课程设计(论文)
题目名称基于单片机的豆浆机控制电路设计
课程名称机电一体化系统设计
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毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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作者签名：日期：
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目录表
摘要 (2)
第一章
绪论 (3)
第二章
豆浆机控制系统的功能分析 (4)
第三章
豆浆机控制系统的硬件设计 (7)
第四章
豆浆机控制系统的软件设计 (14)
结论 (16)
参考文献 (17)
附录A
豆浆机控制系统硬件图 (18)
附录B
豆浆机控制系统程序清单 (19)
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摘要
论文针对: 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，可以做出各种分为的鲜美饮料。
本文介绍的智能豆浆机系统由MCS-52系列单片机、温度传感器、加热电路、防溢电路、打浆电路、
报警电路等组成，豆浆生产完全自动化。其工作过程是：先将黄豆放入豆浆机内，内倒入适量的水，
装好机头。接上电源，指示灯LED亮起，处于待命状态。按下功能键开始加热，当温度达到80℃左右
时，停止加热；电机运转，将黄豆粉碎，而后电机停转，又开始加热，直到豆浆第一次沸腾，停止加
热，进入防溢延煮过程，防溢延煮后，发出报警声，提示豆浆已做好。若缺水，则关闭加热器和电机，
并发出报警声，直到关闭电源，加水后才能继续使用。豆浆生产的工序包括打浆、煮浆、防溢延煮，
而三个工序又密切配合，使生产的豆浆味道更好，不同的豆浆种类，打浆和煮浆的时间和次数都不一
样。磨浆前进行预加热，既可以提高工作效率，又缩短煮浆的时间，防止磨浆后煮浆时间过长所易造
成的糊锅现象。可见，只要启动豆浆机，打浆、煮浆完全自动化，短短十几分钟就自动做好豆浆，既
卫生可靠，又快捷方便。整个过程由单片机全自动控制，让您用起来更加方便、安全。
关键词：MCS-52，豆浆机，控制系统，稳压电源。
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第一章绪论
引言
豆浆机由粉碎黄豆的电机、豆浆机加热器和控制电路三大部分组成。用单片机研制的全自动豆浆机的控制系统，当放入适量泡好的黄豆，加入适量的冷水，把豆浆机的电源插头插入220V交流电源，豆浆机指示灯亮起，按下按钮，先对豆浆机进行水位检测，符合要求后电加热管开始对水进行加热，当水温达到80℃左右，豆浆机进行启动电机开始打浆，打浆电机按间歇方式打浆。打浆过后，开始对豆浆加热，豆浆温度达到一定值时豆浆上溢，当豆浆沫接触到防溢电极时，停止加热。然后间歇加热，最后进行豆浆的防溢延煮后发出声光报警信号。若缺水，则关闭加热器和电机，并发出报警声，直到关闭电源，加水后才能继续使用。只要按下启动按键并选择功能后，豆浆机就开始工作，一会儿就能喝到美味又营养的豆浆。整个过程由单片机全自动控制，让你用起来更加的方便、更加的安全。
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第二章豆浆机控制系统的功能分析
豆浆机的控制系统以单片机AT89C52为控制核心，结合控制传感器，加热及磨浆电路，水位检测及沸腾出电路，报警电路等的控制，达到只要启动豆浆机以后，所有的控制过程实现完全的目的。
2.1 控制系统的硬件分析
硬件上豆浆机的控制系统首先需要以单片机AT89C52为控制核心，刚开始需要水位检测，这就需要一
个传感器，为了减少成本，这里采用一个探针来代替传感器的使用，然后开始对水进行加热，开始时需要
把水加热到80℃，这就需要一个温度传感器，这里采用数字温度传感器DS18b20，因为它单总线器件，线
路简单，体积小，省去了A/D转换，并行扩展等步骤，使硬件图变得简单形象了很多。由于豆浆机加热完
毕后，需要启动打浆电机开始打浆，这里选用单相串励电机，因为串励电机具有机动转矩大、过载能力强、
体积小、重量轻等很多优点，并且改类型电机在家用电器使用很普遍。当打完浆后，需要对豆浆再次加热，
这里就用到防溢的装置与水位检测装置一样，沸腾溢出装置同样采用一个探针来替代了传感器。对豆浆再
次加热完毕后，预示着豆浆加工完成了，最后发出音响信号，这里选用一个报警器。
2.2 控制系统的软件分析
软件上就是对单片机的编程，在编程前需要画出一个流程图，根据豆浆机控制系统的设计要求及目的，
即插上电源、按下启动按钮并且选择功能后，先对豆浆机进行水位检测，符合要求后就启动加热装置对水
加热，当水温达到了80℃左右，豆浆机停止加热。启动磨浆电机开始打浆，磨浆电机按间歇方式打浆：运
转15秒后停止运转，间歇5秒后再启动打浆电机，如此循环5次。打浆结束后，电加热器继续加热，一
直加热到一定值时豆浆上溢，当豆浆沫接触电极时，停止加热，间歇20秒后在开始加热，如此循环5次
豆浆加工完成，间歇10秒后发出音响信号，提示豆浆已经做好。此时关闭开关、拔下电源插头后，即可
准备饮用豆浆。
按照上述对豆浆机控制系统的要求，完成豆浆机控制系统设计的流程图后，对单片机进行软件设计的
编程来配合硬件的设计以至于完成整个豆浆机控制系统的设计。
2.3 电源电路设计
电源是各种电子设备必不可少的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标以及能否安
全可靠的工作。目前常用的直流稳压电源分线性电源和开关电源两大类。随着集成电路飞速发展，稳压电
路也迅速实现集成化市场上已有大量生产各种型号的单片机集成稳压电路。它和分立晶体管电路比较，具
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有很多突出的优点主要体现在体积小、重量轻、耗电省、可靠性高、运行速度快，且调试方便、使用灵活，易于进行大量自动化生产。2.3.1 电源的作用
各种电子电路都要求用稳定的直流电源供电，由整流滤波电路可输出较为平滑的直流电压，但当电网电压波动或负载改变时，将会引起输出端电压改变而不稳定。为了获得稳定的输出电压，滤波电路的输出电压还应该经稳稳压电路进行稳压。2.3.2 电源的组成
电源由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成。
电源变压器：将电网提供的220V 交流电压转换成为各种电路设备所需的交流电压。 整流电路：利用单向导电器件将交流电转换成脉动直流电路。
滤波电路：利用储能元件（电感或电容）把脉动直流电转换成比较平坦的直流电。
稳压电源：利用电路的调整作用使输出电压稳定的过程称为稳压。
2.3.3 变压器容量、整流二极管的计算与选择
据整流原理，因为UO=O.9U2，则可以得到U2=UO/O.9=5v/0.9≈5.56V 。
在考虑到变压器、绕组损耗（压降）和整流二极管的压降，在T 程中必须再在上述基础上增加5%，即U2=5. 56*(1+5%)≈5.83V ，整流二极管的承受最大的反向电压UDl=21/2U2≈5.83V ，因为稳压器的最大电流是3A ，所以流过二极管的最大电流ID1=1/2Ii=0.75ID2=0.75A ；D2中的四个二极管的耐压值至少应该为8. 24V ，允许流过的最大电流为0.75A 。由于变压器输入的电压是220V ，而副线圈输出的电压时12V ，故有线圈匝数N=
2/1U U =
12/220==0.003。变压器副边的有效值:I2=1.ll*l.5=1.67A.变压器的容量：
S=UI=5.83*1.67=9.74W 。2.3.4 电源工作原理
整个电源电路如图4.1所示，控制电路采用变压器降压、晶体二极管整流等方法获得工作电源。当电源接入220V 交流电，TR1开始对220V 交流电进行降压，从次级输出12V 左右的低压交流电，从而适应电路的使用要求。整流硅对次级输出的交流电进行桥式整流，再由E2、C2进行滤波，已形成较平滑的直流电，送给三端集成正输出稳压器78L05进行稳压调整。经78L05稳压作用后输出+5V 的直流电压，经E3、C3滤波后输出纹波很低的+5V 电压，作为单片机的工作电源，以保证单片机工作时的稳定和可靠。
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图4.1 豆浆机控制系统的电源电路
2.3.5 桥式整流电路简介
桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路，常用来将交流电转变为直流电。桥式整流电路图如图4.4，它的工作原理如下:输入为正半周时，对D1、D3加正向电压，Dl 、D3导通;对D2、D4加反向电压,D2、D4截止。电路中构成ab 、D1、R 、D3通电回路，在R 上形成上正下负的半波整洗电压,输入为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成ab 、D2、R 、D4通电回路,同样在R 上形成上正下负的另外半波的整流电压。
