【正文】 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(cè)洗衣過(guò)程必需的物理量，進(jìn)入模糊控制器，通過(guò)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。從半自動(dòng)、全自動(dòng)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(shí)，用戶可以按照自己的洗衣習(xí)慣，自主選擇時(shí)間和方式，自編和記憶程序讓用 戶真正做到隨心所欲。在此謹(jǐn)向 邱 老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 （ 2） 在洗滌過(guò)程中采取實(shí)時(shí)模糊控制，洗滌時(shí)間和漂洗時(shí)間由實(shí)時(shí)模糊控制器決定。 重量：論域的語(yǔ)言值定義為輕、重； 臟污程度：論域的語(yǔ)言值定義為凈、臟； 水位：論域的語(yǔ)言值定義為高、低； 水流強(qiáng)度：論域的語(yǔ)言值定義為慢、快； 對(duì)洗衣機(jī)工作情況設(shè)計(jì)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(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) 21 表 全自動(dòng)洗衣機(jī)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(shè)計(jì)中的模糊規(guī)則表 軟件 設(shè)計(jì)思路 全自動(dòng)洗衣機(jī)模糊控制系統(tǒng)軟件由主程序、多個(gè)功能子程序兩個(gè)層次組成。 從現(xiàn)在市場(chǎng)上能見(jiàn)到的全自動(dòng)洗衣機(jī)的運(yùn)行過(guò)程可以看出，洗滌時(shí)間、洗滌劑投放量、水流強(qiáng)度和水流方式（電機(jī)轉(zhuǎn)速）是被控對(duì)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(duì)象的主要輸入變量。該推理過(guò)程是基于模糊邏輯中的蘊(yùn)含關(guān)系及推理規(guī)則來(lái)進(jìn)行的。因此它實(shí)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。 (4)傳感器 :傳感器將被控對(duì)象或?qū)⒏鞣N被控量轉(zhuǎn) 換為電信號(hào)，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(gè)控制系統(tǒng)的精度。然而，對(duì)于復(fù)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(dòng)態(tài)，于是工程師便利用各種方法來(lái)簡(jiǎn)化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，以達(dá)成控制的目的，但卻不盡理想。通過(guò)控制 IOB8 口和 IOB9口電平的高低和高電平導(dǎo)通的時(shí)間，就可以控制電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速。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 。由于此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過(guò)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(dòng) (一般有士 10％左右的波動(dòng) )、負(fù)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 。與其它的單片機(jī)相比， SPCE061A 除了每個(gè) I/O 口可以單獨(dú)定義其狀態(tài)外，每個(gè)對(duì)應(yīng)狀態(tài)下的 I/O 口是 端口性質(zhì)電路都是內(nèi)置的，在實(shí)際的電路中不需要再外接。 PROBE 工作于 凌陽(yáng) IDE 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境軟件包下，其芯片的仿真頭直接連接到目標(biāo)電路板上 SPCE061A 相應(yīng)管腳，直接在目標(biāo)電路板上的 CPUSPCE061A調(diào)試、運(yùn)行用戶編制的程序。原理 :利用二極管的光透過(guò)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。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(cè)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(guò)程。 高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 考生姓名： 準(zhǔn)考證號(hào)： 專業(yè)層次： 本 科 院 （系）： 機(jī)械與動(dòng)力 工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 職 稱 ： 講 師 重慶科技學(xué)院 二 O 一 O 年十二月二十日 高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 單片機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 考生姓名： 準(zhǔn)考證號(hào)： 專業(yè)層次： 本 科 指導(dǎo)教師： 院 （系）： 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 重慶科技學(xué)院 二 O 一 O 年十二月二十日 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 中文摘要 I 摘 要 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(yáng) 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。洗滌程序是通過(guò)模糊推理得到的，故能達(dá)到好的洗滌效果。因此通過(guò)檢測(cè) V值可知光透度的大小。 PROBE 的另一頭是標(biāo)準(zhǔn) 25 針打印機(jī)接口，直接連接到計(jì)算機(jī)打印口與上位機(jī)通訊，在計(jì)算機(jī) IDE 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境軟件包下，完成在線調(diào)試功能。例：設(shè) I/O口為帶下拉電阻的輸入端口，在連接硬件時(shí)不用再外接下拉電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。VDDP 為 PLL鎖相環(huán)電源，接 SPCE061A 的7腳； VDD 和 VDDA 為數(shù)字電源，分別接 SPCE061A 的 15 腳和 36 腳； AVSS1是模擬地，接 SPCE061A 的 24 腳； VSS 是數(shù)字地，接 SPCE061A 的 38腳 。 