[學士]基于單片機全自動洗衣機畢業(yè)設(shè)計_secret

1、 目 錄摘要 ·················································

2、;··················································

3、;··························· I Abstract ·····················

4、;··················································

5、;··················································

6、; I I 1 緒論 ················································&

7、#183;·················································&

8、#183;······················· 1 1.1全自動洗衣機的介紹 ·······················

9、83;·················································

10、83;················· 1 1.1.1·· 1.1.2 1.1.3全自動洗衣機的設(shè)計目的 ·························&

11、#183;········································ 2 1.1.4模糊控制理論簡介 ······&#

12、183;·················································&#

13、183;······························ 2 1.2全自動洗衣機的設(shè)計方案 ················&#

14、183;·················································&#

15、183;················ 3 1.2.1按鍵 ·······························

16、83;·················································

17、83;····························· 3 1.2.2洗衣機的自檢 ··················

18、··················································

19、··························· 3 1.2.3洗衣程序 ·····················

20、;··················································

21、;································ 3 1.2.4顯示 ················

22、··················································

23、············································· 4 1.2.5傳感器 ···

24、··················································

25、··················································

26、···· 4 2硬件電路介紹 ············································&

27、#183;·················································&

28、#183;············ 5 2.1 CPU選型 ···································

29、··················································

30、·························· 5 2.289C51的存儲器與寄存器 ····················

31、3;·················································

32、3;·············· 7 2.3A/D轉(zhuǎn)換器 ·································

33、83;·················································

34、83;························· 7 2.4傳感器 ·······················

35、;··················································

36、;·········································· 10 2.5顯示器 ······

37、··················································

38、··················································

39、········· 11 3軟件設(shè)計 ·······································&#

40、183;·················································&#

41、183;························· 14 3.1全自動洗衣機中的模糊控制 ·····················

42、··················································

43、········ 14 3.1.1模糊控制器 ·······································

44、83;·················································

45、83;········· 14 3.1.2模糊控制實現(xiàn)方法 ·····································

46、83;················································· 14

47、 3.2軟件流程圖及代碼 ················································

48、;··············································· 15 3.2.1寄存器 

49、3;·················································

50、3;·················································

51、3;······ 15 3.2.2流程圖及其代碼 ·········································

52、;··················································

53、; 16 3.3偉福仿真器 ···············································

54、3;·················································

55、3;········· 52 3.3.1偉福仿真器簡介 ······································

56、;··················································

57、;··· 52 結(jié)論 ·············································

58、3;·················································

59、3;······························ 54 致謝 ··················

60、83;·················································

61、83;·················································

62、83;······· 55 參考文獻 ·········································

63、··················································

64、··························· 56 附錄A 程序代碼 ·····················

65、;··················································

66、;··································· 60 附錄B 原理圖 ·············

67、;··················································

68、;··············································· 69 I摘 要基于模糊控制的全自

69、動洗衣機自動控制系統(tǒng), 所有的電路都是在單片機的控制下工作的，目前通常采用的是Motorola 公司的MC6805系列的單片機，而本設(shè)計中采用了Intel 公司的89C51作為控制核心，以單片機89C51為核心結(jié)合接口芯片及外圍電路以實現(xiàn)洗衣機的智能控制。其中模糊控制器的設(shè)計是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采用傳感器檢測洗衣過程必需的物理量，進入模糊控制器，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?shù)南礈靹┑裙δ艿目刂啤１驹O(shè)計在洗滌過程中采用了實時模糊控制，提高洗衣質(zhì)量, 節(jié)約能源。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

70、決定性的作用。 關(guān)鍵詞： 模糊控制；單片機；全自動洗衣機 IIAbstractBased on fuzzy control completely automatic washer automatic control system, All electric circuits are worked under the monolithic integrated circuit control, at present, usually uses monolithic integrated circuit is Motorola Corporation's MC6805 series , b

71、ut in this design ,it used Intel 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, autom