图4.2如此重复下去,结果在R 上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图4.4中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。 桥式整流是对二极管半波整流的一种改进。半波整流利用二极管单向导通特性，在输入为标准正弦波的情况下，输出获得正弦波的正半部分，负半部分则损失掉。桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。
第三章豆浆机控制系统的硬件设计
3.1 单片机的选用
单片机的种类很多，本设计采用AT89C52。AT89C52是ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8Kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可适用于提高许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
3.2.1 单片机的简介
（1）AT89C2主要性能参数
兼容MCS-52产品指令系统，8k可反复擦写（）1000）的Flash ROM
32个双向I/O口，256x8bit内部RAM
3个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0.24MHz
2个外部中断源，共6个中断源
2个读写中断口线，3级加密位
低耗空闲和掉电模式
（2）引脚功能
引脚如图4.2所示
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图 3.1 单片机AT89C52
引脚功能说明：AT89C52是为40脚双列直插封装的8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主TC 内部寄存器、数据RAM 及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR 的接收解码及与主板CPU 通信等。AT89C2的引脚图1所示，主要管脚有：XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 品振。RST/Vpd （9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC(40脚)和VSS(9脚)为供电端口，分别接+5V 电源的正负端。P0~P3为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（32~39脚）被定义为N1功能控制端口，分别与N1的相应功能脚相连接，13脚定义为IR 输入端，10脚和11脚定义为12C 总线控制端口，分别连接N1的SDAS （18脚）和SCLS （19脚）端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。在被设计中温度传感器，磨浆及加热电路，沸腾检测电路及报警电路等和单片机相连接时，只用了P1口和P3口，首先通过单片机中的CPU 将P1.5口变成高电位，使发光二极管D4发光显示，以示电源电路正常，单片机的CPU 就是通过检测这俩个端口的高低电位来对水位和沸腾溢出进行检测的。加热时，因为温度传感器为单线智能数字传感器，P3.0和P3.4作为输出端口，与三级管组成一个驱动控制电路，当程序给一个加热或打浆信号时，这俩个端口相应的变成高电位使三级管和导通继而驱动继电器工作。报警电路和单片机端口组合时，单片机的端口组合时，单片机的端口同样也是作为一个输出端口来使用的。
3.2 温度检测电路的设计
当豆浆机正常工作时，需要先加热到80℃左右的温度，然后停止加热继续下一步的工作，所以这就需
要一个温度传感器来检测水温，这里我选用的是NTC热敏电阻温度传感器，选择它是灵敏度高、反应迅速；
电阻值和B值精度高、一致性互换性好；采用双层密封工艺，具有良好的绝缘密封性和抗机械碰撞、抗折
弯能力、稳定性好、可靠性高。
3.2.1温度传感器DS1820简介
DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9—12位数字值读数方式。可以分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写，温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间。传输距离、分辨率等方面较DS18B20有了很大的改进，给用户带来了跟方便的使用和更令人满意的效果。
（1） DS18B20
独特的单线接口，只需一个接口引脚即可通信
多点能力使分布式温度检测应用得以简化
不需要外部元件
可用数据线供电
不需要备份电源
测量范围从-55至+125摄氏度，增量值为0.5摄氏度
以九位数字值方式读出温度
在一秒内把温度变换为数字
用户可以定义的，非易失性的温度变换为数字
告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件（温度警告情况）
应用范围包括恒温控制，工业系统，消费类产品，温度计或任何热敏系统
（2） DS18B20的引脚如图5所示
1.GND为电源地
2.DQ为数字信号输入/输出端
3.VDD为外接供电电源
图5 温度传感器DS18B20的引脚图
3.3.2 温度传感器DS18B20的测温原理
下面介绍51单片机AT89C52构成的测温系统的测温原理。如图6所示，图中低温度系数品振的振荡受到的影响很小，
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用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55摄氏度所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55摄氏度所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数振产生的脉冲信号进行减法计数。当减法计数器1预置值见到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数品振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）—发ROM 功能命令—发存储器操作命令—处理数据。3.3.3DS18B20与单片机AT89C52的接口设计
DS18B20与单片机AT89C52的接口设计如图6所示，P1.5口接单线总线为保证在有效的DS18B20适中周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET 管和AT89C52的P1.1来完成对总线的上拉。当DS18B2处于写存储器操作和温度A/D 变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10μs 。采用寄生电源供电方式VDD 和GND 端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三态的。主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤：初始化、ROM 操作指令、存储器操作指令。假设单片机系统所用的晶振频率为12MHz ，根据DS18B20的初始化时序，写时序和读时序，分别编写3个子程序：INTT 为初始化子程序，WRTTE 为写（命令或数据）子程序，READ 为读数据子程序，所有的数据读写均由最低位开始，实际在实验中不用这种方式，只要在数据线上加一个上拉电阻4.7k 欧姆另外2个分别接电源和地。
图6 温度传感器DS18B20与单片机AT89C52的连接图 3.4加热及磨浆电路的设计
加热电路的作用是通过加热管把磨成粉末的黄豆煮熟，本设计使用的加热器的功率为800W
；磨浆电路
的作用是通过电机把黄豆搅拌成粉末，电机选用的是单相串励电机，由于串励电机具有转动转矩大，过载能力强，调速方便，体积小等有点，在家用电器中普遍使用。但是串励电机的转速很高，为了避免其连续工作容易造成损坏，本设计采用的是间歇性打浆的方式。
