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(xiàn)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(huán)洗碗、自動出水;以及控制相應的消毒電路、風干電路等,實現(xiàn)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(fā)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(xiàn)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(jīng)廣泛用于普通家庭中.有數(shù)據(jù)統(tǒng)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(fā)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(yè)有SIEMENS,Miele,Whirlpool,TOSHIBA等,國內市場的也有海爾、澳柯瑪?shù)绕放频南赐霗C.目前國內外的市場,洗碗機具有很大的商業(yè)前景和活力.

1.系統(tǒng)設計

本設計是一種基于單片機去實現(xiàn)自動洗碗機的功能,實現(xiàn)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(huán)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(xiàn)生活的便利性,該系統(tǒng)還設計了對碗筷等進行紫外光消毒、風干等功能.為了實現(xiàn)各部分的功能,本設計主要采用單片機的定時/計數(shù)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(huán)攪動、自動出水、風干、消毒等程序順序執(zhí)行,從而實現(xiàn)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(tǒng)設計

圖2 單片機小系統(tǒng)電路圖

2.2 數(shù)碼管顯示電路設計

本設計采用的數(shù)碼管是兩位一體的共陽型八段數(shù)碼管,其引腳分別控制數(shù)碼管的位碼和數(shù)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(shù)字0~9.為了保證數(shù)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(shù)據(jù)鎖存,在其位碼上加上8550三極管進行信號放大.數(shù)碼管電路設計圖如圖3所示.

圖3 數(shù)碼管電路設計圖

3.軟件設計

本設計需要實現(xiàn)按鍵一鍵啟動洗碗的過程,其中包括自動進水、循環(huán)流動、自動出水且能夠循環(huán)執(zhí)行三次,并通過數(shù)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(shù)器功能來完成設計的目的,定時器/計數(shù)器的功能能實現(xiàn)時間的精確定時,每次進入中斷服務函數(shù)后變量計數(shù)值自增,多次控制相應的數(shù)值增量次數(shù),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(xiàn)不同的時間段完成相應的自動進水、循環(huán)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(shù)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(shù)器的功能去實現(xiàn)功能的要求.單片機定時器/計數(shù)器在對固定時間間隔的內部機器周期計數(shù)時,作為定時器功能;在對外部事件進行計數(shù)時,作為計數(shù)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(shù)的定時器功能.定時器/計數(shù)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(shù)器構成了十六位的加法計數(shù)器,當加法計數(shù)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(shù)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(shù)器計數(shù)的最大值與所需賦值的差值作為計數(shù)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(shù)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(xiàn).研究了實現(xiàn)自動洗碗機的硬件電路設計,以及相應的程序開發(fā),并設計預留出排風扇、紫外燈的電路接口,為實現(xiàn)自動洗碗機的洗碗、風干、消毒等完整的功能提供系統(tǒng)設計思路.本設計旨在提出自動洗碗機的功能的實現(xiàn),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(xiàn)[J].企業(yè)技術開發(fā),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).