【正文】 成洗衣過程。而 軟件程序的編寫包括 了控制 主程序，檢測子程序，電機正反轉(zhuǎn)子程序等。 通過 幾個傳感器收集到的信息， 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。輸出量有水流方式（電機正反轉(zhuǎn)） 和 洗滌時間等。原理 :利用二極管的光透過洗滌液射到光敏三極管 ,洗滌液的污濁程度影響光透度 ,洗滌液越污濁 ,光透度越小 ,而光透的大小影響光敏三極管輸出電壓 V,一般光透度越大 ,V的值越大。諧振式水位傳感器是利用電磁諧振電路 LC作為傳感器的敏感元件 ,將被測物體的變化轉(zhuǎn)變?yōu)?LC參數(shù)的變化 ,最終以頻率參數(shù)輸出。 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 5 圖 水位檢測電路 直流電機 我們采用 5v 的直流電機，它有兩根引出來的線，只要將一端接正另一端接負，就可以使電機轉(zhuǎn)起來，將兩根線反接，直流電機就可以反 過來轉(zhuǎn)動。SPCE061A 的開發(fā)是通過在線調(diào)試器 PROBE 實現(xiàn)的。 PROBE 工作于 凌陽 IDE 集成開發(fā)環(huán)境軟件包下，其芯片的仿真頭直接連接到目標電路板上 SPCE061A 相應管腳，直接在目標電路板上的 CPUSPCE061A調(diào)試、運行用戶編制的程序。 在此環(huán)境中， 不僅可以 支持標準 C 語言 和匯編語言 ，可以實現(xiàn) C語言與凌 陽匯編語言的互相調(diào)用為軟件開發(fā)提供了方便的條件。 u’ nSP?內(nèi)有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 6 并行和串行兩種方式的 I/O 口。 SPCE061A 提供了 32 位控制結(jié)構(gòu)的 I/O 端口，每一位都可以單獨用于數(shù)據(jù)輸入或輸出。與其它的單片機相比， SPCE061A 除了每個 I/O 口可以單獨定義其狀態(tài)外，每個對應狀態(tài)下的 I/O 口是 端口性質(zhì)電路都是內(nèi)置的，在實際的電路中不需要再外接。其時鐘系統(tǒng)基本上由三部分組成：鎖相環(huán) PLL 倍頻電路，可編程分頻計數(shù)器以及時基信號發(fā)生器。 圖 系統(tǒng)時鐘 電路 語音輸出電路 設計 凌陽單片機的語音數(shù)據(jù)經(jīng)過解碼后直接送到 DAC 口輸出。三極管用來放大 DAC 的輸出，語音輸出電路如圖 。由于此脈動的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓．但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動 (一般有士 10％左右的波動 )、負載和溫度的變化而變化．因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路 。在小功率整流電路中 (1kW以下 )，常見的幾種整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流電路。濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負載電阻兩端并聯(lián)電容器 C，或與負 載串聯(lián)電感器上，以及由電容、電感組合而成的各種復式濾波電路。電路如圖 。圖中的 VDDH 為 SPCE061A 的 I/O 電平參考，接 SPCE061A 的 51 腳，這種接法使得 I/O 輸入輸出高電平為 。 圖 最小系統(tǒng)的電源電路 信號檢測電路 設計 普通全自動洗衣機的檢測部分一般都是由傳感器以及對應的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換來完成的，而檢測的內(nèi)容一般為被洗衣物的重量、被洗衣物的臟凈程度和水位。我們是水位傳感器相當于液位開關(guān)，是膜片 觸頭開關(guān)式。 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 10 圖 系統(tǒng)檢測電路 洗滌電路 設計 電機的驅(qū)動采用雙向 PWM 脈寬調(diào)制方式控制。通過控制 IOB8 口和 IOB9口電平的高低和高電平導通的時間，就可以控制電機的正、反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速。 表 狀態(tài)顯示電路 時間顯示電路 8 段 LED 時一種常用的數(shù)碼顯示屏。