72、atically deciding the water volume, function , automatic investing appropriate detergent, and so on. In this design , the process of washing uses the real-time fuzzy control, enhanced the quality of washing clothes ,Saves the energy. The hardware architecture diagram and the software flow chart are

73、the important constituent of this system , In entire controlled process, Fuzzily controlled software plays the decisive role.Keywords ：fuzzy control；single-chip; full automatic washer 11 緒 論1.1全自動洗衣機的介紹洗衣機是一種在家庭中不可缺少的家用電器, 發(fā)展非常快, 而全自動式洗衣機因使用方便更加得到大家的青睞, 全自動即進水、洗滌、漂洗、甩干等一系列過程自動完成, 控1.1.1從古到今，洗衣服都是一項難

74、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。1858年，漢密爾頓·史密斯制成了世界上第一臺洗衣機。1874年, “手洗時代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)，美國人比爾·布萊克斯發(fā)明了世界上第一臺人工攪動洗衣機。1911年美國人又研制了世界上第一臺電動洗衣機。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)。1936年，他們又將搪瓷用于洗衣機桶體。與此同時，世界各地也相繼出現(xiàn)了洗衣機。歐洲國家研究成

75、功了噴流式洗衣機和滾筒式洗衣機。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。這種滾筒洗衣機，目前在歐洲、美洲等地得到了廣泛的應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，洗衣機得到了迅速的發(fā)展，研制出具有獨特風格的波輪式洗衣機。這種洗衣機由于其波輪安裝在洗衣桶底，又稱渦卷式洗衣機。近幾十年，在工業(yè)發(fā)達國家，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到相當高得水平。1.1.2全自動洗衣機的發(fā)展前景全自動洗衣機的發(fā)展首先表現(xiàn)在洗滌方式發(fā)生巨大變化。原先大多側(cè)重于水流的改變、動力的加大。現(xiàn)在，超音波、

76、電解水、臭氧和蒸汽洗滌的運用，使洗衣機的去污能力從單純依靠洗衣粉、洗滌劑的化學作用和強弱變化的水流機械作用，向更高層次的健康、環(huán)保洗滌方式轉(zhuǎn)變，特別是電解水、超音波技術(shù)在洗衣機行業(yè)的運用幾乎改變了洗 污染。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。另一變化就是高度自動化、智能化、人性化。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。人性化還表現(xiàn)在使用的方便和舒適，如子母分洗洗衣機可以做到不同衣物分開洗；斜桶和頂開滾筒可以做到取放衣物方便不需深彎腰；

77、蒸汽烘干功能使得晾曬更加方便，DD 直驅(qū)電機在節(jié)能降噪方面效果更加突出，等等。4-5公斤，6公斤的業(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。1.1.3全自動洗衣機的設(shè)計目的目前中國洗衣機市場正進入更新?lián)Q代期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機的要求也越來越高，目前的洗衣機主要有強弱洗滌功能、進排水系統(tǒng)故障自動診斷功能、暫停等七大功能，在許多方面還不能達到人們的需求。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。目前的洗衣機都沒有實現(xiàn)全方面的兼容，大

78、多洗衣的廠家都注重各自品牌的洗衣機的特長，突出一兩個與別的洗衣機不同的個性化的功能，洗衣機的各項功能是由單片機控制實現(xiàn)的，單片機的體積小，控制功能靈活，因此，設(shè)計出基于單片機的全自動洗衣機控制電路系統(tǒng)具有很強的實用性。1.1.4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。與傳統(tǒng)控制理論相比，模糊控制有兩大不可比擬的優(yōu)點：第一，模糊控制在許多應(yīng)用中可以有效且便捷的實現(xiàn)人的控制策略和經(jīng)驗，這一優(yōu)點自從模糊控制誕生以來就一直受到人們密切的關(guān)注；第二，模糊控制不需要被控對象的數(shù)學模型即可實現(xiàn)較好的控制，這是因為被控

