【正文】 械控制式 ,一種是程序控制式。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。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。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。減少噪音污染對(duì)提高生活質(zhì)量具有相當(dāng)?shù)闹匾浴? 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。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。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。 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?！痭SP 。micro。采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu)，它以 amp。micro。 amp。micro。 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。 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)。 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，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)。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。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。 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 。 unSP 內(nèi)有并行和串行兩種方式的I/O 口。 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：設(shè)端口 A 口為帶下拉電阻的輸入口，在連接硬件時(shí)無需在片外接下拉電路。 方向向量 Dir、屬性向量 Attrib 和數(shù)據(jù)向量 Data 分別代表三個(gè)控制口。 Attrib 位決定了在口位的輸入狀態(tài)下是為懸浮式 輸入還是非懸浮式輸入：即‘ 0’為帶上拉 或下拉電阻式輸入，而‘ 1’則為懸浮式輸入。 表 I/O端口的組合控制設(shè)置 15 中斷系統(tǒng) SPCE061A 單片機(jī)中斷系統(tǒng)，可以提供 14 個(gè)中斷源，具有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷嵌套功能。 如下表 。模糊控制理論是建立在模糊集合論基礎(chǔ)上的。 模糊控制統(tǒng)與模糊控制器 模糊控制系統(tǒng) 模糊控制系統(tǒng)是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏 輯推理為基礎(chǔ)的一種非線性系統(tǒng)。 (3)廣義對(duì)象 :包括被控對(duì)象與執(zhí)行機(jī)構(gòu)，被控對(duì)象可以是線性的，也可以是非線性的、定?；驎r(shí)變的等多種情況 。再由模糊子集和模糊控制規(guī)則 (模糊關(guān)系 )根據(jù)模糊推理的合成規(guī)則進(jìn)行模糊決策，得到模糊控制量為 : u e R? 模糊控制系統(tǒng)核心部分為模糊控制器 (圖中虛線框中部分 )。 模糊控制器基本結(jié)構(gòu) 自 1974 年英國(guó)科學(xué)家 Mamdani 首次將模糊控制理論應(yīng)用于蒸汽機(jī)控制后，模糊控制在工業(yè)過程控制、家電、交通運(yùn)輸?shù)确矫娴玫搅藦V泛的應(yīng)用。雖然從理論上，維數(shù)越高，控制越精確，但是維數(shù)太高會(huì)造成控制規(guī)則過于復(fù)雜，控制算法的實(shí)現(xiàn)也會(huì)相當(dāng)困難。模糊化的具體過程如下 : 1)首先對(duì)這些數(shù)量進(jìn)行處理，以變成模糊控制器要求的輸入量。 (2) 知識(shí)庫 知識(shí)庫中包含了具體應(yīng)用領(lǐng)域中的知識(shí)和要求的控制目標(biāo)。 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。 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(yàn)和控制工程知識(shí) 模糊控制規(guī)則具有模糊條件句的形式，它建立了前件中輸入變量與后件中控制變量之間的聯(lián)系。 2)基于操作人員的實(shí)際控制 過程 在許多人工控制的工業(yè)系統(tǒng)中，無法運(yùn)用常規(guī)的控制方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。 4)基于學(xué)習(xí) 模糊控制器除了可以模仿人的決策行為之外，還可以模仿人的學(xué)習(xí)行為，即根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)產(chǎn)生模 糊控制規(guī)則并對(duì)它們進(jìn)行修改。 常用的模糊控制算法有基于 Mamdani 推理的查表法、關(guān)系矩陣法、解析法。 查表法的關(guān)鍵在于制表，生成控制表的方法有兩種 :一種是間接求取法 — 首先由模糊推理合成規(guī)則求出模糊蘊(yùn)含關(guān)系，然后由當(dāng)前的模糊輸入與模糊蘊(yùn)含關(guān)系完成模糊推理運(yùn)算，得到的模糊控制量，經(jīng)精確化則可得到控制表格 。 其中 :i=1， 2，?， m。u 是控制量， ijC 是對(duì)應(yīng)于 iA 、 jB 的控制量的語言變量值。 對(duì)于特定輸入精確量 a、 b，有輸出 : ()u A B R?? A、 B 分別是偏差、偏差變化率的論域。該推理過程是基于模糊邏輯中的蘊(yùn)含關(guān)系及推理規(guī)則來進(jìn)行的。它包 含以下兩部分內(nèi)容 : l)將模糊的控制量經(jīng)清晰化變換，變成表示在論域范圍的清晰量 。 l)重心法 重心法也稱力矩法，是取隸屬度函數(shù)曲線與橫坐標(biāo)圍成面積的中心作為模糊推理的最終輸出值，即 0()()vvv v dvvu v dv?? ?? 