洗衣機(jī)模糊控制器的設(shè)計(jì) 帶外文翻譯

張闖：洗衣機(jī)模糊控制器的設(shè)計(jì)遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE48PAGE470引言隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，模糊控制技術(shù)正向各個(gè)領(lǐng)域滲透，在家用電器方面的應(yīng)用也在迅速的發(fā)展，從而使家用電器向智能化方向邁進(jìn)，以洗衣機(jī)為例，早期人們洗衣時(shí)用洗衣板，進(jìn)而用機(jī)械定時(shí)式洗衣機(jī)，是半機(jī)械半電子式。到后來是全自動(dòng)洗衣機(jī)?，F(xiàn)在，人們希望的是智能型的洗衣機(jī)。只要把衣服放進(jìn)洗衣機(jī)，啟動(dòng)電源，洗衣機(jī)就能自動(dòng)判別衣質(zhì)、衣量、污濁度并自動(dòng)確定洗滌時(shí)間，到最后出來的就是干凈的衣服。模糊型洗衣機(jī)應(yīng)用了模糊控制技術(shù)，它和傳統(tǒng)的洗衣機(jī)相比，是一種全新的家用電器。它能自動(dòng)識別布質(zhì)、布量,自動(dòng)識別臟污程度和臟污性質(zhì)，自動(dòng)決定進(jìn)水量，自動(dòng)投入恰當(dāng)?shù)南礈靹瑥亩孔詣?dòng)地完成整個(gè)洗滌過程。由于洗滌程序是通過模糊推理而決定的，故能達(dá)到最佳的洗滌效果，從而大大提高了洗衣機(jī)的自動(dòng)化程度和洗衣質(zhì)量。

概述1.1意義及來源隨著現(xiàn)代社會(huì)生活節(jié)奏的不斷加快和人民生活水平的不斷提高，人民對各種方便、快捷的家用電器需求量越來越大，洗衣機(jī)作為人民提高生活效率，追求生活質(zhì)量的基本條件，也愈來愈成為不可或缺的生活用具。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，洗衣機(jī)的普及率已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的程度，但由于現(xiàn)階段國情，洗衣機(jī)在我國的普及程度較低，農(nóng)村更甚，隨著生活質(zhì)量的不斷提高，人民對洗衣機(jī)的功能要求越來越高，使得洗衣機(jī)的更新較快，因此，洗衣機(jī)作為人民追求現(xiàn)代生活的一個(gè)基本要求在我國有著極大的市場。洗衣機(jī)技術(shù)發(fā)展日新月異，產(chǎn)品類型眾多，但從總體來看，人們對洗衣機(jī)的基本要求應(yīng)是：省時(shí)、省水、省電，磨損率小，操作方便，功能完善等。以上特點(diǎn)從技術(shù)的角度可由洗衣機(jī)的洗滌方式和控制方式這兩個(gè)基本特性決定。目前存在的洗滌方式有波輪式、攪拌式、滾筒式、噴流式、噴射式和超聲波式等多種，在我國比較普及的洗滌方式是波輪式。對洗衣機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得人們期望在采用一種較洗滌方式的同時(shí)，希望洗衣機(jī)的控制部分能在洗滌過程中對衣物重量、脹度，洗滌劑的濃度，水的硬度、溫度等影響洗滌效果的諸多因素進(jìn)行檢測，并能對這些檢測結(jié)果做出合理的反應(yīng)，從而得到比較理想的洗滌效果?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是嵌入式技術(shù)的發(fā)展，使微電腦的功能日益強(qiáng)大，微電腦與傳感器系統(tǒng)的結(jié)合，足以實(shí)現(xiàn)上述功能；另外，人們對洗衣機(jī)使用方便的要求使得洗衣機(jī)的全自動(dòng)化成為另一個(gè)發(fā)展方向。因此，從世界范圍內(nèi)來說，洗衣機(jī)總的發(fā)展趨勢是向微電腦，傳感系統(tǒng)，智能化、全自動(dòng)化的方向發(fā)展。本課題的目的就是設(shè)計(jì)一種比較合理的全自動(dòng)洗衣機(jī)模糊控制器，這種采用模糊控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)能夠自動(dòng)判斷被洗衣物的重量輕重、質(zhì)料軟硬，自動(dòng)檢測洗衣桶內(nèi)的贓污程度和污漬性質(zhì)（油污或泥污），能自動(dòng)預(yù)選水位、水流強(qiáng)度和洗滌時(shí)間，并能進(jìn)行衣物偏置的自動(dòng)糾正等，也應(yīng)該能在整個(gè)洗滌過程中實(shí)施監(jiān)控，并適時(shí)調(diào)整這些運(yùn)行參數(shù)，以達(dá)到最佳的洗滌效果。1.2模糊控制技術(shù)及其在洗衣機(jī)中的作用1.2.1模糊控制技術(shù)概述1965年，美國的自動(dòng)控制理論專家扎德(L.A.Zadeh)在加州大學(xué)提出的模糊集合理論標(biāo)志著模糊邏輯的誕生。1974年，倫敦的QueenMary學(xué)院的馬丹尼(E.H.Mamdani)首次用模糊邏輯和模糊推理實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的蒸汽機(jī)控制，并取得了比傳統(tǒng)控制更好的效果，從而宣告了模糊控制的問世[1]。模糊控制是一種以模糊集合論、模糊語言以及模糊推理為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的控制方法，它是對人的思維方式和控制經(jīng)驗(yàn)的模仿，在一定程度上可以認(rèn)為，模糊控制方法是一種實(shí)現(xiàn)了用電腦“推理”代替人腦思維的控制方法。模糊控制之所以能模仿人的思維和經(jīng)驗(yàn)，是因?yàn)槿嗽诿枋隹刂埔?guī)則時(shí)，大量使用模糊概念，如在洗衣機(jī)的控制中，可能有規(guī)則，衣服臟，則洗衣時(shí)間長，洗衣粉投放量多，規(guī)則中的“臟”、“長”、“多”都具有一定的模糊性。通常意義上的模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括給定輸入、模糊控制器。被控對象，反饋信號與給定輸入的相加環(huán)節(jié)等，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和一般的模擬調(diào)節(jié)系統(tǒng)或數(shù)字控制系統(tǒng)沒有大的區(qū)別。模糊控制系統(tǒng)只是用模糊控制器取代模擬調(diào)節(jié)系統(tǒng)或數(shù)字控制系統(tǒng)沒有大的區(qū)別。模糊控制系統(tǒng)只是用迷糊控制器取代模擬控制系統(tǒng)中的模擬調(diào)節(jié)器，或取代數(shù)字控制系統(tǒng)中的數(shù)字控制器。模擬調(diào)節(jié)器是連續(xù)型的控制器，數(shù)字控制器是一種離散型的控制器。從理論上講迷糊控制器應(yīng)是連續(xù)的控制器，但在工程實(shí)現(xiàn)上模糊控制是采用數(shù)字計(jì)算機(jī)的，所以在實(shí)際應(yīng)用時(shí)模糊控制器又是一種離散型控制器。照是否存在反饋，模糊控制還可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。1.2.2模糊控制技術(shù)在洗衣機(jī)中的應(yīng)用洗衣機(jī)通過對被洗衣物的重量、污染程度和洗滌液溫度進(jìn)行識別，在經(jīng)過綜合分析和判斷之后以最佳的洗滌方案，自動(dòng)地完成洗衣的全過程。模糊控制洗衣機(jī)的主要功能有：自動(dòng)進(jìn)水且自動(dòng)選擇水位的高低；自動(dòng)選擇洗衣時(shí)間和水流強(qiáng)度，并在洗滌過程中根據(jù)被洗衣物的污染程度，適當(dāng)增加或減少洗衣時(shí)間；自動(dòng)選擇漂洗次數(shù)；自動(dòng)選擇脫水時(shí)間和脫水速度；自動(dòng)排水；也可人工設(shè)定洗衣程序、加熱溫度和預(yù)約定時(shí)間等；對洗衣機(jī)各種故障自動(dòng)報(bào)警并提示；自動(dòng)斷電保護(hù)，若洗衣期間發(fā)生斷電，能在上電時(shí)自動(dòng)在斷點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)整個(gè)洗衣過程中洗衣參數(shù)的確定和洗衣過程的自動(dòng)完成。

