自动洗碗机的基本结构和工作原理文档格式.docx

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六、参考文献9

一、引言

随着数字信息家用电器应用的普及，洗碗机已经广泛进入人民大众的家庭之中，从而使得人们能够从繁杂的家务劳动中逐步解放出来。

作为一种家庭自动化设备，洗碗机一般需要实现诸如自动控制进水、自动加洗涤剂、冷洗、自动加温洗、清洗、排水、杀菌消毒，以及定时和故障报警等功能。

从被控制量角度出发，一个洗碗机通常需要满足图１所示的一些具体要求，其中涉及的开关量信号有两种，一种是传感器的高、低电平信号检测，如机门开关、水位高低、温度调节保护器和行程开关等；

另一种开关信号经由固态继电器控制强弱电压信号的断开和加载，如进水电磁阀门的开合、恒温加热器的开合、瞬间加热器的开合、清洁剂控制盒和消毒剂控制盒的工作等。

图1.1中所涉及的模拟量信号主要用于实现以下几方面的功能：

（１）用温度传感器实现水温／消毒水温度检测；

（２）通过人机接口的显示输出、键盘输入和声音输出等实现水温显示、洗涤过程显示以及故障类型显示等；

（３）根据用户需要通过设置键选择洗涤模式，并通过功能键启动相关功能；

（４）机器使用情况统计、清洁剂和消毒剂剂量的使用情况计数等；

（５）故障报警以及、洗涤完成报告等。

设计洗碗机的工程师对改善其产品两个主要特点很有兴趣。

当然首先是高效率的清洁，这也是最大的营销特点，然而消费者对安静的操作也很感兴趣。

清洁系统包括洗涤塔和喷雾器臂，门的开口、水泵的功率、内架的位置都是设计洗碗机所要考虑的因素。

在90年代末，消费者对洗碗机作为一个消毒碗碟的工具越来越感兴趣，所以设计一直努力通过加热的方法来杀死细菌。

制造商采取各种不同的方法保持洗碗机尽可能的安静。

例如Maytag，所有的操作都是由一个强大动力的电机驱动，并且在在外表面包裹一层很厚的隔音材料。

与之相反，Amana装配了两个电机（一个控制水泵、另一个控制排水系统）。

两个电机的马力加起来跟单电机系统的马力一样，但在静音上使用的隔音材料要少的多。

图1.1

2、自动洗碗机的基本结构和工作原理

本设计的全自动洗碗机是前开门式结构的，它是外部结构如图1所示，内部还有加热管、进水电磁阀、洗涤装置、排水电机、过滤网、碗架、导轨、漂洗剂供料装置、排风扇等。

洗涤装置主要由旋转喷臂、清洗水泵等构成。

清洗水泵安装在机座的底部，由清洗机与叶轮泵构成，清洗水泵安装在机座的底部，由清洗电机与叶轮泵构成。

清洗电机直轴驱动叶轮泵，把水进行加压，通过喷臂的喷水孔从三维方向喷出具有一定压力的热水流，从而对餐具进行冲洗，结构如图2所示。

由于嘞水孔喷水时受水的反作用力的作用，产生了一个转矩，使喷臂连同轴套一起绕空心轴转动，从而达到改变方向，从不同的角度清洗的目的。

1-排气口2-把手3-门扣4－透明观察窗5-方式选择按钮6-时间选择按钮

7-启动，停止按钮8-状态指示灯9-电源插头10-排水管11-进水管12-机壳

全自动洗碗机即是通过控制器的程序运行控制，由旋转喷臂将水从不同的角度喷射到餐具上，依靠水的力、温度和洗涤消毒剂的作用，实现对餐具的清洗、消毒，最后烘干。

3、AT89LS8252高性能8位单片机的介绍

3.1AT89LS8252简介

这是一款多功能编程器，可烧写MCS-51系列和兼容C51的多种芯片,串行接口，DOS操作界面，支持鼠标操作，功能有读、写，空片检查，编程，校验，加密和自动操作。

3.2主要特性

AT89LS8252是一个低功耗，宽电压、高性能CMOS8位单片机，片内含8kB下载编程Flash只读存储器和2kBEEPROM，芯片采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内的Flash存储器可采用串行方式在线反复擦写，单片上集成了8位通用微处理器及非易失Flash技术。

