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全自动洗碗机毕业论文
中文摘要1
英文摘要2
1绪论3
1.1全自动洗碗机的发展3
1.2全自动洗碗机概述4
1.2.1全自动洗碗机的分类4
1.2.2全自动洗碗机的基本结构4
1.2.3全自动洗碗机的工作原理5
1.2.4系统的设计框架和设计原则6
2全自动洗碗机控制系统硬件设计7
2.1控制系统硬件结构7
2.2AT89C51单片机简介8
2.3键盘/显示电路10
2.4温度检测电路11
2.5水位检测电路12
2.6看门狗复位电路12
2.6.1看门狗芯片MAX81简介12
2.6.2看门狗复位电路工作原理13
2.7过零检测电路14
2.8输出驱动电路设计15
2.8.1电机驱动电路15
2.8.2进水电磁阀驱动电路18
2.8.3继电器驱动电路18
2.9音响提示电路19
2.10漏电检测电路19
2.11源电路设计20
3全自动洗碗机控制系统软件设计21
3.1系统主程序设计21
3.2各功能模块子程序22
3.3汇编语言编程程序清单26
结论29
谢辞30
参考文献31
附录：
全自动洗碗机控制系统原理图错误！
未定义书签。
摘要：
目前我国家电产品普及程度已经相当高，然而家用洗碗机却一直是一块存在巨大市场潜力而又未被开发的领域。
这主要是由于传统的洗碗机不能适应中餐餐具的洗涤要求，并且能耗大，安全性不够。
针对这种问题，开发出一款节能环保安全型家用全自动自动洗碗机。
基于全自动洗碗机的功能要求，这款洗碗机在洗涤工艺、自动控制和安全保障三个方面作出了全新设计。
1.自动控制方面，选择使用AT89C51单片机为控制核心，以各个部件的作用时间为逻辑顺序，实现了洗涤过程的智能化控制；2.洗涤工
艺方面，可提供三种不同方式的洗涤，即清洗、标准洗和烘干，使清洗效果达到最佳；3.安全保障方面，采用漏电检测和看门狗复位电路，充分保障洗涤过程的安全性要求。
该系统具有结构简单，可靠性高，成本低的特点。
关键词：
洗碗机，键盘/显示，双向可控硅，AT89C51
Abstract:
Nowthepopularizationofourelectricalhouseholdproductshasalreadyreachedtoquitehighdegree.However,thefieldofhomedishwasherhashadenormousmarketpotentialbutundevelopedfieldallthetime.Itismainlybecausethetraditionaldishwasherproductscan'tmeettheneedsof
washingofChinesetableware,energyconsumptionisgreatandprovidelesslysafty.Aimedattheseproblems,anultrasonicdishwasherwithenergy-conservationandenvironmental
protectionwasencouragedtoresearchanddevelop.withthefunctionofautomaticdishwasher,abran-newdesignismadeinthreeaspectsofthedishwasher:
washingtechnique,automaticcontrolandSecurity.1.Intheaspectofautomatic
control,AT89C51ischosenasthecoreofthecontrolandtheworkingtimeofeveryassemblyunitisusedaslogicorder.Sotheintellectualizedcontrolofwashingprocessisrealized；
2」ntheaspectofcleaningtechnique,thesecansupplytherewashingmethods,washing,standardwashinganddringtomakethecleaningeffectbest；3.lntheaspectofSecurity,Weuesdcreepagedetectingandwatchdogrestcircuittoensuresafetydemandsadequately.Thiscontrolsystemhassimplestructure,highdependability,andlowcosts.
