【正文】 8591 [7]諸靜 等著．模糊控制與應(yīng)用 [M]．機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021,3： 60105 [8]何立民 等 .單片機(jī)高級(jí)教程 .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2021， 4： 7788 [9]盧艷軍 .單片機(jī)基本原理及應(yīng)用系統(tǒng) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021， 3： 152161 [12]周美娟 等 . 單片機(jī)技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北京：清華大學(xué)出版社， 2021， 4： 111122 [11]廉小親．模糊控制技術(shù) [M]．中國電力出版社 2021， 3： 66111 [12]曾靜等 ． 模糊控制及其 MATLAB應(yīng)用 [M]． 西安交通大學(xué)出版社 ． 2021， 11（ 3） ： 66132 [13]余永全著．模糊控制技術(shù)與模糊家用電器 [M]．北京航空航天出版社． 2021， 4： 88111 [14]韓俊峰等 .模糊控制技術(shù) .重慶：重慶大學(xué)出版社， 2021， 26（ 2）： 233244 [15]’s theorem is relevant. Neural Computation,(3):617622 [16]BuckleyJJ, fuzzy controller .Fuzzy Sets and Systems,44:373390 [17]Glower J from a variable structure standpoint. IEEE Transactions on Fuzzy Systems,5(1):139144 論文原創(chuàng)性聲明 本人以信譽(yù)聲明：所呈交的畢業(yè)論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的設(shè)計(jì)（研究）工作及取得的成果，論文中引用他（她）人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨(dú)立完成，不 包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用其材料。例如，在我的設(shè)計(jì)中有很多地方都要用到定時(shí)器，而一個(gè)SPCE061A 只有兩個(gè)定時(shí)器，在怎么分配和使用定時(shí)器這個(gè)問題上我困惑 了很久，最后還是邱老師幫我解決了這個(gè)問題， 他 的講解讓我茅塞頓開，邱老師告訴我，雖然只有兩個(gè)定時(shí)器，但在有的地方我們可以合用一個(gè)，像洗衣時(shí)間和洗滌量時(shí)間就可以合用一個(gè)，因?yàn)樗鼈兌际?1s 刷新，而這個(gè)定時(shí)器只需要在 1s 中斷時(shí)發(fā)送一個(gè)標(biāo)志位就行。使洗衣機(jī)具有智能化 ,最大限度地提高洗滌效果 ,節(jié)約能源及水量 ,使 洗衣機(jī)達(dá)到高效節(jié)能的要求。 當(dāng)此端口輸入電壓為 0～ 左右（電位器值為 0～ 1k 左右）時(shí)，表示衣物較輕； 當(dāng)此端口輸入電壓為 ～ 5v 左右（電位器值為 1k～ 2k左右）時(shí)，表示衣物較重； IOA[5]:水位檢測輸入端口。主程序完成初始化、鍵查詢處理、洗滌、漂洗、脫水等操作 。這四個(gè)輸出量的模糊子集隸屬函數(shù)設(shè)計(jì)如下： 水位：論域的語言值定義為高、較高、較低、低四種，其模糊子集隸 屬度函數(shù)見圖 水流強(qiáng)度：論域的語言值定義為強(qiáng)、中和弱三種，其模糊子集隸屬度函數(shù)見圖 洗滌劑投放量：論域的語言值定義為多、較多、中、較少和少五種，其模糊子集隸屬度函數(shù)見圖 洗滌時(shí)間：論域的語言值定義為很長、長、較長、中、較短、短、很短七種，其模糊子集隸屬度函數(shù)見圖 （見下頁） 圖 水位模糊子集隸屬度函數(shù) 圖 水流強(qiáng)度模糊子集隸屬度函數(shù) 圖 洗滌劑模糊子集隸屬度函數(shù) 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 4 軟件設(shè) 計(jì) 20 圖 洗滌時(shí)間模糊子集隸屬度函數(shù) 模糊控制規(guī)則 全自動(dòng)洗衣機(jī)的模糊 控制規(guī)則即洗衣機(jī)控制策略，是實(shí)現(xiàn)最佳洗滌效果的經(jīng)驗(yàn)結(jié)晶。