自動洗碗機的控制系統設計摘要：基于自動洗碗機的功能要求，介紹了用單片機和鍵盤顯示管理芯片設計的自動洗碗機的硬件控制系統的設計方法，給出了用控制鍵盤和顯示的硬件電路，同時給出了系統軟件和功能軟件模塊的流程圖。該系統經過試驗調試，可有效地實現洗碗機的自動控制，完成自動進水、加溫、清洗、消毒等功能。關鍵詞：洗碗機；控制器；鍵盤顯示引言隨著數字信息家用電器應用的普及，洗碗機已經廣泛進入人民大眾的家庭之中，從而使得人們能夠從繁雜的家務勞動中逐步解放出來。作為一種家庭自動化設備，洗碗機一般需要實現諸如自動控制進水、自動加洗滌劑、冷洗、自動加溫洗、清洗、排水、殺菌消毒，以及定時和故障報警等功能。從被控制量角度出發，一個洗碗機通常需要滿足圖所示的一些具體要求，其中涉及的開關量信號有兩種，一種是傳感器的高、低電平信號檢測，如機門開關、水位高低、溫度調節保護器和行程開關等；另一種開關信號經由固態繼電器控制強弱電壓信號的斷開和加載，如進水電磁閥門的開合、恒溫加熱器的開合、瞬間加熱器的開合、清潔劑控制盒和消毒劑控制盒的工作等。圖中所涉及的模擬量信號主要用于實現以下幾方面的功能：（）用溫度傳感器實現水溫消毒水溫度檢測；（）通過人機接口的顯示輸出、鍵盤輸入和聲音輸出等實現水溫顯示、洗滌過程顯示以及故障類型顯示等；（）根據用戶需要通過設置鍵選擇洗滌模式，并通過功能鍵啟動相關功能；（）機器使用情況統計、清潔劑和消毒劑劑量的使用情況計數等；（）故障報警以及、洗滌完成報告等。洗碗機控制系統的硬件設計針對上述功能及可靠性、成本和方便使用維護等因素，筆者設計了圖所示的洗碗機控制系統。單片機最小系統采用與兼容的-公司低功耗高性能芯片設計，其中片內字節在線可編程閃存用以存放系統程序，可通過接口來下載程序；而字節的則用以存放關鍵參數，如開機維護密碼、產品的序列號、開機次數、洗滌設置參數等；字節的用來存放臨時變量。鑒于本洗碗機有較多的開關量信號，故此，設計中使用并行芯片來擴展接口，以配合和口部分管腳的使用，其輸出和輸入的比例為，其中蜂鳴器由控制。從可靠性角度出發，輸入和輸出部分都采用光電隔離措施。考慮到部分驅動信號所要求的驅動電流較大，因此，本設計選用功率驅動器件來驅動。溫度采集有兩種方案：一是使用熱敏電阻配合芯片進行轉換，然后通過存放在程序存儲器里的表格來求得當前溫度；二是使用三端溫度傳感器進行采集，直接得到溫度數據。相比之下，后一種方案較為經濟簡捷。鍵盤和顯示選用來進行控制，其電路圖如圖所示。無需外圍元件即可直接驅動位共陰式數碼管；引腳對應位數字輸出驅動；引腳和則對應于段及小數點的驅動輸出；各位可獨立控制譯碼不譯碼及消隱和閃爍等屬性。該芯片共有三種類型的指令：第一種是條不帶數據的位純指令，如復位、測試、左右（循環）移位等；第二種是條位帶數據指令，包括下載數據按方式譯碼、下載不譯碼、閃爍、消隱、段點亮、關閉等；第三種是讀取鍵盤數據指令。它們均采用串行方式與進行通訊，串行數據從引腳送入芯片并由端同步。當片選信號變為低電平后，引腳上的數據將在引腳的上升沿時被寫入的緩沖寄存器。此外，片內含有去抖動電路，可控制鍵鍵盤矩陣。圖中，元件為鍵盤接口，當有鍵按下時，引腳輸出低電平，發光二極管發亮，該狀態一直保持到按鍵松開。此時如果接收到“讀鍵盤”指令，在指令前半段，引腳將處于高阻狀態以接受來自微處理器的指令。而在指令后半段，引腳則從輸入狀態轉為輸出狀態，用以輸出所按下的鍵代碼值。洗碗機控制系統的軟件設計本系統功能模塊按洗碗過程可分為六個階段：進水過程、加溫過程、注入清潔劑過程、控制電機旋轉清洗過程、注入消毒水消毒過程和排水過程。同時為確保洗碗機正常工作，對容易出故障的過程，系統還設置了故障報警或停機功能。系統軟件可按照洗碗機的工作流程進行編寫。主要的軟件模塊有開機自檢、狀態初始化、顯示當前默認狀態，進入鍵盤掃描狀態并等待操作鍵按下，以及根據操作鍵轉入相應流程等，其主程序流程見圖所示。用戶使用前，應首先檢查洗碗機狀態是否正常，若狀態正常，按下弱電源開關，根據洗滌要求設置洗滌模式（或使用默認方式），將碗放入清洗室，然后關上機門，按下開始鍵。之后，控制器檢測水位高低和水溫，以決定是否進水與恒溫加熱，至此準備工作完成，啟動電機進行清洗。接下來再把清潔劑注入清洗室，同時檢測水位高低，若水位較低，則立即進水，以保證清洗效果。清洗完成后，等碗上的水空一段時間后，洗碗機再注入高溫消毒水進行消毒。洗滌完成后，蜂鳴器鳴叫，表明洗滌完成，同時控制器回到用戶初始設置模式。洗滌中每一過程和按鍵均對應有一發光二極管的亮滅，用以顯示過程和按鍵的正常與否。洗滌完成后，用戶打開機門，取出碗盤，然后斷電即可結束整個洗碗過程。在該系統軟件子程序中，需要對鍵盤顯示管理模塊進行說明，包括初始化子程序、發送子程序、接收子程序、中斷子程序、顯示子程序等。其中用戶通過鍵盤設置模塊可以設定洗滌模式、每