智能溫控攪拌器系統設計

劉進 湯莉莉

摘 要：隨著生活水平的提高，生活節奏的加快，人們對家用電器自動化、智能化要求越來越高。通過市場調查，市場上具有加熱功能的電器非常多，而能給液體降溫的電器幾乎沒有。傳統人工攪拌降溫耗時長、溫度難以控制。該系統針對上述問題，以MCS-51單片機為核心，將紅外控制器、溫度傳感器和攪拌機結合起來，利用單片機的精確控制和溫度傳感器精確采溫來控制攪拌機的轉速，從而代替人工攪拌，達到省時省力的要求。此套方案不僅可靠性好，成本低，且填補了市場空白，具有廣闊的市場前景。

關鍵詞：攪拌機 智能溫控 單片機 系統設計

中圖分類號：TP23 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（c）-0057-02

Design of Intelligent Temperature Control System

Liu Jin Tang Lili

（Department of Computer & Information Engineering， Zhixing College of Hubei University， Wuhan Hubei， 430011， China）

Abstract： With the improvement of living standards， the pace of life， people on the home appliances automation， intelligent increasingly high demand. Through market survey， the market has a heating function of electrical appliances is very much， and can give liquid to cool the electrical almost No. Traditional artificial mixing temperature and time consuming， the temperature is difficult to control. The system is aimed at the above problems， with the MCS-51 microcontroller as the core， the infrared controller， temperature sensor and mixer， the use of single-chip microcomputer control and temperature sensor accurate temperature sensor to control the speed of the mixer， so as to replace artificial mixing， to achieve the requirements of time saving. This scheme not only has good reliability， low cost， and fill the gaps in the market， but also has broad market prospects.

Key Words：Beater； Intelligent Temperature Control；Single Chip Microcomputer

水作為人體中最多的成分，在生命中扮演重要的角色。每年夏天，我們能從商場買回各種降溫電器，但對剛燒開的熱水，市面上基本沒有電器能給其降溫。而泡奶粉、蜂蜜等營養品，我們就必須給開水降溫，如何簡單、方便、自動的給開水降溫，便成了一個值得思考的問題。

在盡可能節約成本的基礎上，我們通過紅外遙控控制攪拌器的溫度，讓系統通過單片機自動運行。本攪拌系統通過STC89C51單片機為核心[1]，對溫度傳感器采集的溫度進行監控，然后調整攪拌機轉速，擬達到以下目標：（1）自動運行，遙控設定溫度。充分考慮系統安全性、可靠性、穩定性基礎上減輕人體勞動；（2）在特殊的情況下，例如有異物干擾攪拌機葉片轉動，系統能及時進行報警；（3）通過單片機的引入，讓系統可擴展互聯網接口。

1 控制系統的工作原理及硬件設計方案

本攪拌系統通過溫度傳感器DS18b20檢測水溫，并將溫度反饋到控制芯片STC89C51，單片機根據紅外遙控設備設定的溫度值來控制攪拌機的轉動，若紅外遙控設備無輸入設定，則按照默認溫度值自動設定攪拌機轉速，如攪拌過程中系統接收到新的溫度設定值，則會按照接收到的設定溫度來進行轉速控制，并且在四位共陰數碼管上顯示出系統的當前溫度。

智能攪拌機系統主要包括：輸入，輸出和控制3大部分、7個模塊，分別為：遙控輸入模塊、溫度傳感器采集，反饋模塊、復位電路模塊、電源模塊、四位共陰數碼管顯示模塊、PWM脈沖調制攪拌機驅動模塊，加熱模塊[2]。見硬件系統的結構框圖1所示。

通過放置在攪拌器中的溫度傳感器來監控水溫，如超過了控制系統所設定的值，則單片機自動發出信號驅動攪拌機運行，讓水溫下降，并通過四位數碼管實時顯示水溫，若水溫低于設定值，則通過加熱模塊進行加熱并停止攪拌器運行。由于控制芯片為STC89C52，因此本系統可通過RS232串口連接電腦，擴展為互聯網控制，讓本設備使用更加方便。

實際方案中，以DS18B20作為溫度傳感器，將溫度參數送給單片機進行處理后，通過控制攪拌器轉速對整個系統溫度進行控制，蜂鳴器負責提示報警等功能。為了提高系統的可靠性，本系統中加入了復位電路。

2 系統硬件電路設計

2.1 紅外遙控電路

該部分分為發射部分和接收部分，采用的是編碼、解碼專用集成電路和微控制器芯片控制。在系統中，此模塊主要分為：穩壓電源、紅外發射/接收電路。單片機首先對等待發送的二進制編碼進行調制，再通過將其編碼成特殊脈沖信號并將其發送出去。系統選用1838T接收信號，通過1838T對信號進行放大、檢波、整形等處理，最后將TTL信號反饋到單片機，經單片機解碼并控制相關對象。1838T輸出端接入單片機，單片機接收到信號后通過放大、檢波，整形，解調，反饋給解碼與接口電路，最終達到遙控的目的。

