【正文】 其年總產(chǎn)量及社會(huì)普及率均以達(dá)到相當(dāng)高的 水平。 2． 我國洗衣機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 洗衣機(jī)在中國起步較晚， 1978 年才 開始 正式生產(chǎn)家用洗衣機(jī)。 隨 著改革開放的不斷深入， 經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，人民生活水平的普遍提高，人 們 對(duì)于洗衣機(jī)的認(rèn)識(shí) 也 在不斷發(fā)展，進(jìn)入 80 年代后，中國洗衣機(jī) 行業(yè) 一直保持著旺盛的 發(fā)展形勢。目前，洗衣機(jī)在我國城市甚至廣大農(nóng)村已得到大范圍的普及 。中國洗衣機(jī)市場 正處于 快速更新?lián)Q代階段，市場潛力巨大，隨著家用電器的自動(dòng)化、智能化發(fā)展，人們對(duì)于洗衣機(jī)的期望也越來越高。 1983 年，中國洗衣機(jī)產(chǎn)量由 1978 年的 400 臺(tái)增至 365 萬臺(tái)。此后全國各處都大規(guī)模的引進(jìn)國外先進(jìn)洗衣機(jī)技術(shù)。中國的洗衣機(jī)發(fā)展突飛猛進(jìn)，先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn) 、吸收和創(chuàng)新，極大地 促進(jìn)了中國洗衣機(jī)的生產(chǎn)能力和產(chǎn)業(yè)質(zhì)量。 經(jīng) 過 三十年 的發(fā)展 ，我國的洗衣機(jī)年產(chǎn)量已位于世界第一， 將近為 世界總年產(chǎn) 量 的四分之一。 3． 智能洗衣機(jī)的發(fā)展前景 洗衣機(jī)是一個(gè)家庭中不可或缺的家用電器，其發(fā)展速度十分迅速，傳統(tǒng)洗衣機(jī)由智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 于功能的需要和技術(shù)的局限 ， 手動(dòng)控制按紐越來越多 。 而 洗衣機(jī)的 使用操作者一般是家庭婦女、老人、保姆等 ， 相對(duì)而言這些人的文化程度較低 ， 很難掌握正確用法 ， 造成多功能洗衣機(jī)功能上的浪費(fèi)，不能做到盡可能的節(jié)水、節(jié)電、省時(shí)。不但中國如此 ，據(jù)美國消費(fèi)者協(xié)會(huì)亦調(diào)查到 ： “在家用電器中 ， 一般的美國人常用的功能鍵只有 20%～ 30%， 有 80% 的家庭婦女不 能掌握其全部用法。 ”所以控制簡單而且功能完善的家用電器就越來越受歡迎。因此傳統(tǒng)的洗衣機(jī)已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足人們追求現(xiàn)代化的要求。新型的智能洗衣機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。所謂智能洗衣機(jī)是微處理器 和模糊控制技術(shù) 引入到傳統(tǒng)自動(dòng)洗衣機(jī)中的產(chǎn)物。它擁有高度 自動(dòng)化、智能化、人性化的特點(diǎn)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)水、洗滌、漂洗、脫水 等一系列過程的 自動(dòng)完成，還能夠模擬傳統(tǒng)人工手洗的操作方式，總結(jié)人工手洗的操作經(jīng)驗(yàn)，通過模糊推理和 模糊控制來實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的全自動(dòng)化和智能化。由于智能洗衣機(jī)采用了微電腦 控制，擁有較大的程序存儲(chǔ)能力，在洗衣機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)了很多種洗滌模 式，可由用戶任意選擇，能夠最大限度的節(jié)約水、電、洗滌劑，使衣物能夠在盡可能短的時(shí)間內(nèi)用最不磨損衣物的方式將衣物洗到盡量的干凈。智能洗衣機(jī)的出現(xiàn)可以進(jìn)一步改變?nèi)藗兊姆绞剑屓藗兊纳罡雍唵?，更少煩雜。在生活水平高度上升的今天， 人們將 時(shí)間越來越少的分配在不必要的機(jī)械操作中，智 能洗衣機(jī)的市場需求十分巨大。有業(yè)內(nèi)人士表示，尖端洗滌技術(shù)的革新 所表現(xiàn)出的洗衣方式更加注重健康和個(gè)性化，已在市場發(fā)展中倍受歡迎。 模糊控制理論簡述 “ 模糊 ” 是人類感知萬物、獲取知識(shí)、思維推理、決策實(shí)施的重要特征。 1965年， “ 模糊 控制理論 ” 由美國學(xué)者加利福尼亞大學(xué)著名教授 首度提出。模糊控制 是一種 以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)， 運(yùn) 用語言規(guī)則表示方法和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，由模糊推理進(jìn)行判決的 高級(jí)控制策略。模糊控制屬于智能控制范疇，現(xiàn)已發(fā)展成人工智能領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支，其理論發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域廣范，控制效果顯著。