Keywords:
Dishwasher,Keybord/Display,D.U.T,AT89C51
1.1全自动洗碗机的发展
随着人们生活品质的提高和工作节奏的加快，选购家用电器为自己减轻家务，享受更多的休闲时间，已经是不争的时尚。
过去，人们对家用电器的需求，只是停留在“希望能帮助减轻家务劳动”这种思想水平上，或者满足某种简单的
功能水平上。
但是，现在人们已不是单纯处于“有家用电器”这种状态上，而是期望“有智能家用电器”这种追求之中。
这和现代生活进程是息息相关的。
对于家庭主妇而言，洗碗是一件既脏又累的劳动，随着厨房现代化步伐的加快和深入，尤其在中国，人们喜欢饭后马上洗碗，这无疑给家庭带来了更大的负担。
洗碗过程是先用洗洁剂去油污，再用清水冲洗，然后擦干放入消毒柜中消毒。
这个过程简单枯燥，而且对手也有很大的伤害，因此人们迫切希望能有一种替代人洗碗的机器。
顺应人们的这一要求，从1850年起，美国科学家开始着手研制洗碗机，经15年的反复研究和试制，采用曲柄带动叶片或推杆的原理，终于制造出第一台洗碗机。
1912年，出现了电机驱动的洗碗机，并于20年代在美国开始小批量的生产。
然而，由于电动洗碗机自身的局限，它并未真正实现人的解放，至多只是实现了人的部分解放。
于是，人们又设想一种能自动进行的洗碗机，终于在1940年研制出了第一台自动洗碗机，1960年开始走向欧洲市场，到八十年代以后，洗碗机在欧洲和北美等国己基本普及，普及率约在60%-708之间。
在中国，全自动洗碗机尚属超前消费产品，在大多数人认识中还是一个新鲜事物，远没有洗衣机、电风扇和电冰箱那样和人们的生活己紧密结合在一起。
但其发展前景非常乐观。
从本世纪九十年代开始，国外品牌洗碗机开始在中国市场上出现，1997年低，无锡小天鹅集团公司和意大利梅洛尼公司，合资成立了小天鹅梅洛尼洗碗机有限公司，引进了意大利全套国际先进水平的生产和测试设备，最早开始正式生产家用全自动柜式、台式洗碗机，并投放市场，并且取得了不错
的销售成绩。
随后，国内各大电器厂商都相继推出自己的产品，全自动洗碗机在
中国家电行业开始占据一定的市场。
相信在不久的将来，随着中国经济发展和人们对生活质量的追求日益提高及洗涤技术逐渐完善，全自动洗碗机就会在中国得到普及。
1.2全自动洗碗机概述
洗碗机又称洗碟机或餐具清洗机，是一种代替人工洗涤碗、碟、杯、盘、勺、筷等餐具的家用电器。
它集洗涤、消毒、烘干和储存于一体。
具有造型美观新颖、使用方便、省时省力、清洁卫生和不需要特殊安装等优点，越来越受到广大消费者的青睐，成为现代家庭的好帮手。
1.2.1全自动洗碗机的分类
现有的洗碗机种类繁多，款式多样。
按餐具的装取方式的不同分为顶开门式
（上掀盖式）和前开门式（推拉式）；按洗涤方式的不同分为叶轮式、喷臂式、超声波式及水流式；按控制方式的不同分为机械控制式和电脑控制式；按洗碗机的外
形的不同分为柜式和台式；按自动化程度的高低的不同分为普通型（P）、半自动
型（B）和全自动型（Q）三大类型。
1.2.2全自动洗碗机的基本结构
本设计的全自动洗碗机是前开门式结构的，它的外部结构如图1.1所示，内
剂供料装置、排气风扇等
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
I-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
II-
全自动洗碗机外部结构图
进水管12-机壳
（1）机壳机壳多用塑料或薄钢板制成。
塑料机壳多用于顶开门式洗碗机如海尔WQP3型、澳柯玛WQP4-型洗碗机等。
塑料机壳优点是整机重量轻，永不生锈，制作成本低，缺点是机械强度较低，久用易老化，耐热性能差等。
薄钢板机壳多用于前开门式洗碗机，如海尔WQP系列、WQP系列以及WQP1系列、小天鹅WQP-410型和美的WP5和WP5型洗碗机等。
薄钢板机壳优点是机械强度高，整机牢固，缺点是使用年限长会氧化锈蚀，制作成本较高等。
（2）机门机门为双层结构，采用冷轧薄钢板冲压而成，表面喷涂白色环
氧树脂，不会生锈。
对于上开式洗碗机机门设置在机壳上方；而前开式机门则设置在机壳的正前方。
机门柜边一般装有门控开关，关门接通电源，开门切断电源。
有的洗碗机的机门还设置透明观察窗，便于随时观察机内洗涤情况。
（3）选择按钮这里的选择按钮有3个，分别是方式选择按钮、时间选择按钮、启动/停止按钮。
方式选择按钮按下一、二、三次分别对应于清洗、标准洗、烘干三种方式。
时间选择是用于烘干方式下的烘干时间，按下它一、二、三次分
别对应于15min、30min、45min三种时间。