79、對象的動態(tài)特性已隱含在模糊控制器輸入、輸出模糊集及模糊規(guī)則中。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。 本系統(tǒng)實現(xiàn)了對洗衣機整個洗衣過程的控制，包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、漂洗、排水和脫水等階段?？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。電源采用三端集成固定穩(wěn)壓器7805提供+5V電源，數(shù)字控制電路負責控制洗衣機的工作過程，主要由AT89S51LED 指示燈1.2.1按鍵洗衣機面板上有6個按鈕K1、K2、K3、K4、K5和K6K1為啟動暫停鍵：按奇數(shù)次視為啟動，偶數(shù)次視為暫停。K2用于洗衣程序選擇：按一

80、下選擇洗滌，按兩下選擇漂洗，按三下選擇脫水。 K3用于洗衣方式選擇：按一下選擇標準洗方式，按兩下選擇快速洗方式，按三下選擇輕柔洗方式。K4用于水位選擇：按一下進水至低水位，按兩下進水至中水位，按三下進水至高水位。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。1.2.2洗衣機自檢 洗衣機上電后，先進行自檢，包括檢查安全開關(guān)，排水閥狀態(tài)，進水閥工作過程，電機的運轉(zhuǎn)等，若發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象則蜂鳴器響，報警燈亮。1.2.3洗衣程序洗滌過程通電后，若不選擇洗衣周期，則洗衣機從洗滌過程開始。進入洗滌過程，首先進水閥接通，開始向洗衣機供水，當?shù)竭_要求水位時，進水閥斷電關(guān)閉，停止進水；電

81、機M 接通，帶動波輪旋轉(zhuǎn)，形成洗衣水流。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。漂洗過程與洗滌過程操作相同，只是時間短一些。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。排水閥動作 間后，電機開始正轉(zhuǎn)，帶動內(nèi)桶高速旋轉(zhuǎn)，甩干衣物。1.2.4顯示洗滌、漂洗及脫水時間都通過倒計時的方式顯示在3個LED 上，依次為分位，秒十位和秒個位，此外，還有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象時錯誤信息的顯示。1.2.5參數(shù)處理A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號，而水位傳感器本身就是數(shù)字信號，單片機接受到這些傳感器的信號以后，經(jīng)過一系列處理作出反應(yīng)，從而控制洗衣機的工作。 2 硬件電路介紹針對上文的

82、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、進水閥控制電路、排水閥控制電路和按鍵報警電路。通過這幾個部分電路的協(xié)調(diào)工作，洗衣機能模擬人腦進行操作。2.1CPU 選型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33、35、58看來每條指令只需一個周期，這也是高效率運行的原因之一。此外，它還具有低工作電壓、低功耗、驅(qū)動能力強等特點。PIC 系列單片機共分三個級別，即基本級、中級、高級。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。I/O腳增加了用于設(shè)置輸入或輸

83、出狀態(tài)的方向寄存器，當置位1時為輸入狀態(tài)，且不管該腳呈高電平或低電平，對外均呈高阻狀態(tài)；置位0時為輸出狀態(tài)，不管該腳為何種電平，均呈低阻狀態(tài)，有相當?shù)尿?qū)動能力，低電平吸入電流達25mA ，高電平輸出電流可達20mA 。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)(80FFH ，而是分散在四個地址區(qū)間內(nèi)。只有5個專用寄存器，得反復(fù)地選擇對應(yīng)的存儲體，這多少給編程帶來了一些麻煩。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。它取消機器周期，以時鐘周期為指令周期，實行流水作業(yè)。AVR 單片機指令以字為單

84、位，且大部分指令都為單周期指令。而單周期既可執(zhí)行本指令功能，同時完成下一條指令的讀取。通常時鐘頻率用48MHz ，故最短指令執(zhí)行時間為250125ns 。該系列的型號較多，但可用下面三種為代表：AT90S2313(簡裝型 、AT90S8515、AT90S8535(帶A/D轉(zhuǎn)換 。通用寄存器一共32個（R0R31），前16個寄存器（R0R15）都不能直接與立即數(shù)打交道，因而通用性有所下降。 能。在AVR 中，沒有像51系列的數(shù)據(jù)指針DPTR ，而是由X （由R26、R27組成）、Y （由R28、R29組成）、Z （由R30、R31組成）三個16位的寄存器來完成數(shù)據(jù)指針的功能(相當于有三組DPTR

