1 豆漿機基本結構

　　圖1為高效省時豆漿機的基本結構，該結構在不改變原有豆漿機結構的同時，在旋轉電機主軸的上方安裝一消泡裝置。此時電機具有磨漿和消泡功能，磨漿階段以磨漿功能為主，消泡功能為輔；在煮漿階段以消泡功能為主，磨漿功能為輔。

　　2 控制系統電路和工作原理

　　控制系統電路如圖2所示，該電路由中穎公司的SH69P42單片機、溫度檢測電路、溢出檢測電路、干燒檢測電路、電機控制驅動電路、加熱器控制驅動電路、蜂鳴器報警驅動電路和電源電路等組成。

　　中穎公司的SH69P42是一種先進的CMOS 4位單片機，該單片機集成了SH6610D CPU內核、RAM、ROM、定時器、I／O端口、2通道10位PWM、看門狗定時器、4通道8位ADC、低電壓復位，廣泛應用于家用電器和電動車控制器中。

　　220 V交流電源經變壓器降壓和橋式整流，得到+12 V電壓，給繼電器K1～K2和蜂鳴器供電。三端穩壓器78L05輸出+5 V電壓給單片機供電。SH69P42采用內部RC振蕩器，頻率為4 MHz，SH69P42的PC1腳輸出報警信號，經Q3三極管放大，驅動蜂鳴器報警。PC2輸出電動機驅動信號，經三極管Q1放大，驅動繼電器K1吸合，控制電動機運轉，可完成打漿和消泡工作。PC3輸出加熱信號，經三極管Q2放大，驅動繼電器K2吸合，控制電熱管加熱。PB3為缺水檢測輸入端，PB2為溢出檢測輸入端，PA1為溫度檢測輸入端。缺水檢測電路由R8、C9和測溫電極外殼組成，加熱管的外殼接地，正常工作時，PB3腳輸入低電平；若水位低于測溫電極即缺水時，PB3腳輸入高電平，加熱和電機自動斷電，從而實現缺水保護，同時，蜂鳴器發出急促報警聲。用同樣方法可檢測豆漿是否溢出。防溢電極接至PB2腳，豆漿沸騰之前，防溢電極遠離水面，PB2腳為高電平，當泡沫上升，接觸到防溢電極時，PB2腳為低電平。

　　3 豆漿機工作流程和控制系統軟件設計

　　把泡好的黃豆或干豆和水按要求裝入杯內，插上電源插頭，按啟動鍵會聽到蜂鳴器響一聲，單片機開始工作，PC3腳輸出高電平，K2吸合加熱管開始加熱；PA1腳接負溫度系數的熱敏電阻(NTC)，該熱敏電阻安裝在測溫電極內，當水溫升到80℃左右時，PA1腳為低電平，此時控制PC2腳為高電平，K2吸合電動機開始工作，安裝在轉軸上的刀片高速轉動，將泡豆打碎，產生豆漿。當第一次溢出時，進入第一階段加熱啟動750 W加熱，加熱時間為60 s，在此期間，判斷有溢出時，加熱停止2 s再繼續加熱。進入第二階段后，啟動400 W加熱，加熱時間為30 s，在此期間，判斷有溢出時，加熱停止2 s再繼續加熱。第二階段結束時，電機停止轉動。進入第三階段后，啟動350 W加熱，加熱時間為210 s，在此期間，判斷有溢出時，加熱不停止，但是電機啟動5 s后停止，此時電機主要起到消泡作用，直至結束，蜂鳴器發出均勻的鳴叫聲，表示豆漿已煮熟，同時使系統停止工作。圖3為此控制系統的流程圖，可以看出整個制漿過程約10 min，比目前市場上的豆漿機效率提高約1倍。

　　4 結束語

　　該單片機控制系統具有抗干擾能力強、強電和弱電隔離、軟件中具有看門狗、安全可靠等優點，特別是采用大功率加熱縮短預熱時間，同時在后續小功率煮漿階段采用消泡控制，使加熱不停，保證了豆漿充分煮熟并具有濃香風味，避免了豆漿溢出，縮短整體制漿時間。基于SH69P42單片機高效省時豆漿機設計方案，在不改變原有豆漿機基本結構和功能的同時，在電機主軸上安裝一簡易消泡裝置，采用加熱和磨漿并行處理，加熱和消泡同時進行的控制策略。實踐證明，該方案可將制漿時間縮短為現有豆漿機的50％，提高了效率。