智能豆浆机的设计
目 录
一、绪论
（一）课题的研究目的和意义 2
（二） 课题的背景和现状 2
二、系统的整体结构设计 3
（一）机械部分的介绍 3
2.1.1水箱系统 3
2.1.2磨浆系统 4
2.1.3磨浆系统 5
（二）豆浆机的制浆工艺及控制系统主要功能简介 5
2.2.1制浆工艺流程 5
2.2.2商用豆浆机控制系统要实现的主要功能 6
（三） 控制系统的设计思路 6
三、控制系统的硬件设计 7
（一）时钟电路设计 7
（二）存储电路设计 8
（三）键盘/显示电路设计 8
（四）USB接口电路设计 9
（五）电机电流检测电路设计 9
（六）液位检测电路设计 10
（七）电源电路设计 10
（八）电器隔离部分电路设计 10
四、控制系统的软件设计 11
（一）制浆工艺流程的程序设计 11
4.1.1软件环境介绍 12
4.1.2电机电流过载保护的程序设计 12
（二）上位机界面的软件设计 12
（三）授权调试参数的设计 12
五、系统的安装与调试 13
（一）整体设备安装 13
（二）调试及结果 13
六、总结与展望 14
（一）总结分析 14
（二）未来展望 14
致谢 16
参考文献 17

基于单片机的豆浆机控制系统设计说明
摘要： 豆浆逐渐成为人们生活中的重要饮食，对人体健康有很大的好处。以前是采用传统的石磨方式来磨出豆浆，如今，人类已经发明出豆浆机，制造工艺的技术也越来越成熟。现如今，我国的豆浆机的生产展现出多样化的趋势，市场份额也在逐渐增长。就我国市场上销售的额豆浆机来看，其主要的控制系统所使用的中央处理部件就是PLC，这一设计具有可靠性和稳定性的特性，相对而言，制造成本也就要高一些。
因此，对不同客户不同需求的满足角度出发，本篇论文以降低豆浆机的生产成本为目的，设计研发了一款以单片机为核心的商用豆浆机控制系统。在硬件的设计上，我们设有时钟、储存、显示、USB接口、液位检测、电流检测、电气隔离等电路。以节约成本为设计基础，在最大限度上保障了系统的可靠性和稳定性。另外，该系统还有一个很突出的特点，就是可以很轻便的对外租赁，我们将租赁时限写入豆浆机控制系统，从而实现了对商用豆浆机的租赁时间的控制，时间到了就无法继续使用。
关键词： 商用豆浆机；USB接口；对外租赁
Design Explanation of Control System of Soybean Milk Machine Based on Single Chip Microcomputer
Abstract: Soybean milk has gradually become an important diet in people’s lives， which is of great benefit to human health. In the past， the traditional stone milling method was used to grind Soybean milk. Nowadays， human beings have invented soybean milk machine， and the manufacturing technology is becoming more and more mature. Nowadays， the production of soybean milk machine in our country shows a diversified trend， and the market share is also growing gradually. From the point of view of the soybean milk machine sold on the market in our country， the central processing unit of its main control system is PLC. This design has the characteristics of reliability and stability. Relatively speaking， the manufacturing cost is higher.
Therefore， in order to reduce the production cost of soybean milk machine， this paper designs and develops a control system of commercial soybean milk machine based on microcontroller. In hardware design， we have clock， storage， display， USB interface， liquid level detection， current detection， electrical isolation and other circuits. On the basis of cost saving， the reliability and stability of the system are guaranteed to the greatest extent. In addition， the system also has a prominent feature， that is， it can be easily leased to other countries. We write the lease time into the control system of soymilk machine， so as to achieve the lease time control of commercial soymilk machine， which can not continue to use when the time comes.
