一种葡萄酒机检测控制电路
技术领域
本发明属于电子检测和控制技术领域，涉及一种葡萄酒机检测控制电路。
背景技术
近年来，人们的消费观念和饮酒习惯发生改变，酿酒逐渐从农村走向城市，自酿酒成为增添生活乐趣、提高生活品质的时尚之选。但近些年来，随着自酿葡萄酒的普及，越来越多的自酿酒中毒新闻被曝光，家庭自制酒的安全问题日益受到人们重视。如何保证酿造过程的稳定性、安全性是一个迫切需要关注的问题。
传统的家庭自酿葡萄酒，存在步骤繁琐、发酵温度不稳定、容易混入杂菌等问题，造成酿酒周期长、口感不稳定、成功率低，而且存在安全隐患。
该款葡萄酒机检测控制电路采用了智能控制技术，能够实时监控发酵温度。通过半导体制冷技术对温度进行调整，保证发酵的环境适宜。同时，能够控制电磁阀、步进电机辅助酿造、清洗，提升酿造的简易性、安全性。
发明内容
本发明的目的就是提供一种葡萄酒机检测控制电路。
本发明包括MCU主控模块、电源模块、温度监测模块、半导体制冷模块、电机驱动模块、数码管显示模块、继电器模块；MCU主控模块与其他模块连接，实现与各个模块的控制，通过接受各个模块的信息，处理并进行判断是否需要做出相应的反馈动作；电源模块与其他模块连接，为各个模块供电。
MCU主控模块包括主控芯片D1，采用STM32F103RC系列芯片，主控芯片的VDD_1、VDD_2、VDD_3、VDD_4、VDDA引脚接3.3V电源电路，主控芯片的VSS_1、VSS_2、VSS_3、VSS_4、VSSA引脚接GND；主控芯片的PD0、PD1引脚并联C3、C4电容和G2晶振后接GND；NRST引脚接复位电路开关RST1的RST端，并串联电阻R23后接3.3V电源输出端，复位电路开关RST1的SW-SPST端接GND，两端之间并联C22电容；主控芯片的PA2引脚输出PWM波接COM3_XH2.54电机接口的PWM口；主控芯片的PA3引脚通过电阻R20接发光二极管RUN2的负极，发光二极管RUN2的正极接3.3V电源输出端；主控芯片的PA5引脚接温度探头接插件COM3_XH2.54的2引脚，同时并接电阻R19后接3.3V电源输出端，串联电容C19后接GND；温度探头接插件COM3_XH2.54的1引脚接GND。主控芯片的PA6接数码管JP1的DIO引脚；主控芯片的PA7接数码管JP1的CLK引脚；主控芯片的PC4接数码管JP1的CS引脚；主控芯片的PC5接电机接口COM1_XH2.54的IN1脚；主控芯片的PB0接电机接口COM1_XH2.54的IN2脚；主控芯片的PB2串联电阻R2后接GND；主控芯片的PB10接第一开关J4的2引脚，同时串联电阻R24后接3.3V电源输出端；主控芯片的PB9引脚通过电阻R21接发光二极管RUN3的负极，发光二极管RUN3的正极接3.3V电源电路；主控芯片的PB6接第二开关J5的2引脚，同时串联电阻R25后接3.3V电源输出端；主控芯片的BOOT0引脚串联电阻R1后接GND；主控芯片的PA14引脚接下载器接口J6的3脚；主控芯片的PA13引脚接下载器接口J6的4脚；主控芯片的PA8引脚通过电阻R9接发光二极管RUN1的负极，发光二极管RUN1的正极接3.3V电源输出端；主控芯片的PC9串联R22电阻后接NPN_8050三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接GND；三极管Q1的集电极接继电器K1的2脚，同时串联电阻R26后接VCC_12V电源电路输出端；电容C5、C6、C7、C8、C9并联后一端接3.3V电源输出端，另一端接GND，放在MCU芯片附近构成去耦电路。第一开关J4的1引脚、第二开关J5的1引脚、下载器接口J6的2脚接GND；下载器接口J6的1脚接3.3V电源输出端。
电源模块包括VCC_12V电源电路和3.3V电压转换电路。