2洗衣機(jī)模糊控制系統(tǒng)的原理2.1概述一般的全自動(dòng)洗衣機(jī)是由用戶根據(jù)自己的直觀判斷衣物的多少、臟污程度和衣物的布質(zhì)，人為按鍵設(shè)置好水位、水流方式、洗滌時(shí)間、漂洗時(shí)間和脫水時(shí)間后，再按啟動(dòng)鍵運(yùn)行的。這就要求用戶有豐富的經(jīng)驗(yàn)，才能使洗衣機(jī)處于最佳工作狀態(tài)。這種“全自動(dòng)”缺少對洗滌過程的檢測判斷，缺少更多的智能程度。洗衣機(jī)中被控對象的運(yùn)動(dòng)規(guī)律極其復(fù)雜，很難用數(shù)學(xué)語言的形式來表達(dá)。由于模糊控制無需建立被控對象的數(shù)學(xué)模型，因此，它在洗衣機(jī)中獲得了成功應(yīng)用。模糊型洗衣機(jī)無需人為按鍵設(shè)置水位、水流方式、洗滌時(shí)間、漂洗時(shí)間和脫水時(shí)間，用戶只需放進(jìn)待洗衣物，再按啟動(dòng)鍵，洗衣機(jī)便能自動(dòng)完成洗滌過程，實(shí)現(xiàn)了真正的“全自動(dòng)”。模糊控制是首先對控制對象按照人們的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)模糊規(guī)則，采用的數(shù)量是模糊量，由單片機(jī)對這些信息按照模糊規(guī)則做出決策來完成自動(dòng)控制。在洗滌衣物過程中，衣物的多少，面料的軟硬等都是模糊量，所以首先做大量的實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出人為洗滌方式，從而形成模糊控制規(guī)則。根據(jù)傳感器接收的信息，洗衣機(jī)判斷出衣物多少，面料軟硬和臟污程度、臟污性質(zhì)，推理做出模糊決策。從而完成注水量、洗滌時(shí)間、水流強(qiáng)弱、洗滌方式、脫水時(shí)間、排水等所有功能。具體工作方式如下：分析洗衣機(jī)運(yùn)行過程可以看出，其主要被控參量是洗滌時(shí)間和水流強(qiáng)度，影響這一輸出參量的主要因素是被洗衣物的臟污程度和臟污性質(zhì)。這2個(gè)量可以用水的渾濁度和渾濁度變化率來表示，在洗滌過程中，油性臟污的渾濁度變化率小，泥性臟污的渾濁度變化率大。實(shí)際分析證明輸入和輸出之間很難用一定的數(shù)學(xué)模型來描述，系統(tǒng)的具體條件具有較大的不確定性，其控制過程在很大程度上依賴于操作者的經(jīng)驗(yàn)，用常規(guī)的控制方法難以達(dá)到理想的效果，應(yīng)用模糊控制技術(shù)就能容易解決這個(gè)問題。根據(jù)上述分析和模糊控制技術(shù)的基本原理，可以做出洗衣機(jī)的模糊控制圖，如圖2-1所示。在圖2-1中，X為輸入精確量(渾濁度及其變化率)，Y為輸出精確量(洗滌時(shí)間)，U(X)為輸入模糊量，U(Y)為輸出模糊量。定義輸入量渾濁度模糊詞集為：清、較濁、濁、很濁。定義輸入量渾濁度變化率模糊詞集：零、小、中、大。定義輸出量洗滌時(shí)間模糊詞集為：短、較短、標(biāo)準(zhǔn)、長。圖2-1洗衣機(jī)模糊控制框圖Fig.2-1Washingmachinesfuzzycontroldiagram2.2模糊推理在模糊控制的洗衣機(jī)中，衣量、衣質(zhì)、污濁度等都是通過對現(xiàn)行狀態(tài)的檢測，再通過模糊推理得出的。在模糊推理中，需要推理的前件和后件，也即是推理的輸入條件和輸出結(jié)果。在模糊洗衣機(jī)中，主要是要考慮布質(zhì)、布量、水溫和骯臟程度這幾項(xiàng)條件，而從這些條件求取水位、洗滌時(shí)間和水位、漂洗方式和脫水時(shí)間等。模糊洗衣機(jī)的推理如圖2-2所示。圖2-2模糊推理過程Fig.2-2Theprocessoffuzzyreason由圖可以看出：模糊洗衣機(jī)時(shí)一個(gè)多輸入多輸出的模糊推理和控制對象。模糊推理的前件和后件之間的相關(guān)關(guān)系對于不同的因素而有所不同。例如，衣物的臟污程度和水溫可以確定洗滌劑的投放量和洗滌時(shí)間，而布質(zhì)、布量等可以確定水位和水流、脫水時(shí)間等。因此，在推理中把有關(guān)前件和后件進(jìn)行處理。這種處理分成主要因素推理和順序因素推理兩種，通過這兩種推理處理，不但使推理變得較為簡單，而且可以在眾多因素中清晰地區(qū)別出連鎖關(guān)系的因素。2.2.1模糊推理規(guī)則的建立洗衣機(jī)的工作過程可以分為兩種情況，一種是靜態(tài)的，即洗滌濃度；另一種是動(dòng)態(tài)的，即洗衣水流及時(shí)間，故而推理分為洗滌劑濃度推理和洗衣推理兩大部分[2]。1)洗滌劑濃度推理洗滌劑濃度推理中，其規(guī)則如下：如果渾濁度高，則洗滌劑投入量大；如果渾濁度偏高，則洗滌劑投入量偏大；……如果渾濁度低，則洗滌劑投入量小。2)洗衣模糊推理模糊控制是一種經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)型控制，控制模型為人工經(jīng)驗(yàn)歸納的一組控制規(guī)則。下面介紹模糊洗衣機(jī)中幾組經(jīng)典的推理規(guī)則。a)水流推理在水流推理規(guī)則中，把水流按電機(jī)開停時(shí)間的長度分為“弱”、“標(biāo)準(zhǔn)”和“強(qiáng)”三種方式，它們分為時(shí)間論域上的模糊集合，其控制規(guī)則為：如果布量少，布質(zhì)軟，則水流弱；如果布量一般，布質(zhì)軟，則水流弱；……如果布量多，面料硬，則水流強(qiáng)。b)脫水推理將脫水時(shí)間分為“短”、“中”、“長”三種模糊方式，脫水時(shí)間的控制規(guī)則為：如果布量少，則時(shí)間短；如果布量一般，則時(shí)間中；如果布量多，則時(shí)間長。c)洗滌時(shí)間推理洗滌時(shí)間推理時(shí)模糊洗衣機(jī)中主要的推理，其規(guī)則為：如果布量少，布質(zhì)以化纖偏多，且水溫偏高，則水流為特弱，洗滌時(shí)間特短；如果布量少，布質(zhì)以棉布偏多，且水溫偏高，則水流為弱，洗滌時(shí)間短；……如果布量多，布質(zhì)以棉布偏多，且水溫中，則水流為強(qiáng)，洗滌時(shí)間長；如果布量多，布質(zhì)以棉布偏多，且水溫低，則水流為特強(qiáng)，洗滌時(shí)間為特長。2.2.2模糊推理的原則目前，國際上較高水平洗衣機(jī)的模糊控制器，決策仍采用模糊控制表方法。即采用分級離散化的控制方法，如表2-1所示。表2-1洗衣的模糊推理Tab.2-1Laundryfuzzyinference布質(zhì)棉布偏多棉布與化纖各半化纖偏多布量水溫低中高低中高低中高多水流特強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)中中中中時(shí)間特長長中長長中長中中中水流強(qiáng)中中中中中中強(qiáng)弱時(shí)間長中短長中中中中短少水流弱弱弱弱弱弱弱弱特弱時(shí)間中中短中短短中短特短表2-1中給出了洗衣推理的所有規(guī)則。很顯然，這些規(guī)則的前件由三個(gè)因素，后件有兩個(gè)因素。因此，時(shí)一種多輸入多輸出推理。對于輸入量，即前件各個(gè)因素的模糊量定義不同。布量的模糊量為“多”、“中”、“少”；水溫的模糊量為“高”、“中”、“低”；而布質(zhì)的模糊量為“棉布偏多”、“棉布化纖各半”、“化纖偏多”或“軟”、“中”、“硬”。而輸出量，即后件中，水流模糊量取“特強(qiáng)”、“強(qiáng)”、“中”、“弱”；時(shí)間的模糊量取“特長”、“長”、“中”、“短”和“特短”。在上述的模糊量中，各自的隸屬函數(shù)都不同。水溫、布量和時(shí)間的模糊量如圖2-3所示。圖2-3水溫、布量、時(shí)間模糊化Fig.2-3Watertemperatureandvolumeofcloth,thetimeofthefuzzy對于主要因素推理和順序因素推理這兩種推理，它們之間是有著隱含的推理關(guān)系的。主要因素推理是以采用人思維中的“主要因素起決定作用”原理執(zhí)行的。在這種原理中，拋棄各種次要因素，以簡明形式產(chǎn)生因素少的推理規(guī)則，便于進(jìn)行處理。順序因素推理則是把前一種推理的結(jié)果作為本次推理的事件，從而推理出新的結(jié)果。在洗衣機(jī)中，如果考慮渾濁度、洗滌劑投入量、水流、洗滌時(shí)間等因素的推理，作為主要因素推理，顯然有：如果渾濁度高，則洗滌劑投入量大；……表2-1中還可以看到另一種主要因素推理：如果布量多，而且水溫高，則水流為強(qiáng)，洗滌時(shí)間為中；……但實(shí)際上，洗滌劑投入量大時(shí)，要求洗滌時(shí)間較長才能洗得干凈，故還需考慮順序因素推理：如果洗滌劑投入量大，則洗滌時(shí)間長；如果洗滌劑投入量中，則洗滌時(shí)間中；……因此，當(dāng)順序推理和主要因素推理出的某一個(gè)后件因素的隸屬度不同時(shí)，則采用Max原則處理；而得到某個(gè)后件的模糊量不同時(shí)，則采用“大者優(yōu)先”的原則處理。