【正文】 e main control chip， the power supply circuit， drive circuit， sensor circuit， display circuit， the keyboard input circuit， etc. Because it equipped with the powerful single chip microputer named AT89C52， this washing machine has many advantages over its strong controlling ability， simple hardware structure and so on. Key words : AT89C52 single chip。 1858 年，美國人漢密爾頓 1910 年美國人研制 出 了第一臺電動 式 洗衣機。洗衣機工業(yè) 快速迅猛地 發(fā)展起來。 70 年代生產(chǎn)出了波輪式套桶全自動洗衣機。 2． 我國洗衣機的發(fā)展現(xiàn)狀 洗衣機在中國起步較晚， 1978 年才 開始 正式生產(chǎn)家用洗衣機。 1983 年，中國洗衣機產(chǎn)量由 1978 年的 400 臺增至 365 萬臺。 3． 智能洗衣機的發(fā)展前景 洗衣機是一個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)洗衣機由智能洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計 2 于功能的需要和技術(shù)的局限 ， 手動控制按紐越來越多 。因此傳統(tǒng)的洗衣機已經(jīng)遠不能滿足人們追求現(xiàn)代化的要求。由于智能洗衣機采用了微電腦 控制，擁有較大的程序存儲能力，在洗衣機內(nèi)部存儲了很多種洗滌模 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間內(nèi)用最不磨損衣物的方式將衣物洗到盡量的干凈。 模糊控制理論簡述 “ 模糊 ” 是人類感知萬物、獲取知識、思維推理、決策實施的重要特征。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：第一，模糊控制在許多應(yīng)用中可以有效且便捷的實現(xiàn)人的控制策略和經(jīng)驗，這一優(yōu)點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象的數(shù)學(xué)模型即可實現(xiàn)較好的控制，這 是因為被控對象的動態(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。 智能洗衣機的設(shè)計方案 1． 洗衣機控制面板 本次設(shè) 計的智能洗衣機定義為基于模糊控制的微電腦程控 式套桶波輪型洗衣機。 （ 2） 程序健：選擇工作模式。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 洗衣機運行 參數(shù)進行模 糊推理。 首先波輪正轉(zhuǎn) 3s，斷電，初步確定水位。 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。電機通電，進行脫水。漂洗結(jié)束之后，進行最后的脫水程序。脫水完畢，蜂鳴器提示洗滌結(jié)束，軟件切斷電源。外圍電路包括電源電路，振蕩電路，復(fù)位電路，驅(qū)動電路，蜂鳴器電路，負載傳感器模塊，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。本設(shè)計中采用的驅(qū)動電路由光電耦合器 MOC3041 和大功率晶閘管構(gòu)成。 （ 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，負載傳感器模塊和濁度傳感器模塊。由于本次設(shè)計力求使洗衣機使用更為簡單，高度實現(xiàn)智能化，鍵盤按鍵僅有兩個，設(shè)計簡單，采用獨立鍵盤形式。 AT89C52 單片機存儲器采用哈佛結(jié)構(gòu)，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器空間是相互獨立，分別是含有 8K 可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256B 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，兩種存儲器都有各自獨立的尋址方式和尋址空間。 當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時，此引腳接微調(diào)電容和石英晶體；當(dāng)采用外接時鐘源時，引腳接振蕩器信號。Vpp 為第二引腳功能，當(dāng)對片內(nèi) Flash進行編程時，此引腳接入編程電壓。此外，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）中的 8EH 單元的 D0 位置位，可以禁止 ALE 操作。 （ 4）可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） AT89C52 單片機有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口，每個口有 8 位（ 8 根引腳），共 32 根。當(dāng)對 某個 P0 端口寫入 “ 1” 時 ，該引腳可以用作高阻抗輸入。 P1 口（ ～ ）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線。此外， 和 分別可以作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入和定時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入。當(dāng)作為輸入使用時，被外部拉低的引腳因為其內(nèi)部電阻，將會輸出電流。在 Flash編程或者校驗時， P2 口也用于接收高 8 位地址和某些控制信號。當(dāng)作為輸入使用時，被外部拉低的引腳因為其內(nèi)部電阻，將會輸出電流。 表 2 為 12864 的引腳功能表?？梢詼y得電動機在不同階段的反電動勢 .應(yīng)用于洗衣機中可以通過模糊推論得出布量和布質(zhì)的信息 .其電路 示意 圖如圖 3 所示： 圖 3 負載傳感器電路 示意 圖 起動主電機旋轉(zhuǎn)，等電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后切斷電源，主電機由于 慣性繼續(xù) 轉(zhuǎn) 動 直到停止 .在主電機斷電慣性旋轉(zhuǎn)時 ， 主電機處于發(fā)電狀態(tài) ， 會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢輸出 .如果負載較大主電機處于發(fā)電狀態(tài)的時間就長，如果負載較小則主電機處于發(fā)電狀態(tài)的時間就相對較短。它可以提供 9 位 (二進制 )溫度讀數(shù)，指示器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入 DSl8B20或從 DSl8B20 送出，因此從主機 CPU 到 DSl8B20 僅需一條線 (和地線 )，不需要用戶自行去進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。如圖 6 所示是諧振式水位傳感器的結(jié)構(gòu)圖。導(dǎo)板 中心有導(dǎo)向軸，受外殼的支撐點限位，使導(dǎo)板上下平行移動，不致偏移。由圖可以看出諧振式水們傳感器的輸出特性曲線基本上呈線性變化。 圖 7 水位與振蕩頻率的對應(yīng)關(guān)系圖 6． 濁度傳感器 TS 濁度傳感器是 GE 公司專門為了用于家電產(chǎn)品中的檢測水濁度的低成本傳感智能洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計 14 器，主要用于洗衣機、洗碗機等產(chǎn)品的水污濁程度的測量。光接收端把透過的光強度轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電流大小 ， 透過的光多 ， 電流大 ， 反之透過的光少 ， 電流小。從集成穩(wěn)壓器 7815輸出端輸出的 15V電壓直接用于給 V/F轉(zhuǎn)換器供電，從集成穩(wěn)壓器 7805輸出端輸出的 5V電壓用于給其他直流低壓部分提供電源。電容 C C3選用 。濁度傳感器輸出端 Q的電壓信號送到壓頻轉(zhuǎn)換 LMX31的 7號引腳， LMX31將電壓信號轉(zhuǎn)換成頻率信號經(jīng) 3號引腳送入到單片機中進行運算，從而判斷出洗滌劑的濁度及其變化率。 RS、 RW、 EN為智能洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計 17 LCD與單片機之間的讀寫控制信號，通過對其控制可以實現(xiàn)對 LCD的讀寫控制。如圖 15所示，獨立鍵盤共有兩個按鍵，其中一個按鍵用于選擇洗滌模式，另一個用于控制洗衣機的啟動和暫停。其電路圖如圖 17智能洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計 19 所示。 根據(jù)模糊控制的要求 ， 我們專門研究了衣物量變化時 ， 洗凈率與水位、 洗滌時間的關(guān)系。 布量與整形脈沖數(shù)的關(guān)系如圖 18所示。因此 ， 對于不同衣質(zhì)類型其洗滌方式有所不同。圖 20為洗滌過程中 ， 紅外光電傳感器透光率的變化曲線。對于油污性質(zhì)的臟污 ， 由于其溶解速度慢 ， 因而透光率的變化率較小 。此時洗滌劑較為平靜，水中氣泡揮發(fā)氣泡的影響較小，污濁度檢測的誤差較小。 洗滌過程中 濁度的變化率檢測為兩次濁度測量結(jié)果的差值來判斷 ，當(dāng)差值在一定的范圍內(nèi)表示衣物洗凈 ，否則洗滌加時 ；排水過程中對濁度的檢測要求判斷濁度的值，當(dāng)濁度值在一定范圍內(nèi)則表示漂洗干凈 ，否則要進行再次漂洗 。 