【正文】 器值為 0～ 1k 左右）時，表示衣物較干凈； 當此端口輸入電壓為 ～ 5v 左右（電位器值為 1k～ 2k左右）時，表示衣物較臟； IOA[4]:衣物質量檢測輸入端口。本次設 計時采用開關式水位傳感器。本設計系統(tǒng)的特點有： （ 1） 分別由 TS 濁度傳感器、負載傳感器和水溫傳感器檢測到衣物的污濁度 ,重量 ,質地和水溫 ,通過洗衣之前的模糊推理來決定洗滌劑的投放時間、洗滌時間、水位、脫水時間。 （ 3） 本設計還考慮到半自動適當?shù)那闆r，用戶可以根據(jù)自己的需求自由選擇洗衣機的工作方式，這一點是通過按鍵來實現(xiàn)的。因此 ,在不久的將來具有模糊控制的家電產(chǎn)品有著極廣泛的應用前景。在 邱 老師的指導下，我的軟件編程得以順利完成。除了敬 佩 邱 老師的專業(yè)水平外， 他 的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 畢業(yè)論文作者（簽字）： 簽字日期： 年 月 日 I 附錄 高等教育自學考試本科畢業(yè)論文開題報告 論文題目： 單片機的全自動洗衣機自動控制系統(tǒng)設計 考生姓名： 胡 超 準考證號： 011808101168 專業(yè)層次： 本 科 院 （系）： 機械與動力工程學院 指導教師： 邱 霖 職 稱 ： 講 師 重慶科技學院 二 O 一 O 年十月二十五日 II 本課題的目的及意義，國內外研究現(xiàn)狀分析 目的 ： 本次課題設計的是 基于模糊控制的全自動洗衣機自動控制系統(tǒng) , 所有的電路都是在單片機的控制下工作的，目前通常采用的是 凌陽科技研發(fā)生產(chǎn) 的 SPCE061A 的單片機，而本設計中采用 SPCE061A 作為控制核心，以單片機 SPCE061A 為核心結合接口芯片及外圍電路以實現(xiàn)洗衣機的智能控制。 得到完全自動的效果。 目前國內外的研究和發(fā)展狀況 ： 全自動洗衣機的發(fā)展首先表現(xiàn)在洗滌方式發(fā)生巨大變化。 另一變化就是高度自動化、智能化、人性化。它能夠完成除開啟電源、放取衣物之外的全部功能，并保證高質量的洗滌效果。由于洗衣過程的控制對象難以用精確的數(shù)學模型來描述，所以采用傳統(tǒng)的控制方法難以取得理想的洗滌效果。其中模糊控制器的設計是關鍵環(huán)節(jié)，采用傳感器檢測洗衣過程必需的物理量，進入模糊控制器，通過模糊推理，實現(xiàn)對洗衣機自動識別衣量，自動識別骯臟程度，自動決定水量功能的控制。本設計中采用了 凌陽公司的 SPCE061A 作為控制核心，以單片機為核心結合接口芯片及外圍電路以實現(xiàn)洗衣機的智能控制。如圖 所示。 V 完成本課題所需的工作條件（如工具書、計算機、實驗、調研等）及解決辦法 計算機一臺、（私人電腦） 實驗設備一套、（實驗室借用設備） 各種編輯軟件、如： Auto CAD 繪圖軟件 protel 繪圖軟件 在圖書館翻閱洗衣機方 面和模糊控制方面的書籍及與單片機相關的書籍。 解決問題的方法和措施 ： 2 種單片機，決定采用 SPCE061A 單片機， 它與用 89C51 相比優(yōu)點突出更于實現(xiàn)，也可以節(jié)省許多時間與資金。 通過 幾個傳感器收集 IV 到的信息， 包括衣物重量， 水位，衣物的臟污程度的信息， 經(jīng)過 處理器 綜合判定后，便自動選擇出最適當?shù)乃?位 、洗滌時間和洗衣動作等工作參數(shù)，并按照衣物的大小及 臟污程度 等信息，執(zhí)行最佳洗滌程序 。硬件結構框圖及軟件流程圖是該系統(tǒng)的重要組成部分 ,在整個控制過程中 ,模糊控制軟件起了決定性的作用。 業(yè)內人士表示，尖端洗滌技術的革新，所表現(xiàn)出的洗衣方式更加注重健康和個性化，已在 市場發(fā)展中倍受歡迎。檢測功能是指通過一系列傳感器來檢測衣量、衣質 、臟污程度、臟污性質等指標；控制功能是指根據(jù)所檢測到的信息來決定洗滌水位、水流方式、洗滌劑投放量和洗滌時間等。人性化還表現(xiàn)在使用的方便和舒適，如子母分洗洗衣機可以做到不同衣 III 物分開洗；斜桶和頂開滾筒可以做到取放衣物方便不需深彎腰；蒸汽烘干功能使得晾曬更加方便， DD 直驅電機在節(jié)能降噪方面效果更加突出，等等?，F(xiàn)在，超音波、電解水、臭氧和蒸汽洗滌的運用，使洗衣機的去污能力從單純依靠洗衣粉、洗滌劑的化學作用和強弱變化的水流機械作用，向更高層次的健康、環(huán)保洗滌方式轉變，特別是電解水、超音波技術在洗衣機行業(yè)的運用幾乎改變了洗衣機的歷史 —— 洗衣不用或少用洗衣粉、洗滌劑，減少化學品對皮膚的損害和對環(huán)境的污染。