基于單片機的全自動洗碗機的設計

西華師范大學電子信息工程學院 江 敏

基于單片機的全自動洗碗機的設計

西華師范大學電子信息工程學院 江 敏

本文提出了一種基于單片機實現的全自動洗碗機的設計,主要運用單片機微處理器去控制相應的電磁閥門,達到控制洗碗機的自動進水、循環洗碗、自動出水;以及控制相應的消毒電路、風干電路等,實現一鍵式洗碗、消毒、烘干等功能.本文介紹了整個設計的硬件電路和軟件程序思路,旨在為全自動洗碗機和智能家居的研究和發展提供參考.

單片機;洗碗機;智能家居

洗碗機是一種自動清洗餐具的廚房設備,它的出現減輕了炊事員及家庭"煮夫"的勞動強度,并且提高了相應地工作效率.目前,洗碗機在歐美已經廣泛用于普通家庭中.有數據統計,在歐美主要國家,洗碗機的普及率已達到70%以上,幾乎是家家戶戶必備的廚房生活電器,由于洗碗機在中國的發展時間較短,家庭普及率很低[1].隨著科技和時代的進步,人們追求生活的便利性也在增長,洗碗機必然受到當代青年的追求.目前國外市面上的代表企業有SIEMENS,Miele,Whirlpool,TOSHIBA等,國內市場的也有海爾、澳柯瑪等品牌的洗碗機.目前國內外的市場,洗碗機具有很大的商業前景和活力.

1.系統設計

本設計是一種基于單片機去實現自動洗碗機的功能,實現一鍵操作整個過程.本設計的洗碗機主要過程包括自動進水、循環洗碗、自動出水的功能,并能實時地顯示出當前剩余的時間;另外,為了更好地實現生活的便利性,該系統還設計了對碗筷等進行紫外光消毒、風干等功能.為了實現各部分的功能,本設計主要采用單片機的定時/計數器的功能去控制時間變量.通過對時間變量的比較,達到控制洗碗機按照自動進水、自動循環攪動、自動出水、風干、消毒等程序順序執行,從而實現一鍵啟動洗碗機的簡單操作流程.洗碗機整體設計框圖如圖1所示.

圖1 洗碗機整體設計框圖

2.硬件設計

2.1 單片機小系統設計

圖2 單片機小系統電路圖

2.2 數碼管顯示電路設計

本設計采用的數碼管是兩位一體的共陽型八段數碼管,其引腳分別控制數碼管的位碼和數碼管的段碼.通過單片機對每位碼及段碼進行編碼,即可完成相應地位上顯示數字0~9.為了保證數碼管的驅動電流,設計時在其段碼引腳加上74HC573鎖存器進行數據鎖存,在其位碼上加上8550三極管進行信號放大.數碼管電路設計圖如圖3所示.

圖3 數碼管電路設計圖

3.軟件設計

本設計需要實現按鍵一鍵啟動洗碗的過程,其中包括自動進水、循環流動、自動出水且能夠循環執行三次,并通過數碼管顯示當前的剩余時間.程序主要通過單片機的定時器/計數器功能來完成設計的目的,定時器/計數器的功能能實現時間的精確定時,每次進入中斷服務函數后變量計數值自增,多次控制相應的數值增量次數,即可完成任意時間的定時功能. 程序上比較當前的全局變量的值,去實現不同的時間段完成相應的自動進水、循環流動、自動出水的功能,且實時地顯示當前剩余時間.程序流程圖如圖4所示.

圖4 程序流程圖

3.1 定時器/計數器程序控制

本設計的程序軟件主要是依靠單片機的定時器/計數器的功能去實現功能的要求.單片機定時器/計數器在對固定時間間隔的內部機器周期計數時,作為定時器功能;在對外部事件進行計數時,作為計數器功能,本設計采用的是其對固定時間間隔的內部機器周期計數的定時器功能.定時器/計數器的方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON的位控制決定了打開的定時器以及相應的功能設置;THx,TLx八位計數器構成了十六位的加法計數器,當加法計數器的初值被設置,用指令改變TMOD和TCON后,即可在下一個機器周期按照設定的方式自動運行.加法計數器在計滿溢出后才申請中斷,因此在對其賦初值時,不能直接賦值所需要的值,而是計數器計數的最大值與所需賦值的差值作為計數器的初值[2].本設計采用的是定時器T0工作在方式1下的定時計數功能,定時器T0初始化程序流程圖如圖5所示.

圖5 T0初始化程序流程圖

4.結論

綜上所述,本設計研究了一種基本單片機的自動洗碗機的實現.研究了實現自動洗碗機的硬件電路設計,以及相應的程序開發,并設計預留出排風扇、紫外燈的電路接口,為實現自動洗碗機的洗碗、風干、消毒等完整的功能提供系統設計思路.本設計旨在提出自動洗碗機的功能的實現,為研究智能家居提供進一步的研究.

[1]許容再.一款基于STM8S系列單片機的洗碗機控制器設計及實現[J].企業技術開發,2014,(33).

[2]余錫存,曹國華.單片機原理及接口技術( 第三版)[M].西安電子科技大學出版社,2016(6).