【正文】 C1C3R8R51KVCCGND水位1A11Y22A32Y43A53Y6GND74Y84A95Y105A116Y126A13Vcc14U27404GND 圖 11 水位檢測(cè)電路 濁度檢測(cè)電路 如圖 12所示，濁度檢測(cè)電路由濁度傳感器和壓頻轉(zhuǎn)換電路組成。 R5為 1k， R8為 。為了使計(jì)算機(jī)直接讀數(shù)，傳感器采用敏感元件， L為傳感器內(nèi)部線圈，匝數(shù)為 480匝，電感量在 (～ )，初始電感量為 。 P34007X4VinVoutGNDLM78154700uFC141000uFC13D3電源指示燈VinVoutGNDLM7805104C10104C12470uFC11103C9VCC~24V~220VR14470VS 圖 9 電源電路 溫度檢測(cè)電路 如圖 10所示，溫度檢測(cè)電路主要由溫度傳感器 DS18B20來(lái)實(shí)現(xiàn)，輸出端 DQ與單片機(jī) ，將由 DS18B20檢測(cè)到的溫度信號(hào)由 。 圖 8 濁度傳感器電路圖 智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)電源電路 如圖 9所示，電源電路由變壓器，橋式整流電路，電容，集成穩(wěn)壓器 7815和集成穩(wěn)壓器 7805組成。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。當(dāng)光線穿過(guò)一定量的水時(shí) ， 光線的透過(guò)量取決于該水的污濁程度 ， 水越污濁 ， 透過(guò)的光就越少。通過(guò)測(cè)量水的污濁程度來(lái)判斷所洗物品潔凈程度 ， 從而確定最佳的洗滌時(shí)間。 當(dāng)水位（ 0～ 450mm）高度一定時(shí)，與其對(duì)應(yīng)的傳感器輸出頻率在（ ～ kHz）范圍內(nèi)可以任意設(shè)定。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)。 智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 圖 6 諧振式水位傳感器的結(jié)構(gòu)圖 圖 7 為水位與振蕩頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。導(dǎo)板上有固定支架，裝有磁性元件，在導(dǎo)管內(nèi)氣壓作用下導(dǎo)板上下平行移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)磁性元件使其與線圈之間的相對(duì)位置發(fā)生變化，因此線圈的電感量發(fā)生變化。隔膜上嵌裝有導(dǎo)板，當(dāng)水位 H 上升時(shí)，氣壓增大，導(dǎo)板向上移動(dòng)，當(dāng)水位下降時(shí)，氣壓降低，在彈簧的作用下，導(dǎo)板向下移動(dòng)。 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。 5． 諧振式水位傳感器 諧振式水位傳感器，采用了新型的傳感原理，把水位的高低轉(zhuǎn)化成水位與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，主要用于在洗衣機(jī)中作為洗衣機(jī)特定的水位傳感器使用。圖 5 為溫度傳感器 DS18B20。 DS18B20 采用先進(jìn)的單總路線數(shù)據(jù)通信，能夠進(jìn)行全數(shù)字的溫度轉(zhuǎn)換及輸出，其分辨率最小的公作周期為 750 毫秒，可檢測(cè)溫度范圍為 55 ℃ ～ +125 ℃ 。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。其指令表如表 3 所示： 智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 表 3 12864 指令表 指令名稱 控制信號(hào) 控制代碼 R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 顯示開關(guān) 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1/0 顯示起始行設(shè)置 0 0 1 1 X X X X X X 頁(yè) 設(shè)置 0 0 1 0 1 1 1 X X X 列地址設(shè)置 0 0 0 1 X X X X X X 讀狀態(tài) 1 0 BUSY 0 ON/OFF RST 0 0 0 0 寫數(shù)據(jù) 1 1 寫數(shù)據(jù) 讀數(shù)據(jù) 1 1 讀數(shù)據(jù) 3． 負(fù)載傳感器 負(fù)載傳感器由電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路 ， 光耦合器和濾波電路組成。 表 2 12864 引腳功能表 引腳號(hào) 引腳名稱 LEVER 管腳功能 1 VSS 0 電源地 2 VDD + 電源電壓 3 V0 —— 液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電壓 4 D/I(RS) H/L D/I=“H”，表示 DB7~DB0 為顯示數(shù)據(jù) D/I=“L”，表示 DB7~DB0 為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W H/L R/W=“H”， E=“H”數(shù)據(jù)被讀到 DB7~DB0 R/W=“L”， E=“H→L” 數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR 6 E H/L R/W=“L”， E 信號(hào)下降沿鎖存 DB7~DB0 R/W=“H”， E=“H”DDRAM數(shù)據(jù)讀到 DB7~DB0 7 DB0 H/L 數(shù)據(jù)線 8 DB1 H/L 數(shù)據(jù)線 9 DB2 H/L 數(shù)據(jù)線 10 DB3 H/L 數(shù)據(jù)線 11 DB4 H/L 數(shù)據(jù)線 12 DB5 H/L 數(shù)據(jù)線 13 DB6 H/L 數(shù)據(jù)線 14 DB7 H/L 數(shù)據(jù)線 15 CS1 H/L CS1＝ H，選擇芯片右半屏信號(hào) 16 CS2 H/L CS2＝ H，選擇芯片左半屏信號(hào) 17 RET H/L 復(fù)位信號(hào)， RET＝ L 復(fù)位 18 VOUT 10V LCD 驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓 19 LED+ —— LED 背光板電源 20 LED —— LED 背光板電源 12864LCD 的指令系統(tǒng)及時(shí)序。