【正文】 本次設(shè)計(jì)的要求為整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行結(jié)束是及時(shí)發(fā)出聲音 ,來(lái)提醒人 們洗衣結(jié)束。 洗衣機(jī)洗衣時(shí)間一般在幾十分鐘左右，所以我們?cè)O(shè)計(jì)了兩位一體的顯示器，顯示時(shí)我們不需要小數(shù)點(diǎn)。但在此系統(tǒng)中， LED 顯 示直接接在凌陽(yáng)單片機(jī)的輸出口。這種數(shù)碼管的每個(gè)線段都是一個(gè)發(fā)光二極管，因而把它叫做 LED 數(shù)碼管。當(dāng)檢測(cè)完衣物的狀態(tài)后，洗滌模塊開始動(dòng)作，各指示燈顯示相應(yīng)的工作狀態(tài) D4：進(jìn)水指示燈； D5：洗滌指示燈； D6：漂洗指示燈； D7：排水指示燈； D8：脫水指示燈。 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。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。采用這種控制方式可以方便地實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速變化。由于 SPCE061A 單片 機(jī)有 7路模擬量輸入口 IOA0IOA6，所以我們可以將傳感器輸出的模擬量直接接入 IOA3,IOA4, （見下頁(yè)） 。當(dāng)水滿時(shí)開關(guān)自動(dòng)閉合，三極管 9013 導(dǎo)通，則給輸入口一個(gè)低位信號(hào)。用 2k的電位器來(lái)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(lái)檢測(cè)水位的高低。 在我們模擬過(guò)程中，由于時(shí)間與經(jīng)費(fèi)的限制，我們用電位器代替了傳感器的檢測(cè)，通過(guò)給不同的電位器值來(lái)讓系統(tǒng) CPU 檢測(cè)需要洗滌的時(shí)間和強(qiáng)度。 硬件電路如圖 所示。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 。 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)。 圖 電 源電路 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) 9 5V 直流電壓經(jīng)過(guò) SPY0029 后給整個(gè)系統(tǒng)供電。 在濾波電路后接入輸出電壓固定的集成穩(wěn)壓器，由于它只有輸入、輸出和公共引出端，因此有被稱為三端式穩(wěn)壓器，三端式穩(wěn)壓器有啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣比較放大電路、調(diào)整電路和保護(hù)電路等部分組成。在此選用的是在負(fù)載兩端并聯(lián)電容器 C。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。這里采用的是單向橋式整流電路。本系統(tǒng)是將 220V 的交流的電壓分別變?yōu)?+5V（硬件電路）。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。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。 圖 語(yǔ)音輸出電路 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) 8 電源電路 設(shè)計(jì) 在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。 另外，系統(tǒng)的輸出口有可能存在高頻干擾信號(hào)，所以在電路中加入了 RC 并聯(lián)高頻濾波電路。也就是說(shuō)，它輸出的僅僅是高低正電壓，只能使揚(yáng)聲器的振片在一個(gè)方向振動(dòng)。其接法如圖。通過(guò) PLL 對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 32768Hz 盡心倍頻處理，產(chǎn)生出 Fosc 信號(hào)，作為系統(tǒng)的時(shí)鐘源。 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 Direction Attribution Data 功能 是否帶喚醒功能 功能描述 0 0 0 下拉 是 帶下拉電阻的輸入引腳 0 0 1 上拉 是 帶上拉電阻的輸入引腳 0 1 0 懸浮 是 懸浮式輸入引腳 0 1 1 懸浮 否 懸浮式輸入引腳 1 0 0 高電平輸出 （帶數(shù)據(jù)反相器） 否 帶數(shù)據(jù)反相器的高電平輸出 （當(dāng)向數(shù)據(jù)位寫入 “0”時(shí)輸出“1”） 1 0 1 高電平輸出 （帶數(shù)據(jù)反相器） 否 帶數(shù)據(jù)反相器的低電平輸出 （當(dāng)向數(shù)據(jù)位寫入 “0”時(shí)輸出“1”） 1 1 0 低電平輸出 否 帶數(shù)據(jù)寄存器的低電平輸出 （ 無(wú)數(shù)據(jù)反相功能） 1 1 1 高電平輸出 否 帶數(shù)據(jù)寄存器的高電平輸出 （無(wú)數(shù)據(jù)反相功能） 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) 7 3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的時(shí)鐘電路 設(shè)計(jì) u’ nSP 的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)和 CPU 的工作時(shí)鐘信號(hào) CPUCLK 均來(lái)自其時(shí)鐘系統(tǒng)。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。 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。 它的較高的處理速度使 u’nSP?能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)。 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 集成開發(fā)環(huán)境軟件包下，完成在線調(diào)試功能。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)。它既是一個(gè)編程器（即程序燒寫器），又是一個(gè)實(shí)時(shí)在線調(diào)試器。 凌陽(yáng) 16 位單片機(jī) SPCE061A 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) 。