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1、目 錄 中文摘要 1 英文摘要 2 1 緒論 3 1.1 全自動洗碗機的發(fā)展 3 1.2 全自動洗碗機概述 4 1.2.1 全自動洗碗機的分類 4 1.2.2 全自動洗碗機的基本結構 4 1.2.3 全自動洗碗機的工作原理 6 1.2.4 系統(tǒng)的設計框架和設計原則 7 2 全自動洗碗機控制系統(tǒng)硬件設計 8 2.1 控制系統(tǒng)硬件結構 8 2.2 AT89C51單片機簡介 9 2.3 鍵盤/顯示電路 12 2.4 溫度檢測電路 13 2.5 水位檢測電路 14 2.6 看門狗復位電路 15 2.6.1 看門狗芯片MAX813簡介

2、 15 2.6.2 看門狗復位電路工作原理 16 2.7 過零檢測電路 16 2.8 輸出驅動電路設計 17 2.8.1 電機驅動電路 18 2.8.2 進水電磁閥驅動電路 21 2.8.3 繼電器驅動電路 21 2.9 音響提示電路 22 2.10 漏電檢測電路 23 2.11 源電路設計 23 3 全自動洗碗機控制系統(tǒng)軟件設計 25 3.1 系統(tǒng)主程序設計 25 3.2 各功能模塊子程序 26 3.3 匯編語言編程程序清單 30 結論 34 謝辭 35 參考文獻 36 附錄：全自動洗碗機控制系統(tǒng)原理圖 37 摘要：目前我國

3、家電產品普及程度已經相當高，然而家用洗碗機卻一直是一塊存在巨大市場潛力而又未被開發(fā)的領域。這主要是由于傳統(tǒng)的洗碗機不能適應中餐餐具的洗滌要求，并且能耗大，安全性不夠。針對這種問題，開發(fā)出一款節(jié)能環(huán)保安全型家用全自動自動洗碗機?；谌詣酉赐霗C的功能要求，這款洗碗機在洗滌工藝、自動控制和安全保障三個方面作出了全新設計。1. 自動控制方面，選擇使用AT89C51單片機為控制核心，以各個部件的作用時間為邏輯順序，實現了洗滌過程的智能化控制；2.洗滌工藝方面，可提供三種不同方式的洗滌，即清洗、標準洗和烘干，使清洗效果達到最佳； 3.安全保障方面，采用漏電檢測和看門狗復位電路，充分保障洗滌過程的安全性要

4、求。該系統(tǒng)具有結構簡單，可靠性高，成本低的特點。 關鍵詞：洗碗機，鍵盤/顯示，雙向可控硅，AT89C51 Abstract：Now the popularization of our electrical household products has already reached to quite high degree. However, the field of home dishwasher has had enormous market potential but undeveloped field all the time. It is mainly because the

5、traditional dishwasher products cant meet the needs of washing of Chinese tableware, energy consumption is great and provide lessly safty . Aimed at these problems, an ultrasonic dishwasher with energy-conservation and environmental protection was encouraged to research and develop.with the function

6、 of automatic dishwasher,a bran-new design is made in three aspects of the dishwasher: washing technique,automatic control and Security. 1. In the aspect of automatic control,AT89C51 is chosen as the core of the control and the working time of every assembly unit is used as logic order.So the intell

7、ectualized control of washing process is realized；2.In the aspect of cleaning technique,these can supply there washing methods,washing, standard washing and dring to make the cleaning effect best； 3.In the aspect of Security,We uesd creepage detecting and watchdog rest circuit to ensure safety deman

8、ds adequately. This control system has simple structure,high dependability,and low costs. Key words：Dishwasher，Keybord/Display，D.U.T，AT89C51 32 1 緒 論 1.1 全自動洗碗機的發(fā)展 隨著人們生活品質的提高和工作節(jié)奏的加快，選購家用電器為自己減輕家務，享受更多的休閑時間，已經是不爭的時尚。過去，人們對家用電器的需求，只是停留在“希望能幫助減輕家務勞動”這種思想水平上，或者滿足某種簡單的功能水平上。但是，現在人們已不是單純處于

9、“有家用電器”這種狀態(tài)上，而是期望 “有智能家用電器”這種追求之中。這和現代生活進程是息息相關的。 對于家庭主婦而言，洗碗是一件既臟又累的勞動，隨著廚房現代化步伐的加快和深入，尤其在中國，人們喜歡飯后馬上洗碗，這無疑給家庭帶來了更大的負擔。洗碗過程是先用洗潔劑去油污，再用清水沖洗，然后擦干放入消毒柜中消毒。這個過程簡單枯燥，而且對手也有很大的傷害，因此人們迫切希望能有一種替代人洗碗的機器。順應人們的這一要求，從1850年起，美國科學家開始著手研制洗碗機，經15年的反復研究和試制，采用曲柄帶動葉片或推桿的原理，終于制造出第一臺洗碗機。1912年，出現了電機驅動的洗碗機，并于20年代在美國開始小

10、批量的生產。然而，由于電動洗碗機自身的局限，它并未真正實現人的解放，至多只是實現了人的部分解放。于是，人們又設想一種能自動進行的洗碗機，終于在1940年研制出了第一臺自動洗碗機，1960年開始走向歐洲市場，到八十年代以后，洗碗機在歐洲和北美等國己基本普及，普及率約在60%-70%之間。 在中國，全自動洗碗機尚屬超前消費產品，在大多數人認識中還是一個新鮮事物，遠沒有洗衣機、電風扇和電冰箱那樣和人們的生活己緊密結合在一起。但其發(fā)展前景非常樂觀。從本世紀九十年代開始，國外品牌洗碗機開始在中國市場上出現，1997年低，無錫小天鵝集團公司和意大利梅洛尼公司，合資成立了小天鵝梅洛尼洗碗機有限公司，引進了

