智能洗衣機控制系統(tǒng)設計畢業(yè)設計

摘要洗衣機是現(xiàn)代家庭必備電器之一。伴隨科學技術的發(fā)展，人工智能技術逐漸應用于家用電器中。人們對洗衣機的規(guī)定在不停地提高，老式的全自動洗衣機已經(jīng)不能完全知足人們的需求。智能洗衣機應運而生。

本設計為基于模糊控制理論的微電腦程控式的智能洗衣機設計。應用模糊控制可以實現(xiàn)對洗滌進程中的水位和洗滌時間的合理控制。洗滌進程中，洗衣性能自動檢測出布量和布質(zhì)，自動地肯定水位和洗滌時間，使衣物可以到達最佳的洗滌效果。

系統(tǒng)的硬件重要包括主控芯片，電源電路，驅(qū)動電路，傳感器電路，顯示電路，鍵盤輸入電路等。由于本次設計采用了功能壯大的AT89C52單片機為主控制芯片，因此系統(tǒng)具有控制能力強，硬件簡樸，工作靠得住等長處。關鍵詞：AT89C52單片機；智能洗衣機；模糊控制AbstractThewashingmachineisoneoftheessentialelectricalappliancesofthemodernfamily.Withthedevelopmentofscienceandtechnology，artificialintelligencetechnologyisgraduallyappliedinhouseholdtherequirementsforwashingmachineisconstantlyimproving，thetraditionalautomaticwashingmachinecannotmeettheneedsofpeople.Intelligentwashingmachinescametobeing.

Thispaperdescribesthesystemdesignofmicrocomputerprogrammedintelligentwashingmachinesbasedonthefuzzycontroltheory.Theapplicationoffuzzycontrolcanreasonablycontrolthewaterlevelandwashingtimeinwashingprocess.Intheprocessofwashing，Intelligentwashingmachinecanautomaticallydetecttheamountofclothandthetypeoffabric，automaticallymakesurewaterlevelandwashingtime，makeclothingsreachthebestcleaningeffect.

Systemhardwaremainlyincludesthemaincontrolchip，thepowersupplycircuit，drivecircuit，sensorcircuit，displaycircuit，thekeyboardinputcircuit，etc.Becauseitequippedwiththepowerfulsinglechipmicro-computernamedAT89C52，thiswashingmachinehasmanyadvantagesoveritsstrongcontrollingability，simplehardwarestructureandsoon.