電機(jī)控制電路圖如 所示： 圖 電機(jī)控制電路 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 11 顯示電路 設(shè)計(jì) 狀態(tài)顯示電路 D0、 D D D3 為衣物檢測(cè)狀態(tài)顯示， D0、 D D D3分別表示為衣物輕，衣物重，臟度低，臟度重。換言之，傳統(tǒng)的控制理論對(duì)于明確系統(tǒng)有強(qiáng)而有力的控制能力， 但對(duì)于過(guò)于復(fù)雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無(wú)能為力了。 其基本工作原理是 :微機(jī)經(jīng)中斷采樣獲取被控制量的精確值，然后將此量與給定值比較得到偏差信號(hào)。模糊化的具體過(guò)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。 (4)清晰化 ： 推理結(jié)果的獲得，表示模糊控制的規(guī)則推理功能己經(jīng)完成。比如對(duì)于衣物的臟污程度，人們通常用很臟、一般臟、不太臟等這類模糊語(yǔ)言來(lái)描述。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。既能保證洗凈衣物又使洗滌時(shí)間短，減少衣物的磨損。 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意 !最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們 ! 最后我還要感謝我的母校四年來(lái)對(duì)我的栽培。人性化還表現(xiàn)在使用的方便和舒適，如子母分洗洗衣機(jī)可以做到不同衣 III 物分開(kāi)洗；斜桶和頂開(kāi)滾筒可以做到取放衣物方便不需深彎腰；蒸汽烘干功能使得晾曬更加方便， DD 直驅(qū)電機(jī)在節(jié)能降噪方面效果更加突出，等等。 通過(guò) 幾個(gè)傳感器收集 IV 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(guò) 處理器 綜合判定后，便自動(dòng)選擇出最適當(dāng)?shù)乃?位 、洗滌時(shí)間和洗衣動(dòng)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 。本設(shè)計(jì)中采用了 凌陽(yáng)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。 另一變化就是高度自動(dòng)化、智能化、人性化。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。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(cè)到衣物的污濁度 ,重量 ,質(zhì)地和水溫 ,通過(guò)洗衣之前的模糊推理來(lái)決定洗滌劑的投放時(shí)間、洗滌時(shí)間、水位、脫水時(shí)間。輸出量有水位、洗滌時(shí)間，洗滌強(qiáng)度 。而模糊控制方法卻能很好地解決這個(gè)問(wèn)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。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(lái)求解模糊關(guān)系方程， 并獲得模糊控制量的功能部分。 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(yǔ)言映射作為從數(shù)值域至語(yǔ)言域 (符號(hào)域 )的模糊關(guān)系，從而在數(shù)值測(cè)量的基礎(chǔ)上，將數(shù)值域中的數(shù)值信號(hào)映射到語(yǔ)言域上，為實(shí)現(xiàn)模糊推理奠定基礎(chǔ)。 (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 。 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。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(guò) 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(guò) Q直流電機(jī)和 Q4 和 Q1 導(dǎo)通，則電流從電源通過(guò) 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。 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)。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(guò)整流電路將交流電壓變成脈動(dòng)的直流電壓。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”。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(yáng)公司的在線串行編程技術(shù)。反之布阻抗就愈高 .主電機(jī)發(fā)電時(shí)間可直接通過(guò)檢測(cè)起動(dòng)電容兩端輸出電勢(shì) ,并將此電勢(shì)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(guò)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(cè)電路 圖 衣物重量的判斷方法 渾濁度傳感器 電路如圖 ， （見(jiàn)下頁(yè)） ,渾濁度傳感器安裝在排水閥上端附近出口管上。 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(yáng) 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。 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(cè)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(guò)程。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 。 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(cè)的精度直接影響洗凈度、水流強(qiáng)度、洗滌時(shí)間等參數(shù)。 另外 ， 凌陽(yáng)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(kāi)發(fā)環(huán)境。 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)。 在此硬件電路中，我們需要電壓穩(wěn)定的直流供電系統(tǒng)。 AVSS2 接音頻輸出電路的 AVSS2。其組合 情況有四種，如下表示。因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來(lái)處理這些控制問(wèn)題。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(yǔ)言表示，得到了偏差 e 的模糊語(yǔ)言集合的一個(gè)子集。 ② 將上述已經(jīng)處 理過(guò)的輸入量進(jìn)行尺度變換，使其變化到各自的論域范圍。但是這個(gè)結(jié)果仍然是一個(gè)