【正文】 在 近兩個(gè)多月的 快速學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程中我收獲良多。本系統(tǒng)有如下特點(diǎn)： （ 1） 系統(tǒng)用負(fù)載傳感器來(lái)實(shí) 現(xiàn)對(duì)衣量和衣質(zhì)的檢測(cè)分析，用溫度器 DS18B20來(lái)檢測(cè)水溫，用 TS濁度傳感器來(lái)判斷衣物的洗凈程度，用諧振式水 位傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水位的檢測(cè)。x) for(y=123。 } write_(0x36)。i16。 delay_ms(1)。 delay_ms(1)。 write_(0x34)。 write_(0x0c)。 dierhang(1)。 dierhang(1)。 write_(0x88+z)。 delayNOP()。 lcden = 1。 P0=0xff。 void fanbai_ready()。 void diyihang(uint z)。 sbit lcden=P1^2。 } //====================================================================// ifndef __LCD_12864_H__ define __LCD_12864_H__ include include include define LCD_data P0 //數(shù)據(jù)口 define delayNOP()。 Init_DS18B20()。 // 給脈沖信號(hào) if(DQ==1) dat|=0x80。 } DelayUs2x(25)。 for (i=8。 //單片機(jī)將 DQ 拉低 DelayUs2x(200)。 bit Init_DS18B20()。 if(start_pause==0) { while(!start_pause)。 //延時(shí)消抖 if(mode==0) { while(!mode)。 表 4 洗滌時(shí)間的確定 規(guī)則表 衣量 時(shí)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(zhǎng) 較長(zhǎng) 中 較短 短 加短 低溫 加長(zhǎng) 長(zhǎng) 較長(zhǎng) 中 較短 短 （ 5） 漂洗時(shí)間的確定 如表 5所示為洗滌時(shí)間的確定規(guī)則 負(fù)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(shí)間 脫水時(shí)間 進(jìn)水時(shí)間 排水時(shí)間 洗滌時(shí)間 水位 智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 表 5 漂洗時(shí)間的確定 規(guī)則表 衣量 時(shí)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(zhǎng) 較長(zhǎng) 中 較短 短 加短 低溫 加長(zhǎng) 長(zhǎng) 較長(zhǎng) 中 較短 短 （ 6）脫水時(shí)間的確定 如果檢測(cè)到的衣量較多，脫水時(shí)間較長(zhǎng)； 如果檢測(cè)到的衣量為中，脫水時(shí)間為中； 如果檢測(cè)到的衣量較少，脫水時(shí)間較短。 洗滌過(guò)程中 濁度的變化率檢測(cè)為兩次濁度測(cè)量結(jié)果的差值來(lái)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(shí) ；排水過(guò)程中對(duì)濁度的檢測(cè)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(jìn)行再次漂洗 。對(duì)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 。因此 ， 對(duì)于不同衣質(zhì)類型其洗滌方式有所不同。 根據(jù)模糊控制的要求 ， 我們專門研究了衣物量變化時(shí) ， 洗凈率與水位、 洗滌時(shí)間的關(guān)系。如圖 15所示，獨(dú)立鍵盤共有兩個(gè)按鍵，其中一個(gè)按鍵用于選擇洗滌模式，另一個(gè)用于控制洗衣機(jī)的啟動(dòng)和暫停。濁度傳感器輸出端 Q的電壓信號(hào)送到壓頻轉(zhuǎn)換 LMX31的 7號(hào)引腳， LMX31將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)經(jīng) 3號(hào)引腳送入到單片機(jī)中進(jìn)行運(yùn)算，從而判斷出洗滌劑的濁度及其變化率。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。 圖 7 水位與振蕩頻率的對(duì)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(cè)水濁度的低成本傳感智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 器，主要用于洗衣機(jī)、洗碗機(jī)等產(chǎn)品的水污濁程度的測(cè)量。導(dǎo)板 中心有導(dǎo)向軸，受外殼的支撐點(diǎn)限位，使導(dǎo)板上下平行移動(dòng)，不致偏移。它可以提供 9 位 (二進(jìn)制 )溫度讀數(shù)，指示器件的溫度信息經(jīng)過(guò)單線接口送入 DSl8B20或從 DSl8B20 送出，因此從主機(jī) CPU 到 DSl8B20 僅需一條線 (和地線 )，不需要用戶自行去進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 表 2 為 12864 的引腳功能表。在 Flash編程或者校驗(yàn)時(shí)， P2 口也用于接收高 8 位地址和某些控制信號(hào)。