這種微機輸出口的最大驅(qū)動能力不會超過 14mA，所以本系統(tǒng)直接將 LED 接在了凌陽單片機的輸出口。語音是 SPCE061A 的一大特點 .應用 SPCE061A 可以方便的實現(xiàn)語音的錄放 ,該芯片擁有 8 路 10位精度 1 路 AD為音頻轉(zhuǎn)化通道 ,并且內(nèi)置有自動增益電路 .這為實現(xiàn)語音錄入提供了方便的硬件條件 .2 路 10 位精度的 DA,只需要外接 2個功放 (LM386)即可完成語音的播放。然而，對于復雜的系統(tǒng)，由于變量太多，往往難以正確的描述系統(tǒng)的動態(tài)，于是工程師便利用各種方法來簡化系統(tǒng)動態(tài)，以達成控制的目的，但卻不盡理想。 模糊控制涉及 了五個主要部分，即 :定義變量、模糊化、知識庫、邏輯判斷及反模糊化， 以 下將就每一部分做簡單的說明： (1)定義變量：也就是決定程序被觀察的狀況及考慮控制的動作，例如在一般控制問題上，輸入變量有輸出誤差 E 與輸出誤差之變化率 CE，而控制變量則為下一個狀態(tài)之輸入 U。 (4)邏輯判斷：模仿人類下判斷時的模糊概念 ，運用模糊邏輯和模糊推論法進行推 論，而得到模糊控制訊號。模糊控制與經(jīng)典控制的根本區(qū)別在于它并不需要建立被控對象 (或過程 )的精確數(shù)字模型，而是完全憑人的經(jīng)驗，應用了人的思維和邏輯推理方法來“直觀”地進行控制。 (4)傳感器 :傳感器將被控對象或?qū)⒏鞣N被控量轉(zhuǎn) 換為電信號，它在模糊控制系統(tǒng)中占有非常重要的位置，因此它的精度影響著整個控制系統(tǒng)的精度。 模糊控制系統(tǒng)核心部分為模糊控制器。 (4)由上述得到的控制量 (模糊量 )計算精確的輸出控制量，并作用于執(zhí)行機構(gòu)。目前一維模糊控制器應用于一階被控對象較多，但由于這種控制器的輸入變量只有一個，動態(tài)控制性能不佳。因此它實質(zhì)上是模糊控制器的輸入接口，其作用是將輸入的精確量轉(zhuǎn)換成模糊化量。 對于一個模糊輸入變量 e，其模糊子集通常可以以這種方式劃分 :e:{負大， 負中，負小，零，正小，正中，正大卜 {NB， NM， NS， 20， PS， PM， PB}。在規(guī)則推理的模糊關(guān)系方程求解過程中，向模糊推理提供數(shù)據(jù)。規(guī)則的條數(shù)與模糊變量的模糊子集劃分有關(guān)，劃分越細，規(guī)則條數(shù)越多，但并不代表規(guī)則的準確度越高，準確性還與專家知識的準確度有關(guān)。該推理過程是基于模糊邏輯中的蘊含關(guān)系及推理規(guī)則來進行的。它包含以下兩部分內(nèi)容 : ① 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 。如果洗衣機操作人員的經(jīng)驗不足不能 掌握其正確的操作方法，就可能對洗衣機造成功能上的浪費。檢測功能是指通過一系列傳感器來檢測衣量、衣質(zhì)、臟污程度、臟污性質(zhì)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 17 洗滌時間等。 從現(xiàn)在市場上能見到的全自動洗衣機的運行過程可以看出，洗滌時間、洗滌劑投放量、水流強度和水流方式（電機轉(zhuǎn)速）是被控對象的主要參量，衣量、衣質(zhì)以及衣物的臟污程度和臟污性質(zhì)是被控對象的主要輸入變量。模糊控制是在總結(jié)人們生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的基礎上，通過對輸入量模糊化后，根據(jù)一定的模糊控制規(guī)則，決定對被控對象采用相應的控制策略。這四個輸入量的模糊子集隸屬函數(shù)設計如下： 重量：論域的語言值定義為多、較多、較少、少四種，其模糊子集隸屬度函數(shù)見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 18 圖 ； 衣質(zhì) ： 論域的語言值定義為化纖、混紡、棉布三種，其模糊子集隸屬度函數(shù)見圖 ； 臟污程度：論域的語言值定義為很臟、一般臟、不太臟三種模糊子集隸 屬度函數(shù)見圖 ； 臟污性質(zhì)：論域的語言值定義為油性、中性和泥性三種，模糊子集隸屬度函數(shù)見圖 ?？刂埔?guī)則用四位數(shù)字表示，第一位是水位高低、第二位是水流強度、第三位是洗滌劑投放量、第四位是洗滌時間，如“ 4355”表示高水位、強水流、多洗滌劑、長洗滌時間的控制方式。 