单片机输出电流经三极管放大，来驱动继电器闭合，使加热管发热把豆浆煮熟，同理，继电器闭合使电机运转把黄豆搅碎。加热及磨浆电路的工作原理如图7所示，加热及磨浆电路由电器JR1、JR2，三极管T2、T3，电阻R5，R6以及二极管D1，D2，单片机AT89C52.蛋单片机工作时，检测完水位正常后，赋给P1.1一个电平，软件检测到P1.1变为低电平后，赋给单片机P3.0脚一个高电平，使三极管T2饱和导通，电流流过继电器JR1，使触点闭合，于是加热管得电开始对豆浆加热，当温度达到80摄氏度时，单线数字温度传感器DS18B20将温度信号传给单片机，单片机检测到这个信号后，使P3.0脚变为低电平，三极管T2截止，继电器触点断开，电阻丝停止加热。加热结束后，单片机P3.4脚变高电平从而让继电器触点闭合，于是电机得电开始打浆，在系统程序得控制下，打浆机按间歇方式打浆。电机运转20秒后，单片机3.4脚变为电平，从而继续驱动电机工作，如此循环5次打浆结束。
图7 豆浆机控制系统的加热及磨浆电路
3.5 水位检测及沸腾出检测电路的设计
加热电路的作用是通过加热管把磨成粉末的黄豆煮熟，本设计使用的加热器的功率为800W：磨浆电路的作用是通过电机把黄豆搅拌成粉末，电机选用的是单相串励电机，由于串励电机具有启动转矩大，过载能力强。防溢出电路的作用是以传感器作为信息采集系统的前端单元来控制自动豆浆机缺水时干烧及沸腾溢出等问题。这单采用探针作为传感器来检测水位及沸腾溢出，然后通过比较器输出高低电平，这样就可以通过单片机检测比较器输出电平的高低来检测水位及沸腾时的溢出状态。
水位检测及沸腾溢出电路的原理如图4.13所示，K1，K2分别是水位检测传感器和沸腾溢出传感器，
为了减少成本，这单采用探针来代替这两个传感器，使用中将接控制电路的公共点“地”，探针分别通过
传输。单片机的P3.2，P1.3端连接。正常工作时，Kl被水淹没，它和地之问的电阻较小，与R13共同对
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+5V分压，U+得到比U-低的电平，比较器输出低电平。缺水时，Kl露出水面，它的电阻很大，R13共同对
+5V分压，U+得到比U-高的电压，比较器输出高电平，通过非门后输出低电平产生下降沿。用软件检测比
较器的电平变化，便知是否缺水。
3.6 报警电路的设计
报警电路的作州是通过蜂呜器发出声音信号，提醒豆浆已经煮好了。声音信号电流从单片机的P1.5
脚输入到蜂鸣器LSl发出声音。报警电路如图4.12所示，报警电路由单片机AT89C52与蜂鸣器LS1、发光
二极管组成。通过事先编写的程序，在单片机的控制下，系统开始工作，当加热完成后，单片机P1.4、P1.5
脚自动输出一个高低平，使蜂鸣器、发光二极管通电导通，于是蜂鸣器LS1发出报警，提醒豆浆加热完成。
此次设计我做的是基于单片机的豆浆机控制电路设计，讲过多次的修改和整理，可以满足设计的基本要求。当放入适量浸泡好的的黄豆，加入适量的冷水，浆豆浆机电源插头插入220V交流电源，豆浆机指示灯亮起，
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按下按钮，开始对水进行加热，水温达到80度左右，豆浆机停止加热。启动打浆电机开始打浆，运转15秒或者20秒后停止运转，停止10秒后再启动打浆电机，如此循环6次或者4次。打完浆后，开始对豆浆加热，豆浆温度达到一定值时豆浆上溢，豆浆沫接触到防溢电极时，停止加热。豆浆机自动进入防溢延煮程序，完成后发出声光信号。
但因为我的水平有限，此电路中也存在着一定的问题，比如说三端集成稳压器会产生热损失，温度传感器NTC温度传感器在本设计中只是检测了一个温度，当温度达到80度时单片机进行下一步工作，在这里没有充分的利用它的功能及优点。
总之，此设计以单片机AT89C51作为核心的控制元件，配合其他器件，使豆浆机的控制系统县有功能强、性能可靠、电路简单、成本低的特点，加工经过优化的程序，使其有很高的智能化水平。
第四章豆浆机控制系统的软件设计
4.1 豆浆机控制系统的流程图的设计
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第五章结论
此次毕业设计要求我们在雷老师的指导下独立进行查阅资料，设计方案，设计电路与编写工作程序等工作，并写出报告。这次毕业论文对于提高我们的素质和科学实验能力非常有益，为以后从事电子电路方面的设计，研制电子产品打下了良好的基础。
通过这两个多月的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。
这次的毕业设计也让我看到了团队的力量，我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。刚开始的时候，大家就分配好了各自的题目，并且经常聚在一起讨论各自的设计，我们的交流帮我解决了很多的问题，是同学们给了我帮助。在毕业设计中只有一个人独立设计、制作是远远不够的，大家的交流讨论能帮助自己解决很多实际的问题。相互交流讨论是我们成功的一项非常重要的保证。
虽然这只是一次的比较简单的毕业制作（基于单片机的自动豆浆机控制电路），可是平心而论，也耗费了我们不少的心血，这就让我不得不佩服专门搞单片机开发的技术前辈，才意识到老一辈对我们社会的付出，为了人们的生活更美好，他们为我们社会所付出多少心血啊！
通过这次毕业设计，为完成这次毕业设计我们确实很辛苦，但苦中仍有乐，和同学们一起做毕业设计的这些日子里，我们有说有笑，相互帮助，多少人间欢乐在这里洒下，大学里三年的相处也许还赶不上这几个月的共处，我感觉我和同学们之间的距离更加近了。这个工程确实很累，但当我们做完毕业设计的时候，当我们连好线，按下按钮，LED亮了起来，喇叭响起的是我一生以来最好听的声音，我们的心中就不免兴奋，不免激动。
对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。在此要特别感谢我的指导老师对我们的指导，在此向老师说一声，老师您辛苦了！当然我也要感谢我的同学们给予我的帮助。在老师的启发和我们共同的努力下，我们才能顺利的完成毕业设计。在以后的工作中，我一定会更加努力的学习，充分的发挥自己的特长。
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[22]王兆安、刘建军主编.电力电子技术.5版. 北京. 机械工程出版社.2009
[23]张友汉主编.电子线路设计应用手册.1版. 福建.科学技术出版社.2000
[24]汤光华、宋涛主编. 电子技术.1版. 北京. 化学工业出版社2005
[25]邱世安主编.机电一体化技术.1版. 西安. 电子科技大学出版社2004
[26]何希才编著.常用集成电路应用实例. 1版. 北京. 电子工业出版社. 2007
[27]冯垛生主编.变频器使用指南.1版. 北京. 人民邮电出版社. 2006
[28]谢志萍主编.传感器与检测技术.2版. 北京. 电子工业出版社. 2009
18
附录A 豆浆机控制系统硬件图
22
附录B 豆浆机控制系统程序清单
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0003H
AJMP FGS
MAIN:SETB IT0 ;选择边缘触发方式
SETB EX0 ;允许外部中断0
SETB EA ;CPU允许中断
;****功能选择程序****
GNXE:JNB P1.6,GN1 ;富纤豆浆
JNB P1.7,GN2 ;浓香豆浆
;****富纤豆浆工作程序****
GN1: SETB P1.1 ;启动加热
MOV R1,#1EH ;设置循环30次（延时30分钟）
ACALL AA0 ;调用
MOV B,30H ;从30H中取温度值
MOV A,#50H ;设定温度为80度
DIV AB ;比较A、B大小，商存于A中
CJNE A,#00H,DJ1
DJNZ R1,GN1
;****打浆程序*****
DJ1:CLR P1.1 ;停止加热
MOV R0,#6 ;循环六次
SETB P1.0 ;启动打浆
ACALL BB
CLR P1.0
ACALL DD
DJNZ R0,DJ1
;****煮浆程序****
ZJ1:SETB P1.1 ;启动加热
MOV R1,#1EH ;设置循环30次（延时30分钟）
ACALL AA0 ;调用
JNB P1.3,FYYZ1
DJNZ R1,ZJ1
;****防溢延煮程序****
FYYZ1:
CLR P1.1 ;停止加热
ACALL AA0 ;等待一分钟
SETB P1.1 ;启动加热
MOV R1,#8 ;设置循环8次（防溢延煮8分钟）ACALL AA0 ;调用
JB P1.3,FYYZ1
DJNZ R1,FYYZ1
ACALL BJ
AJMP MAIN
;*****浓香豆浆工作程序****
GN2:SETB P1.1 ;启动加热
MOV R1,#1EH ;设置循环30次（延时30分钟）ACALL AA0 ;调用
MOV B,30H ;从30H中取温度值
MOV A,#50H ;设定温度为80度
DIV AB ;比较A、B大小，商存于A中
CJNE A,#00H,DJ2
DJNZ R1,GN2
23
《单片机原理及接口技术》 课 程 设 计 报 告 题目：智能小家电(全自动豆浆机)控制系统的设计专业：电气工程及其自动化 班级: 32040901 学号：3204090124 姓名：何玉毛 授课教师：段晨东 时间： 2011.12
