【正文】 ol board, this dissertation is to develop a program control board with better petitive edge in quality, price and market. The design of the control board, which is manily described in this paper, is concerned with the following three aspects: hardware circuit layout, software function and overall debugging. Equipped with an LCD, the final design model can be operated conveniently in multiple modes. Keywords: fuzzy control。隨著人民生活水平 (特別是鄉(xiāng)村生活水平 )的不斷提高，社會上對洗衣機的需求 量 越來越大，而且隨著生活質(zhì) 量 的不斷提高，人們對洗衣機的功能要求越來越高，使得洗衣機的更新較快，因此，洗衣機做為人們追求現(xiàn)代生活的一個基本要求在我國有著極大的市場。對洗衣機技術(shù)的發(fā)展使得人們期望在采用一種較好洗滌方式的同時，希望洗衣機的控制部分能在洗滌過程中對衣物重量、臟度，洗滌劑的濃度，水的硬度、溫度等影響洗滌效果的諸多因素進行檢測，并能對這些檢測結(jié)果做出合理反應(yīng)，從而得到比較理想的洗滌效果?，F(xiàn)在，隨著通訊技術(shù)及信息處理技術(shù)的迅速發(fā)展，更加推動了控制理論不斷地向前發(fā)展。 2 智能控制的發(fā)展與現(xiàn)狀 傳統(tǒng)控制是經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制理論的統(tǒng)稱，它們的主要特征是基于模型的控制。然而，對這樣復(fù)雜系統(tǒng)的控制性能的要求越來越高，這樣一來，基于精確模型的傳統(tǒng)控制就難以解決上述復(fù)雜對象的控制問題。表 給出了智能控制大事年 [1]。 表 智能控制大事年表 1965 年 美國普渡大學(xué)的 教授于 60 年代中期提出的，他在 1965 年發(fā)表的論文中率先提出把人工智能的啟發(fā)式推理規(guī)則用于學(xué)習(xí)系統(tǒng)，這篇開創(chuàng)性論文為自動控制邁向智能化揭開了嶄新的一頁 1966 年 Mendel 于 1966 年在空間 飛行器的學(xué)習(xí)控制中應(yīng)用了人工智能技術(shù)，并提出了“人工智能控制”的新概念 。 衣物在洗衣機中洗滌時間過長會使衣物受到較大磨損，因此，應(yīng)針對不同質(zhì)地和不同衣物 量 來確定洗衣時間。 本文的內(nèi)容與結(jié)構(gòu) 本文的內(nèi)容共分四章與結(jié)論；第一章“緒論”概括了智能控制發(fā)展過程與現(xiàn)狀；第二章“ 仿人智能溫控算法研究與分析 ”分析了 模糊控制的基本概念、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與基本算法，最后引出模糊智能控制洗衣機算法， 并通過 MATLAB 仿真其階躍響應(yīng)特性；第三章“ 洗衣機控制板的模糊控制硬件設(shè)計 ” 分析了系統(tǒng)的組成和基本工作原理等、介紹了詳細的電路組成和實現(xiàn)；第四章“ 洗衣機控制板的模糊控制的軟件設(shè)計 ”著重介紹了 洗衣機控制板的模糊控制 算法的軟件實現(xiàn)、軟件實驗平臺的結(jié)構(gòu)及相關(guān)的技術(shù)問題、系統(tǒng)主程序與 各應(yīng)用模塊子程序的編寫；最后在“結(jié)論”部分對本課題研究工作進行總結(jié)，并對今后的工作提出改進建議。 1963 年，美國的自動控制理論專家扎德 ()在加州大學(xué)提出的模糊集合理論標志著模糊邏輯的誕生 :1974 年，倫敦的 QueenM ary 學(xué)院的馬丹尼 ()首次用模糊邏輯和模糊推理實現(xiàn)了第一個實驗性的蒸汽機控制，并取得了比傳統(tǒng)控制更好的效果，從而宣告了模糊控制的問世 .本章主要對設(shè)計過程中用到的一些模糊邏輯和模糊控制中的理論做了一些簡單的介紹，以為后面的設(shè)計工作打下理論基礎(chǔ)。 隸屬函數(shù)的定義 ： 用于描述模糊集合，并在 [0， 1]閉區(qū)間可以連續(xù)取值的特征函數(shù)叫做隸屬函數(shù)。