85、 ，而且還能作后增量或先減量等的運行。51系列 51系列優(yōu)點之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，或布爾處理器。它的處理對象不是字或字節(jié)而是位。它不僅能對片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進行處理，如傳送、置位、清零、測試等，還能進行位的邏輯運算，其功能十分完備，使用起來得心應(yīng)手。雖然其他種類的單片機也具有位處理功能，但能進行位邏輯運算的實屬少見。51系列在片內(nèi)RAM 區(qū)間還特別開辟了一個雙重功能的地址區(qū)間，十六個字節(jié)，單元地址20H 2FH ，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理（作位處理時，合128個位，相應(yīng)位地址為00H 提供了極大的方便，的運行方向。而實施這一處理（包括

86、前面所有的位功能），只需用一條位操作指令即可。有的單片機并不能直接對RAM 單元中的位進行操作，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 位進行中轉(zhuǎn)。51系列的另一個優(yōu)點是乘法和除法指令，這給編程也帶來了便利。八位除以八位的除法指令，商為八位，精度嫌不夠，用得不多。而八位乘八位的乘法指令，其積為十六位，精度還是能滿足要求的，用的較多。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。積的低位字節(jié)在累加器A 中，高位字節(jié)在寄存器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。5

87、1系列的I/O腳的設(shè)置和使用非常簡單，當該腳作輸入腳使用時，只須將該腳設(shè)置為高電平（復(fù)位時，各I/O口均置高電平）。當該腳作輸出腳使用時，則為高電平或低電平均可。低電平時，吸入電流可達20mA ，具有一定的驅(qū)動能力；而為高電平時，輸出電流僅數(shù)十A 甚至更?。娏鲗嶋H上是由腳的上拉電流形成的），基本上沒有驅(qū)動能力。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。作輸出腳使用，欲進行高電平驅(qū)動時，得利用外電路來實現(xiàn)，I/O腳不通，電流經(jīng)R 驅(qū)動LED 發(fā)光；低電平時，I/O腳導(dǎo)通，電流由該腳入地，LED 滅（I/O腳導(dǎo)通時對地的電壓降小于1V ，L

88、ED 的域值1.51.8V ）。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。8051是一種40引腳雙列直播式芯片。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MCS-51系列完全兼容。選用它作為 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。89C51引腳圖如圖2-1所示。 圖2-189C51引腳圖2.289C51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。這種結(jié)

89、構(gòu)對于單片機“面向控制”的實際應(yīng)用極為方便、有利。89C51單片機程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的擴展能力分別可達64KB ，尋址和操作簡單方便。89C51的存儲器空間可劃分為5類：程序存儲器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器、特殊功能寄存器、為地址空間和外部數(shù)據(jù)寄存器。2.3A/D轉(zhuǎn)換器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。串行接口又分為三線式接口和兩線式接口兩種。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)換精度也高，所以本次設(shè)計我們采用MAX192。MAX192是一種低功耗、單電源、8通道、串行的10位A

90、/D轉(zhuǎn)換器。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4-5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。MAX192是美國美信公司設(shè)計的一個10位A/D轉(zhuǎn)換器，它的信號輸入有兩種方式：8通道單端輸入或4通道差分輸入，具有極高轉(zhuǎn)換速度。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4.096V 的基準電壓，也可用外部基準電壓。MAX192 圖2-1MAX192的引腳圖MAX192的控制字MAX192控制字占一個字節(jié)

91、，其格式見表2-1。表2-1 控制字節(jié)的定義Bit7(MSBBit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 STARTSEL2 SEL1 SEL0 UIN/BIP SGL/DIF PD1 PD0注 1.START：轉(zhuǎn)換開始位。邏輯“1”有效。2.SEL0-2：通道選擇位。選擇所需轉(zhuǎn)換信號所連接的通道（見表3和表4）。3.UNI/BIP：單/雙極性信號轉(zhuǎn)換模式選擇位。1=單極性信號；0=雙極性信號。對于單極性信號，模擬輸入中0V V REF 的電壓被轉(zhuǎn)換；對于雙極性信號，-V REF /2+VREF /2的新號被轉(zhuǎn)換。4.SGL/DIF：輸入信號形式選擇位?！?”為單端信號