启动/停止按钮是控制洗碗机的工作/停机的，其中，按动奇数次是启动，按动偶数次是停止。
（4）进水电磁阀台式洗碗机一般采用电磁阀进行进水。
进水电磁阀不通电时，堵头受弹簧力作用而堵住进水口，不进水；电磁阀通电时，电磁力克服弹簧力作用并通过拉杆将堵头提起，打开进水口，进水。
（5）洗涤装置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1.2所示。
由于喷水孔喷水时，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。
清洗和标准洗的区别在于，标准洗是包括清洗过程，在清洗
后再加热洗的过程。
出水口
图1.2旋转喷臂装置结构图
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，依靠水的压力、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。
1.2.3全自动洗碗机的工作原理
其工作原理是通过控制保护系统及电路的切换实现各系统的功能的。
首先是上电先检测洗碗机内是否又残余的水，如果有就须及时排出。
在确保洗碗机内为低水位后，再根据用户的方式选择进行不同的操作。
如果是选择清洗方式，首先打开进水电磁阀，自动进水，到达高水位时停止进水，洗涤泵电机对水加压，清洗电机驱动洗涤泵使水在一定压力下从上下喷臂的喷水孔喷出，由于喷臂受到喷水的反作用力而不断地沿轴心均匀地反方向转动，喷臂不断将带有洗涤剂或漂洗剂的水以一定的压力山上向下从三维方向均匀密集地喷射到餐具表面，进行强力冲洗，然后将污水排出，这样的过程重复三次。
如果是选择标准洗方式，首先将清洗过程进行一遍，然后再次进水，到达高水位时启动加热管对水进行加热，再加热温度到达60°C-65°C时清洗电机用热水冲洗餐具，同时热水对食物残渣进行浸泡膨化，洗涤剂对污垢与残油污乳化分解并杀菌消毒。
然后，污水经排水泵排出，最后利用高温余热完成餐具的烘干。
如果是选择的是烘干方式，则首先启动加热管，再启动风扇电机，待温度到达70C时停止加热管，利用热气流对餐具表面残留的水进行烘干。
124系统的设计框架和设计原则
本设计将分为两个大方面进行阐述，一方面讲述全自动洗碗机控制系统硬件的设计，一方面讲述实现其功能的软件设计。
全文将整个系统分为各个功能子模块分别阐述，做到条例清晰，易懂。
在设计上面，做到使洗碗机具有结构简单，工作可靠，选择器件的原则是在不影响功能的前提下尽量节省成本和能源。
本控
制系统设计将会提供用Protel绘制的整个控制系统原理图、各功能模块的电路图、工作流程图以及程序清单，还有所用到的一些功能器件都将作简单介绍。
2全自动洗碗机控制系统硬件设计
2.1控制系统硬件结构
为了实现对洗涤方式和时间的选择设定以及洗涤过程的全自动控制，全自动
洗碗机控制系统应具有温度检测、过零检测、漏电检测、水位检测、键盘输入、
状态显示、音响提示及输出驱动等功能。
其硬件结构如图2.1所示。
图2.1全自动洗碗机控制系统硬件结构图
设计中采用的微控制器AT89C51是美国ATMEL公司的闪电存储器（FlashMemory与MCS-51微控制器相结合开发生产的8位单片机，具有性能高、功耗低、体积小、噪音小、价格便宜等特点。
输出驱动电路包括电机驱动电路、进水电磁阀驱动电路以及继电器驱动电路。
电机驱动电路用于驱动清洗电机、排水电机、风扇电机，进水电磁阀驱动电路用于驱动进水电磁阀，而加热管由于功率较大，采用继电器驱动。
音响提示电路是由一个蜂鸣器组成，其目的是在洗涤过程结束时发出声响提示用户，以及在故障时发出报警信号。
为了保证控制系统的稳定工作和使用安全，系统中还设计有电流过零、漏电
检测、看门狗复位电路。
电流过零检测电路是为了向微控制器提供交流电源过零点信息，从而使控制系统对加热管的投入或切除在电源过零点时附近操作，从而
避免了继电器在交流电源的波峰或波谷时动作对继电器的触头造成的损伤；漏电
检测电路是为了防止漏电造成洗碗机的外壳带电，从而保护人身的安全；看门狗
复位电路是为了在电源电压出现故障时使单片机复位从而保证洗碗机正常工作。
键盘显示电路中键盘是选择清洗方式和烘干时间以及启动/停止选择，显示
电路以发光二极管显示当前状态
温度检测电路是为了随时检测洗碗机内温度，以保证某些操作在特定温度区间内进行；水位检测电路可以检测洗碗机内当前水位状态，它可以检测出高低两个水位，以便控制洗碗机的洗涤和排水操作。
2.2AT89C51单片机简介
AT89C51单片机是美国ATME公司生产的低电压、高性能CMOS位单片机,