设计要求 题目4 智能小家电控制系统的设计（1） （一）功能介绍 全自动家用豆类和谷物处理机（即全自动豆浆机）具有按预设模式自动粉碎谷物、加热功能、防止溢出、处理完毕报警等基本功能。一般可以处理如豆类、玉米、其他五谷杂粮、蔬菜等多种食品。全自动家用豆类和谷物处理机的处理食品的过程通常为：加热——粉碎1——加热——粉碎2——加热——完成报警，整个加工过程的进行按时间控制。由于食品原料的物理特性不同，在加工处理时采用不同的加工（过程）模式，其主要区别在于加热和粉碎时间的长短不同。在工作过程中，被加工的食品液体被限定在某一个给定的液位范围内，当液体加热时泡沫达到溢出液位时，停止加热，待脱离溢出液位区时继续加热。 （二）设计参数 （1）电机 5W，24VDC （2）加热器 500W，220V AC （3）加热容器 1.25升 （4）电力供应：220V AC （三）设计要求 （1）实现多模式选择。被选中的模式用LED显示器表明 （2）实现不同模式下的加工过程：加热——粉碎1——加热——粉碎2——加热——完成报警，整个加工过程的进行按时间控制，时
间自定 （3）液位检测和控制：使被加工的食品液体限定在某一个给定的液位范围内，当液体溢出容器或无液体时，报警并断电。 （4）显示工作模式、加工状态和时间。 （5）每个动作完成时，通过声光报警提示。 （6）测量并显示液体温度。 （四）扩充功能 （1）在加热阶段进行恒温控制 （2）PWM调节电机转速
电气控制课程设计 题目
实验指导书 《电气控制与仪表课程设计》 课程设计 学院: 学号: 专业( 方向) 年级: 学生姓名: 福建农林大学机电工程学院电气工程系 9 月 1 日 第一节概述 要能够胜任电气控制系统的设计工作, 按要求完成好设计任务,
仅仅掌握电气设计的基础知识是不够的, 必须经过重复的实践, 深入生产现场, 不断积累经验。课程设计正是为这一目的而安排的一个实践性教学环节, 它是一项初步的工程训练。经过集中1~2周时间的设计工作, 了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。课程设计题目不要太大, 尽可能取自生产中实用的电气控制装置。 本指导书主要讨论课程设计应达到的目的、要求、设计内容、深度及完成的工作量。并经过实例介绍, 进一步说明课程设计的设计步骤。 本指导书还收集了较多的设计参考题, 可作为课程设计练习题, 直接供设计者自由选取。命题结合生产需要, 具有真实感。设计中应严格要求, 力求做到图纸资料规范化。 电气设计包含原理设计与工艺设计两个方面, 不能忽视任何一面, 在高等工科应用型人才培养中特别要重视工艺设计。由于初次从事设计工作, 工艺要求不能过高, 不能面面俱到。设计工作量、说明书等要求与毕业设计应有较大的区别, 电气控制课程设计属于练习性质, 不强调设计结果直接用于生产, 个人的工艺设计, 只要求完成其中的一部份内容。 课程设计原则上应做到一人一题和自由选题。在几个人共选一个课题的情况下, 各人的设计要求及工艺设计内容, 绘图种类, 应有所区别。要强调独立完成, 以学生自身的独立工作为主, 教师指导帮助为辅。在设计工程中, 适当组织针对性参观, 并配以多种形式
辽宁工业大学PLC技术及应用课程设计（论文）题目：啤酒发酵过程中温度的PLC控制
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
基于51单片机课程设计报告 院系：电子通信工程 团组：电子设计大赛1组 姓名： 指导老师：
目录 一、摘要 (3) 二、系统方案的设计 (3) 三、硬件资源 (5) 四、硬件总体电路搭建 (13) 五、程序流程图 (14) 六、设计感想 (14) 七、参考文献 (16) 附录 (17) 附录 1 程序代码 (17)
一、摘要 本设计以STC89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、led控制程序、超温报警程序。 关键词：STC89C51单片机 DS18B20温度芯片温度控制 ,LED报警提示. 二、系统方案的设计 1、设计要求 基本功能： 不加热时实时显示时间，并可手动设置时间； 设定加热水温功能。人工设定热水器烧水的温度，范围在20～70度之间，打开开关后，根据设定温度与水温确定是否加热，及何时停止加热，可实时显示温度； 设定加热时间功能。限定烧水时间，加热时间内超过温度上限或低于温度下限报警，并可实时显示温度。 2、系统设计的框架
本课题设计的是一种以STC89C51单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。其主要包括：电源模块、温度测量及调理电路、键盘、数码管显示、指示灯、报警、继电器及单片机最小系统。 图1 系统设计框架 3 工作原理 温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机STC8951获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) ，这里采用通过LED1和LED2取代！！！ 当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声，这里采用HLLED提示。
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：自动控制理论课程设计 设计题目：直线一级倒立摆控制器设计 院系：电气学院电气工程系 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：2016.6.6-2016.6.19 手机： 工业大学教务处
*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
直线一级倒立摆控制器设计 摘要：采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性，运用根轨迹法设计了控制器，增加了系统的零极点以保证系统稳定。采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析，将电脑与倒立摆连接进行实时控制。在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标，检验了自动控制理论的正确性和实用性。 0.引言 摆是进行控制理论研究的典型实验平台，可以分为倒立摆和顺摆。许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中对所学课程加深了理解。由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。 本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象，了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器(极点配置)的设计方法，掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。 1.系统建模 一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下。其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡，光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡，计算机从运动控制卡中读取实时数据，确定控制决策(小车运动方向、移动速度、加速度等)，并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控制量，使电机转动，通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。
目录 一、设计目的 (1) 二、设计要求 (1) 三、总体设计 (1) 3.1总体框图 (1) 3.2工作原理 (2) 3.3主程序框图 (3) 四、各部分电路设计 (3) 五、整体电路图 (6) 六、仿真及测试 (6) 七、设计总结 (8) 八、参考文献 (9) 九、附录 (9)
