基于单片机的全自动洗碗机的设计

西华师范大学电子信息工程学院 江 敏

基于单片机的全自动洗碗机的设计

西华师范大学电子信息工程学院 江 敏

本文提出了一种基于单片机实现的全自动洗碗机的设计,主要运用单片机微处理器去控制相应的电磁阀门,达到控制洗碗机的自动进水、循环洗碗、自动出水;以及控制相应的消毒电路、风干电路等,实现一键式洗碗、消毒、烘干等功能.本文介绍了整个设计的硬件电路和软件程序思路,旨在为全自动洗碗机和智能家居的研究和发展提供参考.

单片机;洗碗机;智能家居

洗碗机是一种自动清洗餐具的厨房设备,它的出现减轻了炊事员及家庭"煮夫"的劳动强度,并且提高了相应地工作效率.目前,洗碗机在欧美已经广泛用于普通家庭中.有数据统计,在欧美主要国家,洗碗机的普及率已达到70%以上,几乎是家家户户必备的厨房生活电器,由于洗碗机在中国的发展时间较短,家庭普及率很低[1].随着科技和时代的进步,人们追求生活的便利性也在增长,洗碗机必然受到当代青年的追求.目前国外市面上的代表企业有SIEMENS,Miele,Whirlpool,TOSHIBA等,国内市场的也有海尔、澳柯玛等品牌的洗碗机.目前国内外的市场,洗碗机具有很大的商业前景和活力.

1.系统设计

本设计是一种基于单片机去实现自动洗碗机的功能,实现一键操作整个过程.本设计的洗碗机主要过程包括自动进水、循环洗碗、自动出水的功能,并能实时地显示出当前剩余的时间;另外,为了更好地实现生活的便利性,该系统还设计了对碗筷等进行紫外光消毒、风干等功能.为了实现各部分的功能,本设计主要采用单片机的定时/计数器的功能去控制时间变量.通过对时间变量的比较,达到控制洗碗机按照自动进水、自动循环搅动、自动出水、风干、消毒等程序顺序执行,从而实现一键启动洗碗机的简单操作流程.洗碗机整体设计框图如图1所示.

图1 洗碗机整体设计框图

2.硬件设计

2.1 单片机小系统设计

图2 单片机小系统电路图

2.2 数码管显示电路设计

本设计采用的数码管是两位一体的共阳型八段数码管,其引脚分别控制数码管的位码和数码管的段码.通过单片机对每位码及段码进行编码,即可完成相应地位上显示数字0~9.为了保证数码管的驱动电流,设计时在其段码引脚加上74HC573锁存器进行数据锁存,在其位码上加上8550三极管进行信号放大.数码管电路设计图如图3所示.

图3 数码管电路设计图

3.软件设计

本设计需要实现按键一键启动洗碗的过程,其中包括自动进水、循环流动、自动出水且能够循环执行三次,并通过数码管显示当前的剩余时间.程序主要通过单片机的定时器/计数器功能来完成设计的目的,定时器/计数器的功能能实现时间的精确定时,每次进入中断服务函数后变量计数值自增,多次控制相应的数值增量次数,即可完成任意时间的定时功能. 程序上比较当前的全局变量的值,去实现不同的时间段完成相应的自动进水、循环流动、自动出水的功能,且实时地显示当前剩余时间.程序流程图如图4所示.

图4 程序流程图

3.1 定时器/计数器程序控制

本设计的程序软件主要是依靠单片机的定时器/计数器的功能去实现功能的要求.单片机定时器/计数器在对固定时间间隔的内部机器周期计数时,作为定时器功能;在对外部事件进行计数时,作为计数器功能,本设计采用的是其对固定时间间隔的内部机器周期计数的定时器功能.定时器/计数器的方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON的位控制决定了打开的定时器以及相应的功能设置;THx,TLx八位计数器构成了十六位的加法计数器,当加法计数器的初值被设置,用指令改变TMOD和TCON后,即可在下一个机器周期按照设定的方式自动运行.加法计数器在计满溢出后才申请中断,因此在对其赋初值时,不能直接赋值所需要的值,而是计数器计数的最大值与所需赋值的差值作为计数器的初值[2].本设计采用的是定时器T0工作在方式1下的定时计数功能,定时器T0初始化程序流程图如图5所示.

图5 T0初始化程序流程图

4.结论

综上所述,本设计研究了一种基本单片机的自动洗碗机的实现.研究了实现自动洗碗机的硬件电路设计,以及相应的程序开发,并设计预留出排风扇、紫外灯的电路接口,为实现自动洗碗机的洗碗、风干、消毒等完整的功能提供系统设计思路.本设计旨在提出自动洗碗机的功能的实现,为研究智能家居提供进一步的研究.

[1]许容再.一款基于STM8S系列单片机的洗碗机控制器设计及实现[J].企业技术开发,2014,(33).

[2]余锡存,曹国华.单片机原理及接口技术( 第三版)[M].西安电子科技大学出版社,2016(6).