11、意大利全套國際先進水平的生產和測試設備，最早開始正式生產家用全自動柜式、臺式洗碗機，并投放市場，并且取得了不錯的銷售成績。隨后，國內各大電器廠商都相繼推出自己的產品，全自動洗碗機在中國家電行業(yè)開始占據一定的市場。相信在不久的將來，隨著中國經濟發(fā)展和人們對生活質量的追求日益提高及洗滌技術逐漸完善，全自動洗碗機就會在中國得到普及。 1.2 全自動洗碗機概述 洗碗機又稱洗碟機或餐具清洗機，是一種代替人工洗滌碗、碟、杯、盤、勺、筷等餐具的家用電器。它集洗滌、消毒、烘干和儲存于一體。具有造型美觀新穎、使用方便、省時省力、清潔衛(wèi)生和不需要特殊安裝等優(yōu)點，越來越受到廣大消費者的青睞，成為現代家庭的好幫

12、手。 1.2.1 全自動洗碗機的分類 現有的洗碗機種類繁多，款式多樣。按餐具的裝取方式的不同分為頂開門式(上掀蓋式)和前開門式(推拉式)；按洗滌方式的不同分為葉輪式、噴臂式、超聲波式及水流式；按控制方式的不同分為機械控制式和電腦控制式；按洗碗機的外形的不同分為柜式和臺式；按自動化程度的高低的不同分為普通型(P)、半自動型(B)和全自動型(Q)三大類型。 1.2.2 全自動洗碗機的基本結構 本設計的全自動洗碗機是前開門式結構的，它的外部結構如圖1.1所示，內部還有加熱管、進水電磁閥、洗滌裝置、排水電機、過濾網、碗架、導軌、漂洗劑供料裝置、排氣風扇等。 1-排氣口 2-把手 3-

13、門扣 4-透明觀察窗 5-方式選擇按鈕 6-時間選擇按鈕 7-啟動∕停止按鈕 8-狀態(tài)指示燈； 9-電源插頭 10-排水管 11-進水管 12-機殼 圖1 .1 全自動洗碗機外部結構圖 （1）機殼 機殼多用塑料或薄鋼板制成。塑料機殼多用于頂開門式洗碗機如海爾WQP3-型、澳柯瑪WQP4-3型洗碗機等。塑料機殼優(yōu)點是整機重量輕，永不生銹，制作成本低，缺點是機械強度較低，久用易老化，耐熱性能差等。薄鋼板機殼多用于前開門式洗碗機，如海爾WQP4系列、WQP6系列以及WQP12系列、小天鵝WQP-4100型和美的WP5A和WP5B型洗碗機等。薄鋼板機殼優(yōu)點是機械強度高，

14、整機牢固，缺點是使用年限長會氧化銹蝕，制作成本較高等。 （2）機門 機門為雙層結構，采用冷軋薄鋼板沖壓而成，表面噴涂白色環(huán)氧樹脂，不會生銹。對于上開式洗碗機機門設置在機殼上方;而前開式機門則設置在機殼的正前方。機門柜邊一般裝有門控開關，關門接通電源，開門切斷電源。有的洗碗機的機門還設置透明觀察窗，便于隨時觀察機內洗滌情況。 （3）選擇按鈕 這里的選擇按鈕有3個，分別是方式選擇按鈕、時間選擇按鈕、啟動/停止按鈕。方式選擇按鈕按下一、二、三次分別對應于清洗、標準洗、烘干三種方式。時間選擇是用于烘干方式下的烘干時間，按下它一、二、三次分別對應于15min、30min、45min三種時間。啟動

15、/停止按鈕是控制洗碗機的工作/停機的，其中，按動奇數次是啟動，按動偶數次是停止。 （4）進水電磁閥 臺式洗碗機一般采用電磁閥進行進水。進水電磁閥不通電時，堵頭受彈簧力作用而堵住進水口，不進水；電磁閥通電時，電磁力克服彈簧力作用并通過拉桿將堵頭提起，打開進水口，進水。 （5）洗滌裝置 洗滌裝置主要由旋轉噴臂、清洗水泵等構成。清洗水泵安裝在機座的底部，由清洗電機與葉輪泵構成。清洗電機直軸驅動葉輪泵，把水進行加壓,通過噴臂的噴水孔從三維方向噴出具有一定壓力的熱水流，從而對餐具進行沖洗，結構如圖1.2所示。由于噴水孔噴水時，受水的反作用力的作用，產生了一個轉矩，使噴臂連同軸套一起繞空心軸轉動，

16、從而達到改變方向，從不同的角度清洗的目的。清洗和標準洗的區(qū)別在于，標準洗是包括清洗過程，在清洗后再加熱洗的過程。 圖1.2 旋轉噴臂裝置結構圖 全自動洗碗機即是通過控制器的程序運行控制，由旋轉噴臂將水從不同的角度噴射到餐具上，依靠水的壓力、溫度和洗滌消毒劑的作用，實現對餐具的清洗、消毒，最后烘干。 1.2.3 全自動洗碗機的工作原理 其工作原理是通過控制保護系統(tǒng)及電路的切換實現各系統(tǒng)的功能的。首先是上電先檢測洗碗機內是否又殘余的水，如果有就須及時排出。在確保洗碗機內為低水位后，再根據用戶的方式選擇進行不同的操作。 如果是選擇清洗方式，首先打開進水電磁閥，自動進水，到達高水位時停

17、止進水，洗滌泵電機對水加壓，清洗電機驅動洗滌泵使水在一定壓力下從上下噴臂的噴水孔噴出，由于噴臂受到噴水的反作用力而不斷地沿軸心均勻地反方向轉動，噴臂不斷將帶有洗滌劑或漂洗劑的水以一定的壓力山上向下從三維方向均勻密集地噴射到餐具表面，進行強力沖洗，然后將污水排出，這樣的過程重復三次。 如果是選擇標準洗方式，首先將清洗過程進行一遍，然后再次進水，到達高水位時啟動加熱管對水進行加熱，再加熱溫度到達60℃－65℃時清洗電機用熱水沖洗餐具，同時熱水對食物殘渣進行浸泡膨化，洗滌劑對污垢與殘油污乳化分解并殺菌消毒。然后，污水經排水泵排出，最后利用高溫余熱完成餐具的烘干。 如果是選擇的是烘干方式，則首先啟