事 實(shí)上，臟污程度和臟污性質(zhì)的區(qū)分并不存在一個(gè)明確的界限。它能夠完成除開啟電源、放取衣物之外的全部功能，并保證高質(zhì)量的洗滌效果。但是這個(gè)結(jié)果仍然是一個(gè)模糊矢量，不能直接用來作為控制量，還必須進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換— 清晰化 (或解模糊 )。通常由一系列的關(guān)系詞連接而成，如 if一 then， else， also， end， or等。 ② 將上述已經(jīng)處 理過的輸入量進(jìn)行尺度變換，使其變化到各自的論域范圍。 20 多年來，出現(xiàn)了各種各樣的模糊控制器，具體有以下幾種 :簡單模糊控制器，模糊自調(diào)整控制器，模糊 PID 控制器，模糊自組織控制器，模糊自適應(yīng)控制器，專家模糊控制器和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器等。一般選偏差信號(hào) e 作為模糊控制器的一個(gè)輸入量，把偏差信號(hào) e 的精確量進(jìn)行模糊化變成模糊量，偏差 e 的模糊量可以用相應(yīng)的模糊語言表示，得到了偏差 e 的模糊語言集合的一個(gè)子集。 (5)解模糊化（ defuzzify）：將推論所得到的模糊值轉(zhuǎn)換為明確的控制訊號(hào)做為系統(tǒng)的輸入值。因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來處理這些控制問題。本次設(shè)計(jì)我們選擇的八段數(shù)碼顯示管為共陰數(shù)碼管，是在各洗滌過程中顯示所需的時(shí)間其記數(shù)方式為倒記時(shí)。其組合 情況有四種，如下表示。在進(jìn)水期間，三極管 9013 處于斷開狀態(tài)，系統(tǒng)不斷檢測水位傳感器，若水位傳感器檢測到水滿時(shí)，就使三極管 9013 導(dǎo)通，停止進(jìn)水。 AVSS2 接音頻輸出電路的 AVSS2。 由于電抗元件在電路中有儲(chǔ)能作用，并聯(lián)的電容器 C 在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量存儲(chǔ)起來，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把能量釋放出來使負(fù)載電壓比較平滑，即電容 C具有平波的作用。 在此硬件電路中，我們需要電壓穩(wěn)定的直流供電系統(tǒng)。要想具有較好的樂質(zhì)，還需要對(duì)輸出的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)化，也就是將正電壓變換成正負(fù)平分的電壓。 A 口和 B 口的Data、 Attribution 和 Direction 的設(shè)定值均在不同的寄存器里，用戶在進(jìn)行 端口設(shè)置時(shí)要特別注意這一點(diǎn)。 SPCE061A 有兩個(gè) 16 位的通用并行口： A 口和 B 口。 另外 ， 凌陽十六位單片機(jī)具有易學(xué)易用的效率較高的一套指令系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境。我們采用橋式驅(qū)動(dòng)電路。 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 2 全自動(dòng)洗衣機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 4 圖 渾濁度傳感器的電路 圖 渾濁度程度 水位傳感器 水位檢測的精度直接影響洗凈度、水流強(qiáng)度、洗滌時(shí)間等參數(shù)。 為了使控制效果好 ,設(shè)計(jì)簡單 ,采用矛盾分 析方法 ： 根據(jù)衣物重量確定水位高低 和 洗滌過程中的渾濁度信息修正實(shí)際的洗滌時(shí)間的長短和漂洗次數(shù)的多少。文中 硬件設(shè)計(jì)制作了單片機(jī)的接口和外圍硬件電路 。 在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù) 的眾多領(lǐng)域中，自動(dòng)控制技術(shù)起著越來越重要的作用。 全自動(dòng)洗衣機(jī)是一種全新的家用電器，能夠自動(dòng)檢測到衣物的重量和臟污程度，自動(dòng)決定進(jìn)水量，從而能自動(dòng)完成洗衣過程。