基于单片机自动饮料混合机控制系统设计

**单片机设计介绍，基于单片机自动饮料混合机控制系统设计

一 概要

  基于单片机自动饮料混合机控制系统设计是一个涉及多个领域的复杂项目，包括单片机技术、传感器技术、控制理论、人机交互等。以下是对该系统的介绍：

1. 系统概述：
   基于单片机自动饮料混合机控制系统是一种基于单片机的自动化设备，用于控制饮料混合机的运行，实现自动混合饮料的功能。该系统可以自动检测饮料的种类和数量，并根据预设的混合比例和控制算法，自动完成饮料的混合和输出。

2. 系统组成：
   该系统主要包括单片机、传感器、执行器和控制算法等部分。单片机是系统的核心，负责接收传感器信号、控制执行器，并实现控制算法。传感器用于检测饮料的种类和数量，并将信号传送给单片机。执行器用于执行单片机的控制指令，实现饮料的混合和输出。控制算法用于根据预设的混合比例和控制要求，对传感器信号进行处理，并控制执行器的动作。

3. 硬件设计：
   硬件部分包括单片机、传感器、执行器和电源等部分。单片机可以选择常用的51系列单片机，如AT89C51、PIC16F87A等。传感器可以选择液￥￥传感器、液位计等，用于检测饮料的种类和数量。执行器可以选择电磁阀、电机等，用于实现饮料的混合和输出。电源需要提供足够的电压和电流，以保证整个系统的正常运行。

4. 软件设计：
   软件部分包括主程序、传感器处理程序、控制算法程序和人机交互程序等。主程序负责整个系统的运行和管理，包括传感器信号的采集和处理、控制算法的实现、执行器的控制等。传感器处理程序负责接收传感器信号，并进行数据处理和判断。控制算法程序根据预设的混合比例和控制要求，对传感器信号进行处理，并输出控制指令。人机交互程序用于实现用户与系统的交互，包括饮料种类的选择、混合比例的设定、系统状态的显示等。

5. 优点和缺点：
   基于单片机自动饮料混合机控制系统的优点包括自动化程度高、操作简单、效率高、可靠性好等。它可以实现自动混合饮料的功能，节省人力物力，提高生产效率。然而，该系统的缺点是成本较高，对于小型或个人使用可能不适用。

6. 应用场景：
   该系统可以应用于各种饮料生产场合，如饮料厂、酒吧、咖啡厅等。它可以实现自动混合各种饮料的功能，满足不同客户的需求。

总之，基于单片机自动饮料混合机控制系统是一个复杂的自动化系统，需要综合考虑硬件和软件的设计和实现。它具有自动化程度高、操作简单、效率高、可靠性好等优点，可以广泛应用于各种饮料生产场合。

二、功能设计

系统工作描述：
1.整个系统由一个12V的电源供电（无需设计电源，只是提醒您Vcc是12V），（因为蠕动泵-直流电机的额定电压是12V），需要一个“调压模块”将12V转换成5V为额定电压是5V的电子元件供电。 2.需要有一个“开机按键”，可以是2脚/4脚的轻触按键，或者摆臂开关等。
3.按下“开机按键”后，液晶显示屏（LCD）显示语句“Good day, please press any key to start”。

4.按下薄膜键盘上的任意一个按键后，液晶显示屏（LCD）显示语句“A. Menu B.DIY”。以下是可能发生的2种情况：

若此时按下薄膜键盘上的“A”按键，液晶显示屏（LCD）显示语句“A.Apple Soda B.Lemon Soda”。

若此时按下薄膜键盘上的“B”按键，液晶显示屏（LCD）显示语句“Please type the ratio (in order of apple juice: lemon juice: soda)”。

5.（接事件4.中“按下薄膜键盘的A按键”）以下是可能发生的2种情况：

若此时按下薄膜键盘上的“A”按键，液晶显示屏（LCD）显示语句“Your apple soda is coming soon…”; 1号泵以额定电压12V工作13秒，3号泵以额定电压12V工作13秒。（两个泵最好能同时开始工作）

若此时按下薄膜键盘上的“B”按键，液晶显示屏（LCD）显示语句“Your lemon soda is coming soon…”; 2号泵以额定电压12V工作6.5秒，3号泵以额定电压12V工作19.5秒。（两个泵最好能同时开始工作）

6.(接事件4.中“按下薄膜键盘的B按键”)

此时若按下薄膜键盘上“0”-“9”中任意一个数字，液晶显示屏（LCD）显示语句“X：”，其中X是刚才按下的数字。

（接事件6.中按过一次键盘）此时若按下薄膜键盘上“0”-“9”中任意一个数字，液晶显示屏（LCD）显示语句“X：Y：”，其中X是第一次按下的数字，Y是刚才按下的数字。若刚刚按下的数字使得X+Y>10，则液晶显示屏（LCD）仍然显示语句“X：”。

（接事件6.中按过两次键盘）此时若按下薄膜键盘上“0”-“9”中任意一个数字，液晶显示屏（LCD）显示语句“X：Y：Z”，其中X是第一次按下的数字，Y是第二次按下的数字，Z是第三次按下的数字。若刚刚按下的数字使得X+Y+Z>10，则液晶显示屏（LCD）仍然显示语句“X：Y：”。

（接事件6.中按过三次键盘）此时若按下薄膜键盘上的“*“按键，做以下两件事情：第一，1号泵以额定电压12V工作秒，2号泵以额定电压12V工作秒，3号泵以额定电压12V工作秒（三个泵最好能同时开始工作）其中X是第一次按下的数字，Y是第二次按下的数字，Z是第三次按下的数字。第二，液晶显示屏（LCD）显示语句“Your drink is coming soon…”。

7.（接事件6中泵开始工作后）当三个泵都停止工作后，液晶显示屏（LCD）显示语句“Awesome! Your drink is ready!” ，该语句持续5秒后，液晶显示屏（LCD）显示语句“Thank you!”，该语句持续5秒后，该系统“重置”（回到刚开机的样子），即液晶显示屏（LCD）显示语句“Good day, please press any key to start.”，然后系统依照步骤4-7工作。

8.在开机状态下，若再次按下“开机按键”，该系统关闭/关机。

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25