92、輸入，“0”為差分信號輸入。5. PD0PD1：時鐘模式及省電模式選擇位。MAX192單端方式（SGL/DIF=1）通道選擇如表2-3所示。MAX192查分方式（SGL/DIF=0）通道選擇如表2-4所示。MAX192的時鐘和掉電選擇如表2-5所示。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性（0-40.96V ）和雙極性（-4.096/2-4.096/2V）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

93、A/D轉(zhuǎn)換。當MAX192的CS 端有效時，在時鐘SCLK 的每一個上升沿把一個最高位為“1”的控制字節(jié)的各位送入輸入移位寄存器，控制器收到控制字節(jié)后，選擇控制字節(jié)中給定的模擬通道，并在SCLK 的下降沿啟動轉(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。在兩種時鐘方式中，數(shù)據(jù)的移入/輸出都由外部時鐘來完成。 轉(zhuǎn)換結(jié)束后的數(shù)據(jù)是由DOUT 端讀出的。應(yīng)該注意，數(shù)據(jù)的輸出是高位在先，低位在后，有效位為10位。在單極性輸入方式下，輸出的是標準二進制碼，對于差分方式下的雙極性輸入，其輸出是莫二補碼。 10位數(shù)據(jù)在移位寄存器中存結(jié)果，需要把這16位數(shù)（包括10位。在編

94、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 。表2-3 單端方式（SGL/DIF=1）通道選擇SEL2 SEL1 SEL0 CH0 CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 CH6 CH7 AGND 0 0 0 + -1 0 0 + -0 0 1 + -1 0 1 + -0 1 0 + -1 1 0 + -0 1 1 + -1 1 1 + -表2-4 查分方式（SGL/DIF=0）通道選擇SEL2 SEL1 SEL0 CH0 CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 CH6 CH70 0 0 + -0 0 1

95、+ -0 1 0 + -0 1 1 + -1 0 0 - +1 0 1 - +1 1 0 - +1 1 1 - +表2-5 時鐘和掉電選擇PD0PD1 器件模式 11 外部時鐘方式 10 內(nèi)部時鐘方式 01 速掉電模式（Fast Power-Down Mode） 0 0 全掉點模式 ( Full Power-Down Mode2.4本次設(shè)計中用到4TS 器和水位傳感器。其中污濁度、溫度和負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。TS 污濁度傳感器內(nèi)部原理圖如圖2-2所示。渾

96、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。光電耦合器的光源必須是紅外光才能準確的檢測渾濁度。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。 圖2-2濁度傳感器內(nèi)部原理圖溫度傳感器溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD和IC 溫度傳感器下 。IC 溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。熱電偶應(yīng)用很廣泛，因為它們非常堅固而且不太貴。熱電偶有多種類型，它們覆蓋非常寬的溫度范圍，從-200到2000。它們的特點是：低靈敏度、低穩(wěn)定性、中等精度、響應(yīng)速度

97、慢、高溫下容易老化和有漂移，以及非線性。另外，熱電偶需要外部參考端。我們常用溫度傳感器有DS18B20、AD590等，它們都是集成溫度傳感器。DS18B20 軟件編程。AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下： 流過器件的電流（mA ）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)。AD590的測溫范圍為-55+150。AD590的電源電壓范圍為4V 30V 。電源電壓可在4V6V范圍變化，電流變化1mA ，相當于溫度變化1K 。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。輸出電阻為710MW 。精度高。AD590共有I 范圍內(nèi)

