【正文】 ... 50 體會(huì) ............................................................... 50 展望 ............................................................... 51 致 謝 ................................................................... 52 參考文獻(xiàn) ................................................................ 53 附錄一 總程序 .......................................................... 54 附錄二 硬件電路圖 ....................................................... 60 附錄三 實(shí)物圖 ........................................................... 61 6 第 1 章 概述 洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì)思想簡(jiǎn)介 傳統(tǒng)的全自動(dòng)洗衣機(jī)有 2 種 : 一種是機(jī)械控制式 ,一種是程序控制式。在嚴(yán)格意義上這 2 種洗衣機(jī)并不能稱作全自動(dòng) , 因?yàn)樗鼈兌夹枰诉M(jìn)行衣質(zhì)、衣量判斷 , 并確定洗衣時(shí)間。所以控制簡(jiǎn)單而且功能完善的家用電器就越來越受歡迎。隨著模糊控制技術(shù)應(yīng)用的廣泛開展 , 人類的這種愿望就有了實(shí)現(xiàn)的機(jī)會(huì)。模糊控制在電器上的應(yīng)用在世界范圍內(nèi)得到普遍重視。 洗衣 機(jī)也向著幾個(gè)明顯的方向發(fā)展。 智能化。傳統(tǒng)的洗衣機(jī)只按進(jìn)水→漂洗→出水→甩干這幾個(gè)工作過程進(jìn)行合理組合工作。而智能洗衣機(jī)除了實(shí)現(xiàn)上述的功能之外，還能對(duì)洗滌衣物的衣質(zhì)、衣量、衣物的污臟性質(zhì)以及污濁度進(jìn)行識(shí)別，并根據(jù)具體的情況選擇合適的洗滌劑、水量和水流狀態(tài)進(jìn)行有針對(duì)性的洗滌。洗衣機(jī)智能化技術(shù)有賴于微處理器和傳感器的發(fā)展。 高效節(jié)能。不可再生能源日益減少和人類對(duì)能源要求量日益增加的矛盾，決定了節(jié)能成為整個(gè)社會(huì)活動(dòng)的趨勢(shì)。對(duì)于洗衣機(jī)行業(yè)來說，要在保證洗凈度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)省電、節(jié)水。高效節(jié)能已經(jīng)成為洗衣機(jī)行業(yè)發(fā)展必然 的趨勢(shì)。 靜音。噪音容易使人疲勞，造成神經(jīng)系統(tǒng)緊張，從而影響睡眠、休息和工作。減少噪音污染對(duì)提高生活質(zhì)量具有相當(dāng)?shù)闹匾?。生活水平的提高，家用電器日益增多，家用電器的噪音已?jīng)成為提高生活質(zhì)量的一個(gè)負(fù)面因素。所以，靜音洗衣機(jī)也是洗衣機(jī)行業(yè)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。 鑒于對(duì)市場(chǎng)調(diào)查及現(xiàn)狀的了解我們決定采取以下的設(shè)計(jì)方案。 設(shè)計(jì)中是采用凌陽 spce061a 單片機(jī)作為核心控制芯片，利用其外圍電路接口 IOA，IOB 口來控制外設(shè)電路。通過傳感器檢測(cè)出衣物質(zhì)量，臟凈程度，通過模糊控制判斷屬于哪個(gè)狀態(tài)，對(duì)全局變量賦值，傳給 各個(gè)狀態(tài)，之后主程序調(diào)用各個(gè)狀態(tài)，進(jìn)水狀態(tài)時(shí)用水位傳感器判斷給出的信號(hào)來確定水位是否到，達(dá)到之后就結(jié)束進(jìn)水。當(dāng)洗衣結(jié)束時(shí)利用凌陽單片機(jī)的語音功能報(bào)警。 模糊控制思想 模糊控制是首先對(duì)控制對(duì)象按照人們的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)模糊規(guī)則 , 采用的數(shù)量是模糊量 , 由單片機(jī)對(duì)這些信息按照模糊規(guī)則作出決策來完成自動(dòng)控制。在洗滌衣物過程中 , 衣物7 的多少 , 衣物的濁污程度等都是模糊量 , 所以首先做大量的實(shí)驗(yàn) , 總結(jié)出人為洗滌方式 , 從而形成模糊控制規(guī)則。