這就要求設計者們有更高的專業(yè)和技術水平，能夠提出更多好的建 議和新的課題，將人們的需要變成現(xiàn)實，設計出更節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動洗衣機。本設計在洗滌過程中采用了實時模糊控制，提高洗衣質量 ,節(jié)約能源。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意 !最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們 ! 最后我還要感謝我的母校四年來對我的栽培。 他 嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。 在我做設計的過程中遇到了很多問題，都是邱老師耐心的指導和講解，讓我的問題迎刃而解。 （ 5） 由于實際條件的限制，本設計只能在理論上實現(xiàn)，不能做出實際的控制系統(tǒng)，是本設計的遺憾之處。既能保證洗凈衣物又使洗滌時間短，減少衣物的磨損。當達到設定水位時水位傳感器閉合，為 1狀態(tài)。實驗設計時采用電位器來代替。實際中對臟凈程度的檢測是根據(jù)安裝在排水口的紅外線光電傳感器，通過分析透光率的變化曲線，來檢測濁污程度的。主程序中既有模糊控制程序 , 也有用戶根據(jù)實際需要設置的用戶程序。 上述為模糊控制在全自動洗衣機控制器中的應用。 圖 重量隸屬度函數(shù) 圖 衣質隸屬度函數(shù) 圖 臟污程度隸屬度函數(shù) 圖 臟污性質隸屬度函數(shù) 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 4 軟件設 計 19 模糊控制的輸出量 全自動洗衣機模糊控制的輸出是模糊推理的后件，主要包括水位、洗滌時間、洗滌劑投放量和水流強度四個量。模糊控制的優(yōu)勢在于它不需要知道被控對象或過程的數(shù)學模型、對于不確定系統(tǒng)，如非線形系統(tǒng)能有效地控制并且具有較強的魯棒性。比如對于衣物的臟污程度，人們通常用很臟、一般臟、不太臟等這類模糊語言來描述。設計全自動洗衣機的關鍵就是如何根據(jù)檢測到的各項指標來決定洗滌的程式。隨著模糊控制技術應用的廣泛開展以及家電智能化的社會需求，智能洗衣機日益成為洗衣機行業(yè)的主流產(chǎn)品。 ② 將表示在論域范圍的清晰量經(jīng)尺度變換變成實際的控制量。 (4)清晰化 ： 推理結果的獲得，表示模糊控制的規(guī)則推理功能己經(jīng)完成。 模糊控制規(guī)則的生成主要有四種方法 : ① 基于專家的經(jīng)驗和控制工程知識； ② 基 于操作人員的實際控制過程； ③ 基于過程的模糊模型； ④ 基于學習。 規(guī)則庫包括了用模糊語言變量表示的一系列控制規(guī)則。 （ 2）知識庫 ： 知識庫中包含了具體應用領域中的知識和要求的控制目標。模糊化的具體過程如下 : ① 首先對這些數(shù)量進行處理，以變成模糊控制器要求的輸入量。雖然從理論上，維數(shù)越高，控制越精確，但是維數(shù)太高會造成控制規(guī)則過于復雜 ，控制算法的實現(xiàn)也會相當困難。 模糊控制器基本結構 自 1974 年英國科學家 Mamdani 首次將模糊控制理論應用于蒸汽機控制后， 模糊控制在工業(yè)過程控制、家電、交通運輸?shù)确矫娴玫搅藦V泛的應用。原理框圖如圖 ： 成規(guī)則進行模糊決策，得到模糊控制量 。 其基本工作原理是 :微機經(jīng)中斷采樣獲取被控制量的精確值，然后將此量與給定值比較得到偏差信號。 模糊控制系統(tǒng)的組成 模糊控制系統(tǒng)主要有以下四個部分組成 : (1)模糊控制器 :它是模糊控制系統(tǒng)的核心，它是以模糊邏輯推理為主要組成部分，同時又具有模糊化和去模糊化功能的控制器，根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，即可選用系統(tǒng)機，又可選用單板機或單片機 。此部分是模糊控制器的精髓所在。其中 E、 CE、 U 統(tǒng)稱為模糊變量。換言之，傳統(tǒng)的控制理論對于明確系統(tǒng)有強而有力的控制能力， 但對于過于復雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無能為力了。而且它支持標準的 c 語言 ,可以實現(xiàn) c 語言與凌陽匯編語言的相互調用。 洗衣機洗衣時間一般在幾十分鐘左右，所以我們設計了兩位一體的顯示器，顯示時我們不需要小數(shù)點。這種數(shù)碼管的每個線段都是一個發(fā)光二極管，因而把它叫做 LED 數(shù)碼管。 