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自动洗碗机的控制系统设计

发布人:lyqlkj发布时间:2019-08-02浏览次数:291次

   自动洗碗机的控制系统知道的朋友想必并不是很多,所以小编来和大家简单的讲讲,可以简单的了解一下对于我们米有任何坏处哦。
设计依据、要求及主要内容:


一.程设计的目的
1.进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。
2.掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性,控制方法。3.通过课程设计,掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术。4.通过实际程序设计和调试,逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。
5.通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程,了解开发一单片机应用系统的全过程,为今后从事相应打下基础。

二.课程设计的基本要求
1.认真认识设计的意义,掌握设计工作程序,学会使用工具书和技术参考资料,并培养科学的设计思想和良好的设计作风。
2.提高模型建立和设计能力,学会应用相关设计资料进行设计计算的方法。
3.提高独立分析、解决问题的能力,逐步增强实际应用训练。4.课程设计的说明书要求简洁、通顺,计算正确,图纸表达内容完整、清楚、规范。
5.课程设计说明书封面格式要求见《天津城市建设学院课程设计教学工作规范》附表1。

三.课程设计具体要求
a)要求每位同学独立完成设计任务。b)原理图设计。
1.原理图设计要符合项目的工作原理,连线要正确。2.图中所使用的元器件要合理选用,电阻,电容等器件的参数要正确标明。
3.原理图要完整,CPU,外围器件,扩器接口,输入/输出装置要一应俱全。c)程序调计
1.根据要求,将总体项能分解成若干个子功能模块,每个功能模块完成一个特定的功能。
2.根据总体要求及分解的功能模块,确定各功能模块之间的关系,设直出完整的程序流程图。d)设计说明书
1.原理图设计说明
简要说明设计目的,原理图中所使用的元器件功能及在图中的作用,各器件的工作过程及顺序。2.程序设计说明
对程序设计总体功能及结构进行说明,对各子模块的功能以及各子模块之间的关系作较详细的描述。
3.画出工作原理图,程序流程图如并给出相应的程序清单。
四.设计任务
使用单片机AT89S51和键盘/显示管理芯片HD7279A设计的自动洗碗机的硬件控制系统的设计方法,给出了用HD7279控制键盘和显示的硬件电路,同时给出了系统软件和功能软件模块的流程图。该系统应能实现洗碗机的自动控制,完成自动进水、加温、清洗、消毒等功能。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。

二、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。


装置
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。
三、洗碗机的设计
3.1系统总体设计方案
洗碗机自动控制系统的总体设计框图如图1所示。系统以单片机AT89C52为控制核心,包含水温检测电路、水位检测电路、门控电路、键盘电路、蜂鸣器、液晶显示电路及强电驱动电路等部件。其中,水+温检测电路结合温度设置,采集水温信息,控制电阻丝加热;水位检测电路进行最高水位和最低水位判断,控制进水电磁阀和排水电磁阀开关;门控电路判断洗碗机门是否关闭;键盘电路设置洗涤水温及洗涤时间。为了实时显示洗碗机工作状态及可能出现的故障信息,系统中添加液晶显示电路和蜂鸣器,方便用户知道洗碗机工作模式和工作状态,便于故障排查。强电驱动电路作为单片机与外部器件的接口电路,驱动电磁阀、电阻丝、电动机及紫外线消毒器工作。

3.2系统硬件电路设计
系统主体硬件电路设计包括水温检测电路、水位检测电路、液晶显示电路及强电驱动电路。3.2.1水温检测电路
DS18B20是达拉斯半导体公司生产的1-Wire器件,即单总线器件,其将地址线、数据线和控制线合为1根信号线,具有成本低、节省I/O口、抗干扰能力强等优点。同时,与传统的PT100、AD590等模拟温度传感器相比,DS18B20直接将被测温度转化成串行数字信号供单片机处理,省去了专用的模数转换芯片。为了防水耐腐,本系统采用DS18B20防水型封装,即DS18B20温度传感器外围加入不锈钢管进行灌胶密封。DS18B20与AT89C52连接电路如图4所示

