【分享】21级 乐梦锐 付奕 基于DGUS的咖啡机控制系统设计

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一、作品介绍

基于迪文屏的C51内核单片机的开发，配合相关硬件，实现咖啡机的开发。
咖啡机可以选择咖啡豆或咖啡粉两种原料，选择咖啡豆模式时可以对咖啡豆的研磨程度进行选择。
在咖啡制作模块，可以选择咖啡种类，浓度，加奶量及温度，拉花图案等。

二、工作原理

该咖啡机以C51单片机为核心控制器，结合传感器技术、用户界面、电源管理及电机驱动等功能模块，实现咖啡制作的全面自动化。用户通过操作界面设置所需参数，单片机根据预设的程序和算法控制各模块协同工作。

1 咖啡豆研磨研磨模块：
咖啡机内置一个研磨机构，通常由电机、研磨盘和传感器组成。用户通过界面选择研磨程度后，单片机启动电机，驱动研磨盘旋转，将咖啡豆研磨成所需的粉末状态。传感器监测研磨过程，确保研磨均匀且不过度。
2. 咖啡种类选择

• 用户界面：咖啡机配备有显示屏和按键，用户可以通过界面选择所需的咖啡种类，如浓缩咖啡、拿铁、卡布奇诺等。
• 控制逻辑：单片机根据用户选择的咖啡种类，自动调整研磨时间、冲泡水量、加热温度及加奶量等参数，以适配不同咖啡的制作需求。
  
  

3. 咖啡浓度调节浓度控制：用户通过界面设置咖啡的浓度，单片机根据浓度要求调整冲泡时间、水温和水量等参数。
4. 加奶量控制加奶系统：对于需要加奶的咖啡种类（如拿铁、卡布奇诺），咖啡机配备有奶泡系统或奶箱及泵。
5. 用户界面与反馈显示屏：实时显示咖啡机的工作状态、咖啡种类、浓度设置及加奶量等信息。

三、设计思路

基于C51单片机的咖啡机设计，旨在实现咖啡豆研磨、咖啡种类选择、咖啡浓度调整以及加奶量控制等功能。以下是一个详细的设计思路，包括硬件组成、软件设计以及各模块的具体实现方式。
（一）、硬件组成
1. C51单片机：作为整个系统的核心控制单元，负责接收用户输入、处理数据并控制各模块的运行。
2. 电风扇：
  研磨电机：用于咖啡豆的研磨，通过调整电风扇的转速来模拟不同的研磨程度。
  搅拌/拉花电机：用于咖啡的搅拌和拉花制作，同样通过调整转速来模拟不同的拉花效果。
3. 温度传感器：用于监测咖啡温度，确保咖啡在最佳温度范围内制作。
7. 水位传感器：用于检测水箱中的水量，防止干烧。
8. 其他辅助元件：如继电器、蜂鸣器、LED指示灯等，用于实现报警、状态指示等功能。

（二）、软件设计
1. 主程序流程：
初始化各模块（包括单片机、LCD显示屏、电机驱动模块等）。
循环检测按键输入，根据用户选择执行相应的操作（如研磨咖啡豆、选择咖啡种类、调整浓度等）。
控制研磨电机和搅拌/拉花电机按照预设的转速和时间运行。
2. 电机控制算法：
  使用PWM（脉冲宽度调制）技术来控制直流电机的转速。通过调整PWM信号的占空比，可以实现对电机转速的精确控制。
  根据用户选择的咖啡种类和浓度，预设不同的电机转速和时间参数。例如，对于深度研磨的咖啡，可以设置研磨电机以较高的转速运行较长时间；
3. 时间控制：
  通过单片机的定时器或计数器来精确控制各模块的运行时间。例如，根据用户选择的咖啡量，可以设定研磨电机和搅拌/拉花电机的运行时间，从而模拟出不同量的咖啡。



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