离不开豆浆机整个系统的协调、搭配与合作。
二、设计方案
（一）豆浆机的设计。
（1）打浆噪声是否小。
（2）是否对豆浆有防溢功能。
（3）加工方式是否全自动。
（4）工作效率是否高。
（5）豆浆成熟后，是否自动断电并报警。
（二）豆浆机的总设计框图
该设计方案中需要加入单片机，传感器、沸腾检测电路、磨浆电路、加热控制电路、报警电路等。如图1
图1 豆浆机系统总框图
三、硬件电路设计
（一）单片机
随着社会的发展，科学技术也在迅速发展，单片机作为一种新产品已普遍适用于各领域。由于单片机种类多，在新型的家用电器中，如豆浆机，以单片机为核心，在单片机控制下，利用自动化功能，完成打浆的过程，如图2。
图2 Z86E02单片机
（1）单片机的选择
单片机种类较多，使用较多的是MCS-51系列。但美国Zilog公司的Z8系列单片机新颖、品种多，特别适合家电智能化和更新换代。Z8具有的主要特点是1）多累加器的结构。内部RAM128字节或256字节单元均可作为累加器使用，方便了软件的编写，减少了软件的长度，提高了内存的利用率。2）
端口3的一些引脚可通过软件接通内部的模拟器，可用于过零检测、A/D转换。3）矢量中断。4）有看门狗，提高抗干扰能力。
我选用Z86E02单片机，内含512字节ROM,128字节RAM,18引脚，轻便价廉，适合小家电智能控制。
（2）单片机的引脚功能图，如图3。
图3 Z86E02 单片机引脚功能图
(3)单片机的引脚功能，如图4。
图4 Z86E02单片机引脚功能
（二）传感器
传感器由敏感元件和转换元件组成。因为传感器输出信号微弱，不能对信号进行转换。然而信号调理电路和信号转换电路的作用可以对信号进行放大、运算、调制，所以将这两个电路与敏感元件集合在传感器上。由于家用豆浆机的电机不能长时间运作，为了提高工作效率，需将水温加热至80℃，所以需要先设计传感器来作测温计。
1．热敏电阻传感器的设计
设计热敏电阻温度计的电路图如图5所示，取R2=R3,R1值等于测温范围最低温度（0℃）时热敏电阻的阻值。R4是校正满刻度电流用的取R4值等于测温范围最高温度（100℃）时热敏电阻的阻值。测量时首先把S2接在R4端，改变W时微安表指示满刻度。然后再把S2接在RT端，如果在0℃时，RT=R1，R3=R2电桥平衡，微安表指示为零。温度越高，RT值越小，电桥越不平衡，通过表头的电流也就越大。这样就可以用通过表头的电流来表征被测温度的高低。
图5 热敏电阻温度计的电路图
（三）报警电路
由于现在市场好多电器没有报警系统，再加上人们生活中使用电器过程中的疏忽问题导致电器的损坏时有发生，例如打豆浆时水过少无水导致壶底烧干，或是豆浆打好导致水的溢出等。为防止这一问题的出现，给每个电器装上报警系统至关重要。因为报警电路不只是纯粹的报警，更大作用在于时刻提醒着人们的警觉性，下面图6就是豆浆机的报警电路。
声音信号电流从单片机Z86E02的P2.4脚输入经电阻R4到三极管T4，使功率增大，让蜂鸣器B2发出声音。如下图6所示
图6报警电路
（四）缺水、沸腾溢出电路设计
现在市场上有些豆浆机不能防止豆浆的溢出，造成豆浆粘锅，不易清洗，也给人们带来了不便，为此，防溢成为设计的一大重点。
（1）缺水、沸腾溢出电路的作用
以传感器作为信息采集系统的前端元来控制豆浆机缺水时干烧和沸腾溢出。
（2）缺水、沸腾溢出电路的组成
该电路由碳膜湿敏传感器、单片机和电阻组成。碳膜湿敏传感器如图7所示
图7碳膜湿敏传感器形状
1、碳膜湿敏传感器的构成
在绝缘的聚苯乙烯基片上制备两个电极，而后在电极之间喷涂一层含有碳粉粒的有机胶状纤维素湿膜。
湿敏膜的组成
1）碳粉粒。用来连接两电极的导电网
2）水溶性粘合剂。主要作用是固定碳粉粒。
（1）电源技术指标
1、输入电压 AC 220V
2、输出电压 CD 5V
3、输出电流 Io 1A
(2)LM2576稳压器
LM2576系列开关稳压集成电路是线性三端稳压器件的替代品，它具有可靠的工作性能、较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力，从而为MCU的稳定、可靠工作提供了强有力的保证。
1、LM2576系列开关稳压集成电路的主要特性如图11
图11 集成电路的主要特性
2、LM2576稳压电路的构成如图12
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