【正文】 檢測洗衣過程必需的物理量，進(jìn)入模糊控制器，通過模糊推理，實現(xiàn)對洗衣機自動識別衣質(zhì)、衣量，自動識別骯臟程度，自動決定水量，自動投入恰當(dāng)?shù)南礈靹┑裙δ艿目刂?。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 ,在整個控制過程中，模糊控制軟件起了決定性的作用。s MC6805 series , but in this design ,it used Intel Corporation’s 8031 to take the control core, 8031 realizes the washer intelligent control, take the monolithic integrated circuit as the core unioning connection chip and the periphery electric circuit. Fuzzy controller’s design is the essential link. It uses the sensor to examine the essential physical quantity of the wash clothes process, they enter the fuzzy controller, through the fuzzy reasoning, realizes of the washer automatic diagnosing clothes nature, the clothes quantity, the automatic diagnosing dirty degree, automatically deciding the water volume, function , automatic investing appropriate detergent, and so on. In this design , the process of washing uses the realtime fuzzy control, enhanced the quality of washing clothes ,Saves the energy. The hardware architecture diagram and the software flow chart are the important constituent of this system , In entire controlled process, Fuzzily controlled software plays the decisive role. Keywords： fuzzy control； singlechip。 全自動洗衣機的發(fā)展背景 從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務(wù)勞動，而在洗衣 機出現(xiàn)以前，對于許多人而言，它并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打??這些不斷重復(fù)的簡單的體力勞動，留給人的感受常常是：辛苦勞累。史密斯制成了世界上第一臺洗衣機。布萊克斯發(fā)明了世界上第一臺人工攪動洗衣機。 1920 年美國的瑪依塔格公司又把洗衣機的木制桶改為鋁制桶體，第二年又把鋁制桶體改為外層鑄鋁、內(nèi)層為銅板的雙層結(jié)構(gòu)。與此同 時，世界各地也相繼出現(xiàn)了洗衣機。 1932 年后，美國一家公司研制成功了第一臺前裝式滾筒全自動洗衣機，洗滌、漂洗和脫水都在同一個滾筒內(nèi)自動完成，使洗衣機的發(fā)展躍上了一個新臺階。 第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，洗衣機得到了迅速的發(fā)展，研制出具有獨特風(fēng)格的波輪式洗衣機。 近幾十年，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，全自動洗衣機制造技術(shù)又得到迅速發(fā)展，其年總產(chǎn)量及社會普及率均以達(dá)到相當(dāng)高得 水平。原先大多側(cè)重于水流的改變、動力的加大。電解水、臭氧、蒸汽的殺菌除味及消毒功能倍受青睞，引發(fā)了洗衣機消費健康潮。從半自動、全自動到現(xiàn)在流行的人工智能、模糊控制，只需按一下按鈕一切搞定！同時，用戶可以按照自己的洗衣習(xí)慣，自主選擇時間和方式，自編和記憶程序讓用戶真正做到隨心所欲。 另外，大容量成為不變的消費趨勢。現(xiàn)在， 7 公斤的容量已經(jīng)很普遍 ， 8 公斤也正常。 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性化，已在市場發(fā)展中倍受歡迎。這就要求設(shè)計者們有更高的專業(yè)和技術(shù)水平，能夠提出更多好的建議和新的課題，將人們的需要 變成現(xiàn)實，設(shè)計出更節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動洗衣機。 模糊控制理論簡介 模糊控制是近代控制理論中建立在模糊集合輪上基礎(chǔ)上的一種基于語言規(guī)則與模糊推理的控制理論，它是智能控制的一個重要分支。所以模糊控制被越來越多的應(yīng)用于各個領(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就是其中的一個典型實例?？刂葡到y(tǒng)主要由電源電路、 數(shù)字控制電路和機械控制電路三大模塊構(gòu)成。 按鍵 洗衣機面板上有 6個按鈕 K K K K K5 和 K6 K1為啟動／暫停鍵：按奇數(shù)次視為啟動，偶數(shù)次視為暫停。 K3 用于洗衣方式選擇：按一下選擇標(biāo)準(zhǔn)洗方式，按兩下選擇快速洗方式，按三下選擇輕柔洗方式。 K5用于時間選擇：按一下洗衣時間短，按兩下洗衣時間適中，按三下洗衣時間長。 洗衣程序 ⑴洗滌過程 通電后，若不選擇洗衣周期，則洗衣機從洗滌過程開始。