现在，跟着人们日子节奏不断地加速，日子水平日益进步，咖啡作为世界上最盛行的饮品之一，已然走进人们的日常日子，逐步被越来越多的人所喜欢。随之而来的“咖啡机”也变得愈加盛行。酿造一杯完美的咖啡，需求凭借专门的咖啡机来完结。咖啡机用10个左右的大气压力，迫使90℃左右的热水穿过10克左右经过揉捏的咖啡粉，罗致咖啡粉中的咖啡脂等芳香物质，并与热水到达充沛溶合后流入杯中，整个进程需求在18-28秒内完结，以便有效地防止过火提取所构成的不良滋味。明显，制造一杯高质量的咖啡，咖啡机起着决定性的效果。
本文将介绍依据上海航芯ACM32F070的咖啡机规划计划。
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咖啡机概述
现在市面上的咖啡机有许多，依照操作办法能够将其分为两大类型：半主动和全主动。
半主动咖啡机主要特色：由人工操作磨粉、压粉、装粉、冲泡、铲除残渣等，机器结构简略、简略维护、运用便当。其缺陷是：对操作者要求高，操作者要经过严厉的训练才干运用这种机器制造出高质量的咖啡，且作业效率较低。
全主动咖啡机主要特色：完结了磨粉、压粉、装粉、冲泡、铲除残渣等酿造咖啡全进程的主动操控，运用愈加便当、便当、质量共同、高效率，对操作者要求不高，无需训练。其缺陷为：结构比较复杂，需求杰出保养，维护费用较高。但由于其长处杰出，使得它越来越被很多客户所喜欢。
本次介绍的咖啡机规划计划是一个全主动咖啡机，能够依照最科学的数据和程序来酿造咖啡，而且设有完善的维护体系，运用起来简略便当，只需悄悄一按就能够得到咖啡。用户能够设置水温、咖啡碾磨粗细度，能够主动碾磨咖啡豆；用户还能够依据需求挑选制造单杯或许一起制造双杯咖啡，一起还供给大杯、中杯、小杯三种挑选。除了制造咖啡以外，本咖啡机还能制造热水和蒸汽。其间热水能够用来泡茶或其它饮品等；蒸汽则可用来加热牛奶或其他饮品，高压蒸汽还能够把牛奶乳化，制造出芳香的奶沫。能够为用户供给多样化的、轻松便当的服务。
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芯片特性
ACM32F0X0 系列是一款支撑多种低功耗形式的通用MCU。集成16路Touch接触按键、12位1.6 Msps高精度ADC以及模仿比较器COMP、运算放大器OPAMP、段式LCD操控器，内置高性能定时器TIMER、多路UART、LPUART、SPI、I2C等丰厚的通讯外设，内建AES、TRNG、CRC32等信息安全模块，支撑多种低功耗形式，具有高整合度、高抗搅扰、高可靠性等特色。本产品选用高性能内核，最高作业频率64MHz。
图2. ACM32F0X0资源图
接触按键TKEY
ACM32F0X0芯片内部集成自电容式接触操控传感器。自电容式接触操控传感器经过检测电容的改变来检测手指是否触及接触外表。经过调整检测到的电容改变量来调整接触的灵敏度。
• 高度集成，最大支撑16路接触按键TKEY；
• 自电容检测规模5~50pf，灵敏度0.1pf；
• 支撑通道补偿；
• 最大支撑10mm的接触面板厚度；
• 支撑低功耗睡觉形式，Stop形式下最低功耗17uA；
• 支撑别离设置作业形式和睡觉形式灵敏度、扫描速度；
• 支撑主动屏蔽Cshield通道，用于防水操控和添加检测灵敏度；能起到下降寄生电容的效果，也能够下降寄生电容的下降噪声源搅扰，在其它导体挨近接触电极时，添加TKEY稳定性；
• 支撑滤波防抖机制，能够削减误触，以及防止一些静电带来的搅扰；
• 支撑自适应和自校准机制，下降环境变量的搅扰；
• 模仿顾客运用环境，进行了长期重复测验来确保产品的可靠性，测验办法如下：
① 湿润环境测验：用水蒸气喷到接触面板上，使面板结满露珠，这时无误触和反应迟钝的现象；
② 溅水和水淹实验：对接触面板快速喷水，直到面板上构成水洼，而且将几个不同的接触感应电极淹到一个水洼里，这时无误触、反应迟钝和按A键时同一个水洼里的B键触发，即按键指东打西现象；
③ 凹凸温测验：-40℃~85℃凹凸温测验，这时无误触、反应迟钝、死机的现象；
④ 电磁搅扰测验：运用无线对讲机作为射频搅扰源，在接触面板20cm左右进行呼叫和对讲，无误触、反应迟钝、死机现象；