2.3模糊控制算法模糊控制要建立在一系列模糊控制規(guī)則的基礎(chǔ)上，模糊控制規(guī)則是對系統(tǒng)控制經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，所以模糊控制規(guī)則的產(chǎn)生是相當(dāng)重要的。在實(shí)際控制中，通常把有關(guān)控制規(guī)則加以處理產(chǎn)生相應(yīng)的控制算法，模糊控制器就是以相應(yīng)的算法去控制被控對象工作的。模糊控制是對系統(tǒng)控制經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，它們用模糊條件語句來表述。模糊控制規(guī)則的生成主要有四種途徑：根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)或過程控制知識生成；根據(jù)過程的模糊模型生成;根據(jù)對手工控制操作的系統(tǒng)觀察和測量生成：根據(jù)學(xué)習(xí)算法生成。這些方法并不互相排斥，它們的有效綜合可以生成規(guī)則基(所有控制規(guī)則的全體稱為模糊控制器的規(guī)則基)[3]。在模糊控制器中所需考慮的所有數(shù)據(jù)(包括輸入量和輸出量的論域，論域中模糊變量值的范圍，論域的歸一化或整數(shù)化，模糊變量的隸屬度等)的總體稱為模糊控制的數(shù)據(jù)基。數(shù)據(jù)基和規(guī)則基合起來稱為模糊控制器的知識基。數(shù)字計(jì)算機(jī)要實(shí)現(xiàn)模糊控制必須執(zhí)行一定的算法。這些算法的目的就是從輸入的連續(xù)精確量中，通過模糊推理過程，求出相應(yīng)的精確控制值。模糊控制算法包括多種形式，主要有關(guān)系矩陣法，查表法，解析式法和計(jì)算法。2.3.1定義輸入及輸出變量布量、溫度、臟污程度，定義在論域上的語言值為“少”“中”“多”，“低”“中”“高”，“輕”“中”“重”，與其對應(yīng)的模糊子集隸屬度函數(shù)曲線分別如圖2-4(a)(b)(c)所示。圖2-4隸屬函數(shù)曲線Fig.2-4Membershipfunctioncurve定義在論域上的語言值，水位為“低”“中”“高”，水流強(qiáng)度為“弱”“中”“強(qiáng)”，洗衣設(shè)定時(shí)間為“短”“較短”“中”“較長”“長”“很長”，洗衣修正時(shí)間為“負(fù)”“零”“正”，漂洗次數(shù)修正為“-1”“0”“+1”。與其對應(yīng)的模糊子集隸屬度函數(shù)曲線分別如圖2-5(a)(b)(c)(d)(e)所示。2.3.2隸屬函數(shù)在模糊理論中，對模糊性的描述是通過隸屬函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。也就是說，為了描述元素對模糊集合的從屬貼近程度，在普通集合特征函數(shù)的基礎(chǔ)上，引入了隸屬函數(shù)的概念。隸屬函數(shù)是模糊數(shù)學(xué)中最基本和最重要的概念[4]。圖2-5隸屬函數(shù)曲線Fig.2-5Membershipfunctioncurve對于給定論域U的子集A，映射X：U→{0，1}。定義為：X（U）=1(U屬于A)，0(U不屬于A)。則稱X為集合A的特征函數(shù)，它說明論域U中的每個(gè)二值函數(shù)x對應(yīng)于一個(gè)集合A。隸屬函數(shù)的定義：用于描述模糊集合，并在[0,1]閉區(qū)間可以連續(xù)取值的特征函數(shù)叫做隸屬函數(shù)。隸屬函數(shù)用U（X）表示，其中（A）表示模糊集合A，而x是的（A）元素。隸屬函數(shù)滿足大于0小于1。隸屬函數(shù)的確定并沒有統(tǒng)一的方法，用不同的方法所確定的隸屬函數(shù)并不同，一個(gè)隸屬函數(shù)的準(zhǔn)確與否主要是看它與實(shí)際是否相一致。隸屬函數(shù)的確定方法有很多種，在實(shí)際應(yīng)用中，較多采用統(tǒng)計(jì)法，它是對模糊性事物的可能性程度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的一種方法.比如給出20人的高度(以cm為單位)，它們分別是150，155，156，160，161，164，165，169，170，171，173，175，177，178，180，184，190，191，194，198。求出“中等身材”的集合（A）以及164屬于（A）的隸屬度。首先把“中等身材”看作一個(gè)普通集合A`，再由20個(gè)人自動(dòng)確定A`的元素，假定這20個(gè)人所確定的A`分別是：160~169165~172160~171167~178163~170165~175164~173160~169163~173165~178160~170168~178156~170169~175161~172161~173162~173169~178164~172162~172上面20個(gè)A`中，最大元素為178，最小元素為156，在20個(gè)人的高度中，對應(yīng)于A`的最大元素和最小元素之間的數(shù)值有12個(gè)，它們的隸屬度分別如下：U（156）=1/20=0.05U（170）=18/20=0.9U（171）=15/20=0.75U（160）=5/20=0.25U（161）=7/20=0.35U（173）=10/20=0.5U（175）=6/20=0.3U（164）=13/20=0.65U（177）=4/20=0.2U（165）=16/20=0.8U（178）=4/20=0.2U（169）=20/20=1所以，“中等身材”集合（A）可表示為：(A)=0.05/156+0.25/160+0.35/161+0.65/164+0.8/165+1/169+0.9/170+0.75/171+0.5/173+0.3/175+0.2/177+0.2/178。并且從式子中可直接得出，U(164)=0.65，即164cm身高的人隸屬于“中等身材”這個(gè)模糊集合的程度為0.65。2.3.3確定控制推理規(guī)則在定義了輸入輸出變量之后，即可根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的控制規(guī)則，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的洗衣過程。輸入和輸出變量只能以自然語言來描述，它們之間的關(guān)系又極為復(fù)雜，而且包含的因素較多，如果用單一的規(guī)則來表示，則相應(yīng)的規(guī)則數(shù)太多，這就對單片機(jī)資源要求較高而且給推理過程帶來困難。因此，需要采用多知識庫技術(shù)，把規(guī)則分為了3個(gè)；通過檢測被洗衣物的布量，利用模糊推理的方法自動(dòng)確定水位的高低和水流的強(qiáng)度；根據(jù)布量和溫度的檢測，利用模糊推理確定初始的洗滌時(shí)間；根據(jù)洗滌過程中的渾濁度信息來修正實(shí)際的洗滌時(shí)間長短和漂洗次數(shù)的多少。相應(yīng)的規(guī)則表分別見表2-2，表2-3和表2-4。表2-2水位和水流強(qiáng)度控制規(guī)則表Tab.2-2Thewaterlevelandflowcontrolrulessheetstrength布量 水位水流強(qiáng)度少低弱中中中多高強(qiáng)表2-3洗衣設(shè)定時(shí)間控制規(guī)則表Tab.2-3Laundrysetthetimetablecontrolrules布量溫度高中低少短短中中較短中長多長長很長表2-4洗滌修正時(shí)間和漂洗次數(shù)修正控制規(guī)則表Tab.2-4Washingandrinsingtimethatthenumberoftablesthatcontrolrules臟污程度修正時(shí)間漂洗次數(shù)輕負(fù)-1中零0重正+12.3.4描述輸入、輸出變量的詞集都是模糊量，可以用模糊集合來表示，用模糊推理來運(yùn)算。因此，問題d的關(guān)鍵在于求取模糊集合隸屬函數(shù)。圖2-6隸屬函數(shù)曲線Fig.2-6Membershipfunctioncurve相應(yīng)的3個(gè)輸入/輸出量隸屬函數(shù)曲線如圖2-6。對應(yīng)的主要模糊控制規(guī)則如表2-5。表2-5模糊控制規(guī)則Tab.2-5Fuzzycontrolrules變換率/渾濁度清較濁濁很濁零短較短標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)很小標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)準(zhǔn)長長長大標(biāo)準(zhǔn)長長長

