论文(设计)题目：家用豆浆机全自动控制系统设计
一、本课题的目的及意义，国内外研究现状分析
本课题的目的及意义
随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，消费者的观念不断转变，食品健康受到越来越多的关注。在三聚氰胺奶粉事件以后，豆浆变得更受欢迎，成为现代人喜爱的饮品之一。
豆浆的营养价值极高，是一种非常理想的健康饮品。据专家介绍，在豆浆里含有多种优质蛋白、多种维生素、多种人体必须的氨基酸和多种微量元素等。只要坚持饮用，可以提高体质、预防和治疗病症。豆浆中，钙的含量尤其高，比其他任何乳类都丰富，是防治高血脂、高血压、动脉硬化等疾病的理想食品，多喝鲜豆浆可预防老年痴呆症，防治气喘病。豆浆对于贫血病人的调养，比牛奶作用要强，以喝热豆浆的方式补充植物蛋白，可以使人的抗病能力增强，调节中老年妇女内分泌系统，减轻并改善更年期症状，延缓衰老，减少青少年女性面部青春痘、暗疮的发生，使皮肤白皙润泽，还可以达到减肥的功效。春秋饮豆浆，滋阴润燥，调和阴阳;夏饮豆浆，消热防暑，生津解渴;冬饮豆浆，祛寒暖胃，滋养进补。
在高速发展的现代社会，豆浆机使用先进的科学技术做出了具有传统口味的豆浆，还更加营养，健康，干净。是我们的早餐“绿色牛奶”,豆浆机因而受到消费者的广泛购买，需求量也不断增长。因此，在豆浆摊、餐饮店、超市货架等地，随处可见豆浆的身影。不过，公开销售场所豆浆的卫生状况、掺水比例、新鲜指数、煮熟程度等问题，颇令消费者顾虑。因此，为了喝上新鲜营养的豆浆，很多家庭开始购买豆浆机自制豆浆，从而拉动家用微电脑全自动豆浆机市场活跃。随着豆浆机市场的扩大，豆浆机受到越来越多家电企业的关注。功能更加优化，潜在用户更多。
调查显示，豆浆机市场规模将有所增长主要来自第一次购买家庭、新增家庭和城镇居民的更新购买。家庭的豆浆机普及率很低就意味着豆浆机市场存在着巨大空间。在“三聚氰胺”事件发生后，消费者出于对国内乳制品的担忧，使得豆浆机行业迎来了“黄金三年”.九阳是最大的受益企业，2010年九阳业绩到达顶峰期。触顶后的九阳逐年业绩下滑，原因是豆浆机行业本身可替代性产品较多，乳制品行业监管力度加大，乳制品市场消费在逐年上升。2011年开始，豆浆机行业销量逐步下滑，到2013年年底，豆浆机的国内销售环比迎来一次小增长，但无奈国内市场利好因素少，市场环境不利，以至于同比上年仍呈现下滑趋势。从国内主流品牌来看，九阳仍稳坐行业老大，但销量萎缩。近几年其受制于豆浆机增长乏力，九阳开始拓宽产品领域及深化产品，近期推出onecup豆浆机，并借势小米火了一把，其产品如何尚待市场检验。对豆浆机行业而言，2014年仍是充满荆棘的一年，若无明显的市场、事件的刺激，预计今年豆浆机行业仍将持续下滑。“九阳豆浆机销量之所以出现逆势增长，除了不断推出新品外，还与九阳不断在技术方面追求创新有着密不可分的关系。”长沙家电商会执行会长李罗生认为，作为九阳销售最为火爆的植物奶牛系列豆浆机就采用了目前行业最先进的超微原磨、环绕立体加热、智能温控等技术，磨出的豆浆不仅口感更细腻、更香醇，且营养释放也更充分、更易人体吸收。随着技术的创新，九阳豆浆机除了能磨豆浆外，还具备了适合宝宝食用的营养米糊、潮流范儿们爱喝的奶茶以及西式的浓汤、果酱等多种其他功能，深受广大消费者欢迎。
综上所述，虽然豆浆机总体销量呈下滑趋势，但是鉴于豆浆丰富的营养价值和防治疾病等优点，以及其庞大的适用人群，我们有必要通过改善豆浆机的整体性能，进行技术创新，提高其智能化和营养化，打造出更为便宜优质的豆浆机，让豆浆机走进更多的家庭，为人们的健康生活提供更多的选择。
