基于SPMC65P2102A单片机作为豆浆机的主控芯片的应用

1 引言
目前，人们对生活的质量要求越来越高，人们在忙于工作之余，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，可以做出各种风味的鲜美饮料。 豆浆机由粉碎黄豆的搅拌机、豆浆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电路，只要按下启动按键，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，让您用起来更加地方便、更加的安全。
2 豆浆机的功能
单独加热：具有单独加热功能，并随时可以停止加热。
单独粉碎：具有单独粉碎功能，粉碎一次为15秒，中间不会停止。
自动工作：流程如下：在有水的情况下，电热管开始加热，当水温上升到82℃时，停止加热，电机开始工作4次。然后继续加热，当豆浆产生的泡沫碰到防溢电极时，转为降功率加热，加热6分钟，结束并报警。
全过程处于无水报警，停止工作状态：在单独加热、单独粉碎、自动工作期间，任何时刻提起豆浆机，都会停止工作并报警。当重新将豆浆机放入水中后，回复以前工作状态。
降功率加热：在自动工作、单独加热模式下具有，当豆浆产生的泡沫碰到防溢电极时，转为降功率加热。
自检模式：同时按下“加热”“粉碎”键，持续2秒钟以上，进入自检模式。蜂鸣器、指示灯同时鸣叫、闪烁3次，每次间隔0.5秒，然后指示灯常亮，加热1秒，降功率加热1秒，电机工作1秒后，全部停止。报警方式为蜂鸣器、指示灯同时鸣叫、闪烁，每次间隔1秒。
3 系统总体方案介绍
硬件组成框图如3-1所示，3个传感器分别测量水位、溢出、温度，3个按键，1个蜂鸣器输出口，2种加热方式选择。

图3-1 控制系统原理框图
4 系统硬件设计
整个硬件系统由电源板和主控板两部分组成。电源部分、按键部分、传感器部分、电机和加热部分、晶振时钟部分组成，如图4-1所示。

图4-1 豆浆机硬件原理图[page]

4.1 电源部分
电源部分主要是将220V变成继电器控制电源和系统5V电源。7805前面的电压用于继电器控制电源，经过7805后产生的5V的电压经过0欧姆电阻之后进入控制板中，供整个系统用电。原理图见4-2所示

 

图4-2 电源部分原理图
4.2 键盘输入电路
键盘输入电路如图4-3所示，当有键按下时，对应的IO口为拉到高电平，CPU做相应处理。

4.3 传感器输入电路
检测电路主要由温度传感器、水位探头、泡沫探头组成。温度传感器采用负温度系数的热敏电阻。

4.5 控制驱动电路
驱动电路的工作原理就是由I/O口输出信号，通过Q2、Q3、Q5驱动电路去控制继电器，其控制电路如图4-5所示。

图4-5 控制驱动电路 [page]

5 芯片特性简介
SPMC65P2102A是由凌阳公司设计开发的8位工控单片机，采用凌阳SPMC65内核，支持位操作指令。适用于通用一些小家电、如豆浆机、咖啡机、抽油烟机等。
芯片的具体特性如下：
  工作电压：3.0V～5.5V
  工作速度：8MHz
  工作温度：-40℃～85℃
  超强抗干扰、抗静电ESD保护能力
  2K byte OTP ROM，128 byte RAM
  13个通用输入输出口，均可设置成为上拉、下拉以及悬浮方式
  具有CaptureComparePWM功能
  1个1Hz～62.5KHz的时基
  4通道10位精度的ADC(带外部参考电压)
  2个外部中断，5个内部中断
  2种省电模式：Halt、Stop
  蜂鸣器输出功能
  4.0V/2.5V可选低电压复位功能
  可编程看门狗功能
芯片的封装图：

6 系统软件设计

7 结语
科技的进步使人们的生活变得越来越简单，越来越有味道，利用SPMC65P2102A设计的豆浆机，安全、方便。在人们繁忙的工作之余，喝上一杯营养的豆浆，享受生活从现在开始。