一、设计目的 豆浆机是一种新型的家用饮用机，以黄豆为原料，直接加工成熟以饮用。若在黄豆中配以芝麻、花生、杏仁等佐料，或者通过改变打浆、加热的时间，可以做出不同种类的豆浆饮料。 豆浆机由粉碎黄豆的电机、豆浆机加热器和控制电路三大部分组成。用单片机设计的全自动豆浆机的控制系统，当放入适量泡好的黄豆，加入适量的冷水，把豆浆机的电源插头插入220V交流电源，豆浆机指示灯亮起，按下按钮，先对豆浆机进行水位检测，符合要求后电加热管开始对水进行加热，当水温达到80℃左右，豆浆机启动电机开始打浆，打浆过程中电机按间歇方式打浆。打浆过后，开始对豆浆加热，豆浆温度达到一定值时豆浆上溢，当豆浆沫接触到防溢电极时，停止加热。然后间歇加热，最后进行豆浆的防溢延煮后发出声音报警信号。若缺水，则关闭加热器和电机，并发出报警声，直到关闭电源，加水后才能继续使用。 整个过程操作起来比较简单，但由于缺少相应的加热设备，设计方案只进行80℃以后，剩余操作部分的模拟仿真。 二、设计要求 1、利用单片机设计一个自动控制电路出来控制豆浆机的工作，让它控制豆浆机把容器中浸泡好的黄豆加工成煮好的豆浆。 2、当放入适量浸泡好的黄豆、加入适量的冷水，将豆浆机电源插头插入220V交流电源，豆浆机指示灯亮起、发热管开始对水进行加热，当水加热到80度左右，豆浆机停止加热，然后开始每粉碎15秒停5秒的粉碎过程。在经过2分钟左右的烧煮，最后豆浆机发出提示音，即告豆浆加工结束； 3、注意：在粉碎和烧煮的过程中，会产生较多的泡沫。所以，这两个阶段存在加热与一出之间的一对矛盾，应有适当的解决方案。 三、总体设计 3.1总体框图 方案1：此方案由单片机、传感器、加热电路、磨浆电路、报警电路组成。如表1所示，其工作原理是先加热，加热到一定温度后，开始磨浆，磨浆完后，磨浆停止，又开始加热即煮沸后，立即停机，报警提示。 打浆电路 温度传感器 加热电路 报警电路 表1 方案一设计框图
自控课程设计课程设计(论文) 设计（论文）题目单位反馈系统中传递函数的研究 学院名称Z Z Z Z学院 专业名称Z Z Z Z Z 学生姓名Z Z Z 学生学号Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课教师Z Z Z Z Z 设计（论文）成绩
单位反馈系统中传递函数的研究 一、设计题目 设单位反馈系统被控对象的传递函数为 ) 2)(1()(0 0++= s s s K s G （ksm7） 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。 （2）相角稳定裕度γ>45o , 幅值稳定裕度H>12。 （3）系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s 3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的截止频率Wc 和穿频率Wx 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 二、设计方法 1、未校正系统的根轨迹图分析 根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从0变为无穷时，闭环系统特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。 1）、确定根轨迹起点和终点。 根轨迹起于开环极点，终于开环零点；本题中无零点，极点为：0、-1、-2 。故起于0、-1、-2，终于无穷处。 2）、确定分支数。 根轨迹分支数与开环有限零点数m 和有限极点数n 中大者相等，连续并且对称于实轴；本题中分支数为3条。
基于51单片机简易电子琴 1 课题背景 单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物，属于第四代电子计算机它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。他的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有8个按键，和一个复位按键。 主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴硬件的组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图，主要芯片，个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。 一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，构成我们想演奏的那首曲目。当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。 2 任务要求与总体设计方案 2.1 设计任务与要求 利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出7个不同的音调，而且有一个按键可以自动播放歌曲，要求按键按下时发声，松开延时一小段时间，中间再按别的键则发另外一音调的声音，当系统扫描到键盘按下，则快速检测出是哪一个按键被按下，然后单片机的定时器启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被按下，则启动中断系统。前面的发音停止，转到后按的键的发音程序。发出后按的键的音调。 2.2 设计方案 2.2.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成，它几乎不存在噪声，音响效果较好，而且由于所需驱动功率较小，且价格低廉，所以，被广泛应用。 2.2.2 按键控制模块
主要内容、基本要求、主要参考资料： 1. 主要内容：设计一个豆浆机控制系统 2.基本要求： 1.利用51单片机来控制豆浆机的加热、碎豆、煮浆过程； 2.利用单片机的并行口引脚实现加热电机、粉碎电机的控制； 3.当加热完成后报警提示； 4.豆浆机具备防溢出功能。 3.参考资料 [1]李广弟等单片机基础北京航空航天出版社 [2]楼然苗等 51系列单片机设计实例北京航空航天出版社 [3]唐俊翟等单片机原理与应用冶金工业出版社 [4]刘瑞新等单片机原理及应用教程机械工业出版社 [5]吴国经等单片机应用技术中国电力出版社
[6]李全利，迟荣强编著单片机原理及接口技术高等教育出版社， [7]张毅刚等 MCS-51单片机应用设计哈工大出版社， [8]霍孟友等单片机原理与应用机械工业出版社 [9]许泳龙等单片机原理及应用机械工业出版社 [10]段晨东《单片机原理及接口技术》清华大学出版社 完成期限： 指导教师签名： 课程负责人签名： 年月日
郑州华信学院 课程设计说明书题目：豆浆机控制系统 姓名：陈江涛 院（系）：机电工程学院 专业班级：电气工程及其自动化 学号： 0902120146 指导教师：宋东亚许洋洋 成绩：
时间：年月日至年月日 目录 1.摘要 (5) 1.1单片机在智能仪器中的应用 (5) 1.2单片机在过程控制中的应用 (5) 1.3.单片机与e-Home (6) 1.4.单片机与Internet (6) 2.引言 (6) 3．设计要求 (7) 3.1.设计任务 (7) 3.2.要求： (7) 4.设计分析 (8) 4.1.设计目的、意义： (8) 4.2．硬件电路设计及描述 (9) 5.软件设计流程及电路图 (19) 5.1设计流程： (19) 5.2设计电路图 (20) 6.软硬件调试 (21) 6.1软件调试 (21) 6.2硬件调试 (21)
目录 前言 (2) 第1章基于51单片机的电子琴设计 (3) 1.1 电子琴的设计要求 (3) 1.2 电子琴设计所用设备及软件 (3) 1.3 总体设计方案 (3) 第2章系统硬件设计 (5) 2.1 琴键控制电路 (5) 2.2 音频功放电路 (6) 2.3 时钟-复位电路 (6) 2.4 LED显示电路 (6) 2.5 整体电路 (6) 第3章电子琴系统软件设计 (7) 3.1 系统硬件接口定义 (7) 3.2 主函数 (8) 3.2.1 主函数程序 (8) 3.3 按键扫描及LED显示函数 (9) 3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (10) 3.4 中断函数 (11) 3.4.1 中断程序 (12) 第4章电子琴和调试 (12) 4.1 调试工具 (12) 4.2 调试结果 (13) 4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (14) 第5章电子琴设计总结 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)