本系统只使用单片DS18B20,且不存在远程温度测量的考虑,所以为了简便起见,DS18B20采用外部供电的方式,其VCC端直接接电源,I/O数据端与单片机P2.7相连,R1为上拉电阻。DS18B20通过片上温度测量的技术来测量温度,其分辨率可编程设置为9~12位,实现高精度测温。本系统采用出厂默认配置为12位分辨率,可分辨温度为0.0625℃,最多可在750ms内把温度转换为数字。
AT89C52与DS18B20通信.必须符合1-Wire总线的协议要求,否则无法读取测量结果,因此需要完成下述3个步骤:初始化DS18B20、ROM操作命令和DS18B20存储器操作命令。当DS18B20上电后,对其进行初始化,向AT89C52发送响应的应答脉冲,表明工作准备就绪。AT89C52通过拉低总线电平,产生复位脉冲,然后释放总线,进入接收模式。当总线释放后,上拉电阻将总线电平拉高。DS18B20检测到上升沿后,延时后拉低总线,产生应答信号。ROM操作命令分读ROM、匹配ROM、跳过ROM、搜索ROM、报警搜索等。因本系统只使用单片DS18B20,所以只需写入‘CCH’代码,直接进入运行内存操作命令。DS18B20存储器操作命令,发送温度转换命令‘44H’,将读出的温度存储在8位寄存器TH和TL中,完成温度转换。3.2.2液晶显示电路
本系统采用QC12864B汉字图形点阵液晶显示模块,实时显示洗碗机工作状态,水温,洗涤时间及故障信息。QC12864B液晶显示屏为128x64点阵,可显示4行,每行8个汉字。因其内置ST7920芯片,自带字库,所以无需提取字模。QC12864B液晶显示模块与AT89C52连接电路图如图4所示。QC12864B的GND、VCC端分别接地、电源;V0端通过可变电阻接地,调节液晶显示对比度:D0至D7端与AT89C52的P0口相连,作为指令与显示数据的总线通道;RS、R/W、E端与AT89C52与P2.5、P2.6、P2.7相连,构成液晶显示控制信号的通道。因本系统只使用液晶并行数据传输功能,所以将QC12864B的PSB端接电源。当洗碗机工作时,AT89C52的P2.4口输出为低电平,将背光电源正极LA+拉高,点亮液晶;当洗碗机停止工作时,P2.4口输出为高电平,将LA+托低,关闭液晶,从而达到节约能耗的目的。

3.3系统软件设计
本系统按洗碗机工作过程可分为6个阶段:进水过程、加温过程、注入洗涤剂过程、电动机清洗过程、排水过程和紫外线消毒过程。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功能。系统软件按照洗碗机的工作流程进行编写,整体流程图如图7所示。

首先接通电源,洗碗机开机自检,若状态正常,将碗放入清洗室,门控电路关闭;通过键盘电路设置洗涤水温及洗涤时间,若超过1分钟键盘电路未动作,自动关闭电源;设置完毕,按启动键,洗碗机打开进水电磁阀进水,通过水位检测模块判断是否水进满,若水进满,关闭进水电磁阀,打开加料电磁阀,加入洗涤剂;根据温度设置,判断是否进行加热操作,同时清洗电动机工作;洗涤时间结束,关闭清洗电动机,打开排水电磁阀,排水,通过水位检测电路判断是否水排尽,若水排尽,打开紫外线消毒器消毒;消毒完成,蜂鸣器呜叫,表明洗涤完成,1分钟后自动关闭电源。洗涤中的每个过程、洗涤温度和洗涤剩余时间都可实时通过液晶显示电路显示出来。同时工作故障也可通过液晶显示,并通过蜂呜器报警。

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