18、動加熱管，再啟動風扇電機，待溫度到達70℃時停止加熱管，利用熱氣流對餐具表面殘留的水進行烘干。 1.2.4 系統(tǒng)的設計框架和設計原則 本設計將分為兩個大方面進行闡述，一方面講述全自動洗碗機控制系統(tǒng)硬件的設計，一方面講述實現其功能的軟件設計。全文將整個系統(tǒng)分為各個功能子模塊分別闡述，做到條例清晰，易懂。在設計上面，做到使洗碗機具有結構簡單，工作可靠，選擇器件的原則是在不影響功能的前提下盡量節(jié)省成本和能源。本控制系統(tǒng)設計將會提供用Protel繪制的整個控制系統(tǒng)原理圖、各功能模塊的電路圖、工作流程圖以及程序清單，還有所用到的一些功能器件都將作簡單介紹。 2 全自動洗碗機控制系統(tǒng)硬件設計

19、 2.1 控制系統(tǒng)硬件結構 為了實現對洗滌方式和時間的選擇設定以及洗滌過程的全自動控制，全自動洗碗機控制系統(tǒng)應具有溫度檢測、過零檢測、漏電檢測、水位檢測、鍵盤輸入、狀態(tài)顯示、音響提示及輸出驅動等功能。其硬件結構如圖2.1所示。 AT89C51 鍵盤顯示電路 溫度檢測電路 水位檢測電路 輸出驅動電路 音響提示電路 過零檢測電路 看門狗復位電路 漏電檢測電路 圖2.1 全自動洗碗機控制系統(tǒng)硬件結構圖 設計中采用的微控制器AT89C51是美國ATMEL公司的閃電存儲器（Flash Memory）與MCS-51微控制器相結合開發(fā)生產的8位

20、單片機，具有性能高、功耗低、體積小、噪音小、價格便宜等特點。 輸出驅動電路包括電機驅動電路、進水電磁閥驅動電路以及繼電器驅動電路。電機驅動電路用于驅動清洗電機、排水電機、風扇電機，進水電磁閥驅動電路用于驅動進水電磁閥，而加熱管由于功率較大，采用繼電器驅動。 音響提示電路是由一個蜂鳴器組成，其目的是在洗滌過程結束時發(fā)出聲響提示用戶，以及在故障時發(fā)出報警信號。 為了保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定工作和使用安全，系統(tǒng)中還設計有電流過零、漏電檢測、看門狗復位電路。電流過零檢測電路是為了向微控制器提供交流電源過零點信息，從而使控制系統(tǒng)對加熱管的投入或切除在電源過零點時附近操作，從而避免了繼電器在交流電源的波峰

21、或波谷時動作對繼電器的觸頭造成的損傷；漏電檢測電路是為了防止漏電造成洗碗機的外殼帶電，從而保護人身的安全；看門狗復位電路是為了在電源電壓出現故障時使單片機復位從而保證洗碗機正常工作。 鍵盤顯示電路中鍵盤是選擇清洗方式和烘干時間以及啟動/停止選擇，顯示電路以發(fā)光二極管顯示當前狀態(tài)。 溫度檢測電路是為了隨時檢測洗碗機內溫度，以保證某些操作在特定溫度區(qū)間內進行；水位檢測電路可以檢測洗碗機內當前水位狀態(tài)，它可以檢測出高低兩個水位，以便控制洗碗機的洗滌和排水操作。 2.2 AT89C51單片機簡介 AT89C51單片機是美國ATMEL公司生產的低電壓、高性能CMOS 8位單片機,片內含4K字節(jié)

22、的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和128字節(jié)的隨機存取數據存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS－51單片機指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元。 AT89C51單片機的主要性能參數： 1. 與 MCS-51產品指令系統(tǒng)完全兼容； 2. 4K字節(jié)可重檫寫flash閃速存儲器； 3. 1000次檫寫周期； 4. 全靜態(tài)操作: 0Hz到24MHz； 5. 三級加密程序存儲器； 圖2.2 AT89C51外部引腳 6. 128 x 8字節(jié)內部存儲器； 7. 32個可編程 I/O 口線； 8. 兩個 16字節(jié)定

23、時記數器； 9. 六個中斷源； 10. 可編程串行URAT通道； 11. 低功耗空閑和掉電模式。 其主要功能可概述為：4K字節(jié)FLASH閃速存儲器，128字節(jié)內部RAM，32個I/O口線，兩個16位定時計數器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式，空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。 它的外部引腳如圖2.2所示，其中P0、P1、P2三個端口均

24、為雙向I/O口。P3口除了作普通I/O口外,還接收一些用于FLASH閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。更重要的是它的第二用途,如表2.1所示： 表2.1 P3口的第二用途 端口引腳 第二功能 P3.0 RXD(串行輸入口) P3.1 TXD(串行輸出口) P3.2 (外中斷0) P3.3 (外中斷1) P3.4 T0(定時器/計數器0) P3.5 T1(定時器/計數器1) P3.6 (外部數據存儲器寫選通) P3.7 (外部數據存儲器讀選通) 其它引腳的定義為： VCC：電源電壓。 GND：地。 RST：復位輸入。當振蕩器工作時，

25、RST引腳出現兩個周期以上的高電平將單片機復位。 ALE/：當訪問外部存儲器和程序存儲器時,ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部存儲器時將跳過一個ALE脈沖。 ：程序存儲允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C51由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數據存儲器，這兩次有效的信號不出現。 /VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH

26、）, 端必須保持低電平(接地)。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存端狀態(tài)。如端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。FLASH存儲器編程時，該引腳上加+12V的編程允許電源VPP，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓VPP。 XTAL1：振蕩器反向放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反向放大器的輸出端。 AT89C51有兩種可用軟件編程的節(jié)電模式，它們是空閑模式和掉電工作模式。在空閑工作模式狀態(tài)，CPU保持睡眠狀態(tài)而所有片內的外設仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產生。此時，片內RAM和所有特殊功能寄存器的內容保持不變?？臻e模式可由

