基于PIC单片机的咖啡机控制系统的研制

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于PIC单片机的咖啡机控制系统的研制范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】本文设计并制作了一种具有多种功能选择模式的咖啡机控制电路，以单片机PIC16C74为主控芯片，通过水位压力开关对进水管进行水位检测，进水完成后开始加热水，通过温度传感器检测水温的度数。根据口味不同，可设置6种泡咖啡的模式，享受不同味道的咖啡。

【关键词】PIC16C74；水位压力开关；温度传感器；

1.引言

1965年，荷兰Philips公司发明了第一款滴漏式咖啡机。47年后的今天，在餐厅、酒吧、家庭等场所，由世界众多厂家生产的滴漏式咖啡机占据着绝大多数的市场。随着科技的进步和人们生活水平的不断提高，家电智能化在上世纪末被提出，在近几年里得到了重视并引发了研究热潮。咖啡机作为一种消费类家电，在工作模式上，目前仍需要改进和创新[1]，本文针对此问题，研发了一种6种选择模式的全自动咖啡机。

2.系统功能描述

如图1所示，本系统由电源、MCU主控部分、水位控制器、温度传感器、4个继电器、6个LED、3位LED数码管、11个按键组成。其中MCU主控部分采用单片机PIC16C74。11个按键为1个ON/OFF开机键、4个设置键、6个功能选择键。

系统功能描述：开启按键ON/OFF，咖啡机进入待机状态。按下SET键，显示器显示—1—，同时Mune1的指示灯亮，说明此时设定的是功能键Mune1的值（设定状态下可以任意选择Mune1～Mune6功能键进行设定）。第一项设置为水温值（75°—100°），第二项设置为预浸时间（1—60s），第三项设置为预浸等待时间（1—60s），第四项设置为出咖啡时间（1—250s）。每一项设置可通过上、下键来改变设定值，完成按END键，显示器显示此设定项的设定值，再按SET键设置下一项，并按END键保存（如果不保存，显示设定值后按SET键返回上级菜单）。

设置完成后，开始进入进水状态，在进水时不会加热水也不会出咖啡，通过水位控制开关关闭进水管。然后开始加热水，加热完成后，选择已经设置好的功能键1～6模式，开始预浸等待，然后根据设置时间进行出咖啡，显示器会以倒计时的方式显示时间。

3.硬件电路设计

3.1 电源电路

图2电源提供+12V和+5V的电压，由整流、滤波、稳压电路组成，7812和7805为12V和5V的稳压管，+5V供单片机和温度传感器工作，+12V驱动继电器和进水水位检测工作。

3.2 MCU电路

本文采用Microchip公司的PIC16C74单片机，PIC16C74是带A/D输入的微机芯片，有如下特点：（1）片内RC振荡20MHz。（2）8路10位A/D，基准电压为5V，分辨率为5/1024。（3）I/O上拉最大电流25mA，反灌最大电流20mA。（4）2路CCP。（5）有程序保密位（6）外接晶振20MHz。[2][4]

如图3所示，34—37号脚接IC—2003A来驱动继电器工作。6、7号脚接24L02记忆芯片[3]的通信脚。

3.3 继电器控制电路

本电路由单片机控制继电器开关来工作。如图4所示，上电开机，进水状态，K3和K4开。进水完成，开始加热，K1开。加热完成，功能键指示灯全亮。选择功能键进行出咖啡，按下键后，开始预浸咖啡，K2、K3、K4打开，当温度低于设定温度时间打开K1加热。预浸完成后，关掉K2、K3、K4，如果温度达到设定温度则K1也关闭，并进行对咖啡粉的浸泡。浸泡完成后进入出咖啡阶段，打开K2，K3，K4。当温度低于设定温度时间打开K1开热，显示并倒计出咖啡的时间。倒计到0时出完咖啡，返回待机预热状态。

3.4 温度采样电路和进水控制电路

图5为温度采样电路，HOTTEMP接热敏电阻，热敏电阻的阻值随着温度的变化而变化的，温度不同，电阻阻值不同，从而分得的电压也不同。图中R20为分压电阻，R19为限流电阻，以保护I/O口[5]。

图6是进水控制电路图，当J7断开时，三极管导通，IN_WATER为低电平，此时说明水未满，打开进水阀，开始进水。当J7闭合时，三极管截止，IN_WATER为高电平，说明满水位，关闭进水阀，停止进水[5]。

4.软件设计

本设计的总程序流程图如下图7所示：本程序采用C语言来编写，可以缩短开发周期，程序总的采用模块化设计，分成几部分的独立子程序。首先是按键判断子程序，采用矩阵式按键的扫描方式来编写程序，当有键按下的时候把相应的键值存储在RAM中，主程序中是根据键值来判断执行哪一段程序。其他部分程序就是温度湿度采集程序和继电器判断输出程序，从而来控制电磁阀、加热丝等。图中最后所示的“执行相应的按键程序”包括：继电器的控制、相应的泡咖啡模式控制等。

5.结语

本文设计的具有多种功能选择模式的全自动咖啡机，是根据实际产品要求来设计的，符合市场的需求，还有一定的技术前沿，具有较好的市场效益。经测试，各项功能都达到了预期的要求，操作简单便捷，性能稳定，可靠性良好，满足了不同客户的口味要求，在咖啡厅应用广泛。

参考文献

[1]侯军刚，曹广忠，徐刚.基于pic16F877A的咖啡机智能温控系统[J].机电工程技术，2005，34（10）：23—24.

[2]黄道敏，陈元娣.PIC16C74单片机应用与编程探讨[J].计算机与现代化，2006，1：31—33.

[3]宋德杰.AT24C02在单片机中的应用[J].电子制作，2005，4：17—18.

[4]陈光绒.单片机技术应用教程[M].北京大学出版社，2006，07.

[5]栾桂冬等.传感器及其应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.

作者简介：李小琴（1983—），女，浙江温岭人，讲师，宁波职业技术学院教师，研究方向：智能电子。