樊奇岳 孫靖凡 高琪琪 楊文珺

摘要：本設(shè)計(jì)完成了一種便于感應(yīng)式自動攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)與制作，通過揉捏調(diào)試和測試，項(xiàng)目具有實(shí)時顯示公共標(biāo)志點(diǎn)，真正的智能拼接，不需第三方軟件進(jìn)行處理、節(jié)能環(huán)保，便于拆卸與安裝，節(jié)省時間等

特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：攪拌機(jī);智能;傳感器

中圖分類號：TP399? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）22-0242-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Design and Implementation of a Convenient Automatic Mixer for Induction Type

FAN Qi-yue，SUN Jing-fan， GAO Qi-qi， YANG Wen-jun

（Wuxi Institute of Technology， Internet of things college， Wuxi 214100， China）

Abstract： This design has completed the design and production of a kind of induction automatic agitator. Through kneading and testing， the project has real time display of public sign points and real intelligent stitching. It does not need third party software to handle， energy saving and environmental protection， easy to disassemble and install， save time and so on.

Key words： Mixer; Intelligence; Sensor

1 設(shè)計(jì)背景

近些年來隨著機(jī)械化的發(fā)展，特別是一些農(nóng)機(jī)的普及，越來越多從事體力活的人獲得了解放，開始從事機(jī)械化操作，從之前的人工生產(chǎn)到現(xiàn)在的機(jī)械化生產(chǎn)，這一進(jìn)步不僅僅表現(xiàn)在生產(chǎn)效率上，也表現(xiàn)在生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量以及產(chǎn)品種類上。攪拌機(jī)設(shè)備作為機(jī)械化的產(chǎn)物，被廣泛地應(yīng)用于飼料加工業(yè)、食品加工業(yè)以及醫(yī)藥、化工等生產(chǎn)領(lǐng)域。目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)的飼料攪拌機(jī)種類有很多，比如：臥式單雙軸攪拌機(jī)、臥式雙螺旋攪拌機(jī)、立式飼料攪拌機(jī)等。

2硬件設(shè)計(jì)

（1）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（2） Arduino主控板

Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本，作為Arduino平臺的參考標(biāo)準(zhǔn)模板。UNO的處理器核心是ATmega328，同時具有14路數(shù)字輸入/輸出口（其中6路可作為PWM輸出），6路模擬輸入，一個16MHz晶體振蕩器，一個USB口，一個電源插座，一個ICSP header和一個復(fù)位按鈕。

3軟件設(shè)計(jì)

（1）功能實(shí)現(xiàn)邏輯

Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本，作為Arduino平臺的參考標(biāo)準(zhǔn)模板。UNO的處理器核心是ATmega328，同時具有14路數(shù)字輸入/輸出口（其中6路可作為PWM輸出），6路模擬輸入，一個16MHz晶體振蕩器，一個USB口，一個電源插座，一個ICSP header和一個復(fù)位按鈕。UNO已經(jīng)發(fā)布到第三版，與前兩版相比有以下新的特點(diǎn)：

1.良好的開發(fā)環(huán)境：開發(fā)軟件具有市場上大多數(shù)傳感器的庫函數(shù)，使用起來非常上手，可以用來訂制不同的產(chǎn)品制作;不需要去找各種傳感器的說明書，可以較快地節(jié)約時間。

2.操作簡單： Arduino采用圖形化編程語言和C語言，Arduino開發(fā)軟件的庫函數(shù)可以對內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)和寄存器可以忽略，只需要了解那些引腳是數(shù)字還是模擬引腳即可，只需要簡單地幾個指令學(xué)習(xí)，并且這些指令見名知意，輕松入門，迅速應(yīng)用。此開發(fā)板在軟件和硬件方面完全采用開源的方式，對使用者不保留任何技術(shù)，基于各種傳感器的庫函數(shù)對應(yīng)引腳即插即用，即使需要變換引腳也只需要在庫基礎(chǔ)上簡單修改，可以完成較復(fù)雜的工程，實(shí)現(xiàn)多功能的作品。說到開源可以通過網(wǎng)絡(luò)在各種論壇，博客，網(wǎng)站里面找到各種類似的項(xiàng)目指導(dǎo)，這些整合的資源有助于開發(fā)者在卡法過程中如果遇到難題也有方法去解決，提高開發(fā)效率。

3.控制板資源豐富：ATMGEA328P具有豐富的內(nèi)部資源，32KB的flash同時RAM達(dá)到2KB，最大工作頻率是20Mhz，有I2C、SPI、USART這些接口， 具有8個模擬轉(zhuǎn)數(shù)字功能接口等;

