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自动洗碗机的控制系统设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  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
  
  1引言
  
  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。
  
  2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,笔者设计了图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21/14,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HD7279A3来进行控制,其电路图如图3所示。HD7279A无需外围元件即可直接驱动8位共阴式LED数码管;引脚DIG0

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