【正文】 片機(jī)是Atmel公司推出的較為新穎的單片機(jī)，其顯著的特點(diǎn)為高性能、高速度、低功耗。AVR單片機(jī)指令以字為單位，且大部分指令都為單周期指令。通常時(shí)鐘頻率用4～8MHz，故最短指令執(zhí)行時(shí)間為250～125ns?！? 通用寄存器一共32個(gè)（R0～R31），前16個(gè)寄存器（R0～R15）都不能直接與立即數(shù)打交道，因而通用性有所下降。在AVR中，沒有像51系列的數(shù)據(jù)指針DPTR，而是由X（由R2R27組成）、Y（由R2R29組成）、Z（由RR31組成）三個(gè)16位的寄存器來完成數(shù)據(jù)指針的功能(相當(dāng)于有三組DPTR)，而且還能作后增量或先減量等的運(yùn)行。它的處理對象不是字或字節(jié)而是位。雖然其他種類的單片機(jī)也具有位處理功能，但能進(jìn)行位邏輯運(yùn)算的實(shí)屬少見。這一功能無疑給使用者提供了極大的方便，因?yàn)橐粋€(gè)較復(fù)雜的程序在運(yùn)行過程中會遇到很多分支，因而需建立很多標(biāo)志位，在運(yùn)行過程中，需要對有關(guān)的標(biāo)志位進(jìn)行置位、清零或檢測，以確定程序的運(yùn)行方向。有的單片機(jī)并不能直接對RAM單元中的位進(jìn)行操作，如AVR系列單片機(jī)中，若想對RAM中的某位置位時(shí)，必須通過狀態(tài)寄存器SREG的T位進(jìn)行中轉(zhuǎn)。八位除以八位的除法指令，商為八位，精度嫌不夠，用得不多。作乘法時(shí)，只需一條指令就行了，即 MULAB(兩個(gè)乘數(shù)分別在累加器A和寄存器B中。很多的八位單片機(jī)都不具備乘法功能，作乘法時(shí)還得編上一段子程序調(diào)用，十分不便。當(dāng)該腳作輸出腳使用時(shí)，則為高電平或低電平均可。其原因是高電平時(shí)該腳也同時(shí)作輸入腳使用，而輸入腳必須具有高的輸入阻抗，因而上拉的電流必須很小才行。綜上所述，我們本次設(shè)計(jì)采用51系列，而51系列的典型產(chǎn)品是8051。它含有4KB可反復(fù)燒錄及擦除內(nèi)存和128字節(jié)的RAM，有32條可編程控制的I/O線，5個(gè)中斷發(fā)源，指令與MCS51系列完全兼容。選用它設(shè)計(jì)制作全自動洗衣機(jī)控制電路，該電路的組成相對簡單，工作原理清晰，易于理解。圖2189C51引腳圖89C51單片機(jī)存儲器才用的是哈佛（Harvard）即程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間是各自獨(dú)立的，兩種存儲器各自有自己的尋址方式和尋址空間。89C51單片機(jī)程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展能力分別可達(dá)64KB，尋址和操作簡單方便。A/D轉(zhuǎn)換器種類很多，按及人口方案來分，可分為并行接口和串行接口兩類。由于89C51串行口有限，而本此設(shè)計(jì)也用到了很多串口，而且我們需要一個(gè)多通道的轉(zhuǎn)換器，而MAX192正是滿足這種要求，其轉(zhuǎn)換精度也高，所以本次設(shè)計(jì)我們采用MAX192。由于該芯片在片外已有采樣跟蹤保持電路，內(nèi)部時(shí)鐘電路和內(nèi)部參考電壓源，所以在應(yīng)用時(shí)，所需外圍原件極少，與單片機(jī)連接也只占用45條口線，因此，用MAX192構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、體積小和功耗低的優(yōu)點(diǎn)。其4線串行接口與SPI、QSPI、MicroWire等串行總線兼容，具有內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式，也可用外部基準(zhǔn)電壓。圖21MAX192的引腳圖⑵MAX192的控制字①M(fèi)AX192控制字占一個(gè)字節(jié)，其格式見表21。邏輯“1”有效。選擇所需轉(zhuǎn)換信號所連接的通道（見表3和表4）。1=單極性信號；0=雙極性信號。 ：輸入信號形式選擇位。 5. PD0～PD1：時(shí)鐘模式及省電模式選擇位。③MAX192查分方式（SGL/DIF=0）通道選擇如表24所示。⑶MAX192的工作原理MAX192器件采用逐次逼近轉(zhuǎn)換技術(shù)及輸入采樣/保持電路把模擬信號轉(zhuǎn)換成10位的數(shù)字信號輸出，模擬信號有單端輸入和差分輸入兩種輸入方式，輸入電壓范圍分單極性（）和雙極性（）兩種，每做完一次A/D轉(zhuǎn)換，需從串行數(shù)據(jù)輸入端輸入以“1”開始的8位控制字對器件初始化，內(nèi)部控制邏輯控制A/D轉(zhuǎn)換。在啟動轉(zhuǎn)換后，MAX192可以使用外部串行時(shí)鐘或內(nèi)部時(shí)鐘來完成逐次逼近轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束后的數(shù)據(jù)是由DOUT端讀出的。