豆?jié){是一種經(jīng)濟(jì)健康食品，越來越受到人們的歡迎。目前，市場(chǎng)上的豆?jié){機(jī)制漿時(shí)間約為20分鐘，給早晨上班的家庭帶來時(shí)間上的不便。本文針對(duì)制漿時(shí)間長的問題，設(shè)計(jì)了一種基于SH69P42單片機(jī)的高效省時(shí)豆?jié){機(jī)。該豆?jié){機(jī)在保持現(xiàn)有豆?jié){機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)上，在磨漿電機(jī)主軸上安裝一簡易消泡裝置，采用加熱和磨漿并行處理，加熱和消泡同時(shí)進(jìn)行的控制策略，避免了目前豆?jié){機(jī)加熱和磨漿分開，靜止煮漿階段加熱溢出的停止加熱帶來的延長等待時(shí)間問題。

1 豆?jié){機(jī)基本結(jié)構(gòu)
圖1為高效省時(shí)豆?jié){機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在不改變?cè)卸節(jié){機(jī)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)主軸的上方安裝一消泡裝置。此時(shí)電機(jī)具有磨漿和消泡功能，磨漿階段以磨漿功能為主，消泡功能為輔；在煮漿階段以消泡功能為主，磨漿功能為輔。



2 控制系統(tǒng)電路和工作原理
控制系統(tǒng)電路如圖2所示，該電路由中穎公司的SH69P42單片機(jī)、溫度檢測(cè)電路、溢出檢測(cè)電路、干燒檢測(cè)電路、電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路、加熱器控制驅(qū)動(dòng)電路、蜂鳴器報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路和電源電路等組成。


中穎公司的SH69P42是一種先進(jìn)的CMOS 4位單片機(jī)，該單片機(jī)集成了SH6610D CPU內(nèi)核、RAM、ROM、定時(shí)器、I／O端口、2通道10位PWM、看門狗定時(shí)器、4通道8位ADC、低電壓復(fù)位，廣泛應(yīng)用于家用電器和電動(dòng)車控制器中。
220 V交流電源經(jīng)變壓器降壓和橋式整流，得到+12 V電壓，給繼電器K1～K2和蜂鳴器供電。三端穩(wěn)壓器78L05輸出+5 V電壓給單片機(jī)供電。SH69P42采用內(nèi)部RC振蕩器，頻率為4 MHz，SH69P42的PC1腳輸出報(bào)警信號(hào)，經(jīng)Q3三極管放大，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。PC2輸出電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)三極管Q1放大，驅(qū)動(dòng)繼電器K1吸合，控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，可完成打漿和消泡工作。PC3輸出加熱信號(hào)，經(jīng)三極管Q2放大，驅(qū)動(dòng)繼電器K2吸合，控制電熱管加熱。PB3為缺水檢測(cè)輸入端，PB2為溢出檢測(cè)輸入端，PA1為溫度檢測(cè)輸入端。缺水檢測(cè)電路由R8、C9和測(cè)溫電極外殼組成，加熱管的外殼接地，正常工作時(shí)，PB3腳輸入低電平；若水位低于測(cè)溫電極即缺水時(shí)，PB3腳輸入高電平，加熱和電機(jī)自動(dòng)斷電，從而實(shí)現(xiàn)缺水保護(hù)，同時(shí)，蜂鳴器發(fā)出急促報(bào)警聲。用同樣方法可檢測(cè)豆?jié){是否溢出。防溢電極接至PB2腳，豆?jié){沸騰之前，防溢電極遠(yuǎn)離水面，PB2腳為高電平，當(dāng)泡沫上升，接觸到防溢電極時(shí)，PB2腳為低電平。

3 豆?jié){機(jī)工作流程和控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
把泡好的黃豆或干豆和水按要求裝入杯內(nèi)，插上電源插頭，按啟動(dòng)鍵會(huì)聽到蜂鳴器響一聲，單片機(jī)開始工作，PC3腳輸出高電平，K2吸合加熱管開始加熱；PA1腳接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(NTC)，該熱敏電阻安裝在測(cè)溫電極內(nèi)，當(dāng)水溫升到80℃左右時(shí)，PA1腳為低電平，此時(shí)控制PC2腳為高電平，K2吸合電動(dòng)機(jī)開始工作，安裝在轉(zhuǎn)軸上的刀片高速轉(zhuǎn)動(dòng)，將泡豆打碎，產(chǎn)生豆?jié){。當(dāng)?shù)谝淮我绯鰰r(shí)，進(jìn)入第一階段加熱啟動(dòng)750 W加熱，加熱時(shí)間為60 s，在此期間，判斷有溢出時(shí)，加熱停止2 s再繼續(xù)加熱。進(jìn)入第二階段后，啟動(dòng)400 W加熱，加熱時(shí)間為30 s，在此期間，判斷有溢出時(shí)，加熱停止2 s再繼續(xù)加熱。第二階段結(jié)束時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)入第三階段后，啟動(dòng)350 W加熱，加熱時(shí)間為210 s，在此期間，判斷有溢出時(shí)，加熱不停止，但是電機(jī)啟動(dòng)5 s后停止，此時(shí)電機(jī)主要起到消泡作用，直至結(jié)束，蜂鳴器發(fā)出均勻的鳴叫聲，表示豆?jié){已煮熟，同時(shí)使系統(tǒng)停止工作。圖3為此控制系統(tǒng)的流程圖，可以看出整個(gè)制漿過程約10 min，比目前市場(chǎng)上的豆?jié){機(jī)效率提高約1倍。



4 結(jié)束語
該單片機(jī)控制系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)、強(qiáng)電和弱電隔離、軟件中具有看門狗、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，特別是采用大功率加熱縮短預(yù)熱時(shí)間，同時(shí)在后續(xù)小功率煮漿階段采用消泡控制，使加熱不停，保證了豆?jié){充分煮熟并具有濃香風(fēng)味，避免了豆?jié){溢出，縮短整體制漿時(shí)間?；赟H69P42單片機(jī)高效省時(shí)豆?jié){機(jī)設(shè)計(jì)方案，在不改變?cè)卸節(jié){機(jī)基本結(jié)構(gòu)和功能的同時(shí)，在電機(jī)主軸上安裝一簡易消泡裝置，采用加熱和磨漿并行處理，加熱和消泡同時(shí)進(jìn)行的控制策略。實(shí)踐證明，該方案可將制漿時(shí)間縮短為現(xiàn)有豆?jié){機(jī)的50％，提高了效率。