3模糊洗衣機(jī)物理量的檢測及工作過程洗衣機(jī)洗衣過程是含有洗滌劑的水作用于衣物使臟污脫去的過程。它的作用可以分為機(jī)械的和化學(xué)的。水是實(shí)施機(jī)械力氣的載體。在給定的機(jī)型下，水流方式和洗滌時(shí)間控制著施加機(jī)械力的大小和持續(xù)時(shí)間，必須在洗滌效果和磨損度之間權(quán)衡，選擇最佳系數(shù)[5]。水是有溶解贓物的載體，水容性的臟污容易溶于水而脫落；油性臟污則比較難于溶解，而水溫對此則有明顯的影響。洗滌劑是以表面活性劑為主的附加劑，使臟物易于脫落。洗滌劑量的投放量，顯然與被洗衣物的量和水量有關(guān)。這些都和布質(zhì)有關(guān)。布質(zhì)大體上說是棉織物和化纖織物，二者對臟污的吸附和滲透程度是不一樣的，它顯著地影響到洗衣物的效果。這就是說，它會(huì)影響到被控制的量，比如；水流方式，洗滌時(shí)間等等。洗衣機(jī)的洗滌過程是受到以布質(zhì)為核心，以水，洗滌劑，機(jī)械力三個(gè)要素為主的因素的影響。模糊控制洗衣機(jī)的控制策略，就是對這樣一個(gè)因素多而且交叉影響，難于甚至無法建立精確模型的對象，尋求一個(gè)效果最好的控制方法。為此，應(yīng)該重點(diǎn)解決三個(gè)問題。1)感應(yīng)量的確定，也就是自動(dòng)檢測那些影響和決定洗滌衣服過程的量；2)控制量的確定，也就是實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗衣過程的主要差數(shù)；3)控制知識庫，也就是前者和后者之間的關(guān)系。就是建立以模糊數(shù)學(xué)為工具的知識庫和運(yùn)用以模糊邏輯為基礎(chǔ)的模糊推理。影響洗滌性能的因素主要有水溫，渾濁度，布量，布質(zhì)等。控制量有洗滌時(shí)間，水流，脫水時(shí)間等。它們往往要根據(jù)水溫，渾濁度，布量，布質(zhì)等分檔后確定相應(yīng)的大小。比如：布量多（3千克以上）水溫高（20度以上）3.1模糊洗衣機(jī)物理量的檢測3.1.1水位檢測的精度直接影響洗凈度、水流強(qiáng)度、洗滌時(shí)間等參數(shù)。對于模糊控制的洗衣機(jī)，要求水位的檢測必須是連續(xù)的，故常采用諧振式水位傳感器。諧振式水位傳感器是利用電磁諧振電路LC作為傳感器的敏感元件，將被測物體的變化轉(zhuǎn)變?yōu)長C參數(shù)的變化，最終以頻率參數(shù)輸出。其工作原理是：將水位的高低通過導(dǎo)管轉(zhuǎn)換成一個(gè)測試內(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。由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化。水位測量電路如圖3-1所示，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)。圖3-1水位傳感器測量電路Fig.3-1Thewaterlevelsensorcircuit3.1.2布質(zhì)和布量的檢測是在洗滌之前進(jìn)行的。在水位一定時(shí)，不同的布質(zhì)和布量的產(chǎn)生的布阻抗是不同的。如圖：圖3-2布阻抗的不同F(xiàn)igure3-2Dissimilaritiesoftheclothresistance而且從圖中我們可以知道，不同布質(zhì)的布阻抗有著比較大的區(qū)別。在布量相同的時(shí)候，硬質(zhì)布的布阻抗比軟質(zhì)布的高。一般而言，硬質(zhì)布的阻抗比軟質(zhì)布的高一倍。布質(zhì)和布量檢測電路如圖3-3所示。具體檢測布質(zhì)和布量時(shí)，首先注入一定的水位，然后起動(dòng)主電機(jī)旋轉(zhuǎn)，接著斷電讓主電機(jī)以慣性繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)直到停止。在主電機(jī)斷電慣性旋轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)，主電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢輸出。顯然，隨著布阻抗大小的不同，主電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)的時(shí)間長短也不同。因此，只要檢測出主電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)的時(shí)間長短，就可以反過來推理出布阻抗的大小。主電機(jī)發(fā)電時(shí)間愈長，布阻抗就愈?。环粗甲杩咕陀?。主電機(jī)發(fā)電時(shí)間可直接通過檢測起動(dòng)電容兩端輸出電勢，并將此電勢半波整流后，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。圖3-3反電勢法測量布質(zhì)、布量電路Fig.3-3Anti-electricpotentialmeasurementofcloth,theclothofcircuit3.1.3渾濁度綜合反映了衣物的臟污程度、臟污性質(zhì)和洗凈程度。它是采用紅外光電傳感器，利用紅外線在水中的透射率和時(shí)間的關(guān)系，通過模糊推理,獲得檢測結(jié)果。其檢測電路如圖3-4所示，紅外發(fā)光二極管LED由恒流源供電，由單片機(jī)脈寬調(diào)制PWM信號控制LED發(fā)出調(diào)制紅外光，穿過動(dòng)態(tài)的洗滌液，到達(dá)光電三極管VT，使VT的射級輸出電壓隨洗滌液的渾濁程度而線性變化。紅外線傳感器的發(fā)射管和接受管分別在洗衣桶排水管的兩側(cè)。當(dāng)紅外發(fā)射以穩(wěn)定的工作電流時(shí)，則向外發(fā)射一定強(qiáng)度的紅外線。紅外線透過排水管中的水，傳送到紅外線接受管中。水的渾濁程度不同時(shí)，紅外線穿透水的程度不同。這樣，紅外線接受管所接收到的紅外線強(qiáng)度反映水的渾濁度，即輸入A/D轉(zhuǎn)換器信號的大小反映了衣服的骯臟程度。圖3-4渾濁度紅外光電檢測電路Fig.3-4Turbidityinfraredphotodetectorcircuit圖3-5給出了洗滌過程當(dāng)中，水的紅外透射率的變化情況，從而得到了不同洗滌過程中水的渾濁情況，影響水的渾濁度的有關(guān)因素。圖3-5透射率的變化及其影響因素Fig.3-5Shootthevarietyoftheratedeeplyanditsaffectsthefactor圖3-5(1)為洗滌開始到漂洗過程結(jié)束全過程透射率的變化曲線。從曲線中，我們可以看出，隨著洗滌開始，衣物中的污物溶于水，水變渾濁，透射率逐漸下降，最后達(dá)到一個(gè)最低值；然后，隨著漂洗進(jìn)行，衣物變的干凈，水變清，透射率逐漸回升，最后接近這個(gè)漸進(jìn)程度可以檢測衣物的洗凈度，以確定漂洗結(jié)束。圖3-5(2)(3)(4)分別表示了臟污程度，臟污性質(zhì)和洗滌劑類型不同時(shí)候紅外透射率的變化。這樣，根據(jù)洗衣機(jī)水的透射率變化就可以辨別出來衣物的臟污程度，臟污性質(zhì)已經(jīng)洗滌劑的種類，從而控制洗滌過程。3.1.4水的洗滌能力與水溫有相當(dāng)?shù)年P(guān)系，圖1是其關(guān)系曲線。從圖中可看出水溫高時(shí)，洗滌能力會(huì)提高，但水溫和洗滌能力之間是非線形關(guān)系.在模糊推理過程中溫度的論域范圍為10'~35'C溫度的測定主要是采用熱敏電阻與其它電阻的分壓電路。水本身就是一種洗滌劑，可以很容易驅(qū)除一些水溶性的污物，但是對不是水溶物質(zhì)往往是無能為力。水的洗凈力和水溫有很大的關(guān)系，當(dāng)水溫高時(shí)，由于有了溶解油脂類和增加臟污活力已經(jīng)提高洗滌劑的去污能力等復(fù)雜因素的影響，洗滌能力會(huì)得到提高。水溫和水的洗滌能力的關(guān)系曲線如圖3-6。圖中以25度時(shí)水溫洗凈率指數(shù)是以線形下降。當(dāng)水溫高于25度時(shí)，洗凈力進(jìn)一步提高，但是洗凈率指數(shù)呈非線形，上升率稍微有降低。圖3-6水溫和水的洗滌能力的關(guān)系Fig.3-6Relationsoftherinseabilityofthewaterandwatertemperatures水溫的檢測可以用MTS102半導(dǎo)體溫度檢測器（三極管）。洗衣機(jī)水溫一般為4~40度之間，在該常溫范圍內(nèi)此半導(dǎo)體溫度檢測器的線性好，溫度敏感，水溫檢測常用它[6]。3.2模糊洗衣機(jī)的工作過程3.2.1注水過程的水位自動(dòng)控制模糊洗衣機(jī)在操作時(shí)通常只需要啟動(dòng)一次，故注水過程控制時(shí)整個(gè)洗滌過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。在該過程中，不僅要完成合適水位的選擇，還要對注水管路故障如堵塞、停水以及洗滌物超量等進(jìn)行報(bào)警提示。同時(shí)，在注水階段還要通過傳感器和微電腦完成對洗滌物的數(shù)量和面料的軟硬進(jìn)行識別，并根據(jù)這些信息經(jīng)推理算法得出洗滌水流強(qiáng)弱、漂洗水流方式和脫水時(shí)間長度與速度。1)水位控制。當(dāng)啟動(dòng)操作按鈕以后，機(jī)器打開注水閥門并開始注水（假定此時(shí)器內(nèi)無水），水位傳感器檢測桶內(nèi)水位并輸出連續(xù)電信號。為控制方便，將輸出信號離散化，分別記vy，v0，v1……v2。其中v=vy表示“空水位”，“v=v0”，表示某一約定的“少水位”，“v=v2”表示“高水位2)注水故障檢測。為能較早地發(fā)現(xiàn)注水故障，可確定達(dá)到“少水位”時(shí)的最長注水時(shí)限t=t0。若時(shí)間超過t3)衣量超限檢測。在“少水位”v=v0時(shí)，馬達(dá)反電勢脈沖衰減間隔時(shí)間S（0）的大小與衣量成正比，通過試驗(yàn)確定一個(gè)時(shí)間常數(shù)Tm，若S（0）≥4)面料軟硬檢測。洗滌衣物面料軟硬的檢測也是在注水過程中完成。其檢測方法是在測量衣量的前提下，記下衰減時(shí)間S（0），然后再注水，第二次測量衰減時(shí)間S（1），根據(jù)兩者之間的差值即S（0）-S（1）的大小進(jìn)行判斷。當(dāng)布料硬時(shí)差值大；布料軟時(shí)差值小。3.2.2洗滌過程控制在注水過程中，已經(jīng)確定衣量的多少，并用a表示，布料的軟硬用b表示，利用a、b，在由推理算法得到符合人工經(jīng)驗(yàn)的洗滌方式（水流的強(qiáng)弱），在注水過程結(jié)束后，洗衣機(jī)即按上述推理結(jié)論方式運(yùn)行，并開始洗滌計(jì)時(shí)。同時(shí)，光電傳感器開始記錄液體污濁度信號P（i），i=1，2，……。并不斷按既定算法檢測污濁度序列{P（i）︳i=1，2，……}的平穩(wěn)程度。當(dāng)序列達(dá)到平穩(wěn)性指標(biāo)時(shí)，則認(rèn)為污濁度達(dá)到飽和，記飽和污濁度為P（T），T是飽和時(shí)間。顯然，測得的污濁度越大，P（T）值就越大，即表明衣物越臟，飽和時(shí)間T越大，衣物就越難洗滌（油污嚴(yán)重）。利用P（T）和T，經(jīng)模糊推理可計(jì)算出尚需延長的洗滌時(shí)間tL3.2.3排水過程控制洗衣機(jī)洗滌過程結(jié)束后，進(jìn)入排水控制過程。打開排水閥門，同時(shí)進(jìn)行排水計(jì)時(shí)和水位測量，若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)水位無變化或變化很小，則發(fā)出排水故障指示，否則，繼續(xù)排水，直至排水過程結(jié)束。3.2.4洗衣機(jī)脫水之前須進(jìn)行平衡調(diào)整，因?yàn)?，在桶?nèi)的衣物放置并不規(guī)則。其方法如下：微電腦首先檢測衣物是否平衡，如果平衡則進(jìn)入脫水階段。如果不平衡，則微電腦對洗衣機(jī)馬達(dá)進(jìn)行正轉(zhuǎn)幾秒種，然后停止幾秒鐘，再反轉(zhuǎn)幾秒鐘、停止幾秒鐘的多次控制，最后檢測是否平衡，如果平衡則停止，進(jìn)入下一步，反之，再度進(jìn)行平衡調(diào)整。一般地說，平衡過程不需要反復(fù)調(diào)整。洗衣機(jī)脫水平衡調(diào)整結(jié)束后就進(jìn)入脫水控制。應(yīng)當(dāng)說這一過程非常簡單，微電腦給出洗衣機(jī)馬達(dá)正轉(zhuǎn)的指令即可執(zhí)行。脫水的時(shí)間和速度分別由衣量的多少和面料的軟硬加以決定，同時(shí)，在脫水過程中，微電腦不斷檢測洗衣機(jī)上蓋時(shí)候正常，如果開蓋則立即停止脫水，蓋上之后又繼續(xù)進(jìn)行脫水控制。3.2.5漂洗過程控制漂洗水流可與洗滌水流相同。漂洗開始，微電腦自動(dòng)記錄液體污濁度P（i），i=1，2，……，當(dāng)序列{P（i）︳i=1，2，……}平穩(wěn)后（即污濁度達(dá)到飽和）即可進(jìn)行判斷。若飽和污濁度P小于某設(shè)定值Px，則經(jīng)排水、脫水洗滌全部結(jié)束，否則重新返回注水、漂洗程序[7]