本系統(tǒng)還利用凌陽 SPCE061A 出色的語音功能，對(duì)洗衣機(jī)進(jìn)行報(bào)警與提示。 本文設(shè)計(jì)是 基于模糊控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制器自動(dòng)控制系統(tǒng) , 所有的電路都是在單片機(jī)的控制下工作的，是以新一代凌陽 16 位單片機(jī) SPCE061A 為核心，可以實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的智能控制 ,提高洗衣質(zhì)量 ,節(jié)約能源。其中模糊控制器的設(shè)計(jì)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(jìn)入模糊控制器，通過模糊推理，實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)自動(dòng)識(shí)別衣量，自動(dòng)識(shí)別骯臟程度，自動(dòng)決定水量功能的控制。反之布阻抗就愈高 .主電機(jī)發(fā)電時(shí)間可直接通過檢測起動(dòng)電容兩端輸出電勢 ,并將此電勢半波整流后 ,由光電隔離后放大整形為一矩形脈沖系列的脈沖數(shù)而定 .脈沖個(gè)數(shù)反映布阻抗的大小 ,脈沖個(gè)數(shù)多 ,布阻抗小 ,反 之亦然 ,據(jù)此通過模糊推理即可得到重量 .如圖 ，衣量傳感器能區(qū)分四檔衣量(多量、中多量、中少量、少量 ). 圖 衣物重量檢測電路 圖 衣物重量的判斷方法 渾濁度傳感器 電路如圖 ， （見下頁） ,渾濁度傳感器安裝在排水閥上端附近出口管上。水位測量電路如 圖 （見下頁） ,為便于與單片機(jī)接口 ,水位傳感器采用數(shù)字振蕩電路 ,電感與電容組成的三點(diǎn)式振蕩電路經(jīng) C2耦合接入數(shù)字式諧振放大器 A1,隨著水位變化 ,諧振頻率作相應(yīng)變化 ,放大器在 a點(diǎn)輸出 ,經(jīng) A2整形 ,由 c點(diǎn)輸出 ,此時(shí)即可將數(shù)字量接到單片機(jī)。它利用了 SPCE061A片內(nèi)置的在線仿真電路 ICE（ In Circuit Emulator）接口和凌陽公司的在線串行編程技術(shù)。輸出端口負(fù)責(zé)向外界傳送由內(nèi)部電路產(chǎn)生的處理結(jié)果、顯示信息、控制命令、驅(qū)動(dòng)信號(hào)等。如果需要 I/O 口 是帶喚醒功能的懸浮式輸入引腳，則 Data、 Attribution 和 Direction 的值被設(shè)為 “010”。其接法如圖。電源變壓器是將交流電網(wǎng) 220V 的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，然后通過整流電路將交流電壓變成脈動(dòng)的直流電壓。完成這一任務(wù)主要是靠二極管的單向?qū)щ娮饔?，因此二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。 SPY0029 具有靜態(tài)電流低、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、線性調(diào)整出色等特點(diǎn)。用 2k的電位器來模擬重量傳感器，當(dāng)電阻值在 01000 之間時(shí)我們給它定義為衣物重量較輕，若值在10002021 時(shí)我們定義為比較重；同樣，我們用 2k 的電位器模擬了渾濁度傳感器，電阻值在 01000 之間時(shí)我們定義為臟度輕，若在 10002021 時(shí)臟污程度比較重；我們用水位傳感器來檢測水位的高低。其工組原理為當(dāng) IOB8端口為 低 電平、 IOB9 端口為 高 電平時(shí)，三極管 Q5 導(dǎo)通， Q5 導(dǎo)通又導(dǎo)致 Q3 和 Q2導(dǎo)通，則電流從電源通過 Q直流電機(jī)和 Q3 構(gòu)成回路；當(dāng) IOB8 端口為 高 電平、IOB9 端口 為 低 電平時(shí)，三極管 Q6 導(dǎo)通， Q6 導(dǎo)通又導(dǎo)致 Q4 和 Q1 導(dǎo)通，則電流從電源通過 Q直流電機(jī)和 Q4 和 Q1 導(dǎo)通，則電流從電源通過 Q直流電機(jī) 和 Q4構(gòu)成回路，且電流方向和前面相反，即電機(jī)轉(zhuǎn)向發(fā)生變化。但在此系統(tǒng)中， LED 顯 示直接接在凌陽單片機(jī)的輸出口。 