27、任何允許的中斷請求或硬件復位終止。終止空閑工作模式的方法有兩種，其一是任何一條被允許中斷的指令被激活；其二是通過硬件復位也可將空閑工作模式終止。在掉電模式下，振蕩器停止工作，進入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內 RAM和特殊功能寄存器的內容在終止掉電模式前被凍結。退出掉電模式的唯一方法是硬件復位，復位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變RAM中的內容，在VCC恢復到正常工作電平前，復位應無效，且必須保持一定時間以使振蕩器重啟動和穩(wěn)定工作。 2.3 鍵盤/顯示電路 鍵盤/顯示電路設計了三個按鈕和七個LED顯示。三個按鈕為方式選擇、時間選擇和啟動∕停止按鈕。方式選擇按鈕用于選擇清

28、洗、標準洗和烘干三種工作方式，并通過對應的LED顯示狀態(tài)；時間選擇按鈕用于選擇烘干的工作時間，有15分鐘、30分鐘和45分鐘三檔工作時間可選，并通過對應的LED顯示狀態(tài)；鍵盤/顯示電路如圖2.3所示。 圖2.3 鍵盤/顯示電路 圖中，D1-D8七個發(fā)光二極管分別代表啟動/停止，三個方式選擇指示，三個時間選擇指示,故障指示，他們分別通過限流電阻和74LS04反向器驅動分別連接與AT89C51的P1.0-P1.6，P3.4端口。AT89C51右側是鍵盤輸入電路，三個按鍵分別代表啟動/停止按鈕，方式選擇按鈕，時間選擇按鈕。其中S1按奇數次是啟動，指示燈D1亮，偶數次是停止，指示燈D1滅；按

29、S2一次是清洗，指示燈D2亮，按兩次是標準洗，指示燈D3亮，按三次是烘干，指示燈D4亮；按S3一次是表示烘干時間選擇為15min，按兩次是選擇為30min，按三次是選擇為45min。如果系統(tǒng)工作時發(fā)生故障D8燈亮與音響報警一起構成聲光報警。 控制器工作原理是：由定時中斷控制CPU定時掃描鍵盤的輸入，當S1奇數次按下時即P2.0口電平奇數次由高變低，即判斷為啟動信號，于是P1.0輸出高電平，從而D1亮，當S1偶數次按下時即P2.0口電平偶數次由高變低，即判斷為停止信號，于是P1.0輸出低電平，從而D1滅。當檢測到P2.1口電平第一次由高變低則表示選擇清洗方式，P1.1輸出高電平，D2亮，當檢測

30、到P2.1口電平第二次由高變低則表示選擇標準洗方式，P1.2輸出高電平，D3亮，同理，當檢測到P2.1口電平第三次由高變低則表示選擇烘干方式，P1.3輸出高電平，D4亮；與方式選擇類似，S3按下一、二、三次分別對應于15min、30min、45min，分別使D5、D6、D7亮。 2.4 溫度檢測電路 圖2.4 溫度檢測電路 全自動洗碗機的溫度檢測電路是由熱敏電阻和三路比較器電路組成，為了滿足控制的需要，溫度檢測分60℃、65℃和70℃三個溫度檔次。其中這里所選用得熱敏電阻TR的屬性為負溫度系數（NTC），即隨著溫度上升其阻值下降。 溫度檢測電路如圖2.4所示。 由圖可知

31、，由三個運算放大器組成三路比較器。在沒有下面熱敏電阻電路時，三組比較器輸出均為高電平，用二進制代碼記為111。這里設定P2.5所連接的比較電路整定溫度為60℃，依次向上分別時65℃、70℃。當洗碗機內溫度上升到60℃，熱敏電阻阻值減小，于是R24分得電壓增大并超過運放正端電壓，經過比較電路，此時P2.5端口輸入低電平，用二進制代碼記為110；同理當溫度達到65℃，P2.4端口輸入低電平，記為100，溫度到達70℃時P2.3端口輸入低電平，記為000。因此只需檢測這三個端口電平得高低就可以測出當前溫度范圍。圖中得R23和與其并聯得電容得作用是與熱敏電阻阻抗匹配，消除非線性因素。 2.5 水位

32、檢測電路 圖2.5 水位檢測電路 全自動洗碗機的水位檢測電路是利用浮子帶動傳感器測量水位，動作開關采用干簧管，當水位到達指定點時，干簧管吸合。根據控制的需要，控制系統(tǒng)設計有高、低兩個檢測水位，分別用于洗碗機的進水和排水的控制。水位檢測電路如圖2.5所示。 S1為高水位干簧管動作開關，當水位達到高水位指定點時，S1閉合，P2.6口電平由高變低，通知單片機此時已達高水位，可進行下一步操作；S2為低水位干簧管動作開關，當水位達到低水位指定點時，S2閉合，P2.7口電平由高變低，通知單片機此時已達低水位。 2.6 看門狗復位電路 2.6.1 看門狗芯片MAX813簡介 圖2.6 M

33、AX813外部引腳 這里的看門狗復位電路采用的是MAXIM公司的MAX813芯片，外部引腳如圖2.6所示，目的是提高系統(tǒng)的抗干擾性。當電源和單片機發(fā)生故障時可通過它產生中斷信號使單片機復位，確保單片機正常工作。 MAX813外部各引腳的定義為： ① VCC：電源輸入。為看門狗芯片提供直流穩(wěn)壓+5V電源； ② PFI：電源故障電壓輸入。在其輸入電壓小于1.25V時，輸出低電平； ③ ：手動復位輸入。此引腳輸入電壓低于0.8V時，即產生復位信號； ④ ：看門狗輸出，也叫監(jiān)視跟蹤定時器輸出。當內部監(jiān)視跟蹤定時器完成1.6s計時后，輸出低電平直到定時器被清零。VCC低于復位門限電壓時，

