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ｄｉｇ０～３对应０～３位数字输出驱动；引脚ｓａ～ｓｇ和ｄｐ则对应于段ａ～ｇ及小数点的驱动输出；各位可独立控制译码／不译码及消隐和闪烁等属性。
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该芯片共有三种类型的指令：第一种是６条不带数据的８位纯指令，如复位、测试、左／右（循环）移位等；第二种是７条１６位带数据指令，包括下载数据按方式０／１译码、下载不译码、闪烁、消隐、段点亮、关闭等；第三种是读取键盘数据指令。它们均采用串行方式与ａｔ８９ｌｓ８２５２进行通讯，串行数据从ｄａｔａ引脚送入芯片并由ｃｌｋ端同步。当片选信号ｃｓ变为低电平后，ｄａｔａ引脚上的数据将在ｃｌｋ引脚的上升沿时被写入ｈｄ７２７９ａ的缓冲寄存器。此外，ｈｄ７２７９ａ片内含有去抖动电路，可控制６４键键盘矩阵。图３中，元件ｊｋｅｙ为４×４键盘接口，当有键按下时，ｋｅｙ引脚输出低电平，发光二极管ｌｅｄ１发亮，该状态一直保持到按键松开。此时如果接收到“读键盘”指令１５ｈ，在指令前半段，ｄａｔａ引脚将处于高阻状态以接受来自微处理器的指令。而在指令后半段，ｄａｔａ引脚则从输入状态转为输出状态，用以输出所按下的键代码值。３ 洗碗机控制系统的软件设计本系统功能模块按洗碗过程可分为六个阶段：进水过程、加温过程、注入清洁剂过程、控制电机旋转清洗过程、注入消毒水消毒 过程和排水过程。同时为确保洗碗机正常工作，对容易出故障的过程，系统还设置了故障报警或停机功能。系统软件可按照洗碗机的工作流程进行编写。主要的软件模块有开机自检、状态初始化、显示当前默认状态，进入键盘扫描状态并等待操作键按下，以及根据操作键转入相应流程等，其主程序流程见图４所示。
图3
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用户使用前，应首先检查洗碗机状态是否正常，若状态正常，按下弱电源开关，根据洗涤要求设置洗涤模式（或使用默认方式），将碗放入清洗室，然后关上机门，按下开始键。之后，控制器检测水位高低和水温，以决定是否进水与恒温加热，至此准备工作完成，启动电机进行清洗。接下来再把清洁剂注入清洗室，同时检测水位高低，若水位较低，则立即进水，以保证清洗效果。清洗完成后，等碗上的水空一段时间后，洗碗机再注入高温消毒水进行消毒。洗涤完成后，蜂鸣器鸣叫，表明洗涤完成，同时控制器回到用户初始设置模式。洗涤中每一过程和按键均对应有一发光二极管的亮灭，用以显示过程和按键的正常与否。洗涤完成后，用户打开机门，取出碗盘，然后断电即可结束整个洗碗过程。在该系统软件子程序中，需要对键盘／显示管理模块进行说明，包括初始化子程序、
螺柱焊发送子程序、接收子程序、中断子程序、显示子程序等。其中用户通过键盘设置模块可以设定洗涤模式、每一过程的时间长短以及洗涤剂量大小，也可随时按相应的功能键暂停或中止洗涤过程。技术维护人员可以通过键盘／显示管理模块输入正确密码来查询机器的使用状况，如机器序列号、机器的使用次数等，也可对关键参数根据实际情况进行设置。
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故障报警功能模块可在工作电压故障、进水阀故障、加热器故障、电机故障、清洁剂注入故障以及高温消毒水注入故障发生时用蜂鸣器报警，同时断掉强电控制信号，以确保系统安全。４ 结论该控制系统目前已经调试成功，试验性能良好，可实现本自动洗碗机所要求的功能，而且简捷实用。但还有需要完善提高的地方，如排水需要人工干预、人机接口可考虑选用效果更好的字符或图形ｌｃｄ、系统集成度有待提高等。
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