国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

智能炒菜機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2015-12-15 10:08楊明周世博張懷天張巧杰
教育教學(xué)論壇 2015年51期
關(guān)鍵詞:步進(jìn)電機(jī)

楊明++周世博++張懷天++張巧杰

摘要:本文設(shè)計(jì)了一種智能炒菜機(jī),采用AT89C51單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制,通過(guò)I/O口輸出的時(shí)序方波作為步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào),信號(hào)經(jīng)過(guò)芯片ULN2003驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)炒菜機(jī)構(gòu),完成炒菜動(dòng)作。智能炒菜機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)炒菜和遠(yuǎn)程控制炒菜,模擬名廚制作出美味可口的菜肴,適合不會(huì)做菜和工作時(shí)間忙的人群,在國(guó)內(nèi)有良好的發(fā)展空間。

關(guān)鍵詞:智能炒菜、AT89C51單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)51-0003-02

一、引言

隨著科技的進(jìn)步、人們生活質(zhì)量的提高、宅男宅女?dāng)?shù)量的增加以及現(xiàn)代人對(duì)廚房炒菜知識(shí)的匱乏,人們迫切需要一種全自動(dòng)智能炒菜機(jī)。它能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)炒菜和遠(yuǎn)程控制炒菜,模擬名廚制作出美味可口的菜肴。炒菜機(jī)的自動(dòng)炒菜功能,是通過(guò)智能炒菜控制系統(tǒng)控制來(lái)得以實(shí)現(xiàn)的,用幾分鐘時(shí)間就能夠做出可口的飯菜,省時(shí)省力,節(jié)能環(huán)保。智能的控制系統(tǒng),也會(huì)相應(yīng)的避免人為的失誤,努力杜絕因煤氣泄漏使人體中毒的事件,使得安全極有保障,只要手指一按,操作簡(jiǎn)單方便。

全自動(dòng)炒菜機(jī)是社會(huì)需要的產(chǎn)品,在現(xiàn)代快節(jié)奏的生活中,需要一種便捷的工具去加工食物,做出健康的食物來(lái)提供給人們,智能炒菜機(jī)可以提供給這些人長(zhǎng)期的使用,而又不必?fù)?dān)心像那些方便食品自身的副作用?,F(xiàn)有產(chǎn)品的功能不是很全面,都沒(méi)有系統(tǒng)地將各個(gè)功能結(jié)合在一起,有待完善。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.系統(tǒng)框圖。

本系統(tǒng)選用AT89C51單片機(jī)作為控制核心單元,主要由控制模塊、電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、炒菜模塊、加熱模塊、鼓氣模塊和顯示模塊組成。如圖1所示。

