【正文】 階被控對(duì)象較 多，但由于這種控制器的輸入變量只有一個(gè)，動(dòng)態(tài)控制性能不佳。 20 多年來(lái)，出現(xiàn)了各種各樣的模糊控制器，具體有以下幾種 :簡(jiǎn)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。 (4)由上述得到的控制量 (模糊量 )計(jì)算精確的輸出控制量， 并作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)。原理框圖如圖 20 圖 模糊控制過(guò)程可概括為下述 4 個(gè)步驟 : (1)根據(jù)本次采樣得到的系統(tǒng)的輸出值，計(jì)算所選擇系統(tǒng)的輸入變量 : (2)將輸入變量的精確值變?yōu)槟：?。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。 (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。 (2)輸入 /輸出接口裝置 :通過(guò)輸入 /輸出接口從被控對(duì)象獲取數(shù)字信號(hào)，送 至模糊控制器，并將模糊控制器決策出的輸出數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)去控制被控對(duì)象 。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(duì)象 (或過(guò)程 )的精確數(shù)字模型，而是完 全憑人的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用了人的思維和邏輯推理方法來(lái)“直觀”地進(jìn)行控制。 (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。 (4) 邏輯判斷：模仿人類下判斷時(shí)的模糊概念，運(yùn)用模糊邏輯和模糊推論法進(jìn)行推論，而得到模糊控制訊號(hào)。 (2) 模糊化（ fuzzify）：將輸入值以適當(dāng)?shù)谋壤D(zhuǎn)換到論域的數(shù)值，利用口語(yǔ)化變量來(lái)描述測(cè)量物理量的過(guò)程，依適合的語(yǔ)言值（ linguisitc value）求該值相對(duì)之隸屬度，此口語(yǔ)化變量我們稱之為模糊子集合（ fuzzy subsets）。 模糊控制涉及 了五個(gè)主要部分，即 :定義變量、模糊化、知識(shí)庫(kù)、邏輯判斷及反 模糊化， 以 下將就每一部分做簡(jiǎn)單的說(shuō)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(dòng)作，例如在一般控制問(wèn)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(gè)狀態(tài)之輸入 U。因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來(lái)處理這些控制問(wèn)題。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。計(jì)算機(jī)、 PROBE、用戶目標(biāo)板三者之間的連接示意圖，如圖 和圖 所示。 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。用它可以替代在單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)過(guò)程中常用的軟件工具 —— 硬件在線實(shí)時(shí)仿真器和程序燒寫器。 調(diào)試、下載接口模塊； 圖 61 板實(shí)物圖 2）開(kāi)發(fā)方法 SPCE061A 的開(kāi)發(fā)是通過(guò)在線調(diào)試器 PROBE 實(shí)現(xiàn)的。 按鍵模塊； 電源輸入模塊； 61 板除了具備單片機(jī)最小系統(tǒng)電路外，還包括有 電源 電路、音頻電路（含 MIC 輸入部分和 DAC 音頻輸出部分）、復(fù)位電路等，采用 電池 供電，方便學(xué)生隨身攜帶！使學(xué)生在掌握軟件的同時(shí)，熟悉單片機(jī)硬件的設(shè)計(jì)制作，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，也為單片機(jī)學(xué)習(xí)者和開(kāi)發(fā)者創(chuàng)造了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)條件和開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的機(jī)會(huì)！ 61板上有調(diào)試器接口（ Probe 接口）以及下載線（ EZ_Probe）接口，分別可接凌陽(yáng)科技的在線調(diào)試器、簡(jiǎn)易下載線，配合 unSP IDE，可方便地在板上實(shí)現(xiàn)程序的下載、在線仿真調(diào)試。 I/O 端口的組合控制設(shè)置如表 所示： 表 I/O端口的組合控制設(shè)置 SPCE061A 精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)板 1） SPCE061A 精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)板（簡(jiǎn)稱 61 板） 實(shí)物圖如 所示。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。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‖。