新型洗碗机的设计与研究

重庆科创职业学院1毕业设计（论文）题目：新型洗碗机的设计与研究院(系)：机械与电子工程学院专业：电气自动化姓名：曾万平学号：58020220080135指导教师：陈洪二〇一〇年十二月十二日重庆科创职业学院2摘要基于自动洗碗机的功能要求，介绍了用单片机ＡＴ８９ＬＳ８２５２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。该系统经过试验调试，可有效地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。关键词：洗碗机；控制器；键盘／显示。重庆科创职业学院3AbstractBasedonautomaticdishwasher,introducesthefunctionrequirementsofMCUAT89LS8252andkeyboard/showmanagementchipdesignofautomaticdishwasherHD7279AhardwarecontrolsystemdesignmethodisproposedbyHD7279controlkeyboardanddisplayhardwarecircuitisgiven,andthesystemsoftwareandfunctionofthesoftwaremodulesflowchart.Thesystemtestdebugging,caneffectivelyachievethedishwasherautomaticcontrol,completeautomaticwater,heating,cleaninganddisinfection,andotherfunctions重庆科创职业学院4第1章洗碗机的概述第1节背景洗碗不在是最有意义的任务。洗碗机的发展帮助免除了一些单调、油脂和污秽物。它通过一个简单的原理来洗碗，在机器里面用大量水流来冲洗被放置在架子上的碗碟。现代洗碗机有迎合优质玻璃器皿和难洗的坛坛罐罐的特点，多次的清洗、消毒、并且烘干。并且为每种大小、用途和价格范围设计了柜式或独立式洗碗机。洗碗机离完美的程度还有很远，有坚韧食物的盘子和碗碟在洗前或用洗碗机洗后需要自己处理一下，而且少数拥有水晶玻璃器皿和优质瓷器的人更愿意信任自己而不是机器。但是洗碗机，象在20世纪发明和改进的其他厨房器具一样，逐渐出现在21世纪的许多厨房里。第2节历史洗碗的主要障碍一直是水的供应。早期文明的人使用种类和数量有限的盘、器物和炊具，他们将其带到溪流、池塘或水槽中清洗，或者是挑水洗。妇女用桶从公共水源或从家后的私人井中取水，这种现象一直延续到20世纪初。从那以后管道把水引入室内，不仅可以洗浴，而且更为厨房使用。；：第一台洗碗机在大约1850年给予了专利。但是象洗衣机一样，那时的洗碗机是用蒸汽和热水一次性浸泡许多碗碟的庞大装置。在一些型号中，碗碟被放在笼子中并在水中滚动清洗；而其他型号的洗碗机则是通过在碗碟四周喷水或在架附近搅动水固定碗碟转动通过水流清洗。在1875年，C.E.Hope-Vere创造了利用水浪往返洗碗碟的机器。水柱喷射的想A.W在内的其他发明者所采取，其设计的模型在1906年被引入。另外Blick设计的洗碗机，使用了水柱喷射在放满碗碟架子的方法，而这种基本思想一直沿用至今。第一台机型大约在1915年公开展示，但是直到1930年洗碗机没有得到广泛制造和出售给私人家庭。同一时间冰箱的引入和其迅速横扫美国市场，给洗碗机重庆科创职业学院5了一个间接打击。但是这种现象是合乎逻辑的，因为食物保存远比洗碗重要。洗碗机效率低以致于无法彻底消除手洗的工作。但公道的说起来，这也不能完全归结为洗碗机的过错——当时的洗洁剂并不适合洗碗机洗碗使用。到了20世纪50年代，无需起泡和容易清洗的专用洗碗剂开始生产，公众也开始对洗碗机表现出更大的兴趣。当时自动洗碗机仍然没有普及每一个厨房，但从20世纪70年代更多的妇女洗碗机图开始外出工作后，家用洗碗机就被视为一项不可缺少的资产。第2章原材料洗碗机主要由钢铁和塑料组成。基本结构包括钢架和钢面板，购买的不锈钢板在工厂被制造成所需要的大小和形状，预制成数种标准颜色的带状薄板钢被买来做成独立的门和包装精致的内阁。其他小的钢部件由国内设计，供应商按制造商的规格生产。放碗碟的架子也是由钢做的，而送到厂里的钢条是已经弯好成型的。架子尖角被包好以防止划伤碗碟，并在表面涂上粉末状的聚氯乙烯（PVC）塑料或尼龙。重庆科创职业学院6装有喷嘴和钢架的内室叫做内桶，它是一个用模具浇铸的单件（不包含连接门的里面部分）。铸坯是用钙化加强的聚丙烯塑料颗粒做成的，使用这种塑料是考虑到这种塑料表面坚硬且惰性很强。即它不会跟洗涤剂等化学品起反应并且对水和热的腐蚀有很好的抵抗力。其它很多部分，包括装餐具的篮子、装洗洁剂的容器、洗涤盆和喷射嘴也都经过同样的铸模处理。电动机、水泵和电子控制等组成部分由转包商按洗碗机制造商的设计要求制作。