基于51单片机的高脚杯清洗机的设计

基于 51单片机的高脚杯清洗机的设计

彭均 方景林 孟祥洪 李昂

辽宁科技学院电信学院 辽宁省本溪市 117000

摘要：针对餐饮行业大量使用高脚杯，但清洗过程仍然费时费力等问题，对高脚杯清洗机的创新设计，清洗部分可以通过喷水式的方法快速的清洗杯子上残留的污垢更好的节约水资源，而干燥部分加装了紫外线灯光可以快速的使其干燥并具有杀菌功能，可以给到顾客更好的使用体验。综合功能分析高脚杯清洗机实现了快速、节能、卫生的设计理念

关键词：清洗干燥一体、单片机、L298N、直流电机

1、概述

随着生活质量和消费水平的日益提高，人们外出就餐的次数也普遍增加，各大餐饮行业也在大力提高自己的服务水平和档次，越来越多的餐饮店铺都有高脚杯的使用。目前，市场上还没有关于高脚杯清洗与干燥一体的清洗器，且一般的洗碗机不能用于高脚杯的清洗，导致现阶段的高脚杯的清洗还是依靠人力。人力清洗存在着清洗慢和损坏率高等主要问题，本文是利用单片机控制步进电机设计一个高脚杯清洗系统。

2、系统总体设计

系
统电路主要包括微处理器控制模块、温度调控模块、清洗机构模块、电机驱动模块、运动模块等。其中运动机构控制模块包括：系统设置夹紧、上升、下降和左右移动4个最基本的清洗动作，可以用C51单片机控制清洗机构和运动机构实现。

图1 系统总体框图

3. 系统硬件设计

（1）单片机最小应用系统

硬件电路主控芯片的选择，51单片机是性价比非常好的芯片，学习了内部结构和引脚功能，选择了直流电机对清洗刷进行控制，并且使用L298N对电机进行驱动，并绘制了硬件电路图，使用L298N驱动芯片将主控芯片I/O输出信号放大，这样电机中流过的电流足够大，电机才能正常运行。设置PWM波的占空比来控制电机转速。占空比越大，转速越快。

2. 电源电路

电源采用稳压电源（主要是稳压电源、提供稳压工作和足够的电流）加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成，充电接口采用USB。因为各类控制模块、单片机芯片和四个直流电机的工作电压为5V，L298N电机驱动器芯片的电机驱动控制的电源输入端工作电压为12V，所以输入电压VCC需要经过稳压集成电路分别降压到5V和升压到12V才能为整个系统供电如图2所示。

图 2电源电路设计图

2. 驱动与调速电路

驱动电路模块主要采用L298N电机驱动芯片，使用时L298N可对电机进行直接控制，通过主控芯片的I/O输入对控制电路进行设定，能够控制电机的正反转，并

进行速度控制，操作简单、稳定性好，以此控制高脚杯清洗刷的转向以及转速。如图3所示。

图3电机驱动与调速电路设计图

2. 温度调控

温度传感器DS18B20从设备环境的同一位置（干燥箱）采集温度,51单片机获取采集的温度值,经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值,再根据当前设定的温度上下限值,通过加热和降温对当前温度进行调整。通过按钮来控制,使电路中的温度有高有低。按钮按下,温度高于设定的温度时,LED1亮;按钮按下,温度正好是设定的温度时,LED2亮;按钮按下,温度低于设定的温度时,LED3亮。如图4所示

图4温度调控电路图

2. 消毒处理

消毒处理模块主要采用：1、紫外线杀菌消毒原理。利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA或RNA的分子结构。紫外光消毒技术是基于现代防疫学、医学和光动力学的基础上,利用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的 UVC 波段紫外光照射流水,将水中各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体直接杀死,达到消毒的目的

2、消毒灯电路原理:紫外线消毒灯在点亮的时候,管电流会一点点的上升,电压也是一样,不过,电流上升较慢,电压上升的较快,最后,灯管的管电流停止的时候,也就是灯管内部的汞已经完全会发成气态,紫外线消毒灯管的各方面性能才完全挥发体现出来。熄灯的时候,由于电路控制,已经切断灯管的供给电压和电流,一切参数消失,也就是说,灯管的电流、电压,也就是没有了如图5所示。匹配好变压器,电容器就可以。

图5紫外线电路图

3. 实物调试

清洗侧安装好电机后，合上电机开关，电机可正常运作。当对电机进行调速时，电机可以正常加速运行。有三个档位可以调试。干燥侧，紫外线灯消毒杀菌可以正常工作，温度调控可以检测温度的变化，给到及时的监测。

3. 结论

本设计利用单片机、传感器、温度传感器DS18B20、紫外线灯等设备，实现了高脚杯清洗机的设计，具有清洗、干燥、消毒杀菌的功能。通过实验，验证了方案的可行性，可节约很多的人力和物力，具有一定的推广与应用价值。

参考文献:

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