全自動(dòng)洗衣機(jī)中的模糊控制 在傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域里，控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模式的精確與否是影響控制優(yōu)劣的關(guān)鍵，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的信息越詳細(xì)，則越能達(dá)到精確控制的目的。 (3)知識(shí)庫：包括數(shù)據(jù)庫（ data base）與規(guī)則庫（ rule base）兩部分，其中數(shù)據(jù)庫是提供處理模糊數(shù)據(jù)之相關(guān)定義；而規(guī)則庫則藉由一群語言控制規(guī)則描述控制目標(biāo)和策略。 (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 。 (3)根據(jù)輸入變量 (模糊量 )及模糊控制規(guī)則，按照模糊推理合成規(guī)則推理計(jì)算輸出控制量 (模糊量 )。 模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)包括四個(gè)部分 : （ 1） 模糊化 ： 模糊化的基本思想是定義一個(gè)模糊語言映射作為從數(shù)值域至語言域 (符號(hào)域 )的模糊關(guān)系，從而在數(shù)值測量的基礎(chǔ)上，將數(shù)值域中的數(shù)值信號(hào)映射到語言域上，為實(shí)現(xiàn)模糊推理奠定基礎(chǔ)。 數(shù)據(jù)庫存放的是所有輸入、輸出變量的全部模糊子集的隸屬度矢量，若 論域重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 4 軟件設(shè) 計(jì) 16 為連續(xù)域，則為隸屬度函數(shù)。模糊推理根據(jù)輸入模糊量，由模糊控制規(guī)則完成模糊推理來求解模糊關(guān)系方程， 并獲得模糊控制量的功能部分。 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。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。圖 ： 圖 全自動(dòng)洗衣機(jī)的模糊控制原理框圖 模糊控制輸入量 模糊控制輸入量是模糊推理的前件，對(duì)于全自動(dòng)洗衣機(jī)模糊控制器而言，主要有重量、衣質(zhì)、臟污程度和臟污性質(zhì)等四個(gè)輸入量。輸出量有水位、洗滌時(shí)間，洗滌強(qiáng)度 。 當(dāng)此端口輸入電壓為 0～ 左右（電位器值為 0～ 1k 左右）時(shí)，表示衣物較干凈； 當(dāng)此端口輸入電壓為 ～ 5v 左右（電位器值為 1k～ 2k左右）時(shí)，表示衣物較臟； IOA[4]:衣物質(zhì)量檢測輸入端口。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn)有： （ 1） 分別由 TS 濁度傳感器、負(fù)載傳感器和水溫傳感器檢測到衣物的污濁度 ,重量 ,質(zhì)地和水溫 ,通過洗衣之前的模糊推理來決定洗滌劑的投放時(shí)間、洗滌時(shí)間、水位、脫水時(shí)間。因此 ,在不久的將來具有模糊控制的家電產(chǎn)品有著極廣泛的應(yīng)用前景。除了敬 佩 邱 老師的專業(yè)水平外， 他 的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 得到完全自動(dòng)的效果。 另一變化就是高度自動(dòng)化、智能化、人性化。由于洗衣過程的控制對(duì)象難以用精確的數(shù)學(xué)模型來描述，所以采用傳統(tǒng)的控制方法難以取得理想的洗滌效果。本設(shè)計(jì)中采用了 凌陽公司的 SPCE061A 作為控制核心，以單片機(jī)為核心結(jié)合接口芯片及外圍電路以實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的智能控制。 V 完成本課題所需的工作條件（如工具書、計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)、調(diào)研等）及解決辦法 計(jì)算機(jī)一臺(tái)、（私人電腦） 實(shí)驗(yàn)設(shè)備一套、（實(shí)驗(yàn)室借用設(shè)備） 各種編輯軟件、如： Auto CAD 繪圖軟件 protel 繪圖軟件 在圖書館翻閱洗衣機(jī)方 面和模糊控制方面的書籍及與單片機(jī)相關(guān)的書籍。 通過 幾個(gè)傳感器收集