隸屬函數(shù)的確定方法有很多種 ，在實際應(yīng)用中，較多采用統(tǒng)計法，它是對模糊性事物的可能性程度進行統(tǒng)計的一種方法 。 定義模糊矩陣如下 : 設(shè)存在有限集 },{ 21 naaaA ?? ， },{ 21 nbbbB ?? ，則 A B 中的模糊關(guān)系 R 可表示為m n階矩陣 ： ????????????),(),(),(),(),(),(),(),(),(212221212111nmmmnnbaRbaRbaRbaRbaRbaRbaRbaRbaR??????? 此矩陣稱為模糊矩陣 由于 在 模 糊控制中所使用的控制規(guī)則是人們在實際工作中的經(jīng)驗總結(jié)，因此它們一般是用人們的語言來表達的，即模 糊控制規(guī)則是用模糊語言表示的，所以在模糊語言中 ，語言變 量 是一個相當重要的概念，其定義如下 ： 語言變 量 是由一個五元體 (N， T (N)， U， M， G )來表征的變量，其中各個元素的意義為 ： (1 )N 是變 量 名稱，即單詞 X,如年齡，高矮，顏色，體積等。 (4)M 是詞義規(guī)則 ，詞義用 )(xM 表示， UxM ?)( 。 .“ if A then B” 型 設(shè)有論域 X， Y，若存在 X Y 上的二元模糊關(guān)系 BAR ?? ，則隸屬函數(shù)為))()(())(1(),(),( yxxyxyx BAABAR ????? ????? ?， 其中 : XA? ， YB? 。 模糊控制規(guī)則和控制算法 模糊控制要建立在一系列模糊控制規(guī)則的基礎(chǔ)上，在實際控制中，通常把有關(guān)控制規(guī)則加以處理產(chǎn)生相應(yīng)的控制算法，模糊控制器就是以相應(yīng)的算法去控制被控對象工作的。 )。這些算法的目的就是從輸入的連續(xù)精確量中，通過模糊推理過程，求出相應(yīng)的精確控制值。 模糊推理決策器 模糊化 清晰化 規(guī)則庫 氣溫 K 布量 M 布質(zhì) C 洗滌時間 T 洗滌水流 C 圖 模糊控制的系統(tǒng)圖 模糊化設(shè)計 1．確定各輸入、輸出變量的變化范圍、量化等級。 首先確定各語言變量論域內(nèi)模糊子集的個數(shù)。即有如下控制規(guī)則： 規(guī)則 1： 如果 氣溫高、布量多、且棉布偏多 ，則 洗滌時間 中 和水流為強； 規(guī)則 2： 如果氣溫 中 、布量多、且棉布偏多，則洗滌時間 長 和水流為強； 規(guī)則 3： 如果氣溫 低 、布量多、且棉布偏多，則洗滌時間 特長 和水流為 特強 ； 規(guī)則 4： 如果氣溫高、布量 中 、且棉布偏多，則洗滌時間 短 和水流為 中 ； 規(guī)則 5： 如果氣溫 中 、布量 中 、且棉布偏多，則洗滌時間 中 和水流為 中 ； 規(guī)則 6： 如果氣溫 低 、布量 中 、且棉布偏多，則洗滌時間 長 和水流為強； 10 規(guī)則 7： 如果氣溫高、布量 少 、且棉布偏多，則洗滌時間強和水流為 弱 ； 規(guī)則 8： 如果氣溫 中 、布量 少 、且棉布偏多，則洗滌時間強和水流為 弱 ； 規(guī)則 9： 如果氣溫 低 、布量 少 、且棉布偏多， 則洗滌時間強和水流為 弱 ； 規(guī)則 10：如果氣溫高、布量多、且 棉花與化纖各半 ，則洗滌時間 中 和水流為 中 ； 規(guī)則 11：如果氣溫 中 、布量多、且 棉花與化纖各半 ，則洗滌時間 長 和水流為 強 ； 規(guī)則 12：如果氣溫 低 、布量多、且 棉花與化纖各半 ，則洗滌時間 長 和水流為 強 ； 規(guī)則 13：如果氣溫高、布量 中 、且 棉花與化纖各半 ，則洗滌時間 中 和水流為 中 ； 規(guī)則 14：如果氣溫 中 、布量 中 、且 棉花與化纖各半 ，則洗滌時間 中 和水流為 中 ； 規(guī)則 15：如果氣溫 低 、布量 中 、且 棉花與化纖各半 ，則洗滌時間 長 和水流為 中 ； 規(guī)則 16：如果氣溫高、布量 少 、且 棉花與化纖 各半 ，則洗滌時間 短 和水流為 弱 ； 規(guī)則 17：如果氣溫 中 、布量 少 、且 棉花與化纖各半 ，則洗滌時間 短 和水流為 弱 ； 規(guī)則 18：如果氣溫 低 、布量 少 、且 棉花與化纖各半 ，則洗滌時間 中 和水流為 弱 ； 規(guī)則 19：如果氣溫高、布量多、且 化纖偏多 ，則洗滌時間 中 和水流為 中 ； 規(guī)則 20：如果氣溫 中 、布量多、且 化纖偏多 ，則洗滌時間 中 和水流為 中 ； 規(guī)則 