⑤ 电源搅扰测验：在电网上构成激烈的600~800V的高压脉冲群，这时没有误触现象；
⑥ 长期接连作业测验：样机经过6个月不断电长期作业测验，按键作业正常，无反应迟钝、死机等现象。
液晶操控器LCD
ACM32F0X0芯片内部集成一款适用于单色无源液晶显现器（LCD）的数字操控器/驱动器，最多具有8个共用端子（COM）和40个区段端子（SEG），用以驱动160（4*40）或288（3*36）个LCD元素。
• 高度灵敏的帧速率操控；
• 支撑静态、1/2、1/3、1/4、1/6和1/8占空比，支撑1/2、1/3、1/4偏置；
• 多达16个寄存器的LCD数据RAM；
• 可经过软件装备LCD的对比度，支撑LCD闪耀功用，且可装备多种闪耀频率；
• 支撑A类、B类波形，2种驱动波形生成办法：
① 内部电阻分压、外部电阻分压；
② 可选的滤波电容；
③ 可经过软件装备内部电阻分压办法的功耗，然后匹配LCD面板所需的电容电荷；
• 支撑低功耗形式：LCD操控器可在AcTIve、Sleep、Stop形式下进行显现。
运算放大器OPAMP
• 低作业电压，典型作业电压3.3V；低消耗电流，典型值115uA；
• 失调电压可修调。
模仿比较器COMP
用于比较两个输入模仿电压的巨细，并依据比较成果输出凹凸电平。
• 比较器输出可作为定时器的刹车输入或捕获输入；
• 供给软件可装备的滤波时刻以增强芯片的抗搅扰才能；
• 比较器输出可经过定时器堵截。
12位1.6Msps高精度ADC
支撑单端信号转化和差分信号转化，多达21个通道，支撑最大16次可设通道的规矩转化，以及1次通道可设的注入转化。每次A/D转化能够依照单次、接连或连续形式履行。
高性能定时器TIMER
ACM32F0X0芯片内置高档定时器，由一个16位主动装载计数器组成，由一个16位可编程（能够实时修正）的预分频器驱动。高档定时器和通用定时器是彻底独立的，它们不同享任何资源，但它们能够同步操作。
• 多达4个独立通道（输入捕获、输出比较、PWM生成、单脉冲形式输出）；可测量输入信号的脉冲宽度（输入捕获），可发生输出波形（输出比较、PWM、嵌入式死区时刻互补PWM等）
• 支撑针对定位的增量（正交）编码器和霍尔传感器电路；
• 支撑三相PWM、死区维护、刹车操控；
• 支撑有感、无感、FOC操控算法；
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规划计划
本文描绘的咖啡机计划，依据上海航芯ACM32F070系列的MCU进行规划，全体的计划框图如下所示：
图3. 依据ACM32F070咖啡机规划计划框图
软件资源（接触按键部分）下载链接如下：
https://gitee.com/acm32-mcu/ACM32F0X0-Coffee-TKey-Demo
https://github.com/ACM32-MCU/ACM32F0X0-Coffee-TKey-Demo
数码智能操控
本文论说的规划计划中的人机交互功用是选用LCD、LED、接触按键的办法进行完结。共有1个段码LCD屏、9个按键和10个LED。按键需完结设备的开关机、形式挑选（蒸气形式/咖啡形式）、大中小杯挑选、一杯两杯挑选、咖啡豆研磨粗细度设置、咖啡浓淡口味设置、温度设置、童锁功用。设备会依据按键指示断定当时所需求履行的操作。10个LED中有9个用于按键指示，标明当时正在履行的操作动作；别的1个LED用于报警指示，主要是设备自检时，假如残渣盒、残水槽、电机、核心部件等未复位则该指示灯闪。LCD屏用于显现咖啡豆研磨粗细度、咖啡浓淡口味、温度、大中小杯指示、一杯两杯指示。
1）待机：默许待机形式，点击按键开机，指示灯亮，LCD屏显现；开机状况下长按该键5S能够进入蓝牙配对形式。待机时，指示灯灭，LCD灭。
2）童锁功用：默许启用童锁功用，当童锁功用启用时，其他任何操作按键都会暂时失掉其操控功用，防止了儿童因猎奇误操作而导致发生风险。童锁功用敞开时，该按键指示灯亮赤色；封闭时，指示灯不亮。
3）大中小杯挑选：咖啡量挑选包含大、中、小杯。第一次点击显现当时挑选，此刻该按键指示灯亮，再次点击能够切换挑选，每点击一下，指示灯展闪耀一下，一起LCD会全程显现当时挑选项。带回忆功用，只需设置一次。