每個(gè)獨(dú)立的位可通過(guò)以下 3 種控制向量來(lái)作設(shè)定： I/O 數(shù)據(jù)向量 Data I/O 方向向量 Direction I/O 方式向量 Attribution 每 3 個(gè)對(duì)應(yīng)的控制向量組合在一起，形成一個(gè)控制字 ，用來(lái)定義相對(duì)應(yīng) I/O 端口位的輸入輸出狀態(tài)和方式。這兩個(gè)端口的每一位都可通過(guò)編程單獨(dú)定義成輸入或輸出口。并行口線路成本較高，但是傳輸速率也較高；與并行口相比，串行端口的傳輸速率較低但可以節(jié)省大量的線路成本。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。 SPCE061A 的輸入 /輸出接口 輸入 /輸出接口（簡(jiǎn)稱為 I/O 口）是單片機(jī)與外設(shè)交換信息的通道。 IOB10 57 輸入輸出 IOB10：通用異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送管腳 Tx IOB9 58 輸入輸出 IOB9： TimerB脈寬調(diào)制輸 出管腳 BPWMO IOB8 59 輸入輸出 IOB8： TimerA脈寬調(diào)制輸出管腳 APWMO IOB7 60 輸入輸出 IOB7：通用異步串行數(shù)據(jù)接收管腳 Rx IOB6 61 輸入輸出 IOB6：雙向 IO端口 IOB5 62 輸入輸出 IOB5：外部中斷源 EXT2的反饋管腳 IOB4 63 輸入輸出 IOB4：外部中斷源 EXT1的反饋管腳 IOB3 64 輸入輸出 IOB3：外部中斷源 EXT2 IOB2 65 輸入輸出 IOB2：外部中斷源 EXT1 DAC1 12 輸出 DAC1數(shù)據(jù)輸出管 腳 DAC2 13 輸出 DAC2 數(shù)據(jù)輸出管腳 X32I 2 輸入 32768Hz晶振輸入管腳 X32O 1 輸出 32768Hz晶振輸出管腳 VCOIN 70 輸入 PLL的 RC濾波器連接管腳 AGC 16 輸入 AGC的控制管腳 MICN 19 輸入 麥克風(fēng)負(fù)向輸入管腳 MICP 21 輸入 麥克風(fēng)正向輸入管腳 V2VREF 14 輸出 電壓源 5mA的驅(qū)動(dòng)電流，可用作外部 ADC Line_In通道的最高參考輸入電壓，不可作為電壓源 使用 MICOUT 18 輸出 麥克風(fēng) 1階放大器輸出管腳，管腳外接電阻決定 AGC增益倍數(shù) OPI 17 輸入 麥克風(fēng) 2階放大器輸入管腳 VEXTRF 23 輸入 ADC Line_In通道的最高參考輸入電壓管腳 VMIC 25 輸出 麥克風(fēng)電源 VADREF 22 輸出 AD參考電壓 (由內(nèi)部 ADC產(chǎn)生 ) VDD 5,69 輸入 邏輯電源的正向電壓 12 VSS 10,26,71 輸入 邏輯電源和 IO口的參考地 VDDIO 37,38,56 輸入 IO端口的正向電壓管腳 VSSIO 35,36,48 輸入 IO端口的參考地 AVDD 24 輸入 模擬電路（ A/D、 D/A和 2V穩(wěn)壓源）正向電壓 AVSS 15 輸入 模擬電路（ A/D、 D/A和 2V穩(wěn)壓源）參考地 RESET 68 輸入 低電平有效的復(fù)位管腳 SLEEP 49 輸出 睡眠模式 (高電平激活 ) ICE 7 輸入 激活 ICE(高電平激 ICECLK 8 輸入 ICE串行接口時(shí)鐘管腳 ICESDA 9 輸入輸出 ICE串行接口數(shù)據(jù)管腳 TEST 3 輸入 測(cè)試模式時(shí)接高電平，正常模式時(shí)接地GND或懸浮 ROMT 47 輸入 測(cè)試閃爍存儲(chǔ)器，正常模式時(shí)懸浮 N/C 55 輸入 正常使用時(shí)接地 N/C 4 輸入 正常使用時(shí)接地 N/C 6 輸入 正常使用時(shí)接地 PFUSE,PVIN 20,11 輸入 程序保密設(shè)定腳。 結(jié)構(gòu)概覽 SPCE061A 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如下圖 ： 10 圖 SPCE061A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 芯片的引腳排列和說(shuō)明 SPCE061A 共有 84 個(gè)引腳，封裝形式為 PLCC84；管腳排列圖如圖 所示。 它的較高的處理速度使 μ’nSP?能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)。 內(nèi)置在線仿真 (ICE， In Circuit Emulator)接口。 具備串行設(shè)備接口； 7 通道 10 位電壓模 數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)和單通道聲音模 數(shù)轉(zhuǎn)換器； 鎖相環(huán) PLL 振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)； 具備觸鍵喚醒的功能； 32 位通用可編程輸入 /輸出端口； 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 (可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值 )； 晶體 振蕩器 ； 內(nèi)置 32K 閃存 ROM； CPU時(shí)鐘： ~； nSP微處理器； 3）低功耗、低電壓： SPCE061A 簡(jiǎn)介 性能 SPCE061A 是凌陽(yáng)科技研發(fā)生產(chǎn)的性價(jià)比很高的一款十六位單片機(jī) ，其主要性能如下： 另外，μ ’nSP?的指令系統(tǒng)提供具有較高運(yùn)算速度的 16 位 16 位的乘法運(yùn)算指令和內(nèi)積運(yùn)算指令，為其應(yīng)用增添了 DSP 功能，使得μ ’nSP?家族運(yùn)用在復(fù)雜的數(shù)字信 號(hào)處理方面既很便利，又比專用的 DSP 芯片廉價(jià)。