国内外研究现状分析
1.国内豆浆机的发展历程
豆浆起源于中国，由西汉的淮南王刘安始创，距今已有两千多年的历史。传说其母病重，饮食无味，郁郁寡欢。刘安寝食难安，苦思冥想，最终以大豆为原料，研磨出浆，其母喝后感觉味道醇美，喜爱非常，豆浆也因此渊源流传。
1994年九阳豆浆机的创始人王旭宁发明了世界上第一台全自动家用豆浆机，可谓九阳豆浆机的发展从很大程度上显示了国内豆浆机的发展历程。1999年，九阳公司生产的智能型家用全自动豆浆机获得了国家发明专利。2000年，九阳的豆浆制备方法及自动豆浆机再次获得了国家发明专利。九阳豆浆的问世，使得人们的豆浆消费习惯也逐渐由传统的外出购买向家庭制造转变。九阳是豆浆机行业的首创者，开辟了一个前人未有涉及的全新领域。九阳豆浆机在此期间，不断进行产品技术方面的重大革新，1994年首创了电机上置的全自动豆浆机，1996年发明了外部加料技术，1999年新置了智能不粘技术，2001年运用了浓香营养技术，2002年提出了文火熬煮技术，2004年产生了全营养萃取技术，2005年革新了拉法尔网技术。2006年，九阳完成了第8次技术产业革新，推出了“无网豆浆机”进一步丰富了产品系列，在充分了解消费者需求的基础上，生产技术手段越来越趋于合理化，简洁化，人性化。在2008年，九阳第9次技术革新，推出了“五谷精磨器”,使得豆浆营养和口味再次取得重大突破。豆浆机技术的发展由产生初期的简单化，功能单一化，操作复杂化到现如今的高度集成化，操作简洁化，功能全面化。
随着豆浆机市场的不断扩大，人们对于豆浆机需求的持续上升，豆浆机行业的发展也日趋成熟，2006年之后，许多品牌开始进入豆浆机行业，其中包括其他家电领域的国内外知名品牌，诸如美的，东芝，苏泊尔，欧科，步步高，莱克等。各企业豆浆机的发展也都各具特点。美的公司从2009年上半年开始进入豆浆机市场，以创新、时尚、健康为主题，推出了15款新品豆浆机，并研发革新了无网易清洗和免泡豆等新技术，从很大程度上推动了我国豆浆机的设计制造与发展。东菱集团于2007年进入豆浆机市场，推出了“全饮料”概念，东菱自主设计的水果豆浆机的出现，很大程度上改变了豆浆机功能单一的局面，创造性地将豆浆机、榨汁机、电水壶三种设备合为一体，不仅可以烧水、打浆、榨果汁，还能制作各种风格独特多变的健康饮品。欧科公司提出了聚流技术、无网清洗、抗摔等技术革新点，融合了豆类、五谷类、果蔬类搅拌功能。现在，多数家庭使用全自动智能豆浆机，是运用微电脑进行控制，集水位监测，防溢出，报警，打豆加热过滤于一体的制浆自动化豆浆机。整个制作过程往往只需15到20分钟，且耗电量很少，使用方便安全，经济实惠豆浆机行业的热起，是在“三聚氰胺”事件发生后，由于消费者对国内乳制品的担忧，使得豆浆机行业迎来了“黄金三年”,九阳是最大的受益企业，2010年九阳业绩到达顶峰期。触顶后的九阳逐年业绩下滑，原因是豆浆机行业本身可替代性产品较多，乳制品行业监管力度加大，乳制品市场消费在逐年上升。中国食品机械设备网指出，数据显示，2010年豆浆机在食品料理机的零售量占比为75.2%,到2012年上半年下滑至66.4%.最新零售监测数据显示，2013年豆浆机总销量达2361万台，同比下滑8.3%,其中国内销售2232.5万台，同比下滑8.2%,出口量值较小。2013年12月豆浆机总销量为186万台，同比下滑20%,环比11月增长4.4%;其中国内销售183万台，同比下滑19%.