4）杯量操控：可挑选制造一杯咖啡，仍是一起制造两杯咖啡。第一次点击显现当时挑选，此刻该按键指示灯亮，再次点击能够切换挑选，每点击一下，指示灯展闪耀一下，一起LCD会全程显现当时挑选项。带回忆功用，只需设置一次。
5）咖啡豆研磨粗细度设置：13档咖啡豆研磨程度，合作咖啡豆和口味，调理咖啡油脂的丰厚程度。第一次点击显现当时挑选，此刻该按键指示灯亮，再次点击能够切换挑选，每点击一下，指示灯展闪耀一下，一起LCD会全程显现当时挑选项。带回忆功用，只需设置一次。
6）咖啡浓淡口味设置：咖啡豆用量调理，咖啡豆运用越多，咖啡越浓。第一次点击显现当时挑选，此刻该按键指示灯亮，再次点击能够切换挑选，每点击一下，指示灯展闪耀一下，一起LCD会全程显现当时挑选项。带回忆功用，只需设置一次。
7）温度设置：4档可调理咖啡温度。第一次点击显现当时挑选，此刻该按键指示灯亮，再次点击能够切换挑选，每点击一下，指示灯展闪耀一下，一起LCD会全程显现当时挑选项。带回忆功用，只需设置一次。
8）蒸气形式挑选：当挑选蒸气形式时，会开端加热直至到达设定值，在此进程中该按键指示灯闪耀，到达设定值时指示灯常亮。
9）咖啡形式挑选：程序默许为咖啡形式，点击开端制造咖啡，在出咖啡时，用户能够经过点击该按键在恣意时刻中止咖啡流出。
手机智能操控
可经过BLE蓝牙衔接手机，支撑手机一键发动；可经过手机设置大中小杯、咖啡豆研磨程度、口味、温度等参数；还支撑一键预定，咖啡时机依据设置，制造咖啡，制造好后，咖啡机进入等候出咖啡状况，并告诉手机。
咖啡机操控器（MCU）的功用
1）完结咖啡机初始化
咖啡机衔接电源上电，点击待机键开机，MCU会操控整个咖啡机体系进行体系安全检测、多位行程开关常态检测、水箱水量、咖啡豆量检测、排空残渣等一系列初始化，为制造咖啡或蒸汽做好必要的预备。初始化进程中，假如上述任何一项出现问题，MCU立马宣布报警信号，使报警指示灯闪耀，蜂鸣器鸣叫，只要在扫除报警后，方可进行其他操作。
2）制造咖啡
在咖啡机完结初始化后，体系默许进入咖啡形式，MCU操控加热器作业，水温上升，此刻咖啡指示灯闪耀，在加热进程中，能够点击温度设置按键，调理温度，温度传感器实时检测水温，到达设定值时，咖啡机转入保温状况，咖啡指示灯转为常亮状况，泡咖啡预备就绪。
MCU能够操操控造咖啡单、双杯且容量可调，第一次点击一杯两杯按键，显现当时挑选，再次点击能够切换挑选，假如当时是单杯，就切换成双杯；假如当时是双杯，就切换成单杯，在制造两杯咖啡进程中，无法切换成单杯。经过大中小挑选键能够挑选咖啡的制造量，一般为大、中、小杯。MCU经过操控水泵的运作，到达对水量的操控。
研磨咖啡粉电机的操控，确保咖啡粉制造量的调理和粗细度，然后操控咖啡口味和口感。此外当检测到有硬物卡在磨中时，最迟在2秒后，MCU操控电机中止工作。
在咖啡制造时，MCU经过操控电机移动核心部件，将装有咖啡粉欠好对齐出水口；在泡完咖啡后再复位，一起将咖啡豆残渣倒入残渣盒。
在出咖啡时，用户可经过按咖啡形式键在恣意时刻中止咖啡流出。
3）制造蒸气
在默许咖啡形式下，按下蒸气形式键，MCU会操控加热器加热，水温持续升高至发生蒸气停止，后续会坚持该温度。期间蒸气指示灯由闪耀转为常亮状况。一起MCU还要操控对蒸气气压的检测，有必要确保气压在规则规模内，确保安全。
在蒸气形式下，按下咖啡形式键，体系会切换成咖啡形式。此刻会发生报警，蜂鸣器鸣叫三声，蒸气指示灯、咖啡指示灯、报警指示灯一起闪耀。由于制造蒸气的温度高于制造咖啡的温度，所以需求降温。降温进程中，MCU会经过温度传感器实时检测水温，当到达制造咖啡要求时。蒸气指示灯、报警指示灯由闪耀变暗，而咖啡指示灯由闪耀变常亮，此刻标明咖啡制造预备就绪。
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END
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本文提出的规划计划宗旨是将咖啡机智能化、平民化、进步作业效率、节省时刻、解放双手。在进步人们日子的舒适度、便当度的一起，也能到达进一步确保人们日子质量的意图。
