商用胶囊咖啡机控制系统的设计及实现

摘要

咖啡具有帮助消化、解除疲劳和利尿等作用，逐渐成为了人们生活中的日常饮品。制作咖啡的器具也从传统的虹吸壶(Syphon)以及摩卡壶(Maka Pot)等逐步发展到现在的电动式咖啡机。咖啡的酿造工艺也出现了多样化，胶囊咖啡的出现颠覆了传统咖啡机磨粉的复杂酿造流程，只需一键操作就能轻松完成咖啡的酿造。在欧美国家已得到了应用，但仅局限于在家庭和办公场所的使用。目前国内外咖啡机的研发和生产呈现多样化趋势，商用咖啡机的市场份额也日益增长，但其价格不菲，主要因为酿造咖啡的工艺比较复杂，使其控制系统和酿造器件成本较高，而且磨豆咖啡机的生产制造工艺比较繁琐，间接的提高了成品咖啡机的制造成本。
　　因此，为了满足胶囊咖啡的市场需求，本课题从降低成本的角度出发，设计一款以单片机STC12C5A60S2为核心的商用胶囊咖啡机控制系统。整个商用胶囊咖啡机主要由水箱供水系统、咖啡酿造系统和锅炉加热系统三部分组成，可以满足使用者酿造咖啡等一系列的需求。硬件上设计了时钟、存储、按键/显示、水位检测、水流量检测、电机控制、电气隔离、电源模块等电路，另外还有较为友好的人机交互界面，方便了传统咖啡机用户的操作使用。在软件设计上，采用模块化程序设计思想，采用C语言来编写商用胶囊咖啡机的工艺流程和异常故障的处理等工作程序，使得商用胶囊咖啡机具备咖啡酿造、蒸汽、热水、温杯、自动注水等实用功能。另外，本课题设计的商用胶囊咖啡机控制系统有一大突出的特点，机器增加了远程GSM通信模块，用户可通过购买咖啡胶囊获得机器的使用权限。终端可通过短信的方式获取远程机器酿造咖啡的次数，清洗次数等参数，从而能及时的为客户提供咖啡胶囊或对机器进行回收。
　　完成商用胶囊咖啡机控制系统硬件和软件的设计后，经过现场样机的组装、调试以及性能测试，设计出来的商用胶囊咖啡机能够满足未来咖啡机市场的需求。本课题设计的商用胶囊咖啡机酿造出来的咖啡含有丰富的油脂，味道香醇，柔滑顺口。该商用胶囊咖啡机具有成本低、功能齐全、操作简单方便等特点。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的背景及意义

1．2 咖啡机国内外发展与现状

1．3 本文主要内容和章节安排

1．4 本章小结

第二章 商用胶囊咖啡机整体设计

2．1 机械部分设计

2．1．1 水箱系统

2．1．2 咖啡酿造系统

2．1．3 锅炉系统

2．2 胶囊咖啡机的酿造工艺及控制系统主要功能简介

2．2．1 酿造工艺流程

2．2．2 商用胶囊咖啡机控制系统主要具备的功能

2．3 控制系统的设计思路

2．3．1 远程监控方案的选择

2．3．2 控制系统的设计

2．4 软件设计部分的介绍

2．5 本章小结

第三章 控制系统硬件设计

3．1 芯片的选择

3．2 时钟电路设计

3．3 存储电路设计

3．4 按键／液晶显示电路设计

3．5 电机控制电路设计

3．6 检测电路设计

3．7 电源电路设计

3．8 本章小结

第四章 控制系统软件设计

4．1 软件系统框图

4．2 系统软件设计

4．3 本章小结

第五章 系统安装与调试

5．1 系统的安装

5．2 调试及结果

5．3 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