Keywords: Commercial soymilk machine; USB interface; External leasing

一、绪论
豆浆逐渐成为人们生活中的重要饮食，对人体健康有很大的好处。以前是采用传统的石磨方式来磨出豆浆，如今，人类已经发明出豆浆机，制造工艺的技术也越来越成熟。现如今，我国的豆浆机的生产展现出多样化的趋势，市场份额也在逐渐增长。就我国市场上销售的额豆浆机来看，其主要的控制系统所使用的中央处理部件就是PLC，这一设计具有可靠性和稳定性的特性，相对而言，制造成本也就要高一些。
作为一种既经济又健康的食品，豆浆是越来越受到现代人们的欢迎了。本文将以单片机为核心控制部件的智能型全自动家用豆浆机做详细的功能、电路设计等方面的介绍，本次课题所涉及的豆浆机在操作时可选择单独粉碎、单独煮浆或全自动运行，所采用的模糊控制技术，集打浆、煮浆、保护、警示于一体，能够方面快捷的制作出美味可口又健康的豆浆。
因此，对不同客户不同需求的满足角度出发，本篇论文以降低豆浆机的生产成本为目的，设计研发了一款以单片机为核心的商用豆浆机控制系统。
（一）课题的研究目的和意义
通常状况下，传统的豆浆机是不能同时进行加热和打磨两种操作的，这样的话，用户想要喝到热乎的豆浆就需要等待很长时间。因此，本文针这种传统豆浆机的弊端，将豆浆机中的加热和打磨两个电路连接在一起，配用大功率的电机来提高豆浆机的工作效率，然后豆浆机在煮浆过程中，通过调节电机的工作效率来保证豆浆的口味，从而达到本次课题的设计目的。
本系统设计的是一个可以控制定时开关的商用可租赁豆浆机。目前市面上在售的都是一些定时30min或15min而不能任意进行定时设置的豆浆机。然而本设计可以自行调节控制设置需要使用的时间，系统通过倒计时的方式进行时间的计算，当预先设置的时间达到时，单片机就会控制豆浆机自动开启，这样人们就不用每天早起来制作豆浆，节省了人们很多时间，尤其是对上班族来说又省时又省事。而且这款豆浆液也非常的节能，当豆浆煮熟以后他就会自动停止运作，然后进行保温或者断电。
（二）课题的背景和现状
一直以来，豆浆机在食品料理机市场一直占据着主导地位，但随着近两年中国国情的发展，国内市场对豆浆机需求显然没有之前那么旺盛了，导致现在的豆浆机市场占比在逐年下降。相比较另外两个食品料理机的市场，榨汁机及搅拌机却是在逐步增长，并且该料理机的厂商也在不断提升自身在整体市场的地位，这一现状，使得食品料理机的主要产品类型之间有了很大的变动。
到2014年末，经过相关部门的计算，豆浆机在国内市场的累计销量已经突破了1.4亿台。作为以城镇市场为主的豆浆机产品，这意味着总共2亿多户城镇家庭中已经有1亿多户购买了豆浆机，市场饱和度高达50%，这对于一个非生活必需品来说，显然发展已经到达了极高的程度。
二、系统的整体结构设计
（一）机械部分的介绍
对于本文所设计的豆浆机的控制系统，我们首先对市场上的商用豆浆机的总体结构做了一个初步的研究和认识。制作豆浆所需要的材料是水喝泡好的黄豆，我们需要做的是将泡好的黄豆和水一起放入豆浆机里面，然后启动豆浆机，豆浆机就会用特制的旋转刀片以很快的速度削割打磨黄豆，直到将黄豆打磨成豆浆，再将打磨好的豆浆加热煮熟。根据这个豆浆机的运作流程，商用豆浆机的机械结构部分，设计了打磨豆浆系统，熬浆系统，和提供水源来泡黄豆制浆的水箱系统。