片内含4K字节的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128字节的随机存取数据存储器（RAM，器件采用ATME公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MC&51单片机指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元
AT89C5仲片机的主要性能参数：
2
P1.QC
1
40
pLir
2
3&
P1£匚
3
ae
P1.3匚
4
37
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5
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9
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曲
XTM1匚
22
GNDE
21
1.
PDIP
PLCC
□VCC
□POO（ADO）
□P0.1（ADl）
□P0.2（AD2）
□P0.3i：
AD3）
□P0.4（AD4）
□P0.5i：
AD5）二IPD.6（AM）
□PD.7（AD7）□IXvpp
□ALE-PRCX5
□P2.7（A15}
外部引脚
□P2.4（Al2}
□P2.3（A11}
□P2.1（A9J
□P2.0（AS）
与MCS-51产品指令系统完全兼容；
2.4K字节可重檫写flash闪速存储器;
3.1000次檫写周期；
4.全静态操作：
0Hz到24MHz
5.三级加密程序存储器；
6.128x8字节内部存储器；
7.32个可编程I/O口线；
8.两个16字节定时记数器；
9.六个中断源；
10.可编程串行URAT!
道；
11.低功耗空闲和掉电模式。
其主要功能可概述为：
4K字节FLASH闪速存储器，128字节内部RAM32个
I/O口线，两个16位定时计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C5何降至OHZ的静态逻辑操作，
并支持两种软件可选的节电工作模式，空闲方式停止CPU勺工作，但允许RAM
定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，
但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
它的外部引脚如图2.2所示，其中P0P1、P2三个端口均为双向I/O口。
P3口除了作普通I/O口外,还接收一些用于FLASH闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
更重要的是它的第二用途，如表2.1所示：
表2.1P3口的第二用途
端口引脚
第二功能
P3.0
RXD（串行输入口）
P3.1
TXD（串行输出口）
P3.2
INT0（外中断0）
P3.3
INT1（外中断1）
P3.4
T0（定时器/计数器0）
P3.5
T1（定时器/计数器1）
P3.6
wr（外部数据存储器与选通）
P3.7
RD（外部数据存储器读选通）
其它引脚的定义为：
VCC电源电压。
GND地。
RST复位输入。
当振荡器工作时，RST引脚出现两个周期以上的高电平将单片机复位。
ALE/PROG:
当访问外部存储器和程序存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。
即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。
要注意的是：
每当访问外部存储器时将跳过一个ALE永冲。
PSEN:
程序存储允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C5由外
部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个
脉冲。
在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的PSEN信号不出现。
EA/VPP:
外部访问允许。
欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为
OOOOH-FFFFH,EA端必须保持低电平（接地）。
需注意的是：
如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。