4主要元件的選擇4.1芯片的選用以單片機(jī)8051為核心。MCS-51單片機(jī)具有64KB的程序存儲器空間，其中8051片內(nèi)有4KB的程序存儲器，當(dāng)采用8051而程序超過4KB需要進(jìn)行擴(kuò)展。另外，MCS-51系列單片機(jī)的程序存儲器空間與數(shù)據(jù)存儲器空間相互獨(dú)立，其中片外數(shù)據(jù)存儲器可達(dá)64KB，而片內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲器有128字節(jié)，MCS-51單片機(jī)對外沒有專用的地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線（DB）和控制總線（CB），那么在進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，首先需要擴(kuò)展系統(tǒng)的三總線[8]。MCS-51單片機(jī)擴(kuò)展的外部三總線示意圖。圖4-1單片機(jī)示意圖Fig.4-1Machinesketchmapsoffigure4.1.1MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。圖4-2單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4-2TheinternalstructureofSCM

1)一個(gè)8位的CPU，是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制功能。2)128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部RAM）。3)8051共有4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格，因此，稱之為程序存儲器，簡稱內(nèi)部ROM。

4)8051共有兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能。

5)MCS-51共有4個(gè)8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出。

6)8051有一個(gè)全雙工的串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其它設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。

7)8051共有5個(gè)中斷源，即外中斷兩個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷兩個(gè)，串行中斷一個(gè)。中斷分為高級和低級共兩個(gè)優(yōu)先級別。

8)時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列。系統(tǒng)允許的晶振頻率一般為6MHz和12MHz。4.1.28051單片機(jī)的引腳描述及片外總線結(jié)構(gòu)1)芯片的引腳描述8051單片機(jī)采用40引腳的雙列直插封裝，圖為引腳圖，其邏輯等符號圖為下圖3-2，圖3-2是8051的邏輯符號圖，在單片機(jī)的40條引腳中有2條專用于主電源的引腳，2條外接晶體的引腳，4條控制或與其它電源復(fù)用的引腳，32條輸入/輸出（I/O）引腳。圖4-38051引腳圖Fig.4-3Theleadfeetdiagramof80518051單片機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳集成電路芯片。各引腳功能簡要說明如下：1)外接晶體引腳XTAL1和XTAL2：XTAL2：（19腳）：接外部晶體的一個(gè)引腳，在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器，當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，HMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地，對CHMOS單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。XTAL1：（18腳）接下部晶體的另一端，在單片機(jī)內(nèi)部接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端，采用外部振蕩器時(shí)，對HMOS單片機(jī)，該引腳接外部振蕩器的信號即把外部振蕩器的信號直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，對CHMOS，此引腳應(yīng)懸浮。2)主電源引腳VCC和VSS：VCC-（40腳）接+5V電壓，VSS-（20腳）接地。3)控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD、、和。4)RST/VDD（9腳）：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位，推薦在此引腳與VSS引腳之間連接一個(gè)約8.2ke的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個(gè)約10MF的電容，以保證可靠的復(fù)位。VCC掉電期間，此引腳可接上角用電源，以保持內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)VCC主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而VDD在其規(guī)定的電壓范圍（5±0.5V）內(nèi)，VDD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。5)（30腳）：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)，即使不訪問外部存儲器，ALE端級以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的，因此，它可用作對外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的，然而要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳到一個(gè)ALE脈沖，ALE端可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型的TTL輸入電路。6)（29腳）：此腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，在從外部程序存儲取指令（或常數(shù)）期間每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)，同樣可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型的TTL輸入。7)（39引腳）：當(dāng)端保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng)保持低電平時(shí)，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器，對于常用的8031來說，無內(nèi)部程序存儲器，所以腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲器。輸入/輸出（I/O）引腳P0、P1、P2、P3、（共32根）8)P0口（39-32腳）：是雙向8位三套I/O口，在外部存儲器，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸引電流的方式驅(qū)動(dòng)，8個(gè)LSTTL負(fù)載。9)P1口（1-8腳）：是8位準(zhǔn)雙向I/O口，由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入邊不能鎖存，故不是真正的雙向I/O口，P1口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。10)P2口（21-28腳）：是8位準(zhǔn)雙向I/O口，在訪問外部存儲器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高8位地址總線送出高8位地址，P2口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載11)P3口（10-17腳）：是8位準(zhǔn)雙向I/O口，在MCS-51中，這8個(gè)引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口，P3能驅(qū)動(dòng)4個(gè)lSTTL負(fù)載。8051單片機(jī)的引腳除了電源，復(fù)位，時(shí)鐘接入用戶I/O口外，其余管腳都是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的，這些引腳構(gòu)成單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)即：1)地址總線（48）：地址總線寬度為16位，因此，其外部存儲器直接尋址為64字節(jié)，16位地址總線由P0口經(jīng)地址鎖存器提供低8位地址（Ao-An），P2口直接提供8位地址（A8-A15）。2)數(shù)據(jù)總線（DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由P0口提供。3)控制總線（CB）：由P3口的第二功能狀態(tài)和4根獨(dú)立線RESET、、ALE、組成。4.2傳感器選用4.2.1紅外線光電傳感器實(shí)際上，測定渾濁度可以安裝渾濁度傳感器來實(shí)現(xiàn)，但是其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，質(zhì)量要求又很高，一般不宜使用。而利用紅外線傳感器就可以很好實(shí)現(xiàn)以上目的。渾濁度綜合反映了衣物的臟污程度，臟污性質(zhì)和洗凈程度。它是采用紅外光電傳感器，利用紅外線在水中的透射率和時(shí)間的關(guān)系。通過模糊推理，獲得檢測結(jié)果。這是一種硬件，軟件相互結(jié)合的間接測量方法，又稱軟傳感器。4.2.2布量傳感器和布質(zhì)傳感器布量傳感器和布質(zhì)傳感器不能由單一的一個(gè)元件構(gòu)成，它們都是由電機(jī)和一系列的二極管，三極管組成的，其中發(fā)光二極管和光敏三極管組成光電耦合器，用于隔離交直流信號以及產(chǎn)生布量和布質(zhì)的信號。4.2.3水位傳感器采取將水位轉(zhuǎn)換為氣壓的可靠方法。將水位傳感器安裝于箱體上部，洗衣機(jī)外筒下部裝橡膠管，然后由導(dǎo)氣管將橡膠管和水位傳感器密封連接。采用三水位繼電器(又稱三水位開關(guān))作為水位檢測元件。向洗衣機(jī)外筒內(nèi)注入水，外筒內(nèi)的水位達(dá)到一定高度后，橡膠管被水密封，外筒內(nèi)水位逐漸上升，封閉在橡膠管內(nèi)的空氣壓強(qiáng)同水位成比例增大。此時(shí)，水位繼電器本身氣室內(nèi)的壓力也在增大，橡膠膜片受壓膨起，推動(dòng)頂桿運(yùn)動(dòng)。當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，在橡膠膜片的推動(dòng)下，水位繼電器內(nèi)的電氣觸點(diǎn)動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，控制器檢測到信號，關(guān)閉進(jìn)水閥，停止進(jìn)水；當(dāng)滾筒內(nèi)水位下降時(shí)，水位繼電器氣室內(nèi)壓力減小，橡膠膜片復(fù)位，電氣觸點(diǎn)也隨之復(fù)位[9]。4.3模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選用A/D轉(zhuǎn)換器大致有三類：一是雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是精度高，抗干擾性好；價(jià)格便宜，但速度慢；二是逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器，精度，速度，價(jià)格適中；三是并行A/D轉(zhuǎn)換器，速度快，價(jià)格也昂貴。本設(shè)計(jì)中選用的就是屬于第二種的ADC0809[8]。ADC0809主要部分是一個(gè)8位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器。為了實(shí)現(xiàn)8路模擬信號的分時(shí)采集，片內(nèi)設(shè)置了帶有鎖存功能的8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存和譯碼電路，可對8路0~5V的輸入模擬電壓進(jìn)行分時(shí)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器。4.31)主要特性：