温度检测模块包括温度探头接插件COM2_XH2.54，温度探头接插件COM2_XH2.54的AD0引脚和GND引脚分别接温度探头的AD0和GND两极。
电机驱动模块包括电机接口接插件COM1_XH2.54和H桥驱动模块CON2_XH2.54，H桥驱动模块CON2_XH2.54采用H桥驱动模块L298N。H桥驱动模块CON2_XH2.54的电源接VCC_12V输入电源，H桥驱动模块L298N的接地脚接GND；电机接口接插件COM1_XH2.54的3引脚接电机PWM接收口，2引脚接电机IN1口，1引脚接电机IN2口。
半导体制冷模块包括半导体制冷接插件CON3_5.08、风扇接插件CON4_XH2.54和半导体制冷电源CON2_5.08。半导体制冷接插件CON3_5.08外接半导体制冷设备两极，半导体制冷接插件CON3_5.08电源脚接继电器K1的5引脚，半导体制冷接插件CON3_5.08的接地脚接GND；风扇接插件CON4_XH2.54外接风扇，风扇接插件CON4_XH2.54的4引脚和1引脚接继电器K1的5引脚，风扇接插件CON4_XH2.54的2、3引脚接GND；半导体制冷电源CON2_5.08电源脚接VCC1电源，半导体制冷电源CON2_5.08接地脚接GND。
数码管显示模块包括数码管JP1和LED灯阵JP2，数码管采用ZLG7289数码管。数码管JP1的RTCC引脚、数码管JP1的电源脚、电容C14的一端、极性电容C15的阳极接3.3V电源输出端；数码管JP1的接地脚、电容C14的另一端、极性电容C15的阴极接地；数码管JP1的SG引脚串联电阻R11后接数码管LED灯阵JP2的5引脚；数码管JP1的SF引脚串联电阻R12后接LED灯阵JP2的10引脚；数码管JP1的SE引脚串联电阻R13后接LED灯阵JP2的1引脚；数码管JP1的SD引脚串联电阻R14后接LED灯阵JP2的2引脚；数码管JP1的SC引脚串联电阻R15接LED灯阵JP2的4引脚；数码管JP1的RST引脚串联电阻R10接3.3V电源电路，下接C18电容后接GND；数码管JP1的OSC1引脚和OSC2引脚并联晶振X1，晶振X1两端并联C16、C17电容后接GND；数码管JP1的DIG3引脚接LED灯阵JP2的6引脚；数码管JP1的DIG2引脚接LED灯阵JP2的8引脚；数码管JP1的DIG1引脚接LED灯阵JP2的9引脚；数码管JP1的DIG0引脚接LED灯阵JP2的12引脚；数码管JP1的DP引脚串联电阻R16后接LED灯阵JP2的3引脚；数码管JP1的SA引脚串联电阻R17后接LED灯阵JP2的11引脚；数码管JP1的SB引脚串联电阻R18后接LED灯阵JP2的7引脚。
继电器模块包括电磁阀电源CON1_XH2.54和继电器K1。电磁阀电源电源脚接VCC_12V电源电路输出端，接地脚接GND。继电器K1的2引脚接IN5819稳压管D4正极，稳压管D4负极、继电器K1的3引脚连接后VCC_12V电源电路输出端；继电器K1的1引脚接VCC1电源。
其余管脚空置。
作为优选，所述的VCC_12V电源电路包括接插件CON1_5.08和电源开关J3，接插件CON1_5.08的电源脚接电源开关J3的VCC输出口，接插件CON1_5.08的接地脚接GND，电源开关J32另一接口输出12V电压作为VCC_12V电源电路输出端。
作为优选，所述的3.3V电压转换电路包括电源转换芯片D005，电源转换芯片D005的输入引脚、电容C2的一端、极性电容C10的阳极、稳压管D5的负极连接后接VCC_12V电源电路输出端；电源转换芯片D005的一个输出引脚、稳压管D5的正极、电源转换芯片D005的另一个输出引脚、电容C12的一端、极性电容C11的阳极连接后作为3.3V电压转换电路的3.3V电源输出端；电源转换芯片D005的接地脚、电容C2的另一端、极性电容C10的阴极、电容C12的另一端、极性电容C11的阴极接GND。