前言 音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容，它在陶冶情操、提高素养、开发智力，特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。近年来，我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩，探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。如今，电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。而在课堂教学方面，它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间：瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法；瞬间多声部(包括多音色)展示的乐队音响效果的特点。结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施，这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室，让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。现代乐器中，电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表，体现了人类电子技术和艺术的完美结合。电子琴自动伴奏的稳定性、准确性，以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求，都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲风格，对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。电子琴所包含的巨量的音乐信息和强大的音乐表现力可以帮助音乐教学更好地贯彻和落实素质教育，更有效地提高人们的音乐素质和能力。目前，市场上的电子琴可谓琳琅满目，功能也是越来越完备。以单片机作为主控核心，设计并制作的电子琴系统运行稳定，其优点是硬件电路简单、软件功能完善、控制系统可靠、性价比较高等，具有一定的实用与参考价值。这就为电子琴的普及提供了方便。 二、电子琴设计要求本设计主要是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一台电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有7个按键和1个复位按键。本系统主要是完成2大功能：音乐自动播放、电子琴弹奏。关于声音的处理，使用单片机C语言，利用定时器来控制频率，而每个音符的符号只是存在自定义的表中。
指导教师评定成绩： 审定成绩： 重庆邮电大学 移通学院 自动控制原理课程设计报告 系部： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 设计时间：2013年12 月 重庆邮电大学移通学院制
目录 一、设计题目 二、设计报告正文 摘要 关键词 设计内容 三、设计总结 四、参考文献
一、设计题目 《自动控制原理》课程设计（简明）任务书——供2011级机械设计制造及其自动化专业（4-6班）本科学生用 引言：《自动控制原理》课程设计是该课程的一个重要教学环节，既有别于毕业设计，更不同于课堂教学。它主要是培养学生统筹运用自动控制原理课程中所学的理论知识，掌握反馈控制系统的基本理论和基本方法，对工程实际系统进行完整的全面分析和综合。 一设计题目：Ｉ型二阶系统的典型分析与综合设计 二系统说明： 该Ｉ型系统物理模拟结构如图所示。 系统物理模拟结构图 其中：Ｒ＝1MΩ；C =1uF；R0=41R 三系统参量：系统输入信号：x(t)； 系统输出信号：y(t)；
四设计指标： 设定：输入为x(t)=a×1（t）（其中：a=5） 要求动态期望指标：M p﹪≤20﹪；t s≤4sec； 五基本要求： a)建立系统数学模型——传递函数； b)利用根轨迹方法分析和综合系统（学号为单数同学做）； c)利用频率特性法分析和综合系统（学号为双数同学做）； d)完成系统综合前后的有源物理模拟（验证）实验； 六课程设计报告： 1.按照移通学院课程设计报告格式写课程设计报告； 2.报告内容包括：课程设计的主要内容、基本原理； 3.课程设计过程中的参数计算过程、分析过程，包括： （1）课程设计计算说明书一份； （2）原系统组成结构原理图一张（自绘）； （3）系统分析，综合用精确Bode图一张； （4）系统综合前后的模拟图各一张（附实验结果图）； 4.提供参考资料及文献 5.排版格式完整、报告语句通顺； 6.封面装帧成册。
摘要：豆浆机基本工作过程是将事先泡好的大豆放入豆浆机内并加入适量冷水后将电热管通电加热至80°C，粉碎电机通电工作进行磨豆浆其间断续工作三次，每次2min，每两次间隔5s，然后进入煮豆浆程序，煮开后在延迟5min，并声音提示工作过程结束。熟悉单片机SH66P20A的基本结构，工作原理。根据单片机的工作原理，将其运用于都将集中，以实现上述豆浆机的工作流程的自动化，并运用汇编语言进行相关的编程。 关键词：SH66P20A 加热延迟 引言：豆浆是一种老幼皆宜、价廉质优的液态营养品，它所含的铁元素是牛奶的6倍，所含的蛋白质虽不如牛奶高，但在人体内的吸收率可达到85%，因此有人称豆浆为“植物牛奶”。豆浆被誉为女人最完美的食物，是因为豆浆中含有丰富的营养成分，其中异黄酮可以调节女性内分泌系统的平衡，保持女性肌肤美白，异黄酮还可发挥与雌激素相同的保健作用，如缓解更年期综合症、提高骨密度、预防骨质疏松等，而且它还能避免雌激素带来的副作用，如乳腺癌、子宫癌等。豆浆中富含人体所需优质植物蛋白，八种必需的氨基酸，多种维生素及钙、铁、磷、锌、硒等微量元素，不含胆固醇，并且含有大豆皂甙等至少五六种可有效降低人体胆固醇的物质，鲜豆浆的大豆营养易于消化吸收，经常饮用，对高血压、冠心病，动脉粥样硬化及糖尿病、骨质疏松等大有益处，还具有平补肝肾、防老抗癌、降脂降糖、增强免疫的功效。但随着人们健康认识的增强，为了卫生，防止上了“黑心作坊”的当，喝的放心，纷纷选择家庭自制豆浆，从而拉动家用微电脑全自动豆浆机市场活跃。 1.豆浆机的基本结构 1.1豆浆机结构图
图1.1 豆浆机基本结构图 1.2 豆浆机结构 豆浆机，采用微电脑控制，实现预热、打浆、煮浆和延时熬煮过程全自动化，特别是由于增设了“文火熬煮”处理程序，使豆浆营养更加丰富，口感更加香泽。 (1)杯体:杯体像一个硕大的茶杯，有把手和流口，主要用于盛水或豆浆。杯体有的用塑料制作，有的用不锈钢制作，但都是符合食品卫生标准的不锈钢或聚碳酸脂材质。购机时以选择不锈钢杯体为宜，主要是便于清洁。在杯体上标有“上水位”线和“下水位”线，以此规范对杯体的加水量。杯体的上口沿恰好套住机头下盖，对机头起固定和支撑作用。 (2)机头:机头是豆浆机的总成，除杯体外，其余各部件都固定在机头上。机头外壳分上盖和下盖。上盖有提手、工作指示灯和电源插座。下盖用于安装各主要部件，在下盖上部（也即机头内部）安装有电脑板、变压器和打浆电机。伸出下盖的下部有电热器、刀片、网罩、防溢电极、温度传感器以及防干烧电极。需要说明，下盖的材质同样需要符合食品卫生标准。 (3)电热器:加热功率800 W，不锈钢材质，用于加热豆浆。加热管下半部应设计为小半圆形，易于洗刷和装卸网罩。
组合机床电气控制课程设计专业：机械设计制造及其自动化 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 湖南工业大学 2011年6月11日
目录 1绪论 (3) 2设计方案 (4) 2.1 左、右两动力头进给电机 (4) 2.2电动机控制电路 (5) 2.3液压泵电动机 (5) 2.4液压动力滑台控制 (6) 2.5主电路及照明电路 (7) 2.6保护与调整环节 (8) 2.7继电器电气原理简图 (10) 4 I/O分配表 (12) 5组合机床电气控制电路图 (14) 6课程设计的具体内容 (15) 6.1单循环自动工作 (15) 6.1.1单循环自动工作循环图 (15) 6.1.3单循环自动工作梯形图 (16) 6.2左铣单循环工作 (18) 6.2.1左铣单循环功能表 (18) 6.2.2左铣单循环梯形图 (19) 6.3右铣单循环工作 (21) 6.3.1右铣单循环梯形图 (21) 6.4公用程序 (23) 6.5回原位程序 (23) 6.6手动程序 (24) 6.7 PLC梯形图总体结构图 (24) 6.8面板设计 (25) 7系统调试 (26) 8设计心得 (27) 9参考文献 (28)
1绪论 对于机械—电气结合控制的组合机床，电气控制系统起着重要的神经中枢作用。传统的组合机床采用的继电器—接触器控制系统，接线复杂、故障率高、调试和维护困难。 随着PLC控制技术日益成熟并得到越来越广泛的应用，利用原有的继电器—接触器控制电路设计PLC控制系统，或直接进行PLC控制系统的设计，都能很好地满足组合机床自动化控制的要求。本次设计的要求如下： 组合机床结构示意图 组合机床工作循环图 组合机床采用两个动力头从两个侧面分别加工，左、右动力头的电动机均为2.2kw，
自动控制原理课程设计 本课程设计的目的着重于自动控制基本原理与设计方法的综合实际应用。主要内容包括：古典自动控制理论（PID ）设计、现代控制理论状态观测器的设计、自动控制MATLAB 仿真。通过本课程设计的实践，掌握自动控制理论工程设计的基本方法和工具。 1 内容 某生产过程设备如图1所示，由液容为C1和C2的两个液箱组成，图中Q 为稳态液体流量)/(3s m ，i Q ?为液箱A 输入水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ，1Q ?为液箱A 到液箱B 流量对稳态值的微小变化)/(3s m ，2Q ?为液箱B 输出水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ，1h 为液箱A 的液位稳态值)(m ，1h ?为液箱A 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ，2h 为液箱B 的液位稳态值)(m ，2h ?为液箱B 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ，21,R R 分别为A ，B 两液槽的出水管液阻))//((3s m m 。设u 为调节阀开度)(2m 。 已知液箱A 液位不可直接测量但可观，液箱B 液位可直接测量。 图1 某生产过程示意图