2.各模塊功能與設(shè)計(jì)。(1)控制模塊。本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)控制整個(gè)炒菜流程,將整個(gè)流程整合成一種標(biāo)準(zhǔn)的文件,該文件可被個(gè)人pc識(shí)別閱讀,修改,亦能被機(jī)器所帶的單片機(jī)識(shí)別,根據(jù)不同食物和烹調(diào)方法設(shè)置工作時(shí)間和溫度,控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作,實(shí)現(xiàn)食物烹制的標(biāo)準(zhǔn)化、程序化和自動(dòng)化。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)、軟件編程靈活、自由度大,可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制。由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低,且可對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展,附帶顯示設(shè)備、鍵盤(pán)輸入等設(shè)備,使用方便。還可通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的位置、速度預(yù)設(shè)及顯示。步進(jìn)電機(jī)位置和速度實(shí)際上跟單片機(jī)產(chǎn)生脈沖的個(gè)數(shù)和脈沖頻率是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,而方向由導(dǎo)電順序決定。并且,由于單片機(jī)芯片引腳少,軟硬件連接簡(jiǎn)便靈活,硬件容易實(shí)現(xiàn)。(2)電源模塊。電源模塊是將市電220V轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷?V供給驅(qū)動(dòng)模塊和單片機(jī)模塊。將220V交流電壓經(jīng)過(guò)變壓器變壓后得到9V的交流電壓,然后經(jīng)過(guò)電橋把交流變成直流。為了得到穩(wěn)定的5V電壓,采用穩(wěn)壓管78L05,經(jīng)過(guò)78L05穩(wěn)壓后輸出的就是穩(wěn)定的5V電壓,供給驅(qū)動(dòng)模塊和單片機(jī)模塊。(3)驅(qū)動(dòng)模塊。驅(qū)動(dòng)模塊是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度,來(lái)控制炒菜模塊的運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)模塊直接采用ULN2003芯片進(jìn)行功率放大。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是達(dá)林頓的,專(zhuān)門(mén)用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器的芯片,甚至在芯片內(nèi)部做了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管。ULN2003的輸出端允許通過(guò)IC電流200mA,飽和壓降VCE約1V左右,耐壓BVCEO約為36V。輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。采用集電極開(kāi)路輸出,輸出電流大,故可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器或固體繼電器(SSR)等外接控制器件,也可直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。LN2003芯片具有自身功耗小、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、可靠穩(wěn)定、體積小、使用方便、價(jià)格合理等優(yōu)點(diǎn)。(4)加熱模塊。本系統(tǒng)采用市場(chǎng)成熟化的電磁加熱,只需內(nèi)置電磁加熱盤(pán)即可。電磁加熱的原理是通過(guò)電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場(chǎng)、當(dāng)將含鐵質(zhì)容器放置上面時(shí),容器表面即切割交變磁力線而在容器底部金屬部分產(chǎn)生交變的電流(即渦流),渦流使容器底部的鐵原子高速無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),原子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能。從而起到加熱物品的效果。因?yàn)槭氰F制容器自身發(fā)熱,所以熱轉(zhuǎn)化率特別高,最高可達(dá)到95%。(5)炒菜模塊。炒菜模塊分為加料、加菜和翻炒三部分,是本系統(tǒng)的重要組成部分。智能炒菜機(jī)采用小型步進(jìn)電機(jī)25BYJ1201。步進(jìn)電機(jī)25BYJ1201型四相六線電機(jī)是采用單極性直流電源供電。只要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時(shí)序通電,就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。電壓為DC5V—DC12V。當(dāng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí),它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。每一個(gè)脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次,也就對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度(一個(gè)步距角)。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距。加料:調(diào)料的種類(lèi)很多,可分為液體類(lèi),如食用油、香油、麻油、水、醬油、醋等。粉末類(lèi),如食鹽、味精、勾芡粉、雞精等。顆粒類(lèi),如花椒、八角等。但這三類(lèi)都可以用同一裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)加料。加料體原理類(lèi)似于播種機(jī)的下種機(jī)構(gòu),利用帶有盲孔的旋轉(zhuǎn)體的不斷旋轉(zhuǎn),控制加料的量。三種狀態(tài)的調(diào)料可以通過(guò)盲孔直徑的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)加料,通過(guò)回轉(zhuǎn)的圈數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)加料的多少。旋轉(zhuǎn)采用小型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制。加菜:一般的菜肴需要若干種食材做成。如西紅柿炒雞蛋,需要雞蛋、西紅柿、蔥花三種。因此本系統(tǒng)有三個(gè)加菜的菜盒。一個(gè)為主菜盒,另外兩個(gè)為副菜盒。菜盒采用翻轉(zhuǎn)方式放菜,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠。旋轉(zhuǎn)同樣采用小型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。翻炒:通過(guò)一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的攪拌體代替人工的翻炒。攪拌體可升降,也可做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。均由小型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制。其中上下升降采用齒輪齒條副來(lái)實(shí)現(xiàn)。(6)鼓氣模塊。鼓氣模塊用于在炒菜過(guò)程中對(duì)鍋內(nèi)的補(bǔ)氣,達(dá)到菜的色鮮味美。(7)顯示模塊。液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn),因此,在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件。本系統(tǒng)選用一款LCD1602液晶顯示模塊,它可以顯示兩行,每行16個(gè)字符,采用單+5V電源供電,外圍電路配置簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,具有很高的性價(jià)比。