本发明电路中MCU核心模块采用STM32F1003系列芯片，系统采用8M晶振，SWD调试口；各传感器模块将信号送到MCU，MCU接收信号并对这些信号进行相应的判断，给出反馈信号；反馈信号经各控制模块完成相应的操作。
电源模块包括一个TLV1117降压芯片和一个12V电源适配器。其中，电源适配器提供系统总电压，TLV1117降压芯片提供3.3V稳定电压。
温度检测模块采用PT1000温度传感器，通过检测环境温度，来判断是否需要打开半导体制冷设备和风扇，保证葡萄酿酒过程在合适温度范围内进行。
半导体制冷模块采用制冷设备和风扇，当温度低于预设值时，制冷设备打开，对葡萄酒机内部进行降温操作，保证环境温度的稳定性。
电机驱动模块采用H桥驱动模块L298N，通过PWM波脉冲驱动电机进行酿酒模式的搅拌工作，改变IN1和IN2的引脚状态即可改变电机转动方向，通过调节占空比改变电机转速快慢。
显示模块采用ZLG7289数码管，通过倒计时的方式显示葡萄酒机两种模式的剩余进行时间。酿酒模式下数码管前两位显示天数，后两位显示小时，从15天开始倒计时；清洗模式下前两位显示分钟，后两位显示秒钟，从15分钟开始倒计时。两种模式下，倒计时清零后，葡萄酒机停止工作。
继电器模块采用手动方式打开电磁阀，进行葡萄酒的出酒工作。
本发明利用温度传感器采集酿酒温度信息，转换成能给MCU识别的电信号，利用MCU进行制冷设备的开关，控制温度在合适范围；利用MCU控制酿酒模式下电机的转动带动搅拌器；利用MCU控制清洗模式下电机的转动；利用数码管显示两种模式的进行时间；利用电磁阀手动打开出酒开关机；操作简单方便，且酿造出的葡萄酒无添加剂，天然无污染。
附图说明
图1为本发明电路原理结构示意图；
图2为为图1中MCU主控模块的电路图；
图3-1为图1电源模块中的VCC_12V电源电路电路图；
图3-2为图1电源模块中的3.3V电压转换电路电路图；
图4为图1中温度检测模块的电路图；
图5为图1中电机驱动模块模块的电路图；
图6为图1中半导体制冷模块的电路图；
图7为图1中数码管显示模块的电路图；
图8为图1中继电器模块和电磁阀的电路图。
具体实现方式
如图1所示，一种葡萄酒机检测控制电路包括MCU主控模块1、电源模块2、温度监测模块3、半导体制冷模块4、电机驱动模块5、数码管显示模块6、继电器模块7；MCU主控模块1与其他模块连接，实现与各个模块的控制；电源模块2与其他模块连接，为各个模块供电。
如图2所示，MCU主控模块1包括主控芯片D1，采用STM32F103RC系列芯片，该芯片提供了丰富的外射接口，能够满足该系统的对软硬件的资源需求，芯片为工业级芯片，性能稳定可靠。MCU通过接受各个模块的信息，处理并进行判断是否需要做出相应的反馈动作。主控芯片的VDD_1、VDD_2、VDD_3、VDD_4、VDDA引脚接3.3V电源电路，主控芯片的VSS_1、VSS_2、VSS_3、VSS_4、VSSA引脚接GND；主控芯片的PD0、PD1引脚并联C3、C4电容和G2晶振后接GND；NRST引脚接复位电路开关RST1的RST端，并串联电阻R23后接3.3V电源输出端，复位电路开关RST1的SW-SPST端接GND，两端之间并联C22电容；主控芯片的PA2引脚输出PWM波接COM3_XH2.54电机接口的PWM口；主控芯片的PA3引脚通过电阻R20接发光二极管RUN2的负极，发光二极管RUN2的正极接3.3V电源输出端；主控芯片的PA5引脚接温度探头接插件COM3_XH2.54的2引脚，同时并接电阻R19后接3.3V电源输出端，串联电容C19后接GND；温度探头接插件COM3_XH2.54的1引脚接GND。