對(duì)于具有 m 個(gè)輸出量化級(jí)數(shù)的離散域情況有 101()()mk v kkmvkkv u vvuv????? 重心法在本質(zhì)上是加權(quán)平均法，權(quán)值為推理 結(jié)論模糊集合中各元素的隸屬度。即 0 11NiivvN ?? ?， max ( ( ))i v V vv u v?? 式中， N 為具有相同最大隸屬度輸出的總數(shù)。 基于模 糊控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制器的設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)洗衣機(jī)的使用依賴于人們對(duì)被洗滌衣物的重量、質(zhì)地、臟污程度和臟污性質(zhì)的判斷，并據(jù)此來確定洗滌時(shí)間和洗滌方式。全自動(dòng)洗衣機(jī)的核心是單片機(jī)控制板，它具有檢測(cè)和控制功能。而模糊控制方法卻能很好地解決這個(gè)問題，因?yàn)檫@種方法具有不必建立精確模型、易于實(shí)現(xiàn)、與人的思維方式相一致的特點(diǎn)，它為洗衣機(jī)全自動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)提供了一條有效的途徑。 洗衣機(jī)的模糊控制關(guān)系是一個(gè)多輸入、多輸出的控制系統(tǒng)。 （ 2）根據(jù)確定初始的洗滌時(shí)間和 水流 。輸出量有水流方式（電機(jī)正反轉(zhuǎn)），水位，洗滌時(shí)間 首先，我們將設(shè)計(jì)的洗衣機(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) 。全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)中用到的傳感器有水位傳感器、 重量傳感器、渾濁度傳感器。主程序中既有模糊控制程序 , 也有用戶根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置的用戶程序。實(shí)際中對(duì)臟凈程度的檢測(cè)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(cè)濁污程度的。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)采用電位器來代替。達(dá)到設(shè)定水位時(shí)水位傳感器閉合，為 1 狀態(tài)。 //端口寄存器初始化 *P_IOA_Attrib=0xFFC0。 *P_IOB_Buffer=0x0000。=0xFCFF。 Delay_1s()。 //調(diào)排水狀態(tài)子程序 Water_In()。 //調(diào)脫水狀態(tài)子程序 Warning()。i0。k0。 for(i=5。j)。 1).流程圖如下： Y Y N,j N,i 判斷 j=0? 判斷 i=0? 結(jié)束 開始 定義變量 i ,j 并賦初值 34 圖 電機(jī)正轉(zhuǎn)子程序流程圖 2).電機(jī)正轉(zhuǎn)子程 序清單如下： void Motor_P_Dir() //電機(jī)正轉(zhuǎn)子程序 { *P_IOB_Buffer|=0x0100。 } //延時(shí) 電機(jī)反轉(zhuǎn)子程序及流程圖 電機(jī)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子程序主要用于洗滌狀態(tài)，漂洗狀態(tài)。 //IOB[9]口置 1 *P_IOB_Bufferamp。 1). 數(shù)碼管顯示子程序流程圖如下： 圖 數(shù)碼管顯示子程序流程圖 N,j++ Y 開始 定義變量 主函數(shù)傳遞參數(shù) timer 賦給 i i 對(duì) 10 取余存入 Ge_Wei i 整除 10 存入 Shi_Wei 返回 延時(shí) 位選個(gè)位 IOB[0]IOB[6]顯示 位選十位 IOB[0]IOB[6]顯示 延時(shí) 判斷 j=10? 36 2). 數(shù)碼管顯示子程序清單如下： void Disp_Timer(int timer) //數(shù)碼管顯示子程序 { //定義數(shù)組變量，共陰極數(shù)碼管顯示 0～ 9 int Number_Disp[10]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F}。 //將時(shí)間傳給變量 i Ge_Wei=i%10。j++) //循環(huán)掃描 { *P_IOB_Buffer=Number_Disp[Ge_Wei]+0x0800。 } } 檢測(cè)模糊控制子程序及流程圖 檢測(cè)程序用于 IOA[3]、 IOA[4]端口輸入的狀態(tài)，分別作為衣物臟凈顯示輸入端口和衣物質(zhì)量檢測(cè)輸入端口，通過對(duì)這些狀態(tài)的檢測(cè)并進(jìn)行模糊輸入精確化處理從而確定洗衣狀態(tài)，漂洗狀態(tài)，脫水狀態(tài)等在不同情況下的洗滌，漂洗，脫水時(shí)間。=0x0018。 *P_IOA_Buffer=0x5000。 Dry_Time=4。 Wash2_Time=17。 } case 0x0018: //IOA[3]=1 且 IOA[4]=1 衣物較臟且較重 { Wash1_Time=25。 //IOA[12],IOA[13],IOA[14],IOA[15]口狀態(tài)燈亮 break。 *P_IOB_Bufferamp。 //循環(huán)檢測(cè) IOA 口的數(shù)據(jù) check_highamp。 Delay_1s()。 //進(jìn)水狀態(tài)燈 IOA[7]口燈滅 } 洗滌、漂洗狀態(tài)子程序及流程圖 這兩個(gè)狀態(tài)采用一個(gè)子程序來控制，用調(diào)用時(shí)的參數(shù)來區(qū)分洗滌還是漂洗。 1). 洗滌、漂洗狀態(tài)子程序流程圖如下： 41 N Y 判斷 Wash1_Time=0 N Y 調(diào)用 1s 延時(shí)子程序 調(diào)用電機(jī)反轉(zhuǎn)子程序 Wash1_Time 開始 洗 滌燈亮 IOA[8]賦高電平 調(diào)電機(jī)正轉(zhuǎn)子程序 判斷調(diào)用函數(shù)參數(shù) i=0 調(diào)顯示程序顯示 Wash1_Time 調(diào)顯示程序顯示 Wash1_Time Wash1_Time 調(diào)延時(shí) 1s 子程序 洗滌燈滅 IOA[8]賦低電平 返回 漂洗狀態(tài) 42 圖 洗滌、漂洗狀態(tài)子程序流程圖 漂洗燈亮 IOA[9]賦高電平