在單極性輸入方式下，輸出的是標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制碼，對于差分方式下的雙極性輸入，其輸出是莫二補(bǔ)碼。在編寫采樣程序時(shí)，送完一字節(jié)控制字，何時(shí)讀轉(zhuǎn)換結(jié)果 ，有兩種判斷方法：一是看SSTRB信號是否變高，二是延時(shí)多少us(最大位10us)。其中污濁度、溫度和負(fù)載傳感器輸出的都是模擬信號，需要通過A/D轉(zhuǎn)換才能作為單片機(jī)的控制信號，而水位傳感器本身輸出的就是數(shù)字信號，所以不需要通過A/D轉(zhuǎn)換，直接可用做單片機(jī)的控制信號。渾濁度檢測傳感器的主要原理是光電耦合器，而普通的光電耦合器不能有效的檢測洗衣機(jī)水的渾濁度。TS濁度傳感器是GE公司開發(fā)的一種專門用于家電產(chǎn)品的低成本傳感器，主要用于洗衣機(jī)、洗碗機(jī)等產(chǎn)品的水污濁程度的測量。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。熱電偶有多種類型，它們覆蓋非常寬的溫度范圍，從200℃到2000℃。另外，熱電偶需要外部參考端。DS18B20輸出是數(shù)字信號可以直接和單片機(jī)相連，而且硬件連接電路少，但需要對其進(jìn)行復(fù)雜的軟件編程。它的主要特性如下：?流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)。?AD590的電源電壓范圍為4V～30V。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。?精度高?！?。AD590比DS18B20精度更高、線性度誤差小，且不需要溫度報(bào)警和復(fù)雜的程序編程，非常適合用于洗衣機(jī)的溫度檢測傳感器⑶負(fù)載傳感器根據(jù)模糊控制要求，負(fù)載檢測時(shí)通過檢測電動機(jī)的反電動勢來實(shí)現(xiàn)的，而電動機(jī)的反電動勢比單片機(jī)所用電壓大的多，不能直接采樣，必須經(jīng)過隔離。⑷水位傳感器原理圖如圖25所示。衣物的洗凈度、水流強(qiáng)度、洗滌時(shí)間等參數(shù)的檢測 ,對模糊控制洗衣機(jī)在節(jié)水、節(jié)能、減少洗滌時(shí)間方面起決定性的作用。LCD(Liquid crystal Display)是液晶顯示器英文名稱的縮寫，液晶顯示器是一種被動式的顯示器，即液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線通過方向的特征，達(dá)到白底黑字或黑底白字顯示的目的。LED顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，所以在顯示器前面冠以“LED”。⑴LED顯示器的結(jié)構(gòu)LED常用的LED為8段或7段。這種顯示器有共陽極和共陰極2種。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。為了使LED顯示器顯示不同的符號或數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這樣就要為LED顯示器提供代碼，因?yàn)檫@些代碼可使LED相應(yīng)的段發(fā)光，從而顯示不同字型，因此該代碼稱之為段碼（或稱為字型碼）。LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極（共陽極）連接在一起并接地（或+5V）；每位的段碼線（adp）分別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相連。正因?yàn)槿绱?，靜態(tài)顯示器的亮度都較高，但靜態(tài)現(xiàn)實(shí)的缺點(diǎn)是占用口線太多，如果顯示器的位數(shù)太多，則需要加鎖存器，因此一般情況下采用動態(tài)顯示。本次設(shè)計(jì)中我們采用的是3位共陰極數(shù)碼管，其中段碼線占用1個(gè)8位I/O口，而位選占用3位I/O口。因此，在同一時(shí)刻，如果各位位選都處于選通狀態(tài)的話，3位LED將顯示相同的字符。這樣，在同一時(shí)刻，3位LED中只有選通的那位顯示字符，而其他2位則是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。LED不同位顯示的時(shí)間間隔應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。3 軟件設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)是基于模糊控制理論上的全自動洗衣機(jī)，用戶只需要將衣物放進(jìn)洗衣機(jī)，按下啟動鍵，洗衣機(jī)就能自動完成洗滌漂洗脫水等一系列操作，當(dāng)然本次設(shè)計(jì)中還考慮到半自動時(shí)的情況，用戶可以根據(jù)自己的需求自由選擇洗衣機(jī)將要進(jìn)行什么工作，這一點(diǎn)是通過按鍵來實(shí)現(xiàn)的。