主控芯片的PA6接数码管JP1的DIO引脚；主控芯片的PA7接数码管JP1的CLK引脚；主控芯片的PC4接数码管JP1的CS引脚；主控芯片的PC5接电机接口COM1_XH2.54的IN1脚；主控芯片的PB0接电机接口COM1_XH2.54的IN2脚；主控芯片的PB2串联电阻R2后接GND；主控芯片的PB10接第一开关J4的2引脚，同时串联电阻R24后接3.3V电源输出端；主控芯片的PB9引脚通过电阻R21接发光二极管RUN3的负极，发光二极管RUN3的正极接3.3V电源电路；主控芯片的PB6接第二开关J5的2引脚，同时串联电阻R25后接3.3V电源输出端；主控芯片的BOOT0引脚串联电阻R1后接GND；主控芯片的PA14引脚接下载器接口J6的3脚；主控芯片的PA13引脚接下载器接口J6的4脚；主控芯片的PA8引脚通过电阻R9接发光二极管RUN1的负极，发光二极管RUN1的正极接3.3V电源输出端；主控芯片的PC9串联R22电阻后接NPN_8050三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接GND；三极管Q1的集电极接继电器K1的2脚，同时串联电阻R26后接VCC_12V电源电路输出端；电容C5、C6、C7、C8、C9并联后一端接3.3V电源输出端，另一端接GND，放在MCU芯片附近构成去耦电路。第一开关J4的1引脚、第二开关J5的1引脚、下载器接口J6的2脚接GND；下载器接口J6的1脚接3.3V电源输出端。
电源模块包括VCC_12V电源电路和3.3V电压转换电路。
如图3-1所示，VCC_12V电源电路包括接插件CON1_5.08和电源开关J3，接插件CON1_5.08的电源脚接电源开关J3的VCC输出口，接插件CON1_5.08的接地脚接GND，电源开关J32另一接口输出12V电压作为VCC_12V电源电路输出端。
如图3-2所示，3.3V电压转换电路包括电源转换芯片D005，电源转换芯片D005的输入引脚、电容C2的一端、极性电容C10的阳极、稳压管D5的负极连接后接VCC_12V电源电路输出端；电源转换芯片D005的一个输出引脚、稳压管D5的正极、电源转换芯片D005的另一个输出引脚、电容C12的一端、极性电容C11的阳极连接后作为3.3V电压转换电路的3.3V电源输出端；电源转换芯片D005的接地脚、电容C2的另一端、极性电容C10的阴极、电容C12的另一端、极性电容C11的阴极接GND。
如图4所示，温度检测模块包括温度探头接插件COM2_XH2.54，温度探头接插件COM2_XH2.54的AD0引脚和GND引脚分别接温度探头的AD0和GND两极。
如图5所示，电机驱动模块包括电机接口接插件COM1_XH2.54和H桥驱动模块CON2_XH2.54，H桥驱动模块CON2_XH2.54采用H桥驱动模块L298N。H桥驱动模块CON2_XH2.54的电源接VCC_12V输入电源，H桥驱动模块L298N的接地脚接GND；电机接口接插件COM1_XH2.54的3引脚接电机PWM接收口，2引脚接电机IN1口，1引脚接电机IN2口。
如图6所示，半导体制冷模块包括半导体制冷接插件CON3_5.08、风扇接插件CON4_XH2.54和半导体制冷电源CON2_5.08。半导体制冷接插件CON3_5.08外接半导体制冷设备两极，半导体制冷接插件CON3_5.08电源脚接继电器K1的5引脚，半导体制冷接插件CON3_5.08的接地脚接GND；风扇接插件CON4_XH2.54外接风扇，风扇接插件CON4_XH2.54的4引脚和1引脚接继电器K1的5引脚，风扇接插件CON4_XH2.54的2、3引脚接GND；半导体制冷电源CON2_5.08电源脚接VCC1电源，半导体制冷电源CON2_5.08接地脚接GND。