與傳統(tǒng)控制理論相比，模糊控制有兩大不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：第一，模糊控制在許多應(yīng)用中可以有效且便捷的實(shí)現(xiàn)人的控制策略和經(jīng)驗(yàn)，這一優(yōu)點(diǎn)自從模糊控制誕生以來就一直受到人們密切的關(guān)注；第二，模糊控制不需要被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型即可實(shí)現(xiàn)較好的控制，這 是因?yàn)楸豢貙?duì)象的動(dòng)態(tài)特性已隱含在模糊控制器輸入、輸出模糊集及模糊規(guī)則中。 如今模糊控制被越來越多的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，尤其是被廣泛應(yīng)用于家電系列中，基于模糊控制的洗衣機(jī)就是其中的一個(gè)典型實(shí)例。智能洗衣機(jī)整個(gè)工作過程的控 制是由單片機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，由單片機(jī)、穩(wěn)壓電源、信號(hào)檢測模塊、振 蕩器、蜂鳴器、智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 功能鍵、顯示電路、驅(qū)動(dòng)電路等組成。智能洗衣機(jī)利用數(shù)字單片機(jī)組成硬件結(jié)構(gòu)，由軟件進(jìn)行模糊化，模糊推理和反模糊化作業(yè)。 智能洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案 1． 洗衣機(jī)控制面板 本次設(shè) 計(jì)的智能洗衣機(jī)定義為基于模糊控制的微電腦程控 式套桶波輪型洗衣機(jī)。其 控制面板分為兩個(gè)部分：按鍵部分和顯示部分。 按鍵部分包括了三個(gè)按鍵：電源鍵、程序鍵、啟動(dòng) /暫停鍵。 （ 1） 電源鍵：手動(dòng)按下電源鍵，即將電源接入至洗衣機(jī)系統(tǒng)。 （ 2） 程序?。哼x擇工作模式。 （ 3） 啟動(dòng)暫停鍵：用于選擇啟動(dòng)或暫時(shí)停止兩種工作狀態(tài)。 顯示部分由一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè) LCD12864 液晶顯示器組成 ，其中 發(fā)光二極管指示電源是否接通 ， 液晶顯示器顯示洗滌模式 、 洗滌狀態(tài) 及剩余時(shí)間 。 2． 智能檢測 待洗衣物的智能檢測是智能洗衣機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)智能的關(guān)鍵技術(shù)之一。智能檢測利用了模糊控制原理，根據(jù)各 類傳感器提供的洗滌物狀態(tài)和 洗衣機(jī)運(yùn)行 參數(shù)進(jìn)行模 糊推理。通過對(duì)布 量、 布 質(zhì)、溫度、濁度的檢測來確定洗滌過程中的洗滌水位，洗滌時(shí)間，漂洗次數(shù)，排水時(shí)間，脫水時(shí)間等等。 3． 智能洗衣機(jī)工作流程 人工放入待洗衣物和洗滌劑后，接通電源，選擇好洗滌模式，按下 “啟動(dòng) /暫停 ”鍵。此時(shí)洗衣機(jī)進(jìn)入智檢過程。 首先波輪正轉(zhuǎn) 3s，斷電，初步確定水位。然后開進(jìn)水閥，進(jìn)水至檢測水位，波輪正轉(zhuǎn) 30s，斷電，進(jìn)行布量 分析判斷 ，確定洗滌水位。繼續(xù)進(jìn)水至已確定的水位，波輪轉(zhuǎn)動(dòng) 15s，斷電，進(jìn)行布質(zhì)分析判斷 ，溫度檢測。通過測得的數(shù)據(jù)初步得出洗滌時(shí)間 ，進(jìn)入 “ 洗滌 ” 過程。 洗滌有三種模式：標(biāo)準(zhǔn)洗滌模式、快速洗滌模式、脫水模式。 （ 1） 標(biāo)準(zhǔn)洗滌模式：首先將衣物浸泡至 規(guī)定的時(shí)間，然后通過電機(jī)的正反轉(zhuǎn)對(duì)衣物進(jìn)行洗滌，并通過對(duì)洗滌劑 濁度的分析來修正洗滌時(shí)間。洗滌完畢，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，接通排水閥電機(jī)，打開排水閥，開始排水。當(dāng)水位到達(dá) 0 水位時(shí)，進(jìn) 行 漂洗前的脫水過程。電機(jī)通電，進(jìn)行脫水。到達(dá)預(yù)約時(shí)間 后 ，電機(jī)斷電，稍后關(guān)閉排水閥 。打開進(jìn)水閥，進(jìn)水至規(guī)定水位，起動(dòng)電機(jī)，進(jìn)行衣物的漂洗。漂洗時(shí)間到 ， 電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)， 打開排水閥進(jìn)行排水， 檢測水的濁度， 若濁度不達(dá)標(biāo)需重復(fù)漂洗程序 （重 復(fù)漂洗智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 程序時(shí)要先進(jìn)行脫水） ，漂洗程序最多重復(fù)兩 次。漂洗結(jié)束之后，進(jìn)行最后的脫水程序。開啟排水閥，排水至 0 水位，電機(jī)間斷和連續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)規(guī)定時(shí)間后，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)， 關(guān)閉排水閥 ，蜂鳴器提示洗滌結(jié)束，軟件切斷電源。 （ 2） 快速洗滌模式：電機(jī)正反轉(zhuǎn)對(duì)衣物進(jìn)行洗滌，至預(yù)約時(shí)間，進(jìn)入漂洗程序。第一次漂洗完后，排水時(shí)檢測水的濁 度，待脫水完畢，若測得的濁度不達(dá)標(biāo)則進(jìn)行二次漂洗，二次漂洗之后 進(jìn)行最后脫水。脫水完畢，蜂鳴器提示洗滌結(jié)束，軟件切斷電源。 （ 3） 脫水模式：打開排水閥進(jìn)行排水，待水位為 0 水位，啟動(dòng)電機(jī)，進(jìn) 行脫水，至預(yù)約脫水時(shí)間，蜂鳴器提示脫水結(jié)束，軟件切斷電源。 智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 2 系統(tǒng)概述 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹 如圖 1 所示為智能洗衣機(jī) 控制系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)框圖。智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng) 采用AT89C52 單片機(jī) 為主控制芯片 。外圍電路包括電源電路，振蕩電路，復(fù)位電路，驅(qū)動(dòng)電路，蜂鳴器電路，負(fù)載傳感器模塊，水位傳感器模塊，溫度傳感器模塊，濁度傳感器模塊， LCD 顯示模塊，鍵盤輸入模塊等。 圖 1 智能洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 （ 1） 電源電路 本次設(shè)計(jì) 中電源電路 用于 將 220V的市交流電轉(zhuǎn)為所需要的直流電壓。 220V 市電先經(jīng)變壓器降壓，然后經(jīng)過二極管橋式整流，電容濾波后送入集成穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓，然后 將 穩(wěn)定的直流電壓 輸送給 智能洗衣機(jī)控制 系統(tǒng) 電路的 其他用電模塊 。 （ 2） 驅(qū)動(dòng)電路 洗衣機(jī)所用的電動(dòng)機(jī)，電源開關(guān)線圈，進(jìn)水電磁閥，排水電磁閥均為需要 220V市電來帶動(dòng)的負(fù)載，而單片機(jī)不能直接控制市電， 因此 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)在本次設(shè)計(jì)中相當(dāng)重要。本設(shè)計(jì)中采用的驅(qū)動(dòng)電路由光電耦合器 MOC3041 和大功率晶閘管構(gòu)成。MOC3041 是常用的雙向晶閘管輸出的光電耦合器，帶過零觸發(fā)電路，輸 入端的控制電源電路 振蕩電路 復(fù)位電路 鍵盤輸入 溫度傳感器 水位傳感器 負(fù)載傳感器 溫度傳感器 驅(qū)動(dòng)電路 排水閥 開關(guān)線圈 進(jìn)水閥 電機(jī) LCD 顯示 蜂鳴器電路 AT89C52 單片機(jī) 智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 電流為 15mA，輸出端額定電壓為 400V，最大重復(fù)浪電流為 1A，輸入輸出端隔離電壓為 7500V，有很好的隔離性 。 單片機(jī)將控制信號(hào)傳遞給 MOC3041 的輸入端，經(jīng)MOC3041 的輸出 端 來控制大功率晶閘管的控制端， 從而 由大功率晶閘管來控制相應(yīng)的負(fù)載。 這種設(shè)計(jì)方式可以使系統(tǒng)強(qiáng)弱電之間具有很好的隔離效果，控制方便，性能穩(wěn)定。 （ 3） 傳感器模塊 傳感器模塊包括溫度傳感器模塊，水位 傳感器模塊，負(fù)載傳感器模塊和濁度傳感器模塊。傳感器模塊主要是用來將相應(yīng)傳感器檢測的 信號(hào)送入 AT89C52 單片機(jī)中。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)特定信 號(hào)的檢測，使 洗衣機(jī)得以實(shí)現(xiàn)智能控制 。 （ 4） 鍵盤輸入模塊 本次設(shè)計(jì)中鍵盤輸入電路的設(shè)計(jì)是方便用戶來自行選擇洗滌模式和控制洗滌程序的啟動(dòng) /暫停的。由于本次設(shè)計(jì)力求使洗衣機(jī)使用更為簡單，高度實(shí)現(xiàn)智能化，鍵盤按鍵僅有兩個(gè)，設(shè)計(jì)簡單，采用獨(dú)立鍵盤形式。 （ 5） 蜂鳴器電路 用蜂鳴器作為發(fā)聲元件，可以在需要的時(shí)候發(fā)出聲響，在洗衣機(jī)系統(tǒng)中可用于提示洗衣過程結(jié)束及對(duì)洗滌過程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行報(bào)警。 主要芯片及元器件介紹 1． AT89C52 單片機(jī) 本設(shè)計(jì)采用的主控芯片為 AT89C52 單片機(jī)。 AT89C52 單片機(jī) 由 ATMEL 公司生產(chǎn)，屬于 51 系列單片機(jī)的一種，是一種低電壓、高性能的 8 位 CMOS 單片機(jī)，片內(nèi)置有通用 8 位中央處理器和 FLASH 單元，兼容 MCS51 指令系統(tǒng)。 