臟污程度重 臟污程度低 洗滌時間 透光率 圖 20（ a） 臟污程度與洗滌時間的關(guān)系 油污 洗滌時間 泥污 透光率 圖 20（ a） 油污和泥污與洗滌時間的關(guān)系 智能洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計 23 圖 21 模糊控制結(jié)構(gòu)圖 （ 2） 浸泡時間的確定 如果測得的溫度為室溫 ，則浸泡時間短； 如果測得的溫度 為 低 溫 ，測浸泡時間長。 表 4 洗滌時間的確定 規(guī)則表 衣量 時間 水溫 衣量較多 衣量適中 衣量較少 棉多 化纖多 棉多 化纖多 棉多 化纖多 適溫 長 較長 中 較短 短 加短 低溫 加長 長 較長 中 較短 短 （ 5） 漂洗時間的確定 如表 5所示為洗滌時間的確定規(guī)則 負載傳感器 模糊推理 溫度傳感器 水位傳感器 濁度傳感器 漂洗時間 脫水時間 進水時間 排水時間 洗滌時間 水位 智能洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計 24 表 5 漂洗時間的確定 規(guī)則表 衣量 時間 水溫 衣量較多 衣量適中 衣量較少 棉多 化纖多 棉多 化纖多 棉多 化纖多 適溫 長 較長 中 較短 短 加短 低溫 加長 長 較長 中 較短 短 （ 6）脫水時間的確定 如果檢測到的衣量較多，脫水時間較長； 如果檢測到的衣量為中，脫水時間為中； 如果檢測到的衣量較少，脫水時間較短。 //啟動暫停按鍵 void keyscan()。 //延時消抖 if(mode==0) { while(!mode)。 } if(modenum==3) { photodisplay(0， 3， 5)。 if(start_pause==0) { while(!start_pause)。 xidimode=2。 bit Init_DS18B20()。 endif //====================================================================// include bit Init_DS18B20() { bit dat=0。 //單片機將 DQ 拉低 DelayUs2x(200)。 //15~60us 后 接收 60240us 的存在脈沖 dat=DQ。 for (i=8。0x01。 } DelayUs2x(25)。i0。 // 給脈沖信號 if(DQ==1) dat|=0x80。 Init_DS18B20()。 Init_DS18B20()。 //低位 MSB=ReadOneChar()。 } //====================================================================// ifndef __LCD_12864_H__ define __LCD_12864_H__ include include include define LCD_data P0 //數(shù)據(jù)口 define delayNOP()。_nop_()。 sbit lcden=P1^2。 void Check_Busy()。 void diyihang(uint z)。 void kaishi_window()。 void fanbai_ready()。 uchar code str4[]= 。 P0=0xff。 } void write_(uchar cmd) //寫命令 { Check_Busy()。 lcden = 1。 智能洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計 33 lcdrs = 1。 delayNOP()。 write_(0x80+z)。 write_(0x88+z)。 //清屏 delay_ms(5)。 dierhang(1)。 disihang(1)。 dierhang(1)。 write_(0x30)。 write_(0x0c)。 write_(0x06)。 write_(0x34)。 //先寫入水平 坐標(biāo)值 write_(0x80)。 delay_ms(1)。 write_(0x88)。 delay_ms(1)。 if(y1) { fanbaiflag=0x08。i16。jwidth。 } write_(0x36)。 endif //====================================================================// include void DelayUs2x(uchar t) { while(t)。x) for(y=123。 //初始化 12864 init_t0()。本系統(tǒng)有如下特點： （ 1） 系統(tǒng)用負載傳感器來實 現(xiàn)對衣量和衣質(zhì)的檢測分析，用溫度器 DS18B20來檢測水溫，用 TS濁度傳感器來判斷衣物的洗凈程度，用諧振式水 位傳感器來實現(xiàn)對水位的檢測。用戶可以根據(jù)自己的需要 手動 選擇洗衣機的工作方式 。 在 近兩個多月的 快速學(xué)習(xí)實踐過程中我收獲