如图7所示，数码管显示模块包括数码管JP1和LED灯阵JP2，数码管采用ZLG7289数码管。数码管JP1的RTCC引脚、数码管JP1的电源脚、电容C14的一端、极性电容C15的阳极接3.3V电源输出端；数码管JP1的接地脚、电容C14的另一端、极性电容C15的阴极接地；数码管JP1的SG引脚串联电阻R11后接数码管LED灯阵JP2的5引脚；数码管JP1的SF引脚串联电阻R12后接LED灯阵JP2的10引脚；数码管JP1的SE引脚串联电阻R13后接LED灯阵JP2的1引脚；数码管JP1的SD引脚串联电阻R14后接LED灯阵JP2的2引脚；数码管JP1的SC引脚串联电阻R15接LED灯阵JP2的4引脚；数码管JP1的RST引脚串联电阻R10接3.3V电源电路，下接C18电容后接GND；数码管JP1的OSC1引脚和OSC2引脚并联晶振X1，晶振X1两端并联C16、C17电容后接GND；数码管JP1的DIG3引脚接LED灯阵JP2的6引脚；数码管JP1的DIG2引脚接LED灯阵JP2的8引脚；数码管JP1的DIG1引脚接LED灯阵JP2的9引脚；数码管JP1的DIG0引脚接LED灯阵JP2的12引脚；数码管JP1的DP引脚串联电阻R16后接LED灯阵JP2的3引脚；数码管JP1的SA引脚串联电阻R17后接LED灯阵JP2的11引脚；数码管JP1的SB引脚串联电阻R18后接LED灯阵JP2的7引脚。
如图8所示，继电器模块包括电磁阀电源CON1_XH2.54和继电器K1。电磁阀电源电源脚接VCC_12V电源电路输出端，接地脚接GND。继电器K1的2引脚接IN5819稳压管D4正极，稳压管D4负极、继电器K1的3引脚连接后VCC_12V电源电路输出端；继电器K1的1引脚接VCC1电源。
其余管脚空置。
系统由外部稳压电源提供电压，通过TLV1117降压芯片转换成需要的电压分配给系统各个模块。MCU控制模块对温度传感器信号进行采集分析、处理，通过传感接口将采集到的电平信号送入MCU的IO管脚，MCU接收接入管脚的电平信号，通过对电平信号的处理，MCU来判断是否需要对该状态做出相应的反馈。例如当温度过高时，IO管脚接收到温度传感器模块的电平信号，MCU通过对电平信号的判断得知温度过高，MCU通过IO管脚输出半导体制冷模块控制信号，半导体制冷模块接收到MCU的开启电平信号，打开制冷设备。MCU通过控制数码管管脚高低电平，来控制数码管的显示数据，进行两种模式的倒计时。MCU通过给电机驱动模块输出PWM波脉冲，来控制电机的转速和方向，控制电机转动带动搅拌器，酿酒模式下每12小时搅拌1次，1次搅拌15分钟，清洗模式下，一直搅拌15分钟。温度传感器模块的IO数字输出端口AD0与MCU的IO管脚连接通信，MCU通过AD0管脚接口得到温度信息。开关电路按键与MCU的IO管教相连，通过按键的按下控制电平信号的输入，进行两种模式的切换。
本发明工作过程如下：接通工作电源：适配器提供12V电源；将酿酒所需的葡萄、糖、酵母等原料加入后启动电源按键，机器进入工作状态，选择酿酒模式按下开始按钮，机器进行自动酿酒，15天之后，机器停止工作，打开继电器开关，葡萄酒自动出酒；清洗模式下，将2L清水倒入机器，启动电源按键，选择清洗模式按下开始按钮，机器进行自动清洗，15分钟后，停止工作，打开继电器开关，残渣液自动流出。
工作流程和原理介绍：接通工作电源，MCU进入初始话状态，酿酒箱中加入适量葡萄，水箱加上水；选择酿酒模式按下开始按键，数码管显示屏亮起并开始倒计时，证明已开始工作状态，界面显示当前的状态，显示剩余酿造时间，默认时间为15天，当温度过高时时，系统自动开启半导体制冷，保证酿酒的正常温度范围，15天内每12小时搅拌器会开启15分钟，酿酒完成时，计时结束，用户可以打开出酒开关；当使用清洗模式时，水箱加上水，选择清洗模式按下开始按键，数码管显示屏亮起并开始倒计时，搅拌器开始转动，证明已经开始工作状态，界面显示当前的状态，还需要多少时间清洗结束，清洗完成后，计时结束，用户可以打开排出废液开关。