AT89C52 單片機(jī)存儲(chǔ)器采用哈佛結(jié)構(gòu)，程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間是相互獨(dú)立，分別是含有 8K 可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256B 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，兩種存儲(chǔ)器都有各自獨(dú)立的尋址方式和尋址空間。 如圖 2 所示為 AT89C52 單片機(jī)的引腳示意圖。 AT89C52 單片機(jī)共 40 個(gè)引腳，有32 個(gè)雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，內(nèi)含 2 個(gè)外部中斷口， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ， 2 個(gè)全雙工串行通信口， 2 個(gè)讀寫口線。 智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 圖 2 AT89C52 單片機(jī)引腳示意圖 其引腳功能如下： （ 1）主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入， 接＋ 5V電源 GND(Pin20)：接地線 （ 2）外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端。 當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，此引腳接微調(diào)電容和石英晶體；當(dāng)采用外接時(shí)鐘源時(shí)，引腳接振蕩器信號(hào)。 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端。 當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，和 Pin 19 的接法一樣；當(dāng)采用外部時(shí)鐘源時(shí)，此引腳懸空 。 （ 3）控制引腳（ 4 根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。Vpp 為第二引腳功能，當(dāng)對(duì)片內(nèi) Flash進(jìn)行編程時(shí)，此引腳接入編程電壓。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)。若訪問外部程序存儲(chǔ)器（ ROM）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， ALE 將用于鎖存低 8 位的地址。此時(shí)， ALE 仍會(huì)以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出一個(gè)固定的脈沖信號(hào)， 可用于對(duì)外輸出時(shí)鐘或定時(shí)。此外，可通過對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）中的 8EH 單元的 D0 位置位，可以禁止 ALE 操作。該位置位后，只有 MOVX 和 MOVC 指令才能把 ALE 激活 。 智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，當(dāng)為低電平時(shí)外部存儲(chǔ)器讀選通。 EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通 信號(hào) ，接低電平 時(shí) 從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。 （ 4）可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） AT89C52 單片機(jī)有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口，每個(gè)口有 8 位（ 8 根引腳），共 32 根。 P0 口（ ～ ）： 8 位雙向 I/O 口線。 P0 口是一個(gè)漏極開路的 I/O 口。作為輸出口，每一位均可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 負(fù)載。當(dāng)對(duì) 某個(gè) P0 端口寫入 “ 1” 時(shí) ，該引腳可以用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為地址總線（低 8 位）和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用。在這種模式下， P0 不需要外加上拉電阻。 P0 口也可以作為 I/O 口使用，也可以用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，此時(shí)需要加 的外部上拉電阻。 P1 口（ ～ ）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線。 P1 口內(nèi)部具有上拉電阻， P1口輸出緩沖器能夠驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL負(fù)載 。若對(duì) P1 口寫入 “ 1” 的時(shí)候，內(nèi)部上拉電阻就會(huì)把端口拉高，