要求 1. 建立上述系统的数学模型； 2. 对模型特性进行分析，时域指标计算，绘出bode,乃示图，阶跃反应曲线 3. 对B 容器的液位分别设计：P ，PI ，PD ，PID 控制器进行控制； 4. 对原系统进行极点配置，将极点配置在－1＋j 和－1－j ；（极点可以不一样） 5. 设计一观测器，对液箱A 的液位进行观测（此处可以不带极点配置）； 6. 如果要实现液位h2的控制，可采用什么方法，怎么更加有效？试之。 用MATLAB 对上述设计分别进行仿真。 （提示：流量Q=液位h/液阻R ，液箱的液容为液箱的横断面积，液阻R=液面差变化h ?/流量变化Q ?。） 2 双容液位对象的数学模型的建立及MATLAB 仿真过程 一、对系统数学建模 如图一所示，被控参数2h ?的动态方程可由下面几个关系式导出： 液箱A ：dt h d C Q Q i 111?=?-? 液箱B ：dt h d C Q Q 22 21?=?-? 111/Q h R ??= 222/Q h R ??= u K Q u i ?=? 消去中间变量，可得： u K h dt h d T T dt h d T T ?=?+?++?222122221)( 式中，21,C C ——两液槽的容量系数 21,R R ——两液槽的出水端阻力 111C R T =——第一个容积的时间常数 222C R T =——第二个容积的时间常数 2R K K u =_双容对象的放大系数
单片机课程设计报告 题目：温度监控系统设计 学院：能源与动力工程学院 专业：测控技术与仪器专业 班级： 2班 成员：魏振杰 二〇一五年十二月
一、引言 温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。 随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。 作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本系统利用传感器与单片机相结合，应用性比较强，本系统可以作为仓库温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统，以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度监测，利用单片机实现温度监测并通过报警信号提示温度异常。本设计具有操作方便，控制灵活等优点。 本设计系统包括单片机，温度采集模块，显示模块，按键控制模块，报警和指示模块五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。 二、实验目的和要求 2.1学习DS18B20温度传感芯片的结构和工作原理。 2.2掌握LED数码管显示的原理及编程方法。 2.3掌握独立式键盘的原理及使用方法。 2.4掌握51系列单片机数据采集及处理的方法。 三、方案设计
上海电力学院 自动控制原理实践报告 课名：自动控制原理应用实践 题目：水翼船渡轮的纵倾角控制 船舶航向的自动操舵控制 班级： 姓名： 学号：
水翼船渡轮的纵倾角控制 一．系统背景简介 水翼船(Hydrofoil)是一种高速船。船身底部有支架，装上水翼。当船的速度逐渐增加，水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行，Foilborne)，从而大为减少水的阻力和增加航行速度。 水翼船的高速航行能力主要依靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。 航向自动操舵仪工作时存在包括舵机（舵角）、船舶本身（航向角）在内的两个反馈回路：舵角反馈和航向反馈。 当尾舵的角坐标偏转错误!未找到引用源。，会引起船只在参考方向上发生某一固定的偏转错误!未找到引用源。。传递函数中带有一个负号，这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。有此动力方程可以看出，船只的转动速率会逐渐趋向一个常数，因此如果船只以直线运动，而尾舵偏转一恒定值，那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹。 二．实际控制过程 某水翼船渡轮，自重670t，航速45节（海里/小时），可载900名乘客，可混装轿车、大客车和货卡，载重可达自重量。该渡轮可在浪高达8英尺的海中以航速40节航行的能力，全靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求该系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。
上图：水翼船渡轮的纵倾角控制系统 已知，水翼船渡轮的纵倾角控制过程模型，执行器模型为F（s）=1/s。 三．控制设计要求 试设计一个控制器Gc（s），使水翼船渡轮的纵倾角控制系统在海浪扰动D （s）存在下也能达到优良的性能指标。假设海浪扰动D（s）的主频率为w=6rad/s。 本题要求了“优良的性能指标”，没有具体的量化指标，通过网络资料的查阅：响应超调量小于10%，调整时间小于4s。 四．分析系统时域 1.原系统稳定性分析 num=[50]; den=[1 80 2500 50]; g1=tf(num,den); [z,p,k]=zpkdata(g1,'v'); p1=pole(g1); pzmap(g1) 分析：上图闭环极点分布图，有一极点位于原点，另两极点位于虚轴左边，故处于临界稳定状态。但还是一种不稳定的情况，所以系统无稳态误差。 2.Simulink搭建未加控制器的原系统（不考虑扰动）。
电气控制课程设计PLC课程设计
电气控制课程设 计 说明书 学院机械工程学院 年级08级专业机械工程及自动化（机电工程）
目录 第一篇PLC模拟-----------------------------------------------------------------------------------------1任务一：PLC控制自动门仿真实验-----------------------------------------------------------------------------1 1.任务说明-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 2.主电路图-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 3.PLC接线图----------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 4.输入输出列表----------------------------------------------------------------------------------------------------------5 5.流程图-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5 6.梯形图
扬州大学水利与能源动力工程学院 课程实习报告 课程名称：自动控制原理及专业软件课程实习 题目名称：三阶系统分析与校正 年级专业及班级：建电1402 姓名：王杰 学号： 141504230 指导教师：许慧 评定成绩： 教师评语： 指导老师签名： 2016 年 12月 27日
一、课程实习的目的 （1）培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力； （2）掌握自动控制原理的时域分析法、根轨迹法、频域分析法，以及各种校正装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标； （3）学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试； （4）学会使用硬件搭建控制系统； （5）锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力，为今后从事控制相关工作打下较好的基础。 二、课程实习任务 某系统开环传递函数 G(s)=K/s(0.1s+1）（0.2s+1） 分析系统是否满足性能指标： （1)系统响应斜坡信号r(t)=t,稳态误差小于等于0.01； （2）相角裕度y>=40度； 如不满足，试为其设计一个pid校正装置。 三、课程实习内容 （1）未校正系统的分析： 1）利用MATLAB绘画未校正系统的开环和闭环零极点图 2）绘画根轨迹，分析未校正系统随着根轨迹增益变化的性能（稳定性、快速性）。 3）作出单位阶跃输入下的系统响应，分析系统单位阶跃响应的性能指标。 4）绘出系统开环传函的bode图，利用频域分析方法分析系统的频域性能指标（相角裕度和幅值裕度，开环振幅）。 （2）利用频域分析方法，根据题目要求选择校正方案，要求有理论分析和计算。并与Matlab计算值比较。 （3）选定合适的校正方案（串联滞后/串联超前/串联滞后-超前），理论分析并计算校正环节的参数，并确定何种装置实现。