二、軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的軟件需要控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、控制數(shù)碼管顯示等任務(wù),這就必須通過(guò)中斷技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本設(shè)計(jì)中,主程序采用查詢方式掃描鍵盤(pán)端口,檢測(cè)按鍵動(dòng)作是否發(fā)生,若有按鍵動(dòng)作則處理鍵盤(pán),根據(jù)按鍵值修改相應(yīng)參數(shù)值,實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的實(shí)時(shí)處理功能。定時(shí)器0中斷服務(wù)程序控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng):根據(jù)當(dāng)前顯示的速度進(jìn)行鍵盤(pán)手動(dòng)改變T0定時(shí)時(shí)間常數(shù),設(shè)置TH0和TL0的值,達(dá)到對(duì)轉(zhuǎn)速精確控制的目的;根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制位的值,控制脈沖信號(hào)循環(huán)移動(dòng)的方向,達(dá)到對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制的目的。

1.控制系統(tǒng)主程序流程圖。系統(tǒng)上電復(fù)位后,先調(diào)用初始化子程序,對(duì)步進(jìn)電機(jī)各端口,相關(guān)參數(shù)進(jìn)行初始化,設(shè)置T0工作方式控制時(shí)間常數(shù)。初始化完成后,步進(jìn)電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài),T0定時(shí)器處于關(guān)閉狀態(tài)。然后循環(huán)調(diào)用讀鍵盤(pán)子程序和鍵盤(pán)處理子程序,等待中斷,以便實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制。

2.電機(jī)控制中斷程序流程圖。定時(shí)器中斷0服務(wù)程序的中斷時(shí)間由當(dāng)前的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。進(jìn)入中斷程序后,首先要保護(hù)現(xiàn)場(chǎng),再根據(jù)當(dāng)前值設(shè)置TH0和TL0的值。然后判斷轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制位的值,如果是0則控制脈沖信號(hào)P1.0、P1.2輸出,如果是1則控制脈沖信號(hào)P1.1、P1.3輸出。最后恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng),返回,等待下次中斷。通過(guò)用當(dāng)前轉(zhuǎn)速控制中斷時(shí)間,控制了脈沖的輸出頻率,也就到達(dá)了控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的目的;通過(guò)檢測(cè)方向控制位的電平,選擇脈沖信號(hào)P1.0、P1.2與P1.1、P1.3間的切換,控制了步進(jìn)電機(jī)各引出端的接通順序,也就到實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的控制。

三、結(jié)論

本文主要分析了炒菜機(jī)整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程,介紹了整個(gè)控制系統(tǒng)所需要的硬件資源及其實(shí)現(xiàn)過(guò)程。介紹了整個(gè)炒菜控制結(jié)構(gòu)圖、所需的硬件資源,為后面的控制實(shí)現(xiàn)提供了研究依據(jù)。

參考文獻(xiàn):

[1]王迎全.論中國(guó)烹飪?cè)诶^承中創(chuàng)新才能發(fā)展[J].烹調(diào)知識(shí),2011:22-24.

[2]王新穎.單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].北京大學(xué)出版社,2008.

[3]莫正康.電力電子應(yīng)用技術(shù)[J].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

[4]曾曉宏.數(shù)字電子技術(shù)[J].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.

[5]江曉安.模擬電子技術(shù)[J].西安電子科技大學(xué)出版社,2012.

[6]王宗培.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2011.

[7]王曉明,胡曉柏.電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制[M].第1版.北京航空航天大學(xué)出版社,2002:181-208.

[8]劉寶延,程樹(shù)康.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)[M].第一版.1997:134-167.

猜你喜歡
步進(jìn)電機(jī)
五自由度機(jī)械手的PLC控制
基于FPGA的噴墨打印機(jī)控制系統(tǒng)
步進(jìn)電機(jī)模糊PID閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真研究