34、也保持低電平直到VCC上升到復位門限電壓以上； ⑤ GND：接地端； ⑥ ：電源故障輸出。當PFI輸入電壓小于1.25V，輸出低電平； ⑦ WDI：看門狗輸入，也叫監(jiān)視跟蹤定時器輸入。若WDI保持高電平或低電平1.6s，就輸出低電平。有三種情況可使內部監(jiān)視跟蹤定時器清零：發(fā)生復位、WDI處于三態(tài)及WDI檢測到一個上升沿或下降沿； ⑧ RESET：高電平有效復位輸出。當引腳輸入電壓低于0.8V時，其輸出200ms正脈沖，只要VCC低于復位門限電壓，RESET就保持200ms正脈沖；當輸出低電平，看門狗將不能觸發(fā)RESET。 2.6.2 看門狗復位電路工作原理 看門狗復位電路與單片

35、機接口電路如圖2.7所示。其中RESET引腳與AT89C51的RST相連，WDI引腳與AT89C51的P3.1口相連，引腳與AT89C51的P3.2口（）相連。具體工作原理如下： 圖2.7 看門狗復位電路與單片機接口電路 當電源電壓出現故障，監(jiān)測點電壓小于1.25V (PFI輸入電壓<1.25V) , 就會輸出低電平，通過P3.2口（）對單片機產生中斷請求信號，單片機采取相應保護措施；看門狗定時器的輸入WDI監(jiān)測單片機P3.1口的脈沖變化，當單片機運行有故障，P3.1口連續(xù)1.6s無上升沿或下降沿變化時，輸出低電平，由于通過二極管接，導致輸入電壓低于0.8V，使單片機復位后重新進入正

36、常運行。同時在這兩端接手動復位按鈕，可以通過手動產生復位信號。當電源電壓降至4.40V以下時，RESET輸出高電平，即AT89C51的RST口輸入高電平，單片機復位，直到VCC升到4.40V以上，RESET仍保持高電平，保證單片機的可靠復位，然后降為低電平，單片機正常工作。 2.7 過零檢測電路 本系統(tǒng)需直接控制加熱管220V交流負載的投入或切除，繼電器方式的開關量輸出，是目前最常用的方式。再驅動交流負載時，我們利用繼電器作為測控系統(tǒng)輸出到驅動級之間的第一執(zhí)行機構，通過單片機控制繼電器的切換。 圖2.8 過零檢測電路 由于普通的機械式繼電器采用的是電磁吸合方式，因此在開關瞬間，

37、觸點容易產生火花對繼電器觸頭造成損傷，產生強電磁干擾通過輸出通道反串到測控系統(tǒng)。為了防止此類干擾，我們在繼電器投切時需要在交流電壓/電流過零點附近，因此首先需要檢測到過零信息以便通知單片機什么時候可以投切繼電器即啟動/停止加熱管。 過零檢測電路如圖2.18所示，由于交流信號的負電壓信號不能驅動三極管，所以這里的輸入端采用交流半波信號，其中輸入端a,b分別是電源設計電路(2.11節(jié))中的整流輸出端，此處輸出電壓是交流24V。整流后的電壓/電流波形如圖2.9所示。 圖2.9 經整流后的電壓/電流波形 由圖2.8可見，交流電壓經R13、R14分壓，以及電容濾波后，得到三極管Q2的的基極電

38、壓,當電壓低于0.5V時，Q2的集電極C與發(fā)射極E間截止。當大于1.6V時，Q2工作在飽和區(qū)，集電極C與發(fā)射極E間導通。當Q2截止時，經過反向器的P3.0口可測得低電平。當Q2導通時，P3.0口可測得高電平。當控制器測得P3.0口電平變化時，即判定為電壓/電流過零，此時繼電器可投切。 2.8 輸出驅動電路設計 這里的輸出驅動電路將分為電機驅動電路、進水電磁閥驅動電路和繼電器驅動電路。其中電機驅動電路和進水電磁閥驅動電路是用雙向可控硅驅動實現；繼電器驅動電路是通過三極管和光電耦合器件實現的。 2.8.1 電機驅動電路 1.雙向可控硅的原理、特點 雙向可控硅是一個三端交流半導體開關，

39、當一個低能量信號加到它的門級，開關就被觸發(fā)而導通。雙向可控硅導通時它的導通電流可在兩個方向上流動，而且不論加正的或負的門級信號都能觸發(fā)使其導通。其伏安特性如圖2.10所示，在任何直至電壓值下，加一門級信號雙向可控硅就被觸發(fā)進入導通狀態(tài)。 其中，是器件的擊穿電壓，即雙向可控硅可能在沒有門級信號的情況下也可能導通；是維持電流，即維持導通所必須的電流的最小值；是在沒有門級信號情況下，器件兩端電壓為時，流經器件的泄漏電流。 圖2.10 雙向可控硅電壓－電流特性 因為雙向可控硅能夠在兩個方向上導電，所以它僅在正弦波電流通過零的短暫期間恢復到它的阻斷狀態(tài)，因此，要求雙向可控硅可靠工作需

40、要限制在60HZ或更低頻率下。 2.觸發(fā)電路的選擇 控制平均功率轉移到負載上目前有兩種方法，一是利用雙向可控硅來控制交流電源每個周期內加到負載上時間的比例數，即相位控制。在這種方式下，雙向可控硅在每個正或負的周期中都有保持通、斷的部分。這種方式主要缺點是在控制過程中會產生較強的電磁干擾，使附近其它電子設備不能正常工作，而且相位控制會引起電網電壓波形的畸變，給其它設備和通訊系統(tǒng)造成不良影響。二是過零開關觸發(fā)，即雙向可控硅在正弦波電壓過零點的瞬間開門。這就會減小或消除導通的瞬態(tài)過程和電磁干擾。本系統(tǒng)采用后一種控制方案，所用器件是MOC3061。 3.MOC3061簡介 傳統(tǒng)上的過零觸發(fā)電路

41、由同步電路、檢零電路、隔離電路組成，結構復雜，可靠性也較低，對于一些需要控制多部設備的裝置，還帶來體積太大的問題。而MOC3061可以很好地解決上述問題，它是MOTOROLA公司專門為解決可控硅觸發(fā)問題而設計生產的一種模擬芯片，它內部集成了過零檢測、過零觸發(fā)等電路，整個器件外部尺寸小，僅有6個管腳。其輸入、輸出部分是通過紅外光耦合的，電氣上實現了完全隔離。 其主要性能參數有： A.可靠觸發(fā)電流（即輸入端最小的觸發(fā)電流）為5～15mA； B.保持電流（即輸出端導通的最小維持電流）為100μA； C.超阻斷電壓(即輸入端觸發(fā)電流為零時,輸出端導通的擊穿電壓)為600V； D.重復沖擊電流