a)8路8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。b)具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。

c)轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs。d)單個(gè)＋5V電源供電。

e)模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。

f)工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度。

g)低功耗，約15mW。2)內(nèi)部結(jié)構(gòu)：ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存器和譯碼器，比較器，8位開關(guān)樹型DA轉(zhuǎn)換器，逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此，ADC0809可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，不但可以與各種微處理器相連，也可以單獨(dú)工作，輸入輸出和TTL兼容。圖4-4ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖Fig.4-4InternalstructureframediagramofthefigureADC0809s圖4-5ADC0809引腳圖Fig.4-5ThefeetdiagramofADC0809s4.3.21)外部特性（引腳功能）：

ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說明各引腳功能。

IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端。

2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。（D0～D7:八位數(shù)據(jù)輸出線，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果由這8根線傳送給單片機(jī)）

A、B、C:3位地址輸入，2個(gè)地址輸入端的不同組合選擇八路模擬量輸入。也就是ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。比如：000對應(yīng)的輸入是IN0，001對應(yīng)的是IN1，111(也就是7)對應(yīng)的是IN7等。ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。即作為地址鎖存啟動(dòng)信號,在ALE的上升沿,將A、B、C上的通道地址鎖存到內(nèi)部的地址鎖存器。

START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號，輸入，高電平有效。就是說START為正脈沖，其上升沿清除ADC0808的內(nèi)部的各寄存器，其下降沿啟動(dòng)A/D開始轉(zhuǎn)換。

EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。即當(dāng)EOC上升為高電平時(shí)，表明內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換已完成。

OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入高電平有效。允許輸出鎖存器輸出數(shù)據(jù)。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。

CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。0809的時(shí)鐘頻率范圍在10～1200kHz，典型值為640kHz要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。

REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。

Vcc：電源，單一＋5V。

GND：地。

2)ADC0809的工作過程：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。實(shí)際上工作過程也可以描述成：首先由地址鎖存信號ALE的上升沿將引腳ADDA、ADDB和ADDC上的信號鎖存到地址寄存器內(nèi),用以選擇模擬量輸入通道；START信號的下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器開始工作；當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，0809使EOC引腳由低電平變成高電平，程序可以通過查詢的方式讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，也可以通過中斷方式讀取結(jié)果。CLOCK為轉(zhuǎn)換時(shí)鐘輸入端，頻率為100KHz-1.2MHz，推薦值為640KHz。4.4ADC0809與8051單片機(jī)的接口

ADC0809是價(jià)格適中的逐次比較式8位A\D轉(zhuǎn)換器，可輸入8路模擬信號。與單片機(jī)接口簡單，是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最廣泛應(yīng)用的A\D轉(zhuǎn)換芯片之一。圖4-6位0809與8051的典型接口電路。圖4-6ADC0809與單片機(jī)8051接口電路Fig.4-6ADC0809interfacecircuitandSCM8051單片機(jī)8051通過地址線P2.0和讀、寫控制線RD，WR來控制轉(zhuǎn)換器的模擬輸入通道地址鎖存、啟動(dòng)和輸出允許。模擬輸入通道地址的譯碼輸入A、B、C由P0.0~P0.3提供，雖然0809具有通道地址鎖存功能，但在圖中由使用ALE鎖存地址，故P0.0~P0.3須經(jīng)鎖存器接入A、B、C。根據(jù)P2.0和P0.0~P0.2的連接方法。8個(gè)模擬輸入通道的地址，依IN0~IN7順序?yàn)镕EF0H~FEFFH。轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘可由8051的ALE取得，如果ALE信號頻率過高，應(yīng)分頻后送入轉(zhuǎn)換器。4.5顯示器的選用顯示器是最常用的輸出設(shè)備。特別是發(fā)光二極管顯示器（LED）和液晶顯示器（LCD），還有目前比較先進(jìn)的等離子顯示器。但是后兩種價(jià)格昂貴，并且利用軟件布線的時(shí)候很復(fù)雜。而LED由于結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格廉價(jià)和接口容易，而得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)利用發(fā)光二極管顯示器（LED）。