可完成圖形顯示，也可以顯示 84 個(gè) (1616 點(diǎn)陣 )漢字。 P3 口也作為 STC8C52 具有第二功能的引腳使用，如表 1 所示。當(dāng)對(duì) P3 口寫入 “ 1” 的時(shí)候，內(nèi)部上拉電阻就會(huì)把端口拉高，此時(shí)就可以作為輸入口使用。 P3 口（ ～ ）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線。當(dāng)使用 8 位地址，訪問(wèn)其外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）時(shí)， P2 口將會(huì)輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。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。當(dāng)對(duì) P2 端口寫入 “ 1” 的時(shí)候，內(nèi)部上拉電阻就會(huì)把端口拉高，此時(shí)就可以作為輸入口使用。 P2 口（ ～ ）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線。當(dāng)作為輸入口使用時(shí)，被外部拉低的引腳因?yàn)槠鋬?nèi)部電阻，將輸出電流。 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 。 P0 口也可以作為 I/O 口使用，也可以用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，此時(shí)需要加 的外部上拉電阻。當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為地址總線（低 8 位）和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用。作為輸出口，每一位均可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 負(fù)載。 P0 口（ ～ ）： 8 位雙向 I/O 口線。 EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通 信號(hào) ，接低電平 時(shí) 從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。該位置位后，只有 MOVX 和 MOVC 指令才能把 ALE 激活 。此時(shí)， ALE 仍會(huì)以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出一個(gè)固定的脈沖信號(hào)， 可用于對(duì)外輸出時(shí)鐘或定時(shí)。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)。 （ 3）控制引腳（ 4 根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端。 智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 圖 2 AT89C52 單片機(jī)引腳示意圖 其引腳功能如下： （ 1）主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入， 接＋ 5V電源 GND(Pin20)：接地線 （ 2）外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端。 如圖 2 所示為 AT89C52 單片機(jī)的引腳示意圖。 AT89C52 單片機(jī) 由 ATMEL 公司生產(chǎn)，屬于 51 系列單片機(jī)的一種，是一種低電壓、高性能的 8 位 CMOS 單片機(jī)，片內(nèi)置有通用 8 位中央處理器和 FLASH 單元，兼容 MCS51 指令系統(tǒng)。 （ 5） 蜂鳴器電路 用蜂鳴器作為發(fā)聲元件，可以在需要的時(shí)候發(fā)出聲響，在洗衣機(jī)系統(tǒng)中可用于提示洗衣過(guò)程結(jié)束及對(duì)洗滌過(guò)程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行報(bào)警。 （ 4） 鍵盤輸入模塊 本次設(shè)計(jì)中鍵盤輸入電路的設(shè)計(jì)是方便用戶來(lái)自行選擇洗滌模式和控制洗滌程序的啟動(dòng) /暫停的。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。 這種設(shè)計(jì)方式可以使系統(tǒng)強(qiáng)弱電之間具有很好的隔離效果，控制方便，性能穩(wěn)定。MOC3041 是常用的雙向晶閘管輸出的光電耦合器，帶過(guò)零觸發(fā)電路，輸 入端的控制電源電路 振蕩電路 復(fù)位電路 鍵盤輸入 溫度傳感器 水位傳感器 負(fù)載傳感器 溫度傳感器 驅(qū)動(dòng)電路 排水閥 開關(guān)線圈 進(jìn)水閥 電機(jī) LCD 顯示 蜂鳴器電路 AT89C52 單片機(jī) 智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 電流為 15mA，輸出端額定電壓為 400V，最大重復(fù)浪電流為 1A，輸入輸出端隔離電壓為 7500V，有很好的隔離性 。 （ 2） 驅(qū)動(dòng)電路 洗衣機(jī)所用的電動(dòng)機(jī)，電源開關(guān)線圈，進(jìn)水電磁閥，排水電磁閥均為需要 220V市電來(lái)帶動(dòng)的負(fù)載，而單片機(jī)不能直接控制市電， 因此 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)在本次設(shè)計(jì)中相當(dāng)重要。 