42、峰值1A； E.關斷狀態(tài)額定電壓上升率dV/dt為100V/μS。 以上的各項參數都滿足系統(tǒng)的要求并有一定的裕度，比如系統(tǒng)觸發(fā)電流為12mA，系統(tǒng)阻斷電壓為380V。 4.驅動控制電路 驅動控制電路如圖2.11所示，圖2.12是其工作波形圖。假設電路處于阻斷或“關”狀態(tài)（為零），全部交流線電壓跨在雙向可控硅和雙向可控硅觸發(fā)器兩端。當足夠的輸入電流加進來時以及交流線電壓在截止電壓以下時，則雙向可控硅觸發(fā)器鎖存在“通”。這樣就給雙向可控硅的門級引入觸發(fā)電流，使得雙向可控硅從阻斷狀態(tài)進入全導通狀態(tài)，每一次觸發(fā)后跨在雙向可控硅兩端的電壓將為一個很小的值，這就引起觸發(fā)器輸出端電流降低到它可以維持

43、的電流值以下，強迫雙向可控硅觸發(fā)器進入“斷”態(tài)，即使此時仍然存在。雙向可控硅的導通狀態(tài)一直保持到負載電流降低到雙向可控硅的維持電流以下為止，在每個半周期內出現一次。在有效時，雙向可控硅在交流線電壓的每個半周期上觸發(fā)，一直到“關斷”或雙向可控硅到達零電流為止。 圖2.11 雙向可控硅驅動電路 圖2.12 控制電路工作波形 觸發(fā)電路中各組件的功能為： （1）電阻R時限制通過雙向可控硅觸發(fā)器的電流。當雙向可控硅被強制進入不導通狀態(tài)，兩端電壓達到峰值電壓時，存儲在“緩沖”電容其中的能量就開始放電進入雙向可控硅觸發(fā)器內，形成電流。R的值一般選取大于Vp/Ip的標稱值，Vp為線電壓有

44、效值，Ip為觸發(fā)器的最大峰值重復驅動電流。 （2）RG時雙向可控硅的門級電阻，可防止誤觸發(fā)提高抗干擾能力，阻值一般選在300～500Ω。 （3）Rs、Cs時針對感性負載而設計的緩沖網絡電路。因為對于感性負載，雙向可控硅兩端的電流與電壓之間的相位產生偏移，當電流降到維持電流以下時雙向可控硅兩端依然存在相當的電壓，如果電壓出現的太快，雙向可控硅會失去控制而繼續(xù)導通。一般Rs取幾歐到幾十歐，Cs取0.01～1.0μF。 2.8.2 進水電磁閥驅動電路 進水電磁閥是由主閥體、線圈、閥芯、膜片、彈簧和先導閥腔等部件組成。其工作原理是在進水電磁閥的線圈不通電時，鐵心受彈簧力和自身重力作用下壓，其

45、端部的橡膠膜壓住橡皮膜中心的導流孔.此時，自來水進入到橡皮膜的上方，膜片受水壓而把出水口堵住。當進水電磁閥的線圈通電時，電磁力克服彈簧彈力和鐵心重力將鐵心向上提升，從而膜片中心的導流孔敞開。自來水在自身的壓力作用下，通過導流孔進入洗碗機內。當水位到達高水位指定點時，電磁閥的線圈斷電，停止進水。因此要控制進水與否只需控制電磁閥線圈的通電與否既可。電磁閥線圈驅動電路與電機驅動電路相似亦為雙向可控硅驅動，見圖2.9所示。 2.8.3 繼電器驅動電路 在前面2.7過零檢測電路介紹中已經提到，啟動/停止加熱管是通過繼電器的投切實現的。繼電器的投切是在交流電壓/電流過零時通過繼電器驅動電路實現的。繼

46、電器驅動電路如圖2.13所示。 圖2.13 繼電器驅動電路 在圖2.13中，驅動電路是與AT89C51的P1.7口相連，由于繼電器投切時可能會產生火花和電磁干擾，故采用光電耦合器4N25實現電氣隔離，繼電器驅動采用三極管驅動。當P1.7輸出低電平，光電耦合器的發(fā)光二極管電路導通，給光電耦合器的三極管基極提供足夠的電流而使它導通，從而進一步驅動外三極管導通并工作在飽和區(qū)，所以繼電器電路導通，繼電器吸合。圖中的繼電器外并聯的二極管的作用在于，在繼電器投切時會產生較強的關電流，如果沒有此二極管就可能導致三極管重新導通而導致繼電器切除失敗，有了這個二極管就可以在關斷時為繼電器提供回流電路保證

47、繼電器可靠關斷。 2.9 音響提示電路 圖2.14 音響提示電路 音響提示電路是由蜂鳴器和驅動電路構成，如圖2.14所示。當清洗過程全部結束后，P0.3口輸出高電平，當為低電平時三極管基極由+5V電源供電而導通，由此三極管作為驅動，蜂鳴器電路導通，蜂鳴器通電發(fā)出音響提示。 2.10 漏電檢測電路 洗碗機漏電會造成外殼帶電，從而對人員安全構成威脅。因此這里給控制系統(tǒng)添加漏電檢測電路，以便隨時檢測外殼是否帶電從而通知控制器及時作出處理。漏電檢測電路如圖2.15所示，其中D10二極管的作用是使電路單向導通，D11和D12是起鉗位作用，使光耦可靠導通而不至于電壓過大被損壞。

48、圖2.15 漏電檢測電路 由圖2.15可知，在外殼不帶電時P3.0輸入高電平。當外殼帶電且電壓到一定大小，由D11和D12兩個二極管鉗位使光電耦合器可靠導通，隨即運放正輸入端變?yōu)楦唠娖?，將高于經分壓后的負輸入端電壓，于是運放輸出低電平，即P3.0輸入低電平。所以單片機只需檢測P3.0口電平高低就可檢測是否漏電。 2.11 源電路設計 圖2.16 電源設計電路 本控制系統(tǒng)所有電路中將用到兩種直流電源供電，分別是+5V和+12V。而家用照明電為交流220V，所以必須設計一個電路可以將220V的交流電轉換成+5V和+12V兩種直流電。電源設計電路如圖2.16所示。 圖2.