功能强大的微型计算机的AT89LS8252可为许多植入式控制系统提供高性价比的应用场合。

AT89LS8252具有如下特征：

8kBytes可在线编程的Flash片内程序存储器，2k的EEPROM存储器。

256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，程序看门狗（WDT）定时器，双数据指针，6个2层优先级中断，3个16位可编程定时计数器,一个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。

此外，AT89LS8252属于全静态操作逻辑结构，工作频率可低至0Hz，并可通过两种软件设置省电模式。

空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，中断系统可维持其功能，掉电模式则保存RAM的数据，冻结振荡器，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。

Flash存储器可通过SPI的串行界面一次可改变单一位，除了Lock2位加密外，激活RESET促使SPI总线进入串行编程界面，即可允许对存储器进行读写操作。

该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

四、

洗碗机的设计

4.1洗碗机控制系统的硬件设计

针对上述功能及可靠性、成本和方便使用维护等因素，我设计了图3.1所示的洗碗机控制系统。

单片机最小系统采用与ＭＣＳ－５１兼容的ＡＴ-ＭＥＬ公司低功耗高性能ＣＭＯＳ芯片ＡＴ８９ＬＳ８２５２设计，其中片内８ｋ字节在线可编程闪存用以存放系统程序，可通过ＳＰＩ接口来下载程序；

而２ｋ字节的ＥＥＰＲＯＭ则用以存放关键参数，如开机维护密码、产品的序列号、开机次数、洗涤设置参数等；

２５６字节的ＲＡＭ用来存放临时变量。

鉴于本洗碗机有较多的开关量信号，故此，设计中使用并行芯片８２５５来扩展Ｉ／Ｏ接口，以配合Ｐ１和Ｐ３口部分管脚的使用，其输出和输入的比例为２１／１４，其中蜂鸣器由Ｐ１．３控制。