2.2 攪拌指示報警電路

攪拌功能使用12V直流潛水泵進行，將其接入單片機，當潛水泵收到單片機送來的攪拌信號后，通過PWM脈沖調制來控制其轉速。指示燈接入單片機P35引腳，當電機及其他設備正常工作時亮起，以顯示系統正常運行。蜂鳴器接入P37引腳，每當系統設定參數被改變時，蜂鳴器鳴響，以示操作指令被成功接收到系統中。

2.3 溫度采集電路

在本攪拌系統中，使用DS18B20來進行對溫度檢測和收集[3]。此傳感器第2腳為數字信號的輸入端和輸出端，因此必須接上拉電阻，以達到在沒有任何數據傳送時能一直保持高電平狀態的效果，以便確保信號穩定地傳輸。

3 系統軟件設計

本控制系統的軟件設計可以分為三部分：

（1）主程序部分：該部分完成存儲器分區、數據定義和系統的初始化等，以及調用各個子程序，完成主要的控制功能。

（2）溫度信號處理部分：通過DS18B20采集到的信號，單片機通過算法自動輸出控制信號，實現對攪拌器或加熱設備的控制，達到預期的控制要求；

（3）電機驅動程序部分：由于溫度控制要求電機轉速不同，因此需要不同的PWM波驅動電機，以便精確控制電機轉速。本系統使用定時器來產生不同頻率的PWM波，過程一般可分為系統中斷模塊的初始化、PWM波的生成[4]。

程序流程圖如下：

上圖中系統軟件程序設計主要包括：主程序設計，數據處理程序，數碼管顯示子程序，攪拌機控制，蜂鳴器報警等。

部分主程序與子程序：

void display（）//顯示溫度

{

w1=0；P0=table[dang]；delay（10）；

//第1位顯示數據

P0=0x00；w1=1；delay（1）；

//關閉顯示消除動態掃描陰影

w2=0；P0=table[16]；delay（10）；

//第2位顯示數據

P0=0x00；w2=1；delay（1）；

//關閉顯示消除動態掃描陰影

w3=0；P0=table[wen_du/10]； delay（10）；//第3位顯示數據

P0=0x00；w3=1；delay（1）；

//關閉顯示消除動態掃描陰影

w4=0；P0=table[wen_du%10]；delay（10）；//第4位顯示數據

P0=0x00；w4=1；delay（1）；

//關閉顯示消除動態掃描陰影

}

void s_display（）

//手動顯示函數

{

w1=0；P0=table[dang]；delay（10）；

P0=0x00；w1=1；delay（1）；

//關閉顯示消除動態掃描陰影

w2=0；w3=0；w4=0；P0=table[16]；delay（10）；

P0=0x00；w2=1；w3=1；w4=1；delay（1）；//關閉顯示消除動態掃描陰影

}

void zi_dong（）

//自動溫控模式

{

uchar i；

ReadTemperature（）；

d1=dang；d2=wen_du/10；d3=wen_du%10；

if（wen_du

if（（wen_du>=xia）&&（wen_du<=zhong）） //1擋

{

dang=1；

for（i=0；i<8；i++）{dj=0；display（）；zi_keyscan（）；}

for（i=0；i<2；i++）{dj=2；display（）；zi_keyscan（）；}

}

if（（wen_du>=zhong）&&（wen_du<=shang））//2擋

{

dang=2；

for（i=0；i<4；i++）{dj=0；display（）；zi_keyscan（）；}

for（i=0；i<6；i++）{dj=1；display（）；zi_keyscan（）；}}

if（wen_du>shang）{dj=1；dang=3；display（）；zi_keyscan（）；jdq=1；} //高溫上

zi_keyscan（）；

//按鍵掃描函數

}

4 結語

通過本設計整套系統以51單片機為核心來進行攪拌系統控制，實現了以下功能：（1）遙控控制溫度。防止與高溫水接觸，杜絕了燙傷的可能，安全、實用；（2）能降低水溫，填補了家用降水溫電器的市場空白。

由于時間有限，本系統還可通過RS232與電腦連接后，接入互聯網，通過手機APP進行遠程控制，實現更多功能。

參考文獻

[1] 吳金戍，沈慶陽，郭庭吉.8051單片機實踐與應用[M].北京：清華大學出版社，2002.

[2] 寧鐸.電子工藝實訓教程[M].2版.西安：西安電子科技大學出版社，2010.

[3] 王化詳，張淑英.傳感器原理[M].天津：天津大學出版社，2002.

[4] 陳國呈.PWM逆變技術及應用[M].北京：中國電力出版社，2007.