重量：論域的語言值定義為輕、重； 臟污程度：論域的語言值定義為凈、臟； 水位：論域的語言值定義為高、低； 水流強度：論域的語言值定義為慢、快； 對洗衣機工作情況設計模糊規(guī)則表如表 所示： (分別用 0 表示是、否狀態(tài) )： 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 21 表 全自動洗衣機模糊控制規(guī)則表 衣物 很臟 一般臟 不太臟 衣質(zhì) 衣量 泥性 油性 泥性 油性 泥性 油性 化 纖 多 4355 4355 4234 4244 4223 4233 較多 3244 3255 3233 3243 3222 3223 較少 2233 2244 2222 2233 2111 2121 少 1123 1133 1122 1122 1111 1111 混 紡 多 4355 4355 4334 4345 4224 4234 較多 3345 3355 3234 3244 3223 3223 較少 2234 2244 2223 2233 2111 2122 少 1223 1233 1122 1122 1111 1111 棉 紡 多 4355 4355 4335 4345 4324 4334 較多 3345 3355 3234 3344 3223 3233 較少 2334 2345 2234 2234 2212 2223 少 1223 1234 1222 1223 1111 1111 表 設計中的模糊規(guī)則表 軟件 設計思路 全自動洗衣機模糊控制系統(tǒng)軟件由主程序、多個功能子程序兩個層次組成。 輸入端口設置 IOA[3]:衣服臟凈檢測輸入端口。實際中采用可稱重的壓力傳感器來進行衣物質(zhì)量的檢測。用其 0，1狀態(tài)來顯示水位是否達到設定值。 （ 2） 在洗滌過程中采取實時模糊控制，洗滌時間和漂洗時間由實時模糊控制器決定。 （ 4） 本系統(tǒng)硬件采用單片機 SPCE061A 進行控制， A/D 轉(zhuǎn)換器采用 MAX192，都是考慮到既經(jīng)濟又實用的原因。重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業(yè)論文 致 謝 25 致 謝 經(jīng)過 兩個多月 的忙碌和工作，本次畢業(yè)論文設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)論文，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在論文寫作過程中， 也是 得到了 邱老師耐心的指導，他一字一句的幫我們檢查論文。在此謹向 邱 老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。其中模糊控制器的設計是關(guān)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 質(zhì)、衣量，自動識別骯臟程度，自動決定水量，自動投入恰當?shù)南礈靹┑裙δ艿目刂啤? 意義： 目前中國洗衣機市場正進入更新?lián)Q代期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機的要求也越來越高，目前的洗衣機主要有強弱洗滌功能、進排水系統(tǒng)故障自動診斷功能、暫停等七大功能，在許多方面還不能達到人們的需求。原先大多側(cè)重于水流的改變、動力的加大。從半自動、全自動到現(xiàn)在流行的人工智能、模糊控制，只需按一下按鈕一切搞定！同時，用戶可以按照自己的洗衣習慣，自主選擇時間和方式，自編和記憶程序讓用 戶真正做到隨心所欲。全自動洗衣機的核心是單片機控制板，它具有檢測和控制功能。而模糊控制方法卻能很好地解決這個問題，因為這種方法具有不必建立精確模型、易于實現(xiàn)、與人的思維方式相一致的特點，它為洗衣機全自動功能的實現(xiàn)提供了一條有效的途徑。本設計在洗滌過程中采用了實時模糊 控制，提高洗衣質(zhì)量 ,節(jié)約能源。其中模糊控制器的設計是關(guān)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。來實現(xiàn)洗衣機的設計： 圖 系統(tǒng)硬件設計框圖 預計可能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施 因全自動洗衣機是采用了模糊控制器來實現(xiàn)，可能遇到的困難就是洗衣機采用何種方法來實現(xiàn)自動化，以及對本洗衣機用單片機的選擇上的困難點。 主要參考文獻（由指導教師指定）： [1] 李勛．單片機微型計算機大學讀本．北京：北京航空航天大學出版社， 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