近几年，豆浆机市场由于增长乏力，使得行业老大九阳开始拓宽多样化产品领域及深化产品，除了畅销的植物牛奶系列、营养王系列、无网星系列等豆浆机外，还最新推出了OneCup随饮机、“小米浆”豆浆机等产品，并借势互联网营销，使得其销量在整体市场中处于持续增长态势。据了解，最近九阳新推出的小米浆豆浆机，在其天猫专卖店就累计售出6793件，最近一个月已成交了2095件。而此前OneCup随饮机刚上市，其2000台新品就被网友在天猫上抢购一空。“九阳豆浆机销量之所以出现逆势增长，除了不断推出新品外，还与九阳不断在技术方面追求创新有着密不可分的关系。”长沙家电商会执行会长李罗生认为。因此，对于豆浆机的研究还有待进一步加深，豆浆机技术的革新将越来越受到相关人士的关注。
九阳豆浆机作为豆浆机产业的龙头，有以下四个特色：
(1)文火熬煮，熬得透、喝着香;
(2)智能不粘，不粘不糊、易清洗;
(3)仿生造型，人性化设计，美观舒适;
(4)6大智能安全保护，运用更安全，更舒适。
而且九阳豆浆机推出了新品系列：
(1)倍浓植物奶牛系列DJ13B-D58SG
功能介绍：立体熬煮，突出倍浓营养，超微原磨，喝出细腻浓香。智能温控营养芯，营养更丰富，高低海拔自适应，煮得透不溢锅，高低电压自适应，营养有保证。倍浓豆浆键使豆浆倍浓30%;快速豆浆键，一刻钟超快制浆。大界面，易操作，更清晰。制浆进程显示，看得见更放心
(2)植物奶牛系列DJ13B-D31D
功能介绍：植物奶牛系列全新产品。采用九阳专利的超微原磨技术，研磨更细腻营养释放更充分。独有的智能温控技术，确保在黄金温度下进行制浆，还原豆浆原汁原味。
(3)植物奶牛系列D18EC
功能选择：好豆浆(五谷、干豆、湿豆/湿豆原磨)、果汁、果酱
2.豆浆机国外发展状况
2012年3月20~23日，家电行业年度盛会的中国家电博览会期间，在谈到九阳今后的发展战略时，九阳副总裁韩润告诉记者，目前在中国台湾市场，参与竞争的豆浆机品牌超过20多个，但九阳的市场份额超过85%,处于绝对领先的地位。除了台湾，九阳豆浆机还将陆续进军日本、韩国、东南亚市场。韩润告诉记者，“豆浆文化”近几年也逐渐在国外流行起来。如在美国，FDA(食品和药物管理局)建议国民每天摄入大豆25克;在英国，每升豆浆卖到1.5英镑，约合人民币15元，比牛奶贵10倍。在国外的华人家庭，九阳豆浆机也很风靡。如果通过豆浆文化的传播，在西方家庭，早餐老外也要喝自制的豆浆，那么这样一个广阔的市场就太有想象空间了。
从国内外市场来看，豆浆机市场不容乐观，其销量萎缩。但鉴于豆浆的营养价值及其传统特色风味，我们有必要为打造更专业便利的豆浆机，以扩大人们对于健康饮品的选择范围。如何进一步提高豆浆机的综合性能，提高其性价比，以满足不同人群对于豆浆，豆浆机需求的不断发展。是整个豆浆机行业面临的新的挑战。在调查中发现，豆浆机的选择界面都没有温度设定，我的想法是在设计豆浆机过程中给豆浆机增加一个调节温度的功能界面，当人们在使用豆浆机过程中只需提前设定好温度，当豆浆磨好到达制定温度就会自动停止，进入保温状态，人们可以节约时间，随时饮用。
二、本课题的任务、重点内容、实现途径
1、本课题的任务
1.分析豆浆机的工作过程：放入适量浸泡好的黄豆、加入适量的冷水，接通电源，豆浆机指示灯亮起、发热管开始对水加热。当水温加热到80度左右停止加热。然后开始每粉碎30秒停5秒，共5次的粉碎过程。再经过2分钟的烧煮后延时5秒发出结束提示音。
2、豆浆机要求具有加热功能、磨豆功能、防溢功能、防干烧功能、温度测定功能、自动停启功能、声光报警功能和过滤功能等。
3.完成豆浆机使用说明书编写。
4.撰写毕业设计论文及相关文档。
2、重点内容
本课题的重点研究内容主要有两个方面：一是单片机的定时设定，二是系统功能的实现，以实现豆浆机的预热、打浆、煮浆和延时熬煮等过程的全自动化控制。
主要内容如下：
1.了解直流电机的控制原理和特点;
2.合理设计控制系统的主电路和控制电路，依据任务要求确定所选元件的参数;
3.学习单片机控制系统设计。
3、实现途径
系统硬件结构框图如图所示：
所以在框图流程下我们完成此次设计的途径主要是：
(一)单片机和直流电机基础知识学习：
因为本次设计需要配合使用，所以需要分别学习单片机和直流电机的知识(如单片机的编程规则，直流电机的控制原理等等)。最后在分别了解清楚它们的工作特性后，就需要对单片机和直流电机进行选型，最后进行整个单片机的程序调试和直流电机的速度调试。
(二)豆浆机的控制系统设计：
我们在进行控制系统设计时需要注意必须能够实现以下要求：豆浆机要求具有加热功能、磨豆功能、防溢功能、防干烧功能、温度测定功能、自动停启功能、声光报警功能和过滤功能等。
(三)软件设计
控制系统程序编写、调试及仿真：
(1)在程序编写时需在满足系统所设计的逻辑控制要求的同时保证程序简洁明了，稳定准确;
(2)调试最终实现任务要求所给出所有功能。
(四)设计成果达到要求后，利用相关参考文献以及在设计过程中的有关资料撰写毕业论文，设计毕业答辩ppt;
(五)整理有关资料，准备毕业答辩。
三、完成本课题所需工作条件(如工具书、计算机、实验、调研等)及解决办法
本次毕业设计所需要的设备有：
硬件：
(1)单片机;
(2)BRS-7712A(高压直流-豆浆机电机);
软件：
(1)Keil编程软件;
(2)office办公软件。
参考文献
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