根據(jù)傳感器接收的信息 ,洗衣機(jī)判斷出衣物多少 ,臟污程度、臟污性質(zhì) , 推理作出模糊 決策。從而完成注水量、洗滌時(shí)間、水流強(qiáng)弱、洗滌方式、脫水時(shí)間、排水等所有功能。 總體設(shè)計(jì)方案 硬件電路模塊 洗衣機(jī)硬件部分分為五大模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要分以下五大模塊： ⑴ 檢測(cè)模塊：檢測(cè)部分主要由各傳感器和 A/D 轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，其又分為：衣物重量，衣物污度檢測(cè)，水位檢測(cè)。其各部分檢測(cè)結(jié)果通過 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)入單片機(jī) CPU 中進(jìn)行處理分析；由于實(shí)驗(yàn)條件影響，在設(shè)計(jì)模擬中我們用電位器來代替重量傳感器和渾濁度傳感器改變輸入量的輸入值； ⑵ 控制模塊：控 制部分是整個(gè)智能洗衣機(jī)的關(guān)鍵部分，由單片機(jī)承擔(dān)處理工作。傳感器將檢測(cè)的數(shù)據(jù)信息傳入到控制器中，在控制器中經(jīng)過分析處理， CPU 將得到數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出控制結(jié)果，如：加水量、洗滌時(shí)間等，并將處理的結(jié)果輸出至執(zhí)行器動(dòng)作； ⑶ 洗滌模塊：洗滌部分主要由機(jī)械部分電動(dòng)機(jī)以及各種開關(guān)構(gòu)成，通過 CPU 控制的電機(jī)正反轉(zhuǎn)以及開關(guān)的閉、合完成各種洗滌動(dòng)作； ⑷ 語音模塊：語音部分主要是一個(gè)小的揚(yáng)聲器，通過 CPU 的控制，報(bào)告洗滌的進(jìn)程； ⑸ 顯示模塊：顯示部分是一組 LED 數(shù)碼顯示以及 9 組發(fā)光二極管組成的顯示部分，用來顯示洗滌的時(shí)間以及洗滌的工序。 軟件設(shè)計(jì) 在軟件設(shè)計(jì)上，我們根據(jù)硬件電路進(jìn)行了編寫，初始化后進(jìn)行 調(diào)用檢測(cè)模糊控制子程序，檢測(cè)完畢后依次進(jìn)行調(diào)用進(jìn)水，洗滌，排水，漂洗，排水，脫水，報(bào)警子程序。完成整個(gè)洗衣過程。 第 2 章 單片機(jī)簡(jiǎn)介及應(yīng)用 8 凌陽單片機(jī)簡(jiǎn)介 隨著單片機(jī)功能集成化的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制，擴(kuò)展為控制處理數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號(hào)處理， DSP（ Digital Signal Processing）等領(lǐng)域。凌陽的16 位單片機(jī)就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè)計(jì)的。她的 CPU 內(nèi)核采用凌陽最新推出的Microcontroller and Signal Processor 16 位 微 機(jī) 處 理 器 芯 片 ， 以 下 簡(jiǎn) 稱amp。micro。’nSP 。圍繞 amp。micro。’nSP 所形成的 16 位 amp。micro?！痭SP 系列單片機(jī)，以下簡(jiǎn)稱 amp。micro?！痭SP 家族。采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu)，它以 amp。micro。’nSP 內(nèi)核為中心集成不同規(guī)模的 ROM PAM 和功能豐富的各種外設(shè)部件。 amp。micro?！痭SP 內(nèi)核是一個(gè)通用 的和結(jié)構(gòu)。除此之外的其它功能模塊均為可選結(jié)構(gòu)。以及這種結(jié)構(gòu)可大可小可有可無，借助這種通用結(jié)構(gòu)附加可選結(jié)構(gòu)的積木式的構(gòu)成，便可成為各種系列的派生產(chǎn)品，以適合不同場(chǎng)合，這樣做無疑會(huì)使每種派生產(chǎn)品具有更強(qiáng)的功能和更低的成本。 amp。micro?！痭SP 家族有有以下特點(diǎn)：體積小 ，集成度高，可靠性好易于擴(kuò)展。 amp。micro?！痭SP 家族把各功能把各功能部件模塊化地集成在一個(gè)芯片里。