21：如果氣溫 低 、布量多、且 化纖偏多 ，則洗滌時間 長 和水流為 中 ； 規(guī)則 22：如果氣溫高、布量 中 、且 化纖偏多 ，則洗滌時間 短 和水流為 弱 ； 規(guī)則 23：如果氣溫 中 、布量 中 、且 化纖偏多 ，則洗滌時間 中 和水流 為 弱 ； 規(guī)則 24：如果氣溫 低 、布量 中 、且 化纖偏多 ，則洗滌時間 中 和水流為 中 ； 規(guī)則 25：如果氣溫高、布量 少 、且 化纖偏多 ，則洗滌時間 特 短 和水流為 特 弱 ； 規(guī)則 26：如果氣溫 中 、布量 少 、且 化纖偏多 ，則洗滌時間 短 和水流為 弱 ； 規(guī)則 27：如果氣溫 低 、布量 少 、且 化纖偏多 ，則洗滌時間 中 和水流為 弱 ； 精確化計算就是把語言表達的模糊量回復(fù)到精確的數(shù)值，也就是根據(jù)輸出模糊子集的隸屬度計算出輸出的確定值。 ATM89S52 ATM89S52 L C D 顯示模塊 鍵盤輸入模塊 水溫控制 控制端輸出 模糊控制分析值 洗衣機水位 溫度檢測 水位檢測 光電檢測 重量檢測 A/D轉(zhuǎn)換器 電源模塊 圖 洗衣機硬件系統(tǒng)的框圖 電源模塊 —— 采用 780 781 7912 來組成 5V,12V12V 的電壓輸出。當接通電源 220V 時，由電源 T 的次級分離三種不同的交流電壓，分別供給 780 781 7905 的輸入端，其輸出為＋ 5V、＋ 12V 及－ 5V、 電源電壓 [12]。 紅外對管的型號選用TR5000，比較器選用 LM331。 16 圖 ADC0809 結(jié)構(gòu)原理框圖 芯片包含一個 8 路模擬開關(guān)、模擬開關(guān)的地址鎖存和譯碼電路、比較器、 256R 電阻網(wǎng)絡(luò)、電子開關(guān)逐位比較寄存器 SAR、三態(tài)輸出鎖緩沖器以及控制與定時電路等。S； 4) 具有鎖存控制的 8路多路開關(guān)； 5) 具有三態(tài)緩沖器控制； 6) 單一 5V電源供電，此時模擬電壓輸入范圍為 0 ～ 5V； 7) 輸出與 TTL 兼容 ； 8) 工作溫度范圍為 40℃～ 85 ℃ ADC0809 的主要接線圖如圖 第三章 洗衣機控制板的模糊控制硬件設(shè)計 17 I N 026m s b 2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714ls b 2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f ( )16E N A B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10U3A D C 0 8 0 9P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 7P 0 012345678J1C O N 812345J2C O N 5123U 1 A4011564U 1 B4011C L K11D12SD10CD13Q9Q8U 2 B7 4 L S 7 4V C C12345678J3C O N 8 圖 A/D 轉(zhuǎn)換器模塊電路 圖 DS18B20存儲器的組織可以參看圖 38。 Byte5至 byte7為預(yù)留單元。在使用的過程中要注意所使用的轉(zhuǎn)換方式，每種轉(zhuǎn)換方式轉(zhuǎn)換溫度所花的時間是不同的，必須要等待足夠長的時間后才能從 DS18B20中讀出正確的溫度值。 DS18B20命令 第三章 洗衣機控制板的模糊控制硬件設(shè)計 19 (1) 初始化命令 對 1wire器件的所有操作都是從初始化開始的，初始化過程由主機的復(fù)位脈沖和1wire器件的應(yīng)答脈沖組成。1wire器件的 ROM命令包括：搜索命令（ F0）、讀 ROM命令（ 33）、跳躍 ROM命令（ CC）、匹配 ROM命令（ 55）、報警搜索命令（ EC）等，不同的 1wire器件會稍微有所不同。這個算法實際上是一個“二叉樹”算法。如果在多節(jié)點的系統(tǒng)中使用該命令則會由于所有的器件 都響應(yīng)這個命令而發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。控制器是 洗衣機 的控制核心，首先介紹，也是重點介紹，包括其應(yīng)用特性 、 優(yōu)點等；后按著 洗衣機 輸入、輸出順序介紹。 圖 KEIL 軟件界面 C51 特點與應(yīng)用 51單片機 的編程語言常用的有二種，一種是匯編語言，一種是 C 語言 。