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。智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng) 采用AT89C52 單片機(jī) 為主控制芯片 。 （ 3） 脫水模式：打開排水閥進(jìn)行排水，待水位為 0 水位，啟動(dòng)電機(jī)，進(jìn) 行脫水，至預(yù)約脫水時(shí)間，蜂鳴器提示脫水結(jié)束，軟件切斷電源。第一次漂洗完后，排水時(shí)檢測(cè)水的濁 度，待脫水完畢，若測(cè)得的濁度不達(dá)標(biāo)則進(jìn)行二次漂洗，二次漂洗之后 進(jìn)行最后脫水。開啟排水閥，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。漂洗時(shí)間到 ， 電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)， 打開排水閥進(jìn)行排水， 檢測(cè)水的濁度， 若濁度不達(dá)標(biāo)需重復(fù)漂洗程序 （重 復(fù)漂洗智能洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 程序時(shí)要先進(jìn)行脫水） ，漂洗程序最多重復(fù)兩 次。到達(dá)預(yù)約時(shí)間 后 ，電機(jī)斷電，稍后關(guān)閉排水閥 。當(dāng)水位到達(dá) 0 水位時(shí)，進(jìn) 行 漂洗前的脫水過(guò)程。 （ 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。通過(guò)測(cè)得的數(shù)據(jù)初步得出洗滌時(shí)間 ，進(jìn)入 “ 洗滌 ” 過(guò)程。然后開進(jìn)水閥，進(jìn)水至檢測(cè)水位，波輪正轉(zhuǎn) 30s，斷電，進(jìn)行布量 分析判斷 ，確定洗滌水位。此時(shí)洗衣機(jī)進(jìn)入智檢過(guò)程。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。 2． 智能檢測(cè) 待洗衣物的智能檢測(cè)是智能洗衣機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)智能的關(guān)鍵技術(shù)之一。 （ 3） 啟動(dòng)暫停鍵：用于選擇啟動(dòng)或暫時(shí)停止兩種工作狀態(tài)。 （ 1） 電源鍵：手動(dòng)按下電源鍵，即將電源接入至洗衣機(jī)系統(tǒng)。其 控制面板分為兩個(gè)部分：按鍵部分和顯示部分。智能洗衣機(jī)利用數(shù)字單片機(jī)組成硬件結(jié)構(gòu)，由軟件進(jìn)行模糊化，模糊推理和反模糊化作業(yè)。 如今模糊控制被越來(lái)越多的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，尤其是被廣泛應(yīng)用于家電系列中，基于模糊控制的洗衣機(jī)就是其中的一個(gè)典型實(shí)例。模糊控制屬于智能控制范疇，現(xiàn)已發(fā)展成人工智能領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支，其理論發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域廣范，控制效果顯著。 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。有業(yè)內(nèi)人士表示，尖端洗滌技術(shù)的革新 所表現(xiàn)出的洗衣方式更加注重健康和個(gè)性化，已在市場(chǎng)發(fā)展中倍受歡迎。智能洗衣機(jī)的出現(xiàn)可以進(jìn)一步改變?nèi)藗兊姆绞?，讓人們的生活更加?jiǎn)單，更少煩雜。它擁有高度 自動(dòng)化、智能化、人性化的特點(diǎn)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)水、洗滌、漂洗、脫水 等一系列過(guò)程的 自動(dòng)完成，還能夠模擬傳統(tǒng)人工手洗的操作方式，總結(jié)人工手洗的操作經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)模糊推理和 模糊控制來(lái)實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的全自動(dòng)化和智能化。新型的智能洗衣機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。 ”所以控制簡(jiǎn)單而且功能完善的家用電器就越來(lái)越受歡迎。 而 洗衣機(jī)的 使用操作者一般是家庭婦女、老人、保姆等 ， 相對(duì)而言這些人的文化程度較低 ， 很難掌握正確用法 ， 造成多功能洗衣機(jī)功能上的浪費(fèi)，不能做到盡可能的節(jié)水、節(jié)電、省時(shí)。 經(jīng) 過(guò) 三十年 的發(fā)展 ，我國(guó)的洗衣機(jī)年產(chǎn)量已位于世界第一， 將近為 世界總年產(chǎn) 量 的四分之一。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)。中國(guó)洗衣機(jī)市場(chǎng) 正處于 快速更新?lián)Q代階段，市場(chǎng)潛力巨大，隨著家用電器的自動(dòng)化、智能化發(fā)展，人們對(duì)于洗衣機(jī)的期望也越來(lái)越高。 隨 著改革開放的不斷深入， 經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，人民生活水平的普遍提高，人 們 對(duì)于洗衣機(jī)的認(rèn)識(shí) 也 在不斷發(fā)展，進(jìn)入 80 年代后，中國(guó)洗衣機(jī) 行業(yè) 一直保持著旺盛的 發(fā)展形勢(shì)。近半個(gè)多世紀(jì)里，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，全自動(dòng) 洗衣機(jī)技術(shù)得到廣范 的 應(yīng)用，其年總產(chǎn)量及社會(huì)普及率均以達(dá)到相當(dāng)高的 水平。 70