內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，因?yàn)闇p少了各功能部件之間的連接，提高了其可靠性和抗干擾能力，另外，模塊化的結(jié)構(gòu)易于系列的擴(kuò)展，以適應(yīng)不同用戶的需求。具有較 強(qiáng)的中斷處理能力。 μ’nSPTM 家族的中斷系統(tǒng)支持 10個(gè)中斷向量及 10 余個(gè)中斷源，適合實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域。高性能價(jià)格比： μ’nSPTM 家族片內(nèi)帶有高尋址能力的 ROM，靜態(tài) RAM 和多功能的 I/O 口，另外 μ’nSPTM 的指令系統(tǒng)提供出具有較高運(yùn)算速度的 16 位， 16 位的乘法運(yùn)算指令和內(nèi)積運(yùn)算指令，為其應(yīng)用添加了DSP功能，使得 μ’nSPTM 家族運(yùn)用在復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理方面既很便利又比專用的 DSP芯片廉價(jià)。功能強(qiáng)、效率高的指令系統(tǒng)： μ’nSPTM 的指令系統(tǒng)的指令格式緊湊，執(zhí)行迅速，并且其指令結(jié)構(gòu)提供了對(duì)高級(jí)語言的支持，這 可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間。低功耗、低電壓： μ’nSPTM 家族采用 CMOS 制造工藝，同時(shí)增加了軟件激發(fā)的弱振方式，空閑方式和掉電方式，極大地降低了其功耗，另外， μ’nSPTM 家族的工作電壓范圍大，能在低電壓供電時(shí)正常工作，且能用電池供電，這對(duì)于其在野外作業(yè)等領(lǐng)域中的應(yīng)用具有特殊的意義。 9 圖 u’ n SP家族的模塊式結(jié)構(gòu) μ ’nSP ?內(nèi)核是一個(gè)通用的核結(jié)構(gòu)。除此之外的其它功能模塊均為可選結(jié)構(gòu)，亦即這種結(jié)構(gòu)可大可小或可有可無。借助這種通用結(jié)構(gòu)附加可選結(jié)構(gòu)的積木式的構(gòu)成，便可形成各種不同系列派 生產(chǎn)品，以適合不同的應(yīng)用場(chǎng)合。這樣做無疑會(huì)使每一種派生產(chǎn)品具有更強(qiáng)的功能和更低的成本。 μ ’nSP ? 家族的特點(diǎn) ? 體積小、集成度高、可靠性好且易于擴(kuò)展 μ ’ nSP?家族把各功能部件模塊化地集成在一個(gè)芯片里，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，因而減少了各功能部件之間的連線，提高了其可靠性和抗干擾能力。另外，模塊化的結(jié)構(gòu)易于系統(tǒng)擴(kuò)展，以適應(yīng)不同用戶的需求。 ? 具有較強(qiáng)的中斷處理能力 μ ’ nSP?家族的中斷系統(tǒng)支持 10個(gè)中斷向量及 10余個(gè)中斷源，適合實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域。 ? 高性能價(jià)格比 μ ’ nSP?家族片內(nèi)帶有高尋址能力的 ROM、靜態(tài) RAM 和多功能的 I/O 口。另外，μ ’ nSP?的指令系統(tǒng)提供具有較高運(yùn)算速度的 16 位 16 位的乘法運(yùn)算指令和內(nèi)積運(yùn)算指令，為其應(yīng)用增添了 DSP 功能，使得μ ’ nSP?家族運(yùn)用在復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理方面既很便利，又比專用的 DSP 芯片廉價(jià)。 10 ? 功能強(qiáng)、效率高的指令系統(tǒng) μ ’ nSP?指令系統(tǒng)的指令格式緊湊，執(zhí)行迅速 ,并且其指令結(jié)構(gòu)提供了對(duì)高級(jí)語言的支持 ,這可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間。 ? 低功耗、低電壓 μ ’ nSP?家族采用 CMOS 制造工 藝，同時(shí)增加了軟件激發(fā)的弱振方式、空閑方式和掉電方式，極大地降低了其功耗。另外，μ ’ nSP?家族的工作電壓范圍大，能在低電壓供電時(shí)正常工作，且能用電池供電。這對(duì)于其在野外作業(yè)等領(lǐng)域中的應(yīng)用具有特殊的意義。 SPCE061A 簡(jiǎn)介 SPCE061A 是繼μ ’ nSP?系列產(chǎn)品 SPCE500A 等之后凌陽科技推出的又一款 16 位結(jié)構(gòu)的微控制器。與 SPCE500A 不同的是，在存儲(chǔ)器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能， SPCE061A 里只內(nèi)嵌 32K 字的閃存（ FLASH）。