随着生活节奏的加快，人们将时间更多的用于工作，更加疲于家务劳动，特别是面对每次餐后堆积的碗具，感到清洗起来既脏又浪费时间。洗碗机作为一种家庭自动化设备，避免了人工洗碗的烦恼，节约了时间，将人们从繁杂的家务劳动中逐步解放出来。本文设计了一种洗碗机自动控制系统，在单片机控制下，可控制电磁阀、加热电阻丝、清洗电动机、紫外线消毒器等强电电路，实现洗涤温度与洗涤时间设置，自动进水与排水，自动添加洗涤剂，故障信息显示及报警等功能。
1 系统总体设计方案
洗碗机自动控制系统的总体设计框图如图1所示。系统以单片机AT89C52为控制核心，包含水温检测电路、水位检测电路、门控电路、键盘电路、蜂鸣器、液晶显示电路及强电驱动电路等部件。其中，水温检测电路结合温度设置，采集水温信息，控制电阻丝加热；水位检测电路进行最高水位和最低水位判断，控制进水电磁阀和排水电磁阀开关；门控电路判断洗碗机门是否关闭；键盘电路设置洗涤水温及洗涤时间。为了实时显示洗碗机工作状态及可能出现的故障信息，系统中添加液晶显示电路和蜂鸣器，方便用户知道洗碗机工作模式和工作状态，便于故障排查。强电驱动电路作为单片机与外部器件的接口电路，驱动电磁阀、电阻丝、电动机及紫外线消毒器工作。
2 系统硬件电路设计
系统主体硬件电路设计包括水温检测电路、水位检测电路、液晶显示电路及强电驱动电路。
2．1 水温检测电路
DS18B20是达拉斯半导体公司生产的1-Wire器件，即单总线器件，其将地址线、数据线和控制线合为1根信号线，具有成本低、节省I／O口、抗干扰能力强等优点。同时，与传统的PT100、AD590等模拟温度传感器相比，DS18B20直接将被测温度转化成串行数字信号供单片机处理，省去了专用的模数转换芯片。为了防水耐腐，本系统采用DS18B20防水型封装，即DS18B20温度传感器外围加入不锈钢管进行灌胶密封。 DS18B20与AT89C52连接电路如图2所示。
本系统只使用单片DS18B20，且不存在远程温度测量的考虑，所以为了简便起见，DS18B20采用外部供电的方式，其VCC端直接接电源，I／O数据端与单片机P2．7相连，R1为上拉电阻。DS18B20通过片上温度测量的技术来测量温度，其分辨率可编程设置为9～12位，实现高精度测温。本系统采用出厂默认配置为12位分辨率，可分辨温度为0．0625℃，最多可在750 ms内把温度转换为数字。
AT89C52与DS18B20通信．必须符合1-Wire总线的协议要求，否则无法读取测量结果，因此需要完成下述3个步骤：初始化DS18B20、ROM操作命令和DS18B20存储器操作命令。当DS18B20上电后，对其进行初始化，向AT89C52发送响应的应答脉冲，表明工作准备就绪。AT89C52通过拉低总线电平，产生复位脉冲，然后释放总线，进入接收模式。当总线释放后，上拉电阻将总线电平拉高。DS18B20检测到上升沿后，延时后拉低总线，产生应答信号。ROM操作命令分读ROM、匹配ROM、跳过ROM、搜索ROM、报警搜索等。因本系统只使用单片DS18B20，所以只需写入‘CCH’代码，直接进入运行内存操作命令。DS18B20存储器操作命令，发送温度转换命令‘44H’，将读出的温度存储在8位寄存器TH和TL中，完成温度转换。
2．2 水位检测电路
为实现洗碗机自动进水、自动排水的功能，本系统采用两个光电水位传感器进行水位监测。光电水位传感器外部罩有菱镜，内置高强度红外发射二极管和高灵敏度光敏晶体管，无机械运动部件，不存在最低水位限制。同时，与现有的浮子式水位开关相比，光电水位传感器还具有体积小，结构紧凑，便于安装，水位控制精度高等优点，其与AT89C52连接电路如图3所示。
