基于模糊邏輯控制的全自動洗衣機論文-在線瀏覽
2025-08-11 16:03本頁面
【正文】 rol MC68HC05SR3, using fuzzy control.Key word: Fuzzy control, automated technology, Singlechip microputer MC68HC05SR3一 引言1965年美國自動控制理論專家L A Zadeh首次提出了模糊集合，1974年英國E H Mamdani首先將模糊控制應(yīng)用于鍋爐和蒸汽機的自動控制。模糊集合理論的提出，為處理具有模糊性的信息構(gòu)筑了基本理論框架和強有力的工具。模糊控制技術(shù)基于模糊數(shù)學(xué)理論，通過模擬人的近似推理和綜合決策過程，使控制算法的可控性、適應(yīng)性和合理性提高，成為智能控制技術(shù)的一個重要分支。其控制正是一種難以建立精確數(shù)學(xué)模型的控制問題。從這個意義上說，其“全自動”并不具有任何智能，它不能根據(jù)情況和條件的變化來改變參數(shù)。在模糊洗衣機中，人們只需把衣物放入機內(nèi)，而衣物量、衣服質(zhì)地、洗滌程序等都是由洗衣機自動識別和執(zhí)行的。用MC6805R3控制的模糊洗衣機 可以說是真正的全自動洗衣機 。二 模糊控制器的設(shè)計 模糊控制的基本原理，它的核心部分為模糊控制器，如圖中虛線框中所示。把誤差信號的精確量進行模糊化得到模糊量，誤差E的模糊量可以響應(yīng)的模糊語言表示。再由e和模糊控制規(guī)則根據(jù)推理合成規(guī)則進行決策，得到模糊控制量u。常用的方法有以下兩種: ① 將確定數(shù)如看作模糊集合的一個特例。（2） 模糊控制算法設(shè)計模糊控制算法，或稱模糊控制規(guī)則，實質(zhì)上是將操作者在控制過程中的手動操作策略加以總結(jié)而得到的模糊條件語句的集合。，其中分(a)、(b)、(c)分別對應(yīng)單輸入單輸出模糊控制器、雙輸入單輸出模糊控制器、多輸入單輸出模糊控制器。同理，可以由其余各條語句分別求出控制量，控制量為模糊集合u，表示為： ()，如最大隸屬度法，將控制量由模糊量變?yōu)榫_量。在模糊洗衣機中，所有模糊推理、模糊變換、模糊化、反模糊話等都是通過軟件實現(xiàn)的。模糊控制實質(zhì)上是通過單片機的軟硬件以及一些外部電路結(jié)合起來實現(xiàn)的。它是以單片機MC68HC05SR3為核心的一個控制電路，也是一個模糊洗衣機的完整控制電路。電源電路中還有二極管D1，它的作用于隔離濾波電容與橋式整流電路，以便進行過零檢測。狀態(tài)檢測電路一共有７個。1．內(nèi)桶平衡電路 由平衡開關(guān)K和電阻R35組成，它用于檢測內(nèi)桶運行時的狀態(tài)是否平衡穩(wěn)定。其中D4是發(fā)光二極管，它和T9組成光電耦合管，用于隔離交直流信號以及產(chǎn)行質(zhì)和衣量信號。當(dāng)橋式整流器產(chǎn)生全波整流信號輸出時，則馬上通過R1送到晶體管Tr１基極，當(dāng)整流信號為正是地，則Tr１導(dǎo)通，整流信號為零時，則Tr１截止，Tr１截止，Tr１輸出的信號再由7404反相之后送到單片機MC6805R3的INT端。4．電源電壓檢測電路由整流二極管D２，濾波電容C５和調(diào)整電位器W1組成。電源電壓的變化情況由MC6805R3的AN0端才檢測。其中MTS102是溫檢測器，第一級LM358用作阻抗隔離器，第二級LM358用作放大器。6．水位檢測由電位器W3和相應(yīng) 的機械部件組成，當(dāng)水位變化時會使W3的中心抽頭產(chǎn)生位移，幫送入到MC6805R3的AN2端的信號大小也產(chǎn)生變化。顯示電路由晶體管TR10,TR11,TR12,TR13,發(fā)光二極管D6~D12,7段發(fā)光二極管顯示器。而LED1~LED3用于顯示定時時間。輸出控制電路時由觸發(fā)電路和對應(yīng)得晶閘管TR1~TR5一共5路組成。每個觸發(fā)電路都由PC口的一個I/O端口控制。當(dāng)晶閘管TR5導(dǎo)通時，排水閥L2通電，是洗衣機排水。當(dāng)晶閘管TR4導(dǎo)通時，排水閥通電，洗衣機執(zhí)行進水。和晶閘管想連接的是洗滌劑投入電機M1。，這個電機也是洗衣桶中的攪拌電機。當(dāng)PCPC7狀態(tài)為“00”時，主機不動；當(dāng)PCPC7狀態(tài)為“01”時，主電機往一個特定的方向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)PCPC7狀態(tài)為“10”時，主電機往反方向旋轉(zhuǎn)。所有的雙向晶閘管都工作在第3象限，采用負觸發(fā)方式，故而在電路中雙向晶閘管MT1極接到單片機電源＋5V。控制電路中有Ｎ１是洗衣機全自動工作的起／停按鍵；Ｎ２是功能選擇按鍵，用于選擇洗衣機的工作狀態(tài)。這種8位單片機內(nèi)含有振蕩器、CPU、RAM、ROM、并行I/O端口、定時器和A/D轉(zhuǎn)換器。MC68HC05SR3的特性主要有如下特點：1．8位結(jié)構(gòu)；2．引腳與MC6805R3兼容；3．有stop、wait省電方式；4．3840B的用戶ROM（MC68HC05SR3是帶加密位的3840B的EPROM型單片機）；5．192B的RAM（堆棧有64B）；6．32個雙向I/O口（接通電源時PD5～PD0為A/D輸入）；7．8位定時器，帶有7位預(yù)定標器（同MC6805R3）；8．片內(nèi)晶振電路，RC振蕩方式下有片內(nèi)電容；9．二次軟件可編程外部中斷引線；10．端口B有直接驅(qū)動LED的能力；11．端口A、B、C口有可編程上拉電阻；12．4通道8位A/D轉(zhuǎn)換器；13．低電壓復(fù)位功能；14．、內(nèi)部有100k上拉電阻；15．單片工作、自檢以及擴展檢驗方式；16．有40引腳DIP、42引腳SDIP和44引腳QFP幾種封裝方式。這些物理量都需要采用一定的方法檢測出來，并且轉(zhuǎn)換成單片機MC6805R3能接受的形式送入單片機中，才能進行處理和執(zhí)行模糊推理。渾濁度的檢測是采用紅外光電傳感器來完成的。圖41渾濁度檢測原理渾濁度檢測器的結(jié)構(gòu)和安裝情況如圖41所示。紅外線穿透排水管中的水，并傳送到紅外接收管中。這樣，紅外接收管所收到的紅外線強度就反映了水的渾濁程度。圖41（a）給出的是渾濁度檢測器在排水管兩側(cè)的安裝示意圖，在排水閥關(guān)閉時，則紅外發(fā)射管和接收管說對應(yīng)的排水管中的水和洗衣桶中的水相連，并感應(yīng)了水的渾濁度。圖41（c）表示水較凈透光率高的情況。通過大量的不同實驗情況，從而得到在不同
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