較高的處理速度使μ ’ nSP?能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)。因此，與 SPCE500A 相比，以μ ’ nSP?為核心的 SPCE061A 微控制器是適用于數(shù)字語音識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟(jì)的選擇。 性能 ? 16 位μ ’ nSP?微處理器； ? 工作電壓 (CPU) VDD 為 ~ (I/O) VDDH 為 ~ ? CPU 時(shí)鐘： ~ ； ? 內(nèi)置 2K 字 SRAM； ? 內(nèi)置 32K FLASH； ? 可編程音頻處理； ? 晶體振蕩器 。 ? 系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下 (時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài) )，耗電僅為 2μ ； ? 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 (可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值 )； ? 2 個(gè) 10 位 DAC(數(shù) 模轉(zhuǎn)換 )輸出通道； ? 32 位通用可編程輸入 /輸出端口； ? 14 個(gè)中斷源可來自定時(shí)器 A / B，時(shí)基， 2 個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，鍵喚醒； 11 ? 具備觸鍵喚醒的功能； ? 使用凌陽音頻編碼 SACM_S240 方式 ( 位 /秒 )，能容納 210 秒的語音數(shù)據(jù)； ? 鎖相環(huán) PLL 振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)； ? 32768Hz 實(shí)時(shí)時(shí)鐘； ? 7 通道 10 位電壓模 數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)和單通道聲音模 數(shù)轉(zhuǎn)換器； ? 聲音模 數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動(dòng)增益控制 (AGC)功能； ? 具備串行設(shè)備接口； ? 具有低電壓復(fù)位 (LVR)功能和低電壓監(jiān)測(cè) (LVD)功能； ? 內(nèi)置在線仿真電路 ICE（ In Circuit Emulator）接口； ? 具有保密能力； ? 具有 WatchDog 功能。 結(jié)構(gòu)概覽 圖 SPCE061A 的結(jié)構(gòu) 12 芯片的引腳排列和說明 圖 SPCE061A 引腳框圖 SPCE061A 有兩種封裝片，一種為 84 個(gè)引腳， PLCC84 封裝形式 u’Nspce 061a 的最小系統(tǒng)的外圍電路 最小系統(tǒng)接線如圖 所示，在 OSC0、 OSC1 端接上晶振及諧振電容，在鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入 VCP 端接上相應(yīng)的電容電阻后即可工作 。 其它不用的電源端和地端接上 F 的去藕電容提高抗干擾能力 。 圖 SPCE061A 最小系統(tǒng)原理圖 13 SPCE061A 的功能模塊簡(jiǎn)介 通用 I/O 口 輸入 /輸出接口（也可簡(jiǎn)稱為 I/O 口）是單片機(jī)與外設(shè)交換信息的通道。輸入端口負(fù)責(zé)從外 界接收檢測(cè)信號(hào)、鍵盤信號(hào)等各種開關(guān)量信號(hào)。輸出端口負(fù)責(zé)向外界輸送由內(nèi)部電路產(chǎn)生的處理 結(jié)果、顯示信息、控制命令、驅(qū)動(dòng)信號(hào)等。 unSP 內(nèi)有并行和串行兩種方式的I/O 口。 SPCE061A 有兩個(gè) 16 位通用的并行 I/O 口： A 口和 B 口。這兩個(gè)口的每一位都可 通過編程單獨(dú)定義成輸入 或輸出口。 A 口的 IOA0~IOA7 用作輸入口時(shí)具有喚醒功能，即具有輸入電平變化引起 CPU 中斷功能。 在那些用電池供電、追求低能耗的應(yīng)用場(chǎng)合，可以應(yīng)用 CPU 的睡眠模式（通過軟件設(shè)置）以降 低功耗，需要時(shí)以按鍵來喚醒 CPU，使其進(jìn)入工作狀態(tài)。例如：手持遙控器、電子字典、 PDA、 計(jì)算器、移動(dòng)電話等。 圖 是 SPCE061A 的 I/O 端口結(jié)構(gòu)圖。與其它的單片機(jī)相