基于单片机的全自动洗签机的设计

路博文

（哈尔滨华德学院 黑龙江 哈尔滨 150025）

摘要：全自动洗签机是一种采用单片机技术进行自动化清洗烤签的设备。它能提高工作效率，减少人工操作，全自动洗签机采用智能控制系统，自动完成清洗、烘干、消毒等环节，减少人工干预，节省人力资源。采用高效的清洗方式，确保清洗效果的同时，提高清洗速度，缩短清洗周期。采用先进的传感器技术，确保清洗过程中签名的准确性，降低因人工操作失误导致的数据偏差。全自动洗签机能够保持稳定的清洗效果，确保在不同时间段和条件下，清洗结果的一致性。全自动洗签机具备完善的安全防护措施，确保设备和人员的安全。全自动洗签机采用模块化设计，易于拆卸和维护，降低维修成本。全自动洗签机可根据不同场景和需求，定制化调整清洗参数，适应各种应用环境。

关键字：全自动洗签机；单片机；红外传感器

0引言

随着社会的发展，人们对生活品质的要求越来越高，特别是在饮食的清洁度方面。传统的手工洗签不仅效率低下，而且难以保证烤签的清洁度。全自动洗签机不仅可以快速清洗烤签，还可以有效地去除烤签上的杂质，此外，全自动洗签机还具有操作简单、维护方便、节约水资源等优点，是烧烤所不可少的配置。

1硬件总体方案设计

本系统主要由单片机及其外围电路、传感器检测电路、电机控制电路等部分组成。单片机检测按键电路，据此产生电路信号、电机控制信号，电动机带动清洗工具运行。其系统总体框图如图1所示：

图1 系统设计总体框图

2单元电路的设计

2.1 单片机系统设计

本设计采用STM32F103C8T6单片机为控制核心。通过XTAL1,XTAL2为单片机提供频率为72MHZ的频率，RST是系统复位，构成单片机的最小系统。单片机系统电路图如图2所示：

图2 电路原理图

2.2 按键输入电路设计

按键输入电路用于将按键的操作转换成电信号。它通常由按键、电阻器和开关组成。

电阻器是按键输入电路的重要部分，它用于限制电流的流动。电阻器通常与按键和其他电子元件连接在一起，形成一个电路。通过调整电阻器的阻值，可以控制电流的大小，从而实现不同的功能。

开关是按键输入电路中的另一个关键组件，用于切换电流的通路。当按键被按下时，开关会闭合，使电流得以流动；当按键被释放时，开关会断开，切断电流。开关可以是机械式的（如常见的按钮开关），也可以是电子式的（如MOSFET）。

2.3 驱动电路设计

电机驱动采用L298N电机驱动芯片驱直流电机，L298N驱动芯片是性能优越的小型直流电机驱动芯片之一，引脚2，3，13，14为L298N 芯片输入到电动机的输出端，其中引脚2和3能控制两相电机，对于直流电动机，即可控制一个电动机。同理，引脚13和14也可控制一个直流电动机。引脚6和11脚为电动机的使能接线脚。引脚5，7，10，12为单片机输入到L298N芯片的输入引脚。引脚 8为芯片的接地引脚，它与L298N芯片的散热片连接在一起。

加热、消毒驱动电路采用继电器模块进行驱动。

2.4 直流电机

直流电机由永久磁铁、电枢、换相器等组成。如图3所示。

图3 直流电动机工作原理

上下是两个固定的永久磁铁，上面是N极，下面是S极，磁力线从N到S。两极之间是一段可旋转的导体abcd，称为电枢。电枢的ab段与cd段分别接到两个互不接触的半圆形金属片上，这两个金属片称为换向器。在换向器的AB两端上加上一个上正下负的直流电压，电流由a到b，由c到d。根据左手定则，ab段在自上而下的磁力线作用下，向左移动，cd段向右移动。在这两个力的作用下，abcd电枢开始逆时针旋转，因为换向器和电枢固定在一起，它也跟着转动。当电枢转过180°时cd段在上方，ab段在下方，电流由d到c，由b到a。根据左手定则，cd段在自上而下的磁力线作用下，向左移动，ab段向右移动，即电枢继续往逆时针旋转方向旋转。当电枢再转过180°后，变回以前情况，电机继续重复地转动。如果把AB两端的电压方向反过来,电枢将顺时针旋转，原理同上。

2.5 驱动及显示电路设计

OLED显示电路主要用于显示工作状态，能够显示清洗的时间等信息量，可采用7脚OLED与4脚OLED两种，但由于使用7脚OLED会占用多个I/O口，单片机引脚可用有限故选择4脚OLED。

3系统程序设计

根据该设计要实现的基本功能，设计大致应该分为信号采集，信号处理，信号控制和信号响应四个部分。

信号采集接收部分即通过检测输入按键按下与否，并将这种变化量转化成电压或电流等开关量的变化。

信号处理部分是将接收部分得到的电压或电流等变化进行必要的转换，为后一部分信号控制提供准备。

信号控制部分是通过预定控制方式等实现对设计要求的准确操作。

信号响应是实现控制部分的要求。

系统主程序流程图如图4所示。

图4 主程序流程图

4结语

本设计结构简单，调试方便，系统反映快速灵活，硬件电路由可拆卸模块拼接而成有很大的扩展空间。经验收测试，该

全自动洗签机的开关等待、以及状态显示设计方案正确、可行，各项指标稳定、可靠。

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项目名称：全自动烧烤签清洗消毒设备

项目来源：2023年大学生创新创业训练计划项目

项目编号：X20231330714