基于8051單片機(jī)全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)(已修改)
2025-07-10 00:01 本頁(yè)面
【正文】 基于8051單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)基于8051單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)【摘要】：本文介紹模糊控制在全自動(dòng)洗衣機(jī)中的應(yīng)用，包括模糊全自動(dòng)洗衣機(jī)的模糊推理、物理量檢測(cè)以及它的洗衣過(guò)程和控制電路。其中控制電路是以宏晶科技生產(chǎn)的高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051系列的STC12C5A60S2單片機(jī)為控制電路核心，其主要由電源電路、狀態(tài)檢測(cè)電路、顯示電路和輸出控制電路組成，分別介紹了各控制電路的工作原理和控制元件的組成，在教學(xué)設(shè)計(jì)訓(xùn)練方面具有較好的實(shí)用價(jià)值?！娟P(guān)鍵詞】：模糊控制 單片機(jī) 傳感器 全自動(dòng)洗衣機(jī)一、前言模糊控制是以模糊集理論、模糊語(yǔ)言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種智能控制方法，它從行為上模仿人的模糊推理和決策過(guò)程。該方法首先將操作人員或?qū)＜医?jīng)驗(yàn)編成模糊規(guī)則，然后將來(lái)自傳感器的實(shí)時(shí)信號(hào)模糊化，將模糊化的信號(hào)作為模糊規(guī)則的輸入，完成模糊推理，將推理后的輸出量加到執(zhí)行器上。模糊控制的基本原理如圖一所示，它的核心部分是模糊控制器，模糊控制器的模糊規(guī)律由計(jì)算機(jī)的程序?qū)崿F(xiàn)的。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地實(shí)現(xiàn)人的控制策略和經(jīng)驗(yàn)；第二，模糊控制可以不需要被控對(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。模糊控制原理框圖如圖一所示。圖一 模糊控制原理框圖從傳統(tǒng)控制角度看，傳統(tǒng)全自動(dòng)洗衣機(jī)實(shí)際上是一臺(tái)按事先設(shè)定好的參數(shù)進(jìn)行順序控制的機(jī)器。從這個(gè)意義上說(shuō)，其“全自動(dòng)”并不具有任何功能，它不能根據(jù)情況和條件的變化來(lái)改變參數(shù)；而模糊邏輯控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)向真正的智能化的全自動(dòng)邁進(jìn)了一大步，它的目標(biāo)則是要求根據(jù)所洗衣服的數(shù)量、種類和臟的程度來(lái)決定水的多少、水流的強(qiáng)度和洗衣的時(shí)間，并可以動(dòng)態(tài)的改變參數(shù)，以達(dá)到在洗干凈衣服的情況下還要盡量不傷衣服、省電、省水、省時(shí)的目的；另外，要求操作簡(jiǎn)單，任何人都可以輕松地使用，且能夠把工作情況和過(guò)程顯示出來(lái)。二． 模糊洗衣機(jī)的物理量檢測(cè)要對(duì)洗衣機(jī)進(jìn)行控制，首先要用各種傳感器不斷地檢測(cè)相關(guān)的狀態(tài)，以作為控制的依據(jù)。下面介紹在模糊控制洗衣機(jī)中所用各種參數(shù)的檢測(cè)原理和技術(shù)，在檢測(cè)中要用到光電傳感器、布量傳感器、水溫和水位傳感器等。衣物的骯臟量、骯臟性質(zhì)和洗凈程度等都需要檢測(cè)，以便進(jìn)行工作過(guò)程的整定和控制，污染量和污染性質(zhì)的檢測(cè)是采用紅外光傳感器完成的。利用紅外線在水中的透光和時(shí)間的關(guān)系，通過(guò)模糊推理，以得出檢測(cè)結(jié)果，而這個(gè)結(jié)果就可以用于控制推理。由于直接檢測(cè)衣物的污染狀況是困難的，因此模糊洗衣機(jī)是通過(guò)檢測(cè)洗滌液污染程度，而間接檢測(cè)出衣物的污染量和污染性質(zhì)，因此洗滌液的渾濁程度與衣物污染情況密切相關(guān)。光傳感器由相對(duì)設(shè)于排水閥兩旁的紅外發(fā)光二極管和光敏晶體管構(gòu)成的。發(fā)光二極管透過(guò)洗滌液向光敏晶體二極管發(fā)光，由光敏晶體管轉(zhuǎn)換成電壓，再由微電腦讀取該數(shù)值，由此測(cè)出洗滌液的污染狀況。渾濁度檢測(cè)器構(gòu)造如圖二所示。圖二 渾濁度檢測(cè)器構(gòu)造（A）光傳感器構(gòu)造 （B）渾濁度較低時(shí)信號(hào)情況 （C）渾濁度較高時(shí)信號(hào)情況布量和布質(zhì)的檢測(cè)是在洗滌之前進(jìn)行的。在水位為一定的時(shí)候，布量和布質(zhì)的不同就會(huì)產(chǎn)生不同的布阻抗。通過(guò)給定一定的水位，然后在這個(gè)給定水位和條件下使主電動(dòng)機(jī)進(jìn)行間斷旋轉(zhuǎn)則不同布阻抗就會(huì)使主電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的性能不同，利用主電動(dòng)機(jī)在不同阻抗時(shí)的制動(dòng)特性，就可以推斷出布質(zhì)和布量。硬布質(zhì)的布阻抗較高，軟質(zhì)布的布阻抗較低。在進(jìn)行布質(zhì)和布量檢測(cè)時(shí)，首先注入一定的水位，然后啟動(dòng)主電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，接著斷電讓主電動(dòng)機(jī)以慣性繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)直到停止。在主電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)間內(nèi)，由于慣性，所以它處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，并且會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)輸出。隨著布阻抗的大小不同，主電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)短不同，只要檢測(cè)出主電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)短，就可以反過(guò)來(lái)推理出布阻抗的大小。當(dāng)然，主電動(dòng)機(jī)發(fā)電時(shí)間長(zhǎng)，布阻抗就小，主電動(dòng)機(jī)發(fā)電時(shí)間短，布阻抗就高。在得出布阻抗之后，通過(guò)模糊推理就可以產(chǎn)生相應(yīng)的布質(zhì)和布量。布量傳感器電路如圖三所示。 圖三 布量傳感器電路水溫檢測(cè)由溫度傳感器來(lái)完成，溫度傳感器安裝在洗衣桶的底部，通過(guò)這個(gè)傳感器可以在任何時(shí)候檢測(cè)水溫。常見(jiàn)的溫度傳感器有半導(dǎo)體、熱敏電阻兩大類。水的洗凈力和水溫有很大的關(guān)系，當(dāng)水溫高時(shí)，由于有溶解油類臟污和增加臟污活力及提高洗滌劑的去污能力等復(fù)雜的影響，洗滌能力會(huì)提高。水位檢測(cè)是用一種專用水位傳感器實(shí)現(xiàn)的。這種水位傳感器是一根與缸體等高的空管，它與缸體構(gòu)成一個(gè)連通器，空管的上端有一個(gè)用壓力膜隔開(kāi)的差動(dòng)電感器，當(dāng)缸中有水注入時(shí)，管內(nèi)的空氣被壓縮使壓力膜上壓力增大，繼而推動(dòng)與它聯(lián)動(dòng)的鐵心移動(dòng)，引起線圈的電感量
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