此外， 和 分別可以作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入。當(dāng)對(duì) 某個(gè) P0 端口寫入 “ 1” 時(shí) ，該引腳可以用作高阻抗輸入。此外，可通過(guò)對(duì)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。 當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，此引腳接微調(diào)電容和石英晶體；當(dāng)采用外接時(shí)鐘源時(shí)，引腳接振蕩器信號(hào)。由于本次設(shè)計(jì)力求使洗衣機(jī)使用更為簡(jiǎn)單，高度實(shí)現(xiàn)智能化，鍵盤按鍵僅有兩個(gè)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，采用獨(dú)立鍵盤形式。本設(shè)計(jì)中采用的驅(qū)動(dòng)電路由光電耦合器 MOC3041 和大功率晶閘管構(gòu)成。脫水完畢，蜂鳴器提示洗滌結(jié)束，軟件切斷電源。電機(jī)通電，進(jìn)行脫水。 首先波輪正轉(zhuǎn) 3s，斷電，初步確定水位。 （ 2） 程序?。哼x擇工作模式。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(diǎn)：第一，模糊控制在許多應(yīng)用中可以有效且便捷的實(shí)現(xiàn)人的控制策略和經(jīng)驗(yàn)，這一優(yōu)點(diǎn)自從模糊控制誕生以來(lái)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(duì)象的數(shù)學(xué)模型即可實(shí)現(xiàn)較好的控制，這 是因?yàn)楸豢貙?duì)象的動(dòng)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。由于智能洗衣機(jī)采用了微電腦 控制，擁有較大的程序存儲(chǔ)能力，在洗衣機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)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(shí)間內(nèi)用最不磨損衣物的方式將衣物洗到盡量的干凈。 3． 智能洗衣機(jī)的發(fā)展前景 洗衣機(jī)是一個(gè)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(jī)由智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 于功能的需要和技術(shù)的局限 ， 手動(dòng)控制按紐越來(lái)越多 。 2． 我國(guó)洗衣機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 洗衣機(jī)在中國(guó)起步較晚， 1978 年才 開(kāi)始 正式生產(chǎn)家用洗衣機(jī)。洗衣機(jī)工業(yè) 快速迅猛地 發(fā)展起來(lái)。 1858 年，美國(guó)人漢密爾頓 應(yīng)用模糊控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)洗滌 過(guò)程中的水位和洗滌時(shí)間的合理控制。人們對(duì)洗衣機(jī)的要求在不斷 地 提高，傳統(tǒng)的全自動(dòng)洗衣機(jī)已經(jīng)不能完全滿足人們的需求。 Intelligent washing machine。 1922 年美國(guó)瑪塔依格公司生產(chǎn)出了第一臺(tái)攪拌式洗衣機(jī)。 70 年代后期以電腦控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)在日本問(wèn)世。此后全國(guó)各處都大規(guī)模的引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)洗衣機(jī)技術(shù)。新型的智能洗衣機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。 1965年， “ 模糊 控制理論 ” 由美國(guó)學(xué)者加利福尼亞大學(xué)著名教授 首度提出。其 控制面板分為兩個(gè)部分：按鍵部分和顯示部分。通過(guò)對(duì)布 量、 布 質(zhì)、溫度、濁度的檢測(cè)來(lái)確定洗滌過(guò)程中的洗滌水位，洗滌時(shí)間，漂洗次數(shù)，排水時(shí)間，脫水時(shí)間等等。 （ 1） 標(biāo)準(zhǔn)洗滌模式：首先將衣物浸泡至 規(guī)定的時(shí)間，然后通過(guò)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)對(duì)衣物進(jìn)行洗滌，并通過(guò)對(duì)洗滌劑 濁度的分析來(lái)修正洗滌時(shí)間。開(kāi)啟排水閥，排水至 0 水位，電機(jī)間斷和連續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)規(guī)定時(shí)間后，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)， 關(guān)閉排水閥 ，蜂鳴器提示洗滌結(jié)束，軟件切斷電源。 圖 1 智能洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 （ 1） 電源電路 本次設(shè)計(jì) 中電源電路 用于 將 220V的市交流電轉(zhuǎn)為所需要的直流電壓。傳感器模塊主要是用來(lái)將相應(yīng)傳感器檢測(cè)的 信號(hào)送入 AT89C52 單片機(jī)中。 如圖 2 所示為 AT89C52 單片機(jī)的引腳示意圖。