電機控制電路圖如 所示： 圖 電機控制電路 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 3 自動控制系統(tǒng)的電路設計 11 顯示電路 設計 狀態(tài)顯示電路 D0、 D D D3 為衣物檢測狀態(tài)顯示， D0、 D D D3分別表示為衣物輕，衣物重，臟度低，臟度重。采用這種控制方式可以方便地實現(xiàn)電機的正反轉和轉速變化。當水滿時開關自動閉合，三極管 9013 導通，則給輸入口一個低位信號。 在我們模擬過程中，由于時間與經(jīng)費的限制，我們用電位器代替了傳感器的檢測，通過給不同的電位器值來讓系統(tǒng) CPU 檢測需要洗滌的時間和強度。VDDP 為 PLL鎖相環(huán)電源，接 SPCE061A 的7腳； VDD 和 VDDA 為數(shù)字電源，分別接 SPCE061A 的 15 腳和 36 腳； AVSS1是模擬地，接 SPCE061A 的 24 腳； VSS 是數(shù)字地，接 SPCE061A 的 38腳 。 圖 電 源電路 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 3 自動控制系統(tǒng)的電路設計 9 5V 直流電壓經(jīng)過 SPY0029 后給整個系統(tǒng)供電。在此選用的是在負載兩端并聯(lián)電容器 C。這里采用的是單向橋式整流電路。穩(wěn)壓電路的作用是當電網(wǎng)電壓波動、負載和溫度變化時，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。 圖 語音輸出電路 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 3 自動控制系統(tǒng)的電路設計 8 電源電路 設計 在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。也就是說，它輸出的僅僅是高低正電壓，只能使揚聲器的振片在一個方向振動。通過 PLL 對實時時鐘 32768Hz 盡心倍頻處理，產(chǎn)生出 Fosc 信號，作為系統(tǒng)的時鐘源。例：設 I/O口為帶下拉電阻的輸入端口，在連接硬件時不用再外接下拉電路。每個獨立的位可通過以下 3 種控制向量來作設定： I/O 數(shù)據(jù)向量 Data I/O 方向向量 Direction I/O 方式向量 Attribution 每 3 個對應的控制向量組合在一起，形成一個控制字，用來定義相對應 I/O 端口位的輸入輸出狀態(tài)和方式。并行口線路成本較高，但是傳輸速率也較高；與并行口相比，串行端口的傳輸速率較低但可以節(jié)省大量的線路成本。 輸入 /輸出接口（簡稱為 I/O 口）是單片機與外設交換信息的通道。 PROBE 的另一頭是標準 25 針打印機接口，直接連接到計算機打印口與上位機通訊，在計算機 IDE 集成開發(fā)環(huán)境軟件包下，完成在線調試功能。它既是一個編程器（即程序燒寫器），又是一個實時在線調試器。電機驅動電路很簡單。其工作原理是 :將水位的高低通過導管轉換成一個測試內腔氣體變化的壓力 ,驅動內腔上方的一塊隔膜移動 ,帶動隔膜中心 的磁芯在某線圈內移動 ,從而線圈電感發(fā)生變化。因此通過檢測 V值可知光透度的大小。我們根據(jù) 全自動洗衣機的自動控制系統(tǒng) 工作原理，給出了 硬件結構框圖 ，如圖 所示。因此，即人們只需輕輕一按洗衣機的啟動鍵，余下的事就都由洗衣機自動完成了 。 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 2 全自動洗衣機自動控制系統(tǒng)的硬件設計 2 2 全自動洗衣機 自動控制系統(tǒng)的 硬件 設計 硬件結構框圖及軟件流程圖是該系統(tǒng)的重要組成部分 ,在整個控制過程中 ,模糊控制軟件起了決定性的作用。洗滌程序是通過模糊推理得到的，故能達到好的洗滌效果。在自動控制系統(tǒng)中，被控對象的輸出量即被控量是要求嚴格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值，例如溫度， 壓力 或飛行航跡等；而控制裝置則是對被控對象施加控制作用的機 構的總體，它可以采用不同的原理和方式對被控對象進行控制，但最基本的一種是基于 反饋控制原理 的反饋控制系統(tǒng)。 關鍵詞： 模糊控制 ,單片機 ,全自動洗衣機 ,SPCE061A 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 英文摘要 II SCM fullautomatic washing machine is automatic control system design ABSTRACT The automatic control system of the automatic Washing Mac