4.性能較優(yōu)越：它采用直流供電電壓范圍是1.8V-5.5V，具有功耗低，與同價位的單片機(jī)相比性能優(yōu)越的8位微控制器，才用了RISC的框架體系結(jié)構(gòu)，它的內(nèi)存具有非易失性，內(nèi)部具有可以校準(zhǔn)的振蕩器，6個睡眠模式，超低功耗在1.8V的正常模式工作電流為0.2mA，在省電模式下工作電流為0.75uA的功效。另外板子的電路上采用了斷電保護(hù)功能即使短路也不會對芯片造成損壞。

5.靈活性：Arduino的種類繁多，有mini板的小板子可以適合嵌入式的開發(fā)，能夠在不同的環(huán)境運(yùn)用

（2）部分實(shí)現(xiàn)程序

本設(shè)計(jì)通過各種傳感器實(shí)現(xiàn)較好的功能。通過壓力傳感器檢測進(jìn)料是否超出攪拌量程，通過單片機(jī)控制水泵的出水快慢實(shí)現(xiàn)攪拌的均勻滿足要求。通過聲音和led燈檢測系統(tǒng)是否有故障，當(dāng)有故障時候停止攪拌，并且發(fā)出聲音和光提示，通過直流電機(jī)控制板控制攪拌的速度，在不同的場合使用不同的速度都可以滿足要求。

4系統(tǒng)調(diào)試

在項(xiàng)目調(diào)試之前需要有良好的故障排除技巧至關(guān)重要。通常情況下，電路在第一次嘗試時工作現(xiàn)象可能有不正確。如果電路板上的組件變熱，出現(xiàn)意外行為，根本不做任何事情，甚至爆炸，這可能會非常嚇人。人們在哪里開始排除故障？每種情況的答案都不相同，即使在實(shí)踐中，也會遇到無法立即解釋的錯誤。類似于絕地技術(shù)的故障排除技巧只能憑借經(jīng)驗(yàn)，但是有一些常見問題可以迅速診斷出來，理解這些常見問題以及如何檢查這些問題對于初學(xué)者和大師來說都是一個共同的起點(diǎn)。假設(shè)你插入你的電路，并且有什么不對。它可能根本無法工作，或者以一種你不期望的方式行事。在您離開萬用表之前，您應(yīng)該始終檢查問題。這些可能看起來很明顯，但最好從頭開始，而不是為了找到一個低級的錯誤而花費(fèi)幾個小時排查更復(fù)雜的問題。

在完成不供電調(diào)試之后，確保在基本問題上沒有什么問題之后，接通電源打開主控板上的開關(guān)，主控板上的電源指示燈會亮，驅(qū)動板上的指示燈亮起。通過串口線連接筆記本和Arduino板將寫好的程序下載進(jìn)去。首先最基本的是讓感應(yīng)式自動攪拌機(jī)的電機(jī)能夠正常運(yùn)行起來，控制電機(jī)驅(qū)動板調(diào)試，當(dāng)電機(jī)能夠正常運(yùn)行時候，然后控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以及電機(jī)的轉(zhuǎn)速問題，可以測的攪拌機(jī)的基本功能，然后將控制控制水泵的程序測試一下，通過控制發(fā)現(xiàn)水泵出水的快慢確保在系統(tǒng)中調(diào)試的時候出現(xiàn)出水問題。接下來通過Arduino板測試壓力模塊，將攪拌機(jī)中放入水和不放入水進(jìn)行對比看是否有現(xiàn)象。最后同過顯示和輸入模塊對系統(tǒng)進(jìn)行操作沒問題后，用單片機(jī)讀取他的狀態(tài)在判斷語句里面放一個串口執(zhí)行語句，即當(dāng)紅外模塊觸發(fā)的時候可以通過串口顯示出來。通過這些的測試證明了硬件在接口和元器件模塊上沒有不能工作的。故接下來的整體調(diào)試方法。將每個模塊的子函數(shù)建成各個小的模塊化函數(shù)，這些函數(shù)在調(diào)用起來比較方便快捷，在隔一段程序的外圍加上一個串口發(fā)送指令這樣可以驗(yàn)證程序在一直運(yùn)行下去，沒有在那個地方卡起來，如果在調(diào)試的時候發(fā)現(xiàn)有些串口指令沒有接收到在相應(yīng)的地方查找函數(shù)在函數(shù)里面一條語句，一條語句地執(zhí)行排出錯誤。

5總結(jié)

一種便于感應(yīng)式自動攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，成本低廉。采用鋰電池供電方便戶外工作體積小巧，續(xù)航時間長。與傳統(tǒng)的攪拌機(jī)相比，使用的限制較少使用比較靈活。系統(tǒng)配備強(qiáng)大后處理功能，可以快速、高效的、自動化采用氣壓的原理實(shí)現(xiàn)快速吸入，使用方便，操作簡便;滿足設(shè)計(jì)和產(chǎn)品在線質(zhì)量檢測的不同需求。但仍然存在質(zhì)量較重，外形不美觀等問題，下一步將繼續(xù)改進(jìn)，完善本設(shè)計(jì)，服務(wù)于社會生活。

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【通聯(lián)編輯：梁書】