洗衣機(jī)模糊控制器與普通控制器的相同點(diǎn)就在于二者均采用微電腦技術(shù)，各自根據(jù)洗衣機(jī)的控制原理編制出程序，對洗衣機(jī)實(shí)施控制。普通程序控制器雖然使洗衣機(jī)在功能較普通洗衣機(jī)增強(qiáng)許多，但就其控制思想而言，仍談不上“先進(jìn)”它只是根據(jù)時(shí)間原則去設(shè)定洗衣機(jī)的洗滌、漂洗和脫水的運(yùn)行時(shí)間，然后連續(xù)運(yùn)行，完全不考慮其他因素。而模糊控制器則是根據(jù)衣量的多少確定洗滌水量；根據(jù)面料軟硬和骯臟程度確定洗滌時(shí)間等，這些都是控制規(guī)則，這些規(guī)則是人工經(jīng)驗(yàn)的積累。這樣，就形成了人工智能控制模式。㈠基本結(jié)構(gòu)和控制過程模糊控制是利用負(fù)載、衣質(zhì)、濁度、水溫等檢測所得到信息，進(jìn)行分段評估計(jì)算使其模糊化，再根據(jù)模糊規(guī)則進(jìn)行推理，最后根據(jù)所激活的規(guī)則進(jìn)行解模糊判決，以決定最適當(dāng)和明確的水位、洗滌時(shí)間、洗滌方式以及脫水時(shí)間等。圖31模糊控制洗衣機(jī)控制結(jié)構(gòu)㈡模糊規(guī)則 ⑴洗滌量和水量的確定：①如果檢測到衣物量很多，則洗滌量多，水位高；① 如果檢測到衣物量較多，則洗滌量較多，水位適中；② 如果檢測到衣物量很少，則洗滌量少，水位低。⑶洗滌時(shí)間的確定：① 如果檢測到衣物很多，布質(zhì)以棉布偏多且水溫低，則洗衣時(shí)間長；② 如果檢測到衣物較多，布質(zhì)以化纖偏多且水溫偏高，則洗衣時(shí)間適中；③ 如果檢測到衣物較少，布質(zhì)以棉布偏多且水溫偏高，則洗衣時(shí)間適中；④ 如果檢測到衣物很少，布質(zhì)以化纖偏多且水溫高，則洗衣時(shí)間短。本次編程中用到的寄存器如表31所示。圖35程序設(shè)置子程序流程圖程序代碼：PK2: INC 51H ；按鍵次數(shù)加1 MOV A,51H CJNZ A,1,L2 ；是第一次按下嗎，不是轉(zhuǎn)L2 LCALL XiDi ；是第一次按下，則調(diào)用洗滌子程序L2: CJNZ A,2,L3 ；是第二次按下嗎，不是轉(zhuǎn)L3 LCALL PiaoXi ；是第二次按下，則調(diào)用漂洗子程序L3: CJNZ A,3,RETURN ；是第三次按下嗎，不是則返回 LXALL TuoShui ；是第三次按下，則調(diào)用脫水子程序RETURN: RET。圖311運(yùn)轉(zhuǎn)程序流程圖程序代碼：YunZhuan: LCALL PanDuan ；調(diào)判斷子程序 JZ LD1 ；為1為全自動 LCALL JianPanLD1: LCALL JianCe LCALL XiDi LCALL PaiShui RETPanDuan: ORL A,51H ；各按鍵次數(shù)相與，為1為全自動 ORL A,52H ORL A,53H ORL A,54H RET程序代碼：JianCe: MOV 39H,3 ；電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間3S LCALL DianJi1 LCALL ShuiLiang LCALL JinShui MOV 39H,30 ；電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間30S LCALL DianJi1 LCALL YiLiang LCALL ShuiJian LCALL JinShui MOV 39H,15 ；電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間15S LCALL DianJi1 LCALL ZhiYi LCALL WenDu LCALL ShiJian RETDianJi1: CLR ；開電機(jī) SETB TR1 ；開定時(shí)器LOOP1: JNB 27H,LOOP1 CLR 27H DEC 39H CJNE 39H,O,LOOP1 CLR TR0 SETB RET。圖313洗滌量、水量檢測子程序流程圖程序代碼：ShuiLiang: LCALL ZhuanHuan0 MOV R4,00H ；標(biāo)準(zhǔn)最大值 MOV R5,0A0H MOV A,R6 ；與標(biāo)準(zhǔn)最大值比較 CJNE A,00H,LD2 MOV A,R7 CLR C SUBB A,R5 JNC LD2 MOV R4,00H ；標(biāo)準(zhǔn)最小值 MOV R5,05H MOV A,R6 ；與標(biāo)準(zhǔn)最小值比較 CJNE A,00H,LD3 MOV A,R7 CLR C SUBB A,R5 JC LD3 MOV 46H, ；進(jìn)水至中水位 MOV 3CH,10 ；洗滌量投放時(shí)間適中 AJMP RETURNLD2: MOV 47H, ；進(jìn)水至高水位 MOV 3CH,15 ；洗滌量投放時(shí)間長 AJMP RETURNLD3: MOV 45H,