49、16中，220V交流電壓首先經過變壓器T1將壓為交流24V電壓，再經過全橋整流得到半波交流電壓，然后經過C4、C5穩(wěn)壓濾波變?yōu)?4V直流電壓，再經過三端穩(wěn)壓器TL780－12轉變?yōu)?12V直流電壓，然后經過兩個電容穩(wěn)壓濾波之后用于提供繼電器電路電源。+5V直流電壓是在上述電路后串接一個三端穩(wěn)壓器TL780－05，再經過兩個電容穩(wěn)壓濾波之后轉變?yōu)?5V直流電壓。 該電路中全橋整流的原理是：其輸入端為1、3，輸出端為2、4。當電流從1端流入，則經過1、2之間二極管流入后面電路，然后從4端經1、4之間二極管流回1端；當電流從3端流入，則經過2、3之間二極管由2端流向后面電路，然后經過3、4之間二極

50、管流回3端。從而保證電流全部由2端流出，由4端流回，達到整流效果。 3 全自動洗碗機控制系統(tǒng)軟件設計 3.1 系統(tǒng)主程序設計 基于本系統(tǒng)要完成的功能，主程序流程圖如圖3.1所示。 初始化設置 有鍵按下? 延時20ms 執(zhí)行相應洗滌操作 結束，音響提示 開 始 進入睡眠 N Y N Y 設置清洗方式 設置烘干時間 啟 動 判斷低水位、排水 判斷低水位、排水 有鍵按下? 圖3.1 系統(tǒng)主程序流程圖 在主程序中，首先要對單片機和各芯片進行初始化。初始化的主要任務是：堆棧指針、程序標志寄存器、定時器、I/O口、中斷方式、定義的參數

51、等的初始化，以及按鍵等待，兩次按鍵比較，開、關總線，發(fā)送數據等。為了保證排除上次洗滌后可能留下的水，所以先判斷是否機內為低水位，如果有殘留的水則先排出。然后進行鍵盤掃描，為了消除干擾，這里增加了消抖環(huán)節(jié)，即第一次判斷有鍵按下后延時20ms再判斷是否按下，如果仍是按下則向下操作，如果不是則回到休眠。按鍵有三種，先要選擇清洗方式和設定烘干時間，如有啟動鍵按下，則按照相應的方式進行具體洗滌操作，最后結束并音響提示。 3.2 各功能模塊子程序 1.排水子程序 排水子程序流程圖如圖3.2所示。 返 回 啟動排水電機、計時 時間到? N Y 開 始 低水位? Y 低水位?

52、N Y 清計時標志 N 報 警 圖3.2 判斷低水位子程序流程圖 這里先判斷機內水位是否達到低水位指定點，如果是，則返回主程序繼續(xù)執(zhí)行，如果不是則啟動排水電機，定時器開始計時，然后繼續(xù)判斷是否到低水位,如果沒到則判斷定時時間是否到。若時間已經到了證明排水出現故障及時進行報警處理；如果時間沒有到再去判斷是否低水位，此時如果是低水位了就表示排水結束,清計時標志，返回主程序。 2.執(zhí)行洗滌操作子程序 這里有三種不同洗滌方式，根據鍵掃描結果程序將直接跳轉到相應方式下運行。對于清洗方式，首先給程序循環(huán)賦值3次，即要調用3次清洗子程序。對于標準洗方式，它包含清洗過程，不過它只清洗一

53、次，然后對餐具進行加熱洗。烘干方式只需調用烘干子程序即可。 賦值三次 調清洗子程序 洗了3次? 調清洗子程序 調加熱洗子程序 調烘干子程序 Y N 清 洗 標準洗 烘 干 開 始 返 回 圖3.3 執(zhí)行洗滌操作子程序流程圖 3.清洗子程序 清洗子程序流程圖如圖3.4所示。這里首先是進水，由于這里要確保洗碗機內水位到達高水位指定點后才可以執(zhí)行洗滌操作，所以接著就時要判斷高水位。這里在判斷高水位時加了時間保護環(huán)節(jié)，目的是在無水情況避免程序在高水位判斷處死循環(huán)。所以在沒有到達高水位時只要定時時間到，則進入故障報警，如果此時時間沒有到則繼續(xù)進行高水

54、位判斷。水位到達高水位后關閉進水電磁伐，啟動清洗電機開始清洗操作，同時開始計時，清洗時間到，關閉清洗電機，排水然后返回主程序。 開 始 啟動進水電磁閥、計時 高水位? 啟動清洗電機、計時 時間到? 返 回 N N Y Y 時間到? 報 警 Y 關閉進水電磁閥 關閉清洗電機 調排水子程序 N 圖3.4 清洗子程序流程圖 4.加熱洗子程序 加熱洗子程序流程圖如圖3.5所示。首先和清洗方式一樣要完成進水過程，判斷確定洗碗機內為高水位后啟動加熱管對水進行加熱同時啟動清洗電機進行清洗操作，然后對水位進行檢測，到達65℃時停止加熱管以保證清洗過程是在65℃

55、以內進行。清洗定時時間到，調排水子程序，最后返回主程序。這里對高水位判斷同樣也加了時間保護環(huán)節(jié)。 啟動進水電磁閥、計時 高水位? 開 始 啟動加熱管 停止加熱管 達65℃? 時間到? 返 回 N Y Y Y 時間到? 關閉進水電磁閥 Y 報 警 調排水子程序 N N 啟動清洗電機、計時 N 圖3.5 加熱洗子程序流程圖 5.烘干子程序 這里首先啟動加熱管，當洗碗機內溫度達到65℃啟動風扇電機，同樣在溫度達到70℃時要停止加熱管以保證烘干操作時在65℃－70℃之間進行。烘干時間到，操作完畢，返回主程序。這里同樣對程序添加了時間保護環(huán)節(jié)。