98、，非線性誤差為±0.3。本設(shè)計我們選用AD590作為溫度傳感器。AD590比DS18B20精度更高、線性度誤差小，且不需要溫度報警和復(fù)雜的程序編程，非常適合用于洗衣機的溫度檢測傳感器負載傳感器根據(jù)模糊控制要求，負載檢測時通過檢測電動機的反電動勢來實現(xiàn)的，而電動機的反電動勢比單片機所用電壓大的多，不能直接采樣，必須經(jīng)過隔離。采用線性光電耦合器既能隔離高電壓和干擾，又能得到滿意的檢測信號。水位傳感器原理圖如圖2-5所示。諧振式水位傳感器, 采用了新型的傳感原理 ,把水位的高低 ,通過水位傳感器直接變成水位與頻率的對應(yīng)關(guān)系。衣物的洗凈度、水流強度、洗滌時間等參數(shù)的檢測 ,對模糊控制洗衣機在

99、節(jié)水、節(jié)能、減少洗滌時間方面起決定性的作用。 圖2-5水位傳感器原理圖2.5顯示器 顯示器有LED 和LCD 兩種。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 LED （Light Emiting Diode）是發(fā)光二極管英文名稱的縮寫。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 ”。本次設(shè)計只是顯示時間，所以采用LED 就可以達到目的了。LED 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。共陰極極LED

100、顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓，當某個發(fā)光二極管接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，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)光二極管點亮，這樣就要為LED 顯示器提供代碼，因為這些代碼可使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 顯示器工作原理LED 顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示2種方式。LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，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（a-dp ）分別與一個8位的鎖存器輸出相連。之所以稱之為靜態(tài)顯示，是因為各個LED 的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖

101、存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入另一個的段碼為止。正因為如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高，但靜態(tài)現(xiàn)實的缺點是占用口線太多，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。在多位LED 顯示時，為簡化硬件電路，通常將所有位的段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由1個8位I/O口控制，形成段碼線的多路復(fù)用，而各位的共陰極或共陽極分別由相應(yīng)的I/O線控制，形成各位的分時選通。本次設(shè)計中我們采用的是3位共陰極數(shù)碼管，其中段碼線占用1個8位I/O口，而位選占用3位I/O口。由于各位的段碼線并聯(lián)，8位I/O口輸出的段碼對各個顯示位來說都是相同的。因此，在同一時刻，如果各位位選都處于選通狀態(tài)的話，3

102、位LED 將顯示相同的字符。若要各位LED 能夠顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動態(tài)顯示，即在某一時刻，只讓一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選處于關(guān)閉狀態(tài)，同時，段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符段碼。這樣，在同一時刻，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。同樣，在下一時刻，只讓下一位的位選處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，則同一時刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位都是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時刻出現(xiàn)的，而在同一時 只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成多位 同

103、時亮的假象，達到同時顯示的效果。LED 不同位顯示的時間間隔應(yīng)根據(jù)實際情況而定。發(fā)光二極管從導(dǎo)通到發(fā)光有一定的延時，導(dǎo)通時間太短，則發(fā)光太弱，人眼無法看清，但也不能太長，因為要受限于臨界閃爍頻率，而且時間越長，占用CPU 時間也越多，本次設(shè)計我們采用1ms 延時。 3 軟件設(shè)計本次設(shè)計是基于模糊控制理論上的全自動洗衣機，用戶只需要將衣物放進洗衣機，按下啟動鍵，洗衣機就能自動完成洗滌-漂洗-脫水等一系列操作，當然本次設(shè)計中還考慮到半自動時的情況，用戶可以根據(jù)自己的需求自由選擇洗衣機將要進行什么工作，這一點是通過按鍵來實現(xiàn)的。 3.1全自動洗衣機中的模糊控制 3.1.1洗衣機控制器是洗衣機的大腦，