2.1.1水箱系统
在商用豆浆机的机械设计部分中，水箱系统是为该豆浆机提供水源的系统，他是由水箱、自动水阀、水位传感器、温度传感器、电加热器、水泵等部分组成的。各个部分的功能解释如下：
①水箱
所采用的材质是不锈钢，是用来盛放打磨黄豆时所需要的水的装置，他根据豆浆的打磨产量的不同，水箱的容量也会有所不同。
②自动水阀
他是一个水箱的进水口装置，他由电信号控制而打开或关闭阀门，豆浆机在工作时就会用塑料管将其与水源相连接，等到阀门打开时，就会将水注入到水箱中。
③电加热器
紧贴在水箱侧壁的装置，它的作用就是江水相中所装入的水进行加热作用。
④水泵
它的作用是将水箱中的水源抽取到磨浆桶内，然后和黄豆进行混合，再进行打磨。
⑤水位传感器和温度传感器
水位传感器是一个浮球型的传感器，当页面达到传感器能感受到的位置时，浮球就会顺势浮起，使传感器产生关闭的信号，水位传感器由上水位和下水位传感器两者组合而成，分别指示水箱中的最高点和最低点两处的水位界限。
温度传感器蚕蛹了90℃常闭双金属片突跳温控器，他的工作原理是将双金属片制作成碟形的部件，受热产生并积累能够位移的能量，一旦温度达到90℃，就会克服抗度反响突跳，通过机构作用使触电迅速分断，从而自动断开电路，当温度降低时，双金属片又会突跳恢复，使触电闭合，自动解除电源，从而达到温度控制的目的。
2.1.2磨浆系统
在该豆浆机的机械部分中，磨浆系统由磨浆桶、石碾磨粉碎系统、电动网、磨浆桶顶防溢探头、回浆管、抽浆管、电机等组合而成。该系统的各个部分功能介绍如下：
①磨浆桶
这是用来盛放水和黄豆的装置，是金属材质的，它的形状像一个漏斗，上粗下细。
②石碾磨粉碎系统
它位于磨浆桶的下部，主要部分是螺旋削割刀片，当电机转动的时候，刀片也会随之转动，并且高速运转，将水和黄豆混合搅拌打碎打磨，最后制成豆浆。该系统还可以产生涡流，也就是产生抽取豆浆的动力，将豆浆抽取到电动阀处。
③电机
它的作用是带动削割刀片旋转，打磨豆子。电机有两种转向，分别是正转和反转，可以带动刀片顺时针或逆时针旋转，使豆子打磨得均匀彻底。
④抽浆管、回浆管
抽浆管是由电动阀的一端连接至熬浆桶处的塑料管，作用是使磨好的豆浆流入熬浆桶，进行蒸煮。豆浆的抽取动力来自于石碾磨粉碎系统产生的涡流。
回浆管则是由电动阀的另一端连接至磨浆桶处的塑料管，作用是使豆浆流入磨浆桶，再次打磨。
⑤电动阀
电动阀的两端分别连接抽浆管和磨浆管，第三端连接至石碾磨粉碎系统。工作时，连接至抽浆管的端口默认关闭，即豆浆从电动阀流向抽浆管的路径是关闭的，此时豆浆被抽取至回浆管，从磨浆桶的顶部流回磨浆桶内继续打磨。当电动阀打开时，豆浆从电动阀流向回浆管的路径被关闭，此时豆浆被抽取至抽浆管，从熬浆桶的顶部流入熬浆桶内进行加热。
⑥磨浆桶顶防溢探头
金属探头，实时检测磨浆桶内液体的水位，防止桶内液体溢出。
2.1.3磨浆系统
在商用豆浆机的机械部分中，熬浆系统由熬浆桶、熬浆桶顶防溢探头、加热盘等组成。各个部分的功能如下:
①熬浆桶
圆柱形不锈钢桶。由磨浆桶打磨好的豆浆，经过抽浆管流入该桶内进行蒸煮。根据豆浆单次产量不同，熬浆桶可分为15L, 30L和60L等尺寸型号。
②加热盘