56、開 始 啟動加熱管、計時 達65℃? 啟動風扇電機、計時 達70℃? 停止加熱管 時間到? 返 回 Y N Y N N Y 時間到? 報 警 Y N 圖3.6 烘干子程序流程圖 3.3 匯編語言編程程序清單 1. 主程序清單 ORG 0000H ALMP START;初始化 ORG 0003H LJMP ERROR;外部中斷0入口地址為0003H ORG 0023H LJMP NEW;串行中斷入口地址為0023H ORG 000BH LJMP INT_T0;T0溢出中斷處理 ORG 001BH

57、LJMP INT_T1;T1溢出中斷處理 ORG 0050H MOV SP,#60H;堆棧指針設置 MOV TMOD,#51H;0101 0001設置T1為16位計數器、T0為16位定時器 MOV IP,#0AH;0000 1010設置T0、T1為高優(yōu)先級中斷 MOV IE,#9BH;1001 1011外部INT0、串行中斷允許 CLR IT0;設置IT0為低電平觸發(fā)方式 START: MOV PSW,#0;標志寄存器清零 JB 89H,L1 SJMP START L1: JNB P2.6 LOO

58、P1; LCALL PAISHUI; P2.6高電平，排水 LOOP1：LCALL ISXO;鍵掃描 JB P2.0 LCALL L1;P2.0低電平，判斷低水位 LCALL PLAY MOV A,#10H MOV P0,A;P0.4寫入1，音響提示 END 2.鍵掃描子程序 ORG 100H ISXO: PUSH PSW PUSH ACC CLR IE.7;停止接受中斷請求 MOV P0,#FFH; DELA: MOV R6,

59、#200 ISO1: MOV R7,#200 DJNZ R7,$ DJNZ R7, ISO1延時去抖 3.清洗子程序 ORG 200H PUSH PSW PUSH ACC CLR IE.7 MOV A,O1H MOV P0,A;P0.0輸出高電平,有效,啟動進水電磁閥 JNB P2.7, LOOP2 MOV A,00H

60、 MOV P0,A;關閉電磁閥 MOV A,02H;P0.1輸出高電平,啟動清洗電機 MOV A,50H TIME: DEC A JB PSW.7,NEXT LOOP TIME NEXT: MOV A,00H MOV P0,A;關閉清洗電機 LCALL PAISHUI RET 結 論 本文是以“新型家用洗碗機的研制”課題為研究背景的。洗碗機生產技術在國外己經比較成熟，但隨著

61、洗碗機生產技術的日益成熟和功能逐漸強大，在世界上人口最多的中國，洗碗機有很廣闊的消費市場。因此，本課題所作的研究工作具有非常重要的意義。本文完成了預定的所有任務?，F把設計中具有的優(yōu)點和創(chuàng)新之處總結如下： 1．洗滌過程自動化程度較高。用戶只需選擇清洗方式和啟動機器，整個洗滌過程可在無人條件下自動完成。 2．洗滌方式獨特。提供三種不同的洗滌方式，用戶可根據需要去選擇最適合的洗滌方式，這樣就使洗滌效果達到最佳。 3．安全系數高。這里在設計中加入了看門狗復位電路可以保證單片機的正常工作，漏電檢測電路可以保障用戶人身安全。 本課題所研制的洗碗機是比較成功的，實現了預期設計目標，但同時也還存在一些

62、缺陷，因此所作的工作還有很多需要進一步的研究。 1．對于洗滌過程中的食物殘渣，最終還是需要人工將其取出，這并不能體現出洗碗機的全自動化。因而可以考慮在洗碗機內設置電機帶動帶有刀片的轉動裝置，攪碎食物殘渣，使其能排出而不會堵塞下水管道； 2．此洗碗機僅作為洗碗專用，可考慮讓其與洗瓜果蔬菜結合起來，達到一機多用，這樣更易得到消費者的認可，有利于此類產品的推廣普及； 3．缺少消毒和自動添加洗滌劑環(huán)節(jié)，可考慮增加它們，使洗滌效果和更佳。 隨著人們對生活質量的不斷追求和洗滌技術的不斷發(fā)展，全自動洗碗機一定會逐漸普及中國家庭而成為家電市場又一大熱點。！ 謝 辭 本文的順利完成與尊敬的朱

63、敏導師的直接關懷和悉心指導使分不開的。在四個月的畢業(yè)設計工作里，朱老師為作者的設計付出了大量的汗水和心血，從各個方面對作者的設計工作進行指導、督促、指正、完善。導師嚴謹的治學態(tài)度、淵博的學識都將是作者終生學習的楷模。在此，作者對導師的辛勤培育和悉心指導表示衷心的感謝! 非常感謝合肥工業(yè)大學電氣與自動化工程學院自動化教研室為我們安排了兩周的實習實驗，并在實驗過程中給予了大力支持和安排了老師悉心指導，為我們的畢業(yè)設計提供了很好的實踐機會，也為以后走向社會打下扎實的基礎。在此，對各位老師的鼎立支持表示真摯的感謝! 同時在作者的學習和設計過程中，也得到了許多同學的幫助和理解，在此也表達深深謝意!

64、 最后，要深深感謝為作者操勞半輩的父母，是他們的鼓勵和支持，使作者不畏學習和工作中的艱難險阻。在今后的工作中，作者將加倍努力地工作，以回報社會的培育之恩，父母的濃血之情! 參考文獻 [1]，李勛，《單片微型計算機大學讀本》，北京：北京航空航天大學出版社，2000 [2]，何立民，《MCS-51系列單片機應用系統(tǒng)設計系統(tǒng)配置與接口技術》，北京：北京航空航天大學出版社，1990 [3]，余永權，《單片機與家用智能化技術》，北京：電子工業(yè)出版社，1995 [4]，余永權，《ATMEL89系列單片機應用技術》，北京：北京航空航天大學出版社，2002 [5]，王幸之，鐘愛琴，《AT89系列

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