从可靠性角度出发，输入和输出部分都采用光电隔离措施。

考虑到部分驱动信号所要求的驱动电流较大，因此，本设计选用功率驱动器件ＵＬＮ２８０３来驱动。

温度采集有两种方案：

一是使用热敏电阻配合芯片ＭＡＸ１５０进行ＡＤ转换，然后通过存放在程序存储器里的表格来求得当前温度；

二是使用三端温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０进行采集，直接得到温度数据。

相比之下，后一种方案较为经济简捷。

键盘和ＬＥＤ显示选用ＨＤ７２７９Ａ３来进行控制，其电路图如图３.2所示。

ＨＤ７２７９Ａ无需外围元件即可直接驱动８位共阴式ＬＥＤ数码管；

引脚ＤＩＧ０～３对应０～３位数字输出驱动；

引脚ＳＡ～ＳＧ和ＤＰ则对应于段ａ～ｇ及小数点的驱动输出；

各位可独立控制译码／不译码及消隐和闪烁等属性。

该芯片共有三种类型的指令：

第一种是６条不带数据的８位纯指令，如复位、测试、左／右（循环）移位等；

第二种是７条１６位带数据指令，包括下载数据按方式０／１译码、下载不译码、闪烁、消隐、段点亮、关闭等；

第三种是读取键盘数据指令。

它们均采用串行方式与ＡＴ８９ＬＳ８２５２进行通讯，串行数据从ＤＡＴＡ引脚送入芯片并由ＣＬＫ端同步。

当片选信号ＣＳ变为低电平后，ＤＡＴＡ引脚上的数据将在ＣＬＫ引脚的上升沿时被写入ＨＤ７２７９Ａ的缓冲寄存器。

此外，ＨＤ７２７９Ａ片内含有去抖动电路，可控制６４键键盘矩阵。

图３.1中，元件ＪＫＥＹ为４×

４键盘接口，当有键按下时，ＫＥＹ引脚输出低电平，发光二极管ＬＥＤ１发亮，该状态一直保持到按键松开。

此时如果接收到“读键盘”指令１５Ｈ，在指令前半段，ＤＡＴＡ引脚将处于高阻状态以接受来自微处理器的指令。

而在指令后半段，ＤＡＴＡ引脚则从输入状态转为输出状态，用以输出所按下的键代码值。

图4.1控制硬件结构图

图4.2HD7279a键盘控制

4.2洗碗机控制系统的软件设计

该系统功能模块按洗碗过程可分为六个阶段：

进水过程、加温过程、注入清洁剂过程、控制电机旋转清洗过程、注入消毒水消毒过程和排水过程。

同时为确保洗碗机正常工作，对容易出故障的过程，系统还设置了故障报警或停机功能。

系统软件可按照洗碗机的工作流程进行编写。

主要的软件模块有开机自检、状态初始化、显示当前默认状态，进入键盘扫描状态并等待操作键按下，以及根据操作键转入相应流程等，其主程序流程见图４所示。

用户使用前，应首先检查洗碗机状态是否正常，若状态正常，按下弱电源开关，根据洗涤要求设置洗涤模式（或使用默认方式），将碗放入清洗室，然后关上机门，按下开始键。

之后，控制器检测水位高低和水温，以决定是否进水与恒温加热，至此准备工作完成，启动电机进行清洗。

接下来再把清洁剂注入清洗室，同时检测水位高低，若水位较低，则立即进水，以保证清洗效果。

清洗完成后，等碗上的水空一段时间后，洗碗机再注入高温消毒水进行消毒。

洗涤完成后，蜂鸣器鸣叫，表明洗涤完成，同时控制器回到用户初始设置模式。

洗涤中每一过程和按键均对应有一发光二极管的亮灭，用以显示过程和按键的正常与否。

洗涤完成后，用户打开机门，取出碗盘，然后断电即可结束整个洗碗过程。

在该系统软件子程序中，需要对键盘／显示管理模块进行说明，包括初始化子程序、发送子程序、接收子程序、中断子程序、显示子程序等。

其中用户通过键盘设置模块可以设定洗涤模式、每一过程的时间长短以及洗涤剂量大小，也可随时按相应的功能键暂停或中止洗涤过程。

技术维护人员可以通过键盘／显示管理模块输入正确密码来查询机器的使用状况，如机器序列号、机器的使用次数等，也可对关键参数根据实际情况进行设置。

故障报警功能模块可在工作电压故障、进水阀故障、加热器故障、电机故障、清洁剂注入故障以及高温消毒水注入故障发生时用蜂鸣器报警，同时断掉强电控制信号，以确保系统安全。

五、总结

知识来自于课本，知识来自老师同学，知识也来自于自己的实践。

有句老话叫实践出真知，课程设计就真正体现了这句话。

这其中需要你联系学过的所有知识，用所学知识融合成自己的想法，然后再形成实实在在的流程图，原理图，文字说明。

这次单片机课程涉及的内容比较多，是对课本知识的总结和升华。

在这样的求解和研究中，自己学会了怎样去分析，怎样去思考，怎样去领悟。

我也在这样的过程中不断地提高了自己，在其中也得到了许多乐趣，使自己在今后的学习中有了不断向前的动力，这或许是本次课程设计最大的收获。

六、参考文献

[1]洗碗机将成未来市场亮点[J].技术与市场,2000,（3）:

10.

[2]AT89LS8252,8-bitMicrocontrollerwith8KBytesFlash[Z].ATMELDATABOOK,1998.

[3]HD7279A串行接口8位LED数码管及64键键盘智能控制芯片.http:

//www.bitcode.com.cn.