電機 M是一個正反轉(zhuǎn)電機，可以形成往返水流，有利于洗滌衣物。 ⑶脫水過程 洗滌或漂洗過程結(jié)束后，電機 M停止轉(zhuǎn)動，排水閥 M 接通，開始排水。當(dāng)水位低到一定值，再經(jīng)過一段時間后，電機開始正轉(zhuǎn)，帶動內(nèi)桶高速旋轉(zhuǎn)，甩干衣物。 參數(shù)處理 要對洗衣機進(jìn)行控制，首先要用各種傳感器不斷地檢測相關(guān)的狀態(tài)，以作為控制的依據(jù)。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 5 2 硬件電路介紹 針對上文的功能，硬件電路應(yīng)包括七個部分：微處理器控制電路、顯示電路、采樣電路、電機控制電路、進(jìn)水閥控制電路、排水閥控制電路和按鍵報警電路。 選型 ⑴ PIC 系列 PIC 單片機系列是美國微芯公司（ Microchip）的產(chǎn)品，它的 CPU 采用 RISC 結(jié)構(gòu)，分別有 3 3 58 條指令，屬精簡指令集。此外，它還具有低工作電壓、低功耗、驅(qū)動能力強 等特點。 PIC 系列單片機的 I/O 口是雙向的，其輸出電路為 CMOS 互補推挽輸出電路。 該系列單片機的專用寄存器（ SFR）并不像 51系列那樣都集中在一個固定的地址區(qū)間內(nèi) (80～ FFH)，而是分散在四個地址區(qū)間內(nèi)。 ⑵ AVR 系列 AVR 單片機是 Atmel 公司推出的較為新穎的單片機，其顯著的特點為高性能、高速度、低功耗。 AVR 單片機指令以字為單位，且大部分指令都為單周期指令。通常時鐘頻率用 4～ 8MHz，故最短指令執(zhí)行時間為 250～ 125ns。 通用寄存器一共 32 個（ R0～ R31），前 16 個寄存器（ 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 R2 R27 組成）、 Y（由R2 R29 組成）、 Z（由 R R31 組成）三個 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也具有位處理功能，但能進(jìn)行位邏輯運算的實屬少見。這一功能無疑給使用者提供了極大的 方便，因為一個較復(fù)雜的程序在運行過程中會遇到很多分支，因而需建立很多標(biāo)志位，在運行過程中，需要對有關(guān)的標(biāo)志位進(jìn)行置位、清零或檢測，以確定程序的運行方向。 有的單片機并不能直接對 RAM 單元中的位進(jìn)行操作，如 AVR 系列單片機中，若想對RAM中的某位置位時，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，只需一條指令就行了，即 MULAB(兩個乘數(shù)分別在累加器 A和寄存器 B中。很多的八位單片機都不具備乘法功能，作乘法時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，則為高電平或低電平均可。其原因是高電平時該腳也同時作輸入腳使用，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個中斷發(fā)源，指令與 MCS51系列完全兼容。選用它設(shè)計制作全自動洗衣機控制電路，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 的存儲器與寄存器 89C51 單片機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)計也用到了很多串口，而且我們需要一個多通道的轉(zhuǎn)換器，而 MAX192 正是滿足這種要 求，其轉(zhuǎn)河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 8 換精度也高，所以本次設(shè)計我們采用 MAX192。由于該芯片在片外已有采樣跟蹤保持電路，內(nèi)部時鐘電路和內(nèi)部參考電壓源，所以在應(yīng)用時，所需外圍原件極少，與單片機連接也只占用 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。其 4 線串行接口與 SPI、 QSPI、 MicroWire 等串行總線兼容，具有內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式，內(nèi)帶 ，也可用外部基準(zhǔn)電壓。 圖 21MAX192的引腳圖 ⑵ MAX192 的控制字 ① MAX192 控制字占一個字節(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：時鐘模式及省電模式選擇位。 ③ MAX192 查分方式（ SGL/DIF=0）通道選擇如表 24 所示。 ⑶ MAX192 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河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 9 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鐘或內(nèi)部時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，其輸出是莫二補碼。在編寫采樣程序時，送完一字節(jié)控制字，何時讀轉(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、洗碗 機等產(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 2021℃ 。另外，熱電偶需要外部參考端。 DS18B20河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 11 輸出是數(shù)字信號可以直接和單片機相連，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，且不需要溫度報警和復(fù)雜的