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路很簡(jiǎn)單。水位測(cè)量電路如 圖 （見下頁(yè)） ,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)。其工作原理是 :將水位的高低通過(guò)導(dǎo)管轉(zhuǎn)換成一個(gè)測(cè)試內(nèi)腔氣體變化的壓力 ,驅(qū)動(dòng)內(nèi)腔上方的一塊隔膜移動(dòng) ,帶動(dòng)隔膜中心 的磁芯在某線圈內(nèi)移動(dòng) ,從而線圈電感發(fā)生變化。對(duì)于模糊控制的洗衣機(jī) ,要求水位的檢測(cè)必須是連續(xù)的 ,故常采用諧振式水位傳感器。因此通過(guò)檢測(cè) V值可知光透度的大小。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 ， （見下頁(yè)） ,渾濁度傳感器安裝在排水閥上端附近出口管上。我們根據(jù) 全自動(dòng)洗衣機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng) 工作原理，給出了 硬件結(jié)構(gòu)框圖 ，如圖 所示。 輸入量分別由水位傳感器，重量傳感器和渾濁度傳感器 確定 水位，衣物重量和濁污程度 ，并經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)的輸入端口， 并經(jīng)過(guò) 控制器根據(jù)模糊推理規(guī)則確定進(jìn)水量，洗滌時(shí)間等。因此，即人們只需輕輕一按洗衣機(jī)的啟動(dòng)鍵，余下的事就都由洗衣機(jī)自動(dòng)完成了 。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。 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) 2 2 全自動(dòng)洗衣機(jī) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的 硬件 設(shè)計(jì) 硬件結(jié)構(gòu)框圖及軟件流程圖是該系統(tǒng)的重要組成部分 ,在整個(gè)控制過(guò)程中 ,模糊控制軟件起了決定性的作用。它包含 洗衣機(jī)狀態(tài)檢測(cè)模塊 ，顯示電路和電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路 等。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。 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。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象的輸出量即被控量是要求嚴(yán)格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值，例如溫度， 壓力 或飛行航跡等；而控制裝置則是對(duì)被控對(duì)象施加控制作用的機(jī) 構(gòu)的總體，它可以采用不同的原理和方式對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，但最基本的一種是基于 反饋控制原理 的反饋控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機(jī)器，設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程（統(tǒng)稱被控對(duì)象）的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)（即被控制量）自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。 關(guān)鍵詞： 模糊控制 ,單片機(jī) ,全自動(dòng)洗衣機(jī) ,SPCE061A 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 英文摘要 II SCM fullautomatic washing machine is automatic control system design ABSTRACT The automatic control system of the automatic Washing Machine Controller based on fuzzy control with single – chip puter SPCE061A can be implemented by intelligence control, so the quality of washing is improved and the source is saved. Automatic washing machine is a new household appliance which can automatically detect the weight and degree of dirty and automatically determine the water, so it can automatically plete washing process. Because washing procedure is adopted by the fuzzy reasoning, it can achieve a good washing effect. This hardware design has been produced MCU hardware interface and the external circuits, among them including the signal to collect the electric circuit , the electrical engineering is positive and negative to turn electric circuit etc. And the software procedure is wrote, which includes the main procedure, the data collects the sub procedure, the electrical engineering is positive and negative to turn sub procedure etc. Finally, with the match of the soft and hardware, the basic function of the system is pleted. Keywords: Fuzzy Control,Washing Machine,SPCE061A 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文