FLASH存储器编程时，该引脚上加+12V的编程允许电源VPP当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP
XTAL1振荡器反向放大器的及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2振荡器反向放大器的输出端。
AT89C51有两种可用软件编程的节电模式，它们是空闲模式和掉电工作模式。
在空闲工作模式状态，CPU保持睡眠状态而所有片内的外设仍保持激活状态，这种方式由软件产生。
此时，片内RAM和所有特殊功能寄存器的内容保持不变。
空
闲模式可由任何允许的中断请求或硬件复位终止。
终止空闲工作模式的方法有两
种，其一是任何一条被允许中断的指令被激活；其二是通过硬件复位也可将空闲工作模式终止。
在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内RAM和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结。
退出掉电模式的唯一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改变RAM中的内容，在VCC恢复到正常工作电平前，复位应无效，且必须保持一定时间以使振荡器重启动和稳定工作。
2.3键盘/显示电路
键盘/显示电路设计了三个按钮和七个LED显示。
三个按钮为方式选择、时间选择和启动/停止按钮。
方式选择按钮用于选择清洗、标准洗和烘干三种工作方式，并通过对应的LED显示状态；时间选择按钮用于选择烘干的工作时间，有
15分钟、30分钟和45分钟三档工作时间可选，并通过对应的LED显示状态；键盘/显示电路如图2.3所示。
AWC5J
图2.3键盘/显示电路
图中，D1-D8七个发光二极管分别代表启动/停止，三个方式选择指示，三个时间选择指示,故障指示，他们分别通过限流电阻和74LS04反向器驱动分别连接与AT89C5啲P1.0-P1.6，P3.4端口。
AT89C51右侧是键盘输入电路，三个按键分别代表启动/停止按钮，方式选择按钮，时间选择按钮。
其中S1按奇数次是启动，指示灯D1亮，偶数次是停止，指示灯D1灭；按S2一次是清洗，指示灯D2亮，按两次是标准洗，指示灯D3亮，按三次是烘干，指示灯D4亮；按S3一次是表示烘干时间选择为15min,按两次是选择为30min,按三次是选择为45min<如果系统工作时发生故障D8灯亮与音响报警一起构成声光报警。
控制器工作原理是：
由定时中断控制CPU定时扫描键盘的输入，当S1奇数
次按下时即P2.0口电平奇数次由高变低，即判断为启动信号，于是P1.0输出高电平，从而D1亮，当S1偶数次按下时即P2.0口电平偶数次由高变低，即判断为停止信号，于是P1.0输出低电平，从而D1灭。
当检测到P2.1口电平第一次由高变低则表示选择清洗方式，P1.1输出高电平，D2亮，当检测到P2.1口电平第二次由高变低则表示选择标准洗方式，P1.2输出高电平，D3亮，同理，当检
测到P2.1口电平第三次由高变低则表示选择烘干方式，P1.3输出高电平，D4亮;与方式选择类似，S3按下一、二、三次分别对应于15min、30min、45min，分别使D5D6D7亮。
2.4温度检测电路
足控制的需要，温度检测分60C、65C和70E三个温度档次。
其中这里所选用得热敏电阻TR的属性为负温度系数（NTC，即随着温度上升其阻值下降。
温度
检测电路如图2.4所示。
由图可知，由三个运算放大器组成三路比较器。
在没有下面热敏电阻电路时，三组比较器输出均为高电平，用二进制代码记为111。
这里设定P2.5所连接的
比较电路整定温度为60C，依次向上分别时65C、70E。
当洗碗机内温度上升到60C，热敏电阻阻值减小，于是R24分得电压增大并超过运放正端电压，经过比较电路，此时P2.5端口输入低电平，用二进制代码记为110;同理当温度
达到65C,P2.4端口输入低电平，记为100,温度到达70C时P2.3端口输入低电平，记为000。
因此只需检测这三个端口电平得高低就可以测出当前温度范围。
图中得R23和与其并联得电容得作用是与热敏电阻阻抗匹配，消除非线性因素。
2.5水位检测电路
全自动洗碗机的水位检测电路是利用浮子带动传感器测量水位，动作开关采用干簧管，当水位到达指定点时，干簧管吸合。
根据控制的需要，控制系统设计有高、低两个检测水位，分别用于洗碗机的进水和排水的控制。
水位检测电路如图2.5所示。
S1为高水位干簧管
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