基于STC89C52的全自动洗碗机的设计

洗碗机是一种自动清洗餐具的厨房设备，它的出现减轻了炊事员及家庭“煮夫”的劳动强度，并且提高了相应地工作效率。目前，洗碗机在欧美已经广泛用于普通家庭中。有数据统计，在欧美主要国家，洗碗机的普及率已达到70%以上，几乎是家家户户必备的厨房生活电器，由于洗碗机在中国的发展时间较短，家庭普及率很低。随着科技和时代的进步，人们追求生活的便利性也在增长，洗碗机必然受到当代青年的追求。

1、系统设计

本设计是一种基于单片机去实现自动洗碗机的功能，实现一键操作整个过程。本设计的洗碗机主要过程包括自动进水、循环洗碗、自动出水的功能，并能实时地显示出当前剩余的时间；另外，为了更好地实现生活的便利性，该系统还设计了对碗筷等进行紫外光消毒、风干等功能。为了实现各部分的功能，本设计主要采用单片机的定时/计数器的功能去控制时间变量。通过对时间变量的比较，达到控制洗碗机按照自动进水、自动循环搅动、自动出水、风干、消毒等程序顺序执行，从而实现一键启动洗碗机的简单操作流程。洗碗机整体设计框图如图1所示。

图1 洗碗机整体设计框图

2、硬件设计

2.1、单片机小系统设计

本设计采用STC89C52单片机作为核心处理器。STC89C52是一种带8K系统可编程Flash存储器的低功耗、高性能CMOS8位微处理器。它是增强型的8051单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，用户可应用的程序空间为8K字节，片上集成了512字节RAM，具有EEPROM功能以及看门狗功能。除此之外，还具有3个16位定时器/计数器。在编程上，其ISP/IAP无需专用编程器以及专用的仿真器，直接可以通过串口线下载程序。单片机的时钟电路通常采用内部时钟电路，利用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶振的负载电容

式中的Cd，Cg分别为接在晶振的两个引脚上和对地的电容，而Cic+c的经验值是3-5pf，电容的大小可以起到频率微调的作用。通常晶振在11.592MHZ的时候，所匹配的电容为22p。复位电路能使单片机在出错后，能够使个寄存器的值变回初始状态的操作。在时钟电路工作后，复位引脚上出现持续的2个机器周期的高电平就能完成复位操作。为了便于操作，通常采用开关复位的模式，按键按下的时候，电容C短路，RST出现高电平。如果时间超过复位的时间，即可完成复位操作。当按键弹起后，由于电容（隔直通交）的作用，使得RESET引脚出现低电平，即可使单片机恢复正常运行。其电阻R与电容C的大小的选择，只要其时间常数τ=RC的值大于2个机器周期即可。STC89C52的EA/VPP引脚控制着程序访问的地方，当EA=1时，CPU从片内ROM读取指令；EA=0时，CPU从片外ROM读取指令。由于片内ROM能满足本设计的存储大小，故本设计的引脚设置为高电平。STC89C52单片机可通过IAP模式进行程序下载，即通过串口接受需要烧录的程序代码，然后进行“自编程”完成烧录。因此电路设计上预留RXD、TXD的接口连接RS232转TTL的模块上来完成烧录的功能。单片小系统电路图如图2所示。

图2  单片机小系统电路图

2.2、数码管显示电路设计

本设计采用的数码管是两位一体的共阳型八段数码管，其引脚分别控制数码管的位码和数码管的段码。通过单片机对每位码及段码进行编码，即可完成相应地位上显示数字0~9。为了保证数码管的驱动电流，设计时在其段码引脚加上74HC573锁存器进行数据锁存，在其位码上加上8550三极管进行信号放大。数码管电路设计图如图3所示。

图3 数码管电路设计图

3、软件设计

本设计需要实现按键一键启动洗碗的过程，其中包括自动进水、循环流动、自动出水且能够循环执行三次，并通过数码管显示当前的剩余时间。程序主要通过单片机的定时器/计数器功能来完成设计的目的，定时器/计数器的功能能实现时间的精确定时，每次进入中断服务函数后变量计数值自增，多次控制相应的数值增量次数，即可完成任意时间的定时功能。程序上比较当前的全局变量的值，去实现不同的时间段完成相应的自动进水、循环流动、自动出水的功能，且实时地显示当前剩余时间。程序流程图如图4所示。

图4 程序流程图

3.1、定时器/计数器程序控制

本设计的程序软件主要是依靠单片机的定时器/计数器的功能去实现功能的要求。单片机定时器/计数器在对固定时间间隔的内部机器周期计数时，作为定时器功能；在对外部事件进行计数时，作为计数器功能，本设计采用的是其对固定时间间隔的内部机器周期计数的定时器功能。定时器/计数器的方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON的位控制决定了打开的定时器以及相应的功能设置；THx，TLx八位计数器构成了十六位的加法计数器，当加法计数器的初值被设置，用指令改变TMOD和TCON后，即可在下一个机器周期按照设定的方式自动运行。加法计数器在计满溢出后才申请中断，因此在对其赋初值时，不能直接赋值所需要的值，而是计数器计数的最大值与所需赋值的差值作为计数器的初值。本设计采用的是定时器T0工作在方式1下的定时计数功能，定时器T0初始化程序流程图如图5所示。

图5  T0初始化程序流程图

4、结论

综上所述，本设计研究了一种基本单片机的自动洗碗机的实现。研究了实现自动洗碗机的硬件电路设计，以及相应的程序开发，并设计预留出排风扇、紫外灯的电路接口，为实现自动洗碗机的洗碗、风干、消毒等完整的功能提供系统设计思路。本设计旨在提出自动洗碗机的功能的实现，为研究智能家居提供进一步的研究。