這樣做無(wú)疑會(huì)使每一種派生產(chǎn)品具有更強(qiáng)的功能和更低的成本。除此之外的其它功能模塊均為可選結(jié)構(gòu)，亦即這種結(jié)構(gòu)可大可小或可有可無(wú)。低功耗、低電壓： μ’nSPTM 家族采用 CMOS 制造工藝，同時(shí)增加了軟件激發(fā)的弱振方式，空閑方式和掉 電方式，極大地降低了其功耗，另外， μ’nSPTM 家族的工作電壓范圍大，能在低電壓供電時(shí)正常工作，且能用電池供電，這對(duì)于其在野外作業(yè)等領(lǐng)域中的應(yīng)用具有特殊的意義。高性能價(jià)格比： μ’nSPT M家族片內(nèi)帶有高尋址能力的 ROM，靜態(tài) RAM 和多功能的 I/O 口，另外 μ’nSPTM 的指令系統(tǒng)提供出具有較高運(yùn)算速度的 16位， 16 位的乘法運(yùn)算指令和內(nèi)積運(yùn)算指令，為其應(yīng)用添加了DSP功能，使得 μ’nSPTM 家族運(yùn)用在復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理方面既很便利又比專用的 DSP芯片廉價(jià)。具有較強(qiáng)的中斷處理能力?！痭SP 家族把各功能把各功能部件模塊化地集成在一個(gè)芯片里。 amp。micro。以及這種結(jié)構(gòu)可大可小可有可無(wú)，借助這種通用結(jié)構(gòu)附加可選結(jié)構(gòu)的積木式的構(gòu)成，便可成 為各種系列的派生產(chǎn)品，以適合不7 同場(chǎng)合，這樣做無(wú)疑會(huì)使每種派生產(chǎn)品具有更強(qiáng)的功能和更低的成本?！痭SP 內(nèi)核是一個(gè)通用的和結(jié)構(gòu)。 amp。micro?！痭SP 家族?！痭SP 系列單片機(jī)，以下簡(jiǎn)稱 amp?！痭SP 所形成的 16 位 amp。圍繞 amp。micro。凌陽(yáng)的16 位單片機(jī)就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè)計(jì)的。 凌陽(yáng)單片機(jī)簡(jiǎn)介 在本設(shè)計(jì)中，其核心的控制元件就是 SPCE061A 芯片，為了更具體、更詳細(xì)、更深入了解這次設(shè)計(jì)，那么首先我們就來(lái)對(duì)這個(gè)芯片進(jìn)行詳細(xì)的介紹。 方案比較： 第一種方案設(shè)計(jì)外圍電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)比較困難。 方案二 :此方案采用 SPCE061A 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，此單片機(jī)內(nèi)置 8路 ADC,2 路 DAC,且集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，配有很多語(yǔ)音播放函數(shù)，用 SPCE061A 實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播放極為方便。如果系統(tǒng)增加語(yǔ)音播放功能，還需外接語(yǔ)音芯片，對(duì)外圍電路來(lái)說(shuō)，比較復(fù)雜，且軟件實(shí)現(xiàn)也較麻煩。單片機(jī)輸出相應(yīng)的顯示信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào) 方案一：此方案采用 89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)軟件編程自由度大，可用編程實(shí)現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。如圖 。輸出量有水流方式（電機(jī)正反轉(zhuǎn)），洗滌時(shí)間等。 5 輸入量有水位，衣物重量和濁污程度。 為了使控制效果好 , 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 , 采用矛盾分析方法 , 具體控制策略為 : （ 1）根據(jù)衣物重量確定水位高低 。輸入變量為渾濁度、重量、水位。 因此我們確定了模糊控制器的輸入輸出量。 通過(guò) 幾個(gè)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(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)在洗滌過(guò)程中采用了實(shí)時(shí)模糊控制，提高洗衣質(zhì)量 ,節(jié)約能源。 全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容 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。其各部分檢測(cè)結(jié)果通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)入單片機(jī) CPU 中進(jìn)行處理分析；由于實(shí)驗(yàn)條件影響，在設(shè)計(jì)模擬中我們用電位器來(lái)代替 重量傳感器和渾濁度傳感器改變輸入量的輸入值； 4 （ 3）控制模塊：控制部分是整個(gè)智能洗衣機(jī)的關(guān)鍵部分，由單片機(jī) SPCE061A 承擔(dān)處理工作。若沒(méi)漂干凈 ,電腦指揮洗衣機(jī)繼續(xù)漂 ,直到干凈為止。如漂洗 ,全自動(dòng)洗衣機(jī)是預(yù)設(shè)兩次漂洗程序 ,不管衣物臟污是不是漂洗干凈 ,它做完兩次漂洗就了事了。還有根據(jù)室溫和水溫 ,而自動(dòng)調(diào)整洗滌時(shí)間長(zhǎng)短 ,以達(dá)到節(jié)電、節(jié)水的目的。有自動(dòng)感知水位的