第3章洗碗机的要求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。设计独立式洗碗机的外形很复杂，因为它需要设计的拥有吸引力。通常独立洗碗机是木制的顶部，这样顶部可以使用，以节省空间。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。重庆科创职业学院7MCU机门磁传感器水位传感器进水电磁阀温度调节保护器恒温5KW加热器清洁剂控制盒消毒剂控制盒电机马达传动行程开关2消毒水温度计数器显示接口键盘接口振铃接口开关量模拟量人机接口重庆科创职业学院8图1洗碗机被控制量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。第4章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。重庆科创职业学院91-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。重庆科创职业学院10第5章AT89LS8252高性能8位单片机的介绍图片介绍这是一款多功能编程器，可烧写MCS-51系列和兼容C51的多种芯片,串行接口，DOS操作界面，支持鼠标操作，功能有读、写，空片检查，编程，校验，加密和自动操作。AT89LS8252高性能8位单片机AT89LS8252是一个低功耗，宽电压、高性能CMOS8位单片机，片内含8kB下载编程Flash只读存储器和2kBEEPROM，芯片采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内的Flash存储器可采用串行方式在线反复擦写，单片上集成了8位通用微处理器及非易失Flash技术。功能强大的微型计算机的AT89LS8252可为许多植入式控制系统提供高性价比的应用场合。AT89LS8252具有如下特征：8kBytes可在线编程的Flash片内程序存储器，2k的EEPROM存储器。256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，程序看门狗（WDT）定时器，双数据指针，6个2层优先级中断，3个16位可编程定时计数器,一个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。重庆科创职业学院11此外，AT89LS8252属于全静态操作逻辑结构，工作频率可低至0Hz，并可通过两种软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，中断系统可维持其功能，掉电模式则保存RAM的数据，冻结振荡器，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。Flash存储器可通过SPI的串行界面一次可改变单一位，除了Lock2位加密外，激活RESET促使SPI总线进入串行编程界面，即可允许对存储器进行读写操作。该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。主要功能特性·兼容MCS-51指令系统·8kFlash+2kEEPROM存储器·32个双向I/O口·2.7-6.0V工作电压·3个16位可编程定时/计数器·时钟频率0-12MHz·可编程UART串行通道·256x8bit内部RAM·9个中断源·低功耗空闲和省电模式·中断唤醒省电模式·3级加密位·看门狗（WDT）电路·软件设置空闲和省电功能·SPI串行结构·电源关闭标识第6章洗碗机的设计第1节洗碗机控制系统的硬件设计针对上述功能及可靠性、成本和方便使用维护等因素，我设计了图２所示的洗碗机控制系统。单片机最小系统采用与ＭＣＳ－５１兼容的ＡＴ-ＭＥＬ公司低功耗高性能ＣＭＯＳ芯片ＡＴ８９ＬＳ８２５２设计，其中片内８ｋ字节在线可编程闪存用以存放系统程序，可通过ＳＰＩ接口来下载程序；而２ｋ字节的ＥＥＰＲＯＭ则用以存放关键参数，如开机维护密码、产品的序列号、开机次数、洗涤设置参数等；２５６字节的ＲＡＭ用来存放临时变量。鉴于本洗碗机有较多的开关量信号，故此，设计中使用并行芯片８２５５来扩展Ｉ／Ｏ接口，以配合Ｐ１和Ｐ３口部分管脚的使用，其输出和输入的比例为重庆科创职业学院12２１／１４，其中蜂鸣器由Ｐ１．３控制。从可靠性角度出发，输入和输出部分都采用光电隔离措施。考虑到部分驱动信号所要求的驱动电流较大，因此，本设计选用功率驱动器件ＵＬＮ２８０３来驱动。温度采集有两种方案：一是使用热敏电阻配合芯片ＭＡＸ１５０进行ＡＤ转换，然后通过存放在程序存储器里的表格来求得当前温度；二是使用三端温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０进行采集，直接得到温度数据。相比之下，后一种方案较为经济简捷。键盘和ＬＥＤ显示选用ＨＤ７２７９Ａ３来进行控制，其电路图如图３所示。ＨＤ７２７９Ａ无需外