104、洗衣機的洗滌、漂洗、脫水等動作均由控制器加以控制，目前的全自動洗衣機采用控制器有模糊控制器和普通控制器兩種，二者之間既有共同之處，又存在著差別。洗衣機模糊控制器與普通控制器的相同點就在于二者均采用微電腦技術(shù)，各自根據(jù)洗衣機的控制原理編制出程序，對洗衣機實施控制。洗衣機模糊控制器與普通控制器的主要區(qū)別在于二者控制思想不同。普通程序控制器雖然使洗衣機在功能較普通洗衣機增強許多，但就其控制思想而言，仍談不上“先進” 它只是根據(jù)時間原則去設(shè)定洗衣機的洗滌、漂洗和脫水的運行時間，然后連續(xù)運行，完全不考慮其他因素。例如：洗衣服的多少、面料的軟硬、衣服的骯臟程度等，均未加以考慮。而模糊控制器則是根據(jù)衣量的多

105、少確定洗滌水量；根據(jù)面料軟硬和骯臟程度確定洗滌時間等，這些都是控制規(guī)則，這些規(guī)則是人工經(jīng)驗的積累。一般的說，模糊控制器是利用人工智能方式，建立一組控制規(guī)則，編織成程序由微電腦執(zhí)行。這樣，就形成了人工智能控制模式。因此，在控制思想上大大優(yōu)于普通程序控制器的控制思想。3.1.2模糊控制實現(xiàn)方法 基本結(jié)構(gòu)和控制過程模糊控制是利用負載、衣質(zhì)、濁度、水溫等檢測所得到信息，進行分段評估計算使其模糊化，再根據(jù)模糊規(guī)則進行推理，最后根據(jù)所激活的規(guī)則進行解模糊判決，以決定最適當和明確的水位、洗滌時間、洗滌方式以及脫水時間等。模糊控制洗衣機控制結(jié)構(gòu)如圖3-所示。 圖3-1模糊控制洗衣機控制結(jié)構(gòu)模糊規(guī)則 如果檢測到

106、衣物量較多，則洗滌量較多，水位適中； 如果檢測到衣物量很少，則洗滌量少，水位低。 脫水時間的確定： 如果檢測到衣物很多，則脫水時間長； 如果檢測到衣物較多，則脫水時間適中； 如果檢測到衣物很少，則脫水時間短。 洗滌時間的確定： 如果檢測到衣物很多，布質(zhì)以棉布偏多且水溫低，則洗衣時間長； 如果檢測到衣物較多，布質(zhì)以化纖偏多且水溫偏高，則洗衣時間適中； 如果檢測到衣物較少，布質(zhì)以棉布偏多且水溫偏高，則洗衣時間適中； 如果檢測到衣物很少，布質(zhì)以化纖偏多且水溫高，則洗衣時間短。 漂洗時間的確定： 如果檢測到洗滌水很臟，則漂洗時間長； 如果檢測到洗滌水較臟，則漂洗時間適中； 如果檢測到洗滌水不臟，則漂洗

107、時間短。3.2軟件流程圖及代碼 3.2.1寄存器本次編程中用到的寄存器如表3-1所示。表3-1寄存器寄存器 注釋R4，R5 比較標準值R4高位，R5低位 R6，R7 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果R6高位，R7低位20H 衣量多位 21H 衣量少位 22H 衣量適中位 32H ，33H 漂洗時間 34H ，35H 脫水時間 36H ，37H 排水時間 38H 漂洗次數(shù) 3AH 電機正轉(zhuǎn)時間 3BH 電機反轉(zhuǎn)時間 3CH 電機轉(zhuǎn)速 3D 洗滌量投放時間 40H 顯示分緩存器 41H 顯示秒十緩存器 42H 顯示秒個緩存器44H 零水位 45H 低水位 46H 中水位 47H 高水位 48H 水位檢測值 50H 啟動/暫停鍵按鍵次數(shù) 51H 程序鍵按鍵次數(shù) 52H 選擇鍵按鍵次數(shù) 53H 水量鍵按鍵次數(shù) 54H時間鍵按鍵次數(shù)3.2.2流程圖及其代碼本次設(shè)計是分模塊進行編寫的，以下就是各模塊的流程圖及其代碼。 1. 主程序流程圖如圖3-2所示。 圖3-2主程序流程圖程序代碼：MAIN: MOV SP,#60LCALL ChiSh