5洗衣機(jī)模糊控制器硬件組成原理傳統(tǒng)的全自動(dòng)洗衣機(jī)有兩種，一種是機(jī)械控制式，一種是單片機(jī)控制式。無論采用什么方式，它們都需要人為的洗滌程序選擇，然后才能投入工作。所以，從本質(zhì)上講，這種洗衣機(jī)還稱不上是全自動(dòng)的，最多只能稱之為半自動(dòng)的。只有模糊洗衣機(jī)才能夠自動(dòng)的識別衣質(zhì)、衣量，自動(dòng)識別衣物的骯臟程度，自動(dòng)決定水量，自動(dòng)投入適量的洗滌劑，自動(dòng)完成全部的洗滌過程，因而才能稱之為名符其實(shí)的“全自動(dòng)”洗衣機(jī)[10]。本文中設(shè)計(jì)的洗衣機(jī)不用在洗滌、漂洗和脫水各功能之間進(jìn)行手工切換，而由程序控制器或單片機(jī)完全自動(dòng)完成整個(gè)洗滌過程的洗衣機(jī)。在原有的全自動(dòng)洗衣機(jī)電子程序控制器的基礎(chǔ)上，擴(kuò)充集成電路的容量，并且在洗衣機(jī)上安裝了多種類型的傳感器，使得洗衣機(jī)不僅可以按預(yù)定程序工作，而且還可根據(jù)不同傳感器發(fā)出的有關(guān)所洗衣物的各種參數(shù)檢測信號，自動(dòng)調(diào)整水流的強(qiáng)弱，漂洗次數(shù)，洗滌方式，洗滌時(shí)間和脫水時(shí)間等控制參數(shù)，從而達(dá)到省時(shí)，省水，省電，提高洗滌效果的目的，此種類型的洗衣機(jī)被稱為普通型智能洗衣機(jī)。為了提高洗衣機(jī)的智能性，使它對由傳感器發(fā)來的各種信號做出更加合理的反應(yīng)，在設(shè)計(jì)中引入了模糊理論，這種類型的洗衣機(jī)就是模糊型智能洗衣機(jī)。我所設(shè)計(jì)的就是基于模糊控制的洗衣機(jī)模糊控制器的控制器部分，由此可見，它包含了很多關(guān)鍵部分。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以單片機(jī)8051為核心，同時(shí)硬件電路包括以下幾個(gè)部分。5.1電源電路電源電路由變壓器TF橋式整流器，濾波電容，穩(wěn)壓器7805組成，如圖5-1。二極管D1-D4用于隔離濾波電容與橋式整流電路，以便進(jìn)行過零檢測。7805輸出的+5V電壓和交流電源的一端相接，以組成雙向晶閘管的直接觸發(fā)電路。該部分的作用就是為數(shù)字和模擬器件提供穩(wěn)定的電壓和電流。工作過程可簡述為：220V的交流電通過變壓器變成所需要的電壓值，然后通過橋式整流器將交流電壓變成脈動(dòng)直流電壓，濾波電容的作用則是把脈動(dòng)直流電壓中的紋波去掉，使電壓波形平滑；此種類型的電壓會(huì)隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度的變化而變化，穩(wěn)壓電路的作用就是維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。另外，7805輸出的+5v電壓和交流電源的相線相接用來驅(qū)動(dòng)雙向晶閘管。為了防止電網(wǎng)過電壓而對變壓器造成損害，還在變壓器的兩個(gè)輸入端子之間接入了一個(gè)壓敏電阻。圖5-1電源電路Fig.5-1Powercircuit5.2檢測電路檢測電路是整個(gè)系統(tǒng)輸入的關(guān)鍵。它們分別是電源電壓檢測電路，過零檢測電路，內(nèi)桶平衡檢測電路，溫度檢測電路，布量布質(zhì)檢測電路和渾濁度檢測電路，水位檢測電路。5.2.1電源電壓檢測電路由濾波電容C5和調(diào)整電位器W1組成，如圖5-2當(dāng)電源電壓下降時(shí)，電位器W1抽頭會(huì)靈敏地反映電源電壓的變化，并由單片機(jī)的端口進(jìn)行檢測。圖5-2電源電壓檢測電路Fig.5-2Powersupplyvoltagedetectioncircuit5.2.2過零檢測電路由電阻R1，R2，晶體管TR1和反相器7404組成。當(dāng)橋式整流器輸出整流信號為正時(shí)，TR1截止。TR1輸出的信號經(jīng)7404反相后送單片機(jī)的端口。只要交流電源過零就會(huì)產(chǎn)生中斷請求信號，這樣單片機(jī)就可以在程序中把中斷次數(shù)加以計(jì)數(shù)作為洗滌過程中的定時(shí)。圖5-3過零檢測電路Fig.5-3Zerodetectioncircuit5.2.3內(nèi)桶平衡檢測電路由平衡開關(guān)K和電阻R35組成，如圖5-4.它檢測內(nèi)桶運(yùn)行時(shí)候的平衡轉(zhuǎn)臺，當(dāng)出現(xiàn)不平衡時(shí)，開關(guān)K被壓閉合（開關(guān)接通時(shí)，內(nèi)桶不平衡），單片機(jī)的端口輸入低電平。內(nèi)桶平衡電路實(shí)質(zhì)上是一個(gè)開關(guān)，如果衣物在桶內(nèi)偏離重心，在甩干時(shí)就會(huì)出現(xiàn)撞桶現(xiàn)象，撞捅時(shí)開關(guān)就會(huì)斷開，一般規(guī)定撞桶三次即視為不平衡。另外，該開關(guān)還與洗衣桶桶蓋相連，在洗衣過程中，捅蓋打開就相當(dāng)于開關(guān)斷開，出于安全原因，洗衣過程中桶蓋是不允許打開的，從此種角度來說，該電路又成為安全開關(guān)，只是撞桶過程與桶蓋打開過程的開關(guān)斷開時(shí)間不同，撞桶過程的時(shí)間較短。圖5-4內(nèi)桶平衡檢測電路Fig.5-4DetectionCircuitbarrelsinthebalance5.2.4溫度檢測電路由溫度傳感器MTS102和兩個(gè)運(yùn)算放大器LM358以及有關(guān)電阻電容組成如圖5-5。其中第一級LM358用作阻抗隔離器，第二級LM358為放大器。檢測結(jié)果送入單片機(jī)的端口。5.2.5渾濁度檢測電路由紅外發(fā)光二極管D3和紅外接收管TR3構(gòu)成的紅外線傳感器和有關(guān)電阻組成，如圖5-5所示。不同渾濁度的水從D3和TR3之間流過時(shí)，使紅外信號的強(qiáng)弱變化不同，送入單片機(jī)的端口的信號大小反映衣物的臟污程度。5.2.6水位檢測電路由電位器W3和相關(guān)機(jī)械部件組成，如圖5-5所示。當(dāng)水位變化使W3中心抽頭產(chǎn)生位移時(shí)，送入單片機(jī)的端口的信號產(chǎn)生相應(yīng)變化。水位傳感器主要由空氣室，膜片，調(diào)節(jié)螺絲的組成。空氣室的出口和缸體連通，注入水以后，空氣室和連通管道中的空氣被壓縮，壓力變大，他又推動(dòng)鐵心運(yùn)動(dòng)，改變了線圈的電感量L。電感量的變化就反映了水位的變化。圖5-5溫度、水位、渾濁度檢測電路Fig.5-5Temperature,waterlevels,turbiditydetectioncircuit5.2.7布量布質(zhì)檢測電路由電機(jī)M2，二極管D4，電阻R21以及光敏三極管TR9，電阻R19和反相器7404組成，如圖5-6所示。其中發(fā)光二極管D4和TR9構(gòu)成光電耦合管，用于隔離交直流信號以及產(chǎn)生布量和布質(zhì)信號。圖5-6布量布質(zhì)檢測電路Fig.5-6Clothofclothofdetectioncircuit5.3主機(jī)電路主機(jī)電路就是以單片機(jī)為核心。各種傳感器等輸入設(shè)備將檢測出來的各種信號輸入單片機(jī)，而單片機(jī)的主要功能就是將這些信號進(jìn)行一系列的處理，最終得到各種輸出信號，單片機(jī)的輸出信號用來控制水位等變量?？梢哉f，主機(jī)電路是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)所在。5.4顯示電路顯示電路由晶體管，發(fā)光二極管，發(fā)光數(shù)碼管和相應(yīng)的電阻組成。具體如下電路圖可知。圖5-7鍵盤及顯示電路Fig.5-7Thekeyboardanddisplaycircuit圖5-8參數(shù)時(shí)間顯示電路Fig.5-8Parametersofthetimedisplaycircuit5.5驅(qū)動(dòng)電路以光電耦合器4N40為核心。它是常用的單向晶閘管輸出型光電耦合器，也稱固態(tài)繼電器。當(dāng)輸入端有15～30mA電流時(shí)，輸出端的晶閘管導(dǎo)通，輸出端的額定電壓為400V，額定電流為300mA。輸入輸出端隔離電壓為1500V～7500V。4N40的第6腳是輸出晶閘管控制端，不使用此端時(shí)，此端可對陰極接一個(gè)電阻。4N40接口電路如下：圖5-9光電耦合器Fig.5-94N40上圖中輸出的電壓可以直接加載到執(zhí)行元件上，從而通過啟動(dòng)它們實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的最后控制。達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。5.6報(bào)警電路蜂鳴器在洗衣機(jī)中主要有三個(gè)用途：1)響應(yīng)有效按鍵，表明此次按鍵操作有效；2)洗衣過程結(jié)束時(shí)鳴叫提示；3)洗衣過程中出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)通過蜂鳴器報(bào)警。電路如圖5-10所示。報(bào)警電路以三極管為核心。三極管采用小功率三極管9013，這種三極管是種PNP管，當(dāng)控制信號為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，發(fā)出聲音。當(dāng)控制信號為低電平時(shí)，三級管截止，不發(fā)出聲音。電容的主要作用是消除高頻信號。蜂鳴器的額定電壓為+5v，當(dāng)控制信號為高電平時(shí)，發(fā)出聲音報(bào)警。圖5-10報(bào)警電路Fig.5-10AlarmCircuit5.7控制電路輸出控制電路的作用就是將MCU的控制信號作用于執(zhí)行器件上。采用雙向晶閘管作為功率元件。晶閘管(SCR)是一種三端固態(tài)器件，一般只工作于導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)，由于使SCR導(dǎo)通所需要的驅(qū)動(dòng)電流極小，它的輸出負(fù)載電流和輸入驅(qū)動(dòng)電流之比大于1000，所以是較為理想的大功率開關(guān)器件；但由于SCR內(nèi)部的反饋特性，一旦導(dǎo)通，既使門控電流消失它也不會(huì)截止，只有當(dāng)SCR的外加電壓降到零(此時(shí)SCR的陽極電流為零)時(shí)它才會(huì)截止。交流電每半個(gè)周期都會(huì)過零一次，開關(guān)截止不成問題，因此，它在交流功率開關(guān)電路中應(yīng)用十分廣泛。雙向晶閘管就是將兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管集成在一起，使用同一個(gè)門極端子，這樣，無論加在器件上的電壓為正或?yàn)樨?fù)，都可用門極信號使之導(dǎo)通。晶閘管作為一種功率元件，具有體積小，耐壓高，容量大，效率高，維護(hù)簡單，控制靈敏等優(yōu)點(diǎn)，但它的過載和抗干擾能力較差，在設(shè)計(jì)過程中必須采取相應(yīng)措施加以防范。圖5-11控制電路Fig.5-11Controlcircuit控制電路共5路，由觸發(fā)電路和相應(yīng)的雙向晶閘管組成。雙向晶閘管TA1，TA2用來控制主電機(jī)M2；TA3用于控制洗滌劑投入電機(jī)M1；TA4控制進(jìn)水電磁閥L1；TA5控制排水電磁閥L2。電路如圖所示。此外，還有工作啟/停和狀態(tài)設(shè)定電路。N1是洗衣機(jī)全自動(dòng)的啟/停按鍵；N2是功能選擇按鍵，它可以設(shè)定洗衣機(jī)從某個(gè)程序開始工作。

6軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)6.1程序框圖6.1.1模糊控制器軟件設(shè)計(jì)由主程序，中斷服務(wù)程序和各種子程序等組成。主程序如圖6-1：圖6-1洗衣機(jī)模糊控制器模糊控制主程序Fig.6-1Themainprocedureoffuzzycontrollerfaintnessofwashersescontrol圖6.2中給出洗滌過程的程序框圖。首先在不同水位（通常安排在1/4和1/2水位）下，先后完成布量，布質(zhì)的檢測。在通過排水的透射率檢測衣物的臟污程度和臟污性質(zhì)。在完成上述檢測后，對這些量進(jìn)行模糊推算，并以它們的模糊量作為前件進(jìn)行模糊推理，從而獲得最佳注水量（水位），洗滌劑投量，洗滌時(shí)間和水流，然后進(jìn)入正式洗滌過程。圖6-2洗滌過程的整體程序Fig.6-2Thewholeprocedureofthewashingprocess6.1.2在洗衣機(jī)模糊控制器中由單片機(jī)的中斷口引入了定時(shí)中斷請求，在交流電過零時(shí)產(chǎn)生，模糊控制器響應(yīng)中斷后，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。在中斷服務(wù)程序中，首先，保護(hù)寄存器中的各種數(shù)據(jù)，然后，進(jìn)行各種判斷處理，最后，判斷工作狀態(tài)，一旦進(jìn)入模糊洗衣狀態(tài)就進(jìn)行相應(yīng)的進(jìn)水，測溫，布量檢測，洗滌，漂洗，排水，脫水等功能處理。同時(shí)，根據(jù)生活中經(jīng)常要洗的衣物分為襯衫，牛仔服，棉衣，毛毯等，設(shè)定他們的洗滌模式，并且通過功能鍵可以選擇不同模式。中斷程序如圖：圖6-3定時(shí)中斷服務(wù)程序流程圖Fig.6-3Theflowchartofsettlementandbreaking6.1.3功能程序也就是各種功能子程序。主要有定時(shí)子程序，鍵盤處理子程序，顯示處理子程序，水位測量子程序，渾濁度測量子程序，布量布質(zhì)測量子程序，漂洗處理子程序，模糊運(yùn)算子程序等等，它們主要供主程序和中斷程序調(diào)用[11]。以下將分別介紹。圖6-4顯示子程序Fig.6-4Sub-proceduresofmanifestation6.2程序設(shè)計(jì)flag_mianyibit00h；棉衣flag_niuzaibit01hflag_chenshanbit02hflag_maotanbit03hflagequ30h；記錄按鍵按下自檢org00hajmpmainorg000bh；系統(tǒng)默認(rèn)的T0中斷服務(wù)程序入口地址ljmpT0org0013h；INT1的中斷服務(wù)程序入口地址ljmpINT1main:；主程序movr0,#7fh；內(nèi)部寄存器初始化，低128字節(jié)清零clraloop_1:mov@r0,adjnzr0,loop_1；低128字節(jié)清零movsp,#50h ；內(nèi)部堆棧初始化setbit0；將INT0定義為下降沿觸發(fā)中斷setbit1movtmod,#06h；定義T0工作在計(jì)數(shù)器模式2movth0,#0ffh；給T0附初值movtl0,#0ffhsetbpx1；將INT1的優(yōu)先級置為最高movie,#86h；開INT1和T0的中斷l(xiāng)oop_main:；循環(huán)查詢jbflag_on,normal；判斷開/啟鍵是否按下，若按下則正常模糊洗滌jbflag_mianyi,func_mianyi；判斷棉衣的功能鍵盤是否按下jbflag_niuzai,func_niuzaijbflag_chenshan,func_chenshanjbflag_maotan,func_maotansjmploop_mainnormal:；正常的模糊洗滌模式clrea；清除總中斷，禁止所有按鍵按下callfunc_xidi；洗滌程序callfunc_piaoxicallfunc_tuoshuicallfunc_clear；清除所有的標(biāo)志位setbea；開中斷ajmploop_mainfunc_mianyi:clrea；模式只能為棉衣模式，無法更改calldata_mianyi；調(diào)用棉衣的設(shè)定數(shù)據(jù)并裝入程序當(dāng)中callfunc_xidi；調(diào)用洗滌程序callfunc_piaoxicallfunc_tuoshuisetbeaajmploop_mainfunc_niuzai:clreacalldata_niuzaicallfunc_xidicallfunc_piaoxicallfunc_tuoshuisetbeaajmploop_mainfunc_chenshan:calldata_chenshancallfunc_xidicallfunc_piaoxicallfunc_tuoshuisetbeaajmploop_mainfunc_maotan:clreacalldata_maotancallfunc_xidicallfunc_piaoxicallfunc_tuoshuisetbeaajmploop_mainorg2000h T0:；按鍵服務(wù)子程序pusha；現(xiàn)場保護(hù)，將A和PSW保護(hù)起來pushpswjbp2.5,go_1；判斷開/啟鍵是否按下，若為低電平則表示按下calldelay_10ms；調(diào)用10毫秒延遲程序，去除抖動(dòng)jbp2.5,quit；繼續(xù)判斷開/啟鍵是否按下，若為高平則表示有干擾jnbp2.5,$；等到鍵松開clrp1.5；使揚(yáng)聲器響calldelay_500ms；調(diào)用500毫秒延遲程序，使揚(yáng)聲器響500毫秒setbp1.5；關(guān)閉揚(yáng)聲器setbflag_on=1 ；置開/啟標(biāo)志位為1ajmpquit；退出中斷go_1:；看功能鍵是否按下jbp2.6,quit；若功能鍵為高電平，則退出中斷，不執(zhí)行任何程序calldelay_10msjbp2.6,quitjnbp2.6,$clrp1.5calldelay_500mssetbp1.5incflag ；標(biāo)志字節(jié)加1mova,flag；將標(biāo)志字節(jié)放入A當(dāng)中cjnea,#5,go_00；當(dāng)A等于5的時(shí)候，將FLAG送入立即數(shù)1movflag,#1；將立即數(shù)1賦給FLAGgo_00:；看FLAG是否為1，若是則為棉衣模式mova,flagcjnea,#1,go_2；不相同的時(shí)候跳轉(zhuǎn)到go_2setbflag_mianyi；置棉衣模式標(biāo)志位ajmpquit ；中斷退出go_2:mova,flagcjnea,#2,go_3setbflag_niuzaiajmpquitgo_3:mova,flagcjnea,#3,go_4setbflag_chenshanajmpquitgo_4:mova,flagcjnea,#4,quitsetbflag_maotanquit:；中斷退出程序poppsw；現(xiàn)場恢復(fù)，恢復(fù)PSW和A的值popareti；中斷返回語句delay_10ms:movr6,#10；給R6賦立即數(shù)10loop_m:movr7,#250loop_n:；循環(huán)標(biāo)號nop；空指令nopdjnzr7,loop_n；循環(huán)R7中的次數(shù)，250次djnzr6,loop_mret；子程序返回send_data:；74LS164發(fā)送一個(gè)字節(jié)的子程序movr5,#8；一個(gè)字節(jié)循環(huán)的次數(shù)為8次，mova,dat；將要發(fā)送的數(shù)送到A當(dāng)中l(wèi)oop_send:rlca；左移一位movsda,c；將C里面的值送到數(shù)據(jù)線上（74LS164上的A和B）setbscl；時(shí)鐘線置1，提供一個(gè)上升沿clrscl；時(shí)鐘線置0djnzr5,loop_send；循環(huán)8次ret；子程序返回delay_500ms:movr7,#50loop_500ms:calldelay_10msdjnzr7,loop_500msretxianshichengxu:；顯示子程序movdat,shuju0callsend_data；把dat里面的數(shù)送到A中，進(jìn)行顯示movdat,shuju1callsend_datamovdat,shuju2callsend_dat