单片机双字节十六进制减法实验设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的双字节十六进制减法设计，可以完成计 算器的键盘输入，进行加、减、3位无符号数字的简单运算，并在LED上相应的显示结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑，首先选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机，输入采用5个键盘。显示采用3位7段共阴极LED动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C语言和汇编语言进行比较分析，针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现，最终选用KEIL公司的μVision3软件，采用汇编语言进行编程，并用proteus 仿真。 引言 十六进制减法计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后，我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用，但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。 单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论，还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计，使所学的知识更深一层的理解，十进制加法计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试，最后仿真用户程序，来加深对单片机的认识，充分发挥学生的个人创新能力，并提高学生对单片机的兴趣，同时学习查阅资料、参考资料的方法。 关键词：单片机、计算器、AT89C51芯片、汇编语言、数码管、加减
目录 摘要 (01) 引言 (01) 一、设计任务和要求............................. 1、1 设计要求 1、2 性能指标 1、3 设计方案的确定 二、单片机简要原理............................. 2、1 AT89C51的介绍 2、2 单片机最小系统 2、3 七段共阴极数码管 三、硬件设计................................... 3、1 键盘电路的设计 3、2 显示电路的设计 四、软件设计................................... 4、1 系统设计 4、2 显示电路的设计 五、调试与仿真................................. 5、1 Keil C51单片机软件开发系统 5、2 proteus的操作 六、心得体会.................................... 参考文献......................................... 附录1 系统硬件电路图............................ 附录2 程序清单.................................. 一、设计任务和要求
浙江理工大学 《单片机系统设计及应用实验》 设计报告 题目：智能豆浆机控制系统 专业：08机械电子工程 班级：08机电（2）班 姓名：邱剑，丁亚东，邓亚雄学号：B08370222,B08370207, B08370206 指导教师：彭来湖 机械与自动控制学院 2011年6月20日
摘要 本智能豆浆机的控制系统是基于AT89S52单片机来实现的，其主 功能有： 1.可以手动和自动对各种谷物和豆类进行加热和粉碎，工作模式分手动粉 碎，手动加热和自动三种。 2.在豆浆机工作的过程中，数码管能给予温度和工作模式的显示。 3.在豆浆机工作过程中能对液位溢出和豆浆机干烧进行检查，发现后能蜂鸣 报警并停止相关工作。 4.豆浆机工作完成时，能蜂鸣报警，提醒用户。 豆浆机的自动工作流程有软件控制：先判断是否干烧，再加热到80度，然后停止加热，进行粉碎并在间隙进行加热，再度检查液位，是否干烧，再进行加热，进入防溢延煮过程，防溢延煮后，发出报警声，提示豆浆已做好。 液位溢出保护和防干烧保护用中断来控制，其检测由于没有防溢电极，功能用开关来模拟实现。
目录 摘要---------------------------------------------------------------------------------------------1 第一章绪论--------------------------------------------------------3 1.1引言-------------------------------------------------------- 3 1.2原理-------------------------------------------------------- 3 第二章设计方案与实现功能-------------------------------------------4 2.1设计思路---------------------------------------------------- 4 2.2实现功能---------------------------------------------------- 5 第三章系统硬件电路设计---------------------------------------------5 3.1单片机的选择------------------------------------------------ 5 3.2温度检测电路的设计------------------------------------------ 6 3.2.1 DS-18B20数字温度传感器介绍--------------------------- 6 3.2.2 电路设计-----------------------------------------------7 3.3加热电路的设计---------------------------------------------- 7 3.4 电机电路设计------------------------------------------------8 3.5 数码管显示电路设计------------------------------------------9 3.6防干烧及防溢出电路的设计----------------------------------- 10 3.7报警电路的设计--------------------------------------------- 11 3.8复位电路的设计--------------------------------------------- 12 3.9时钟电路和按键电路设计------------------------------------- 13 第四章系统软件的设计-------------------------------------------- 13 4.1编程思路--------------------------------------------------- 13 第五章总结--------------------------------------------------------15 参考文献-----------------------------------------------------------17 附录一：豆浆机控制系统硬件图---------------------------------------18 附录二：豆浆机控制系统软件程序-------------------------------------18 评语表--------------------------------------------------------------------------------------------