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)。 P0 口（ ～ ）： 8 位雙向 I/O 口線。 P1 口內(nèi)部具有上拉電阻， P1口輸出緩沖器能夠驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL負(fù)載 。在訪問(wèn)其外部 ROM 或用 16 位地址讀取外部 RAM 時(shí)， P2 口就會(huì)送出高八位地址。 P3 口也作為 STC8C52 具有第二功能的引腳使用，如表 1 所示。如圖 4 所示： 智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 圖 4(a) 負(fù)載小 圖 4(b) 負(fù)載大 圖 4 電機(jī)斷電后負(fù)載與整形脈沖的關(guān)系 圖 將負(fù)載傳感器應(yīng)用于洗衣機(jī)中就可以以通過(guò)多次測(cè)量負(fù)載的方式來(lái)判斷衣物的布質(zhì)和布量。 洗衣機(jī)的水位 H 轉(zhuǎn)換成導(dǎo)管口中的氣壓，導(dǎo)管中的水通過(guò)通過(guò)入嘴進(jìn)入氣室。在洗衣機(jī) 進(jìn)水和排水 過(guò)程中，水位從 50～ 450mm 任意一頻率的 誤差可忽略不計(jì)。通過(guò)測(cè)量接收端電流的大小 ， 就可以計(jì)算出水的污濁程度。 R5為 1k， R8為 。 圖 13 液晶顯示電路 迅響電路 如圖 14所示， AT89C52的 9012的基極相連。 經(jīng)電動(dòng)機(jī)兩端輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先后經(jīng)過(guò)半波整流，光耦，濾波送入到單片機(jī)的 。 圖 18 布量與整形脈沖數(shù)的關(guān)系圖 整形脈沖 斷電后 電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定 時(shí)間 整形脈沖 時(shí)間 電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定 (b)布量少 (a)布量多 智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 （ 2） 布質(zhì)檢測(cè) 衣物纖維基本上可以分為棉質(zhì)和化纖兩大類。從圖 20（ a） 可以看出 ， 臟污程度較重的 ， 在洗滌一段時(shí)間后 ， 透光率變化較大 。 脈沖數(shù) n 水位高時(shí) 水位低時(shí) 棉布 混紡 化纖 智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 在排水過(guò)程中檢測(cè)濁度，要等排水管中排水狀態(tài)穩(wěn)定后方可檢測(cè)濁度。 （ 3） 進(jìn) /排水時(shí)間的確定 如果檢測(cè)到的衣量較多，進(jìn) /排水時(shí)間較長(zhǎng)； 如果檢測(cè)到的衣量為中，進(jìn) /排水時(shí)間為中； 如果檢測(cè)到的衣量較少，進(jìn) /排水時(shí)間較短。 endif //====================================================================// include uint modenum。 } if(modenum==4) { modenum=1。 //快速洗滌 } if(modenum==3) { tuoshui()。 DQ = 1。 //如果 x=0 則初始化成功 ， x=1 則初始化失敗 DelayUs2x(25)。 //按位與 DelayUs2x(25)。i) { DQ = 0。 WriteOneChar(0xcc)。 //高位 Init_DS18B20()。}。 void write_(uchar )。 //void queren_window()。 void Check_Busy() { lcdrs=0。 lcdrs = 0。 lcdrw = 0。 } void dierhang(uint z) { z。 diyihang(1)。 write_str(str4)。//模式 delay_ms(5)。//指針自動(dòng)加 1 整屏不移動(dòng) delay_ms(1)。 //寫入垂直坐標(biāo)值 for(j=0。 for(j=0。 y=y2。j++) { write_date(0xff)。 } void delay_ms(uint z) { uint x， y。 //初始化 t0 while(1) { keyscan()。 （ 4）系統(tǒng)采用 AT89C52單片機(jī)為 主控芯片，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，控制力比較強(qiáng)，系統(tǒng)工作可靠，便于功能擴(kuò)充。 智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 37 參考文獻(xiàn) [1] 張毅剛 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].北京：高等教育出版社， 2020 [2] 向騫 .全自動(dòng)洗衣機(jī)原理與維修。 （ 3）本次設(shè)計(jì)中共有三種洗滌模式：標(biāo)準(zhǔn)洗滌模式、快速洗滌模式和脫水模式。 } //====================================================================// include include include void main() { init_12864()。 void delay_ms(uint z)。 for(j=0。 fanbai_ready()。i++) { write_(0x80+i)。i++) { write_(0x80+i)。//清屏 delay_ms(20)。 }*/ void i