Keywords:AT89C52singlechip;Intelligentwashingmachine;fuzzycontrol目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要 IAbstract II1緒論 1洗衣機的發(fā)展狀況概述 1模糊控制理論簡述 2智能洗衣機的設計方案 32系統(tǒng)概述 5系統(tǒng)構造簡介 5重要芯片及元器件簡介 63系統(tǒng)硬件電路設計 15系統(tǒng)電源電路 15溫度檢測電路 15水位檢測電路 15濁度檢測電路 16液晶顯示電路 16迅響電路 17鍵盤輸入電路 17驅(qū)動電路 18負載檢測電路 184系統(tǒng)軟件設計 20智能洗衣機實現(xiàn)的關鍵技術 20系統(tǒng)重要流程圖 24系統(tǒng)程序代碼 29附錄： 31致謝 321緒論洗衣機的發(fā)展狀況概述1．洗衣機的發(fā)展史洗衣服是每一種家庭都無法逃避的家庭勞動。洗衣機的出現(xiàn)給人們的生活帶來了相稱大的以便，它的普及大大減少了大多數(shù)家庭的體力勞作。1858年，美國人漢密爾頓·史密斯制成了第一臺洗衣機。1874年，美國人比爾·布萊克斯發(fā)明了第一臺人工攪動式洗衣機，使得“手洗時期”受到了挑戰(zhàn)。19美國人研制出了第一臺電動式洗衣機。19美國瑪塔依格企業(yè)生產(chǎn)出了第一臺攪拌式洗衣機。1932年美德克斯航空企業(yè)研制成功了第一臺前裝式滾筒式洗衣機，這臺機衣性可以使洗滌、漂洗、脫水三個環(huán)節(jié)在同一種滾中操作。與此同步，世界各地也接踵出現(xiàn)了洗衣機。洗衣機工業(yè)迅速迅猛地發(fā)展起來。1937年第一臺自動洗衣機問世。1955年日本研制出波輪式洗衣機。60年代日本出現(xiàn)了半自動洗衣機。70年代生產(chǎn)出了波輪式套桶全自動洗衣機。70年代后期以電腦控制的全自動洗衣機在日本問世。80年代“模糊控制”開始應用于洗衣機中，使得洗衣性可以通過模糊控制使洗衣機操作加倍簡樸，實現(xiàn)智能化。近半個多世紀里，在工業(yè)發(fā)達國家，全自動洗衣機技術獲得廣范的應用，其年總產(chǎn)量及社會普及率均以到達相稱高的水平。2．我國洗衣機的發(fā)展現(xiàn)實狀況洗衣機在中國起步較晚，1978年才開始正式生產(chǎn)家用洗衣機。伴隨改革開放的不停深切，經(jīng)濟的持續(xù)增長，人民生活水平的普遍提高，人們對于洗衣機的熟悉也在不停發(fā)展，進入80年代后，中國洗衣機行業(yè)一直維持著旺盛的發(fā)展形勢。目前，洗衣機在我國都市乃至廣大農(nóng)村已獲得大范圍的普及。中國洗衣機市場正處在迅速更新?lián)Q代階段，市場潛力龐大，伴隨家用電器的自動化、智能化發(fā)展，人們對于洗衣機的期望也愈來愈高。1983年，中國洗衣機產(chǎn)量由1978年的400臺增至365萬臺。爾后全國遍地都大規(guī)模的引進國外先進洗衣機技術。中國的洗衣機發(fā)展突飛猛進，先進技術的引進、吸取和創(chuàng)新，極大地增進了中國洗衣機的生產(chǎn)能力和產(chǎn)業(yè)質(zhì)量。通過三十年的發(fā)展，我國的洗衣機年產(chǎn)量已位于世界第一，將近為世界總年產(chǎn)量的四分之一。3．智能洗衣機的發(fā)展前景洗衣機是一種家庭中不可或缺的家用電器，其發(fā)展速度十分迅速，老式洗衣機由于功能的需要和技術的局限，手動控制按紐愈來愈多。而洗衣機的運用操作者一般是家庭婦女、老人、保姆等，相對而言這些人的文化程度較低，很難掌握對的使用方法，導致多功能洗衣機功能上的揮霍，不能做到盡量的節(jié)水、節(jié)電、省時。不僅中國如此，據(jù)美國消費者協(xié)會亦調(diào)查到：“在家用電器中，一般的美國人常常運用的功能鍵只有20%～30%，有80%的家庭婦女不能掌握其全數(shù)使用方法。”因此控制簡樸并且功能完善的家用電器就愈來愈受歡迎。因此老式的洗衣機已經(jīng)遠不能知足人們追求現(xiàn)代化的規(guī)定。新型的智能洗衣機應運而生。所謂智能洗衣機是微處置器和模糊控制技術引入到老式自動洗衣機中的產(chǎn)物。它擁有高度自動化、智能化、人性化的特點，不僅可以實現(xiàn)進水、洗滌、漂洗、脫水等一系列進程的自動完畢，還可以模擬老式人工手洗的操作方式，總結(jié)人工手洗的操作經(jīng)驗，通過模糊推理和模糊控制來實現(xiàn)洗衣機的全自動化和智能化。由于智能洗衣機采用了微電腦控制，擁有較大的程序存儲能力，在洗衣機內(nèi)部存儲了諸多種洗滌模式，可由顧客任意選擇，可以最大程度的節(jié)省水、電、洗滌劑，使衣物可以在盡量短的時間內(nèi)用最不磨損衣物的方式將衣物洗到盡量的潔凈。智能洗衣機的出現(xiàn)可以深入變化人們的方式，讓人們的生活加倍簡樸，更少煩雜。在生活水平高度上升的今天，人們將時間愈來愈少的分派在沒必要要的機械操作中，智能洗衣機的市場需求十分龐大。有業(yè)內(nèi)人士表達，尖端洗滌技術的革新所體現(xiàn)出的洗衣方式加倍重視健康和個性化，已在市場發(fā)展中倍受歡迎。模糊控制理論簡述“模糊”是人類感知萬物、獲取知識、思維推理、決策實行的重要特性。1965年，“模糊控制理論”由美國學者加利福尼亞大學著名專家首度提出。模糊控制是一種以數(shù)學為基礎，運用語言規(guī)則表達方式和先進的計算機技術，由模糊推理進行裁決的高級控制方略。模糊控制屬于智能控制范圍，現(xiàn)已發(fā)展成人工智能領域中的一種重要分支，其理論發(fā)展迅速，應用領域廣范，控制效果明顯。與老式控制理論相較，模糊控制有兩大不可比擬的長處：第一，模糊控制在許多應用中可以有效且便捷的實現(xiàn)人的控制方略和經(jīng)驗，這一長處自從模糊控制誕生以來就一直受到人們親密的關注；第二，模糊控制不需要被控對象的數(shù)學模型即可實現(xiàn)很好的控制，這是由于被控對象的動態(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。目前模糊控制被愈來愈多的應用于各個領域，尤其是被普遍應用于家電系列中，基于模糊控制的洗衣機就是其中的一種經(jīng)典實例。智能洗衣機整個工作進程的控制是由單片機控制系統(tǒng)實現(xiàn)的，由單片機、穩(wěn)壓電源、信號檢測模塊、振蕩器、蜂鳴器、功能鍵、顯示電路、驅(qū)動電路等構成。智能洗衣機運用數(shù)字單片機構成硬件構造，由軟件進行模糊化，模糊推理和反模糊化作業(yè)。智能洗衣機的設計方案1．洗衣機控制面板本次設計的智能洗衣機概念為基于模糊控制的微電腦程控式套桶波輪型洗衣機。其控制面板分為兩個部份：按鍵部份和顯示部份。按鍵部份包括了三個按鍵：電源鍵、程序鍵、啟動/暫停鍵。（1）電源鍵：手動按下電源鍵，即將電源接入至洗衣機系統(tǒng)。（2）程序健：選擇工作模式。（3）啟動暫停鍵：用于選擇啟動或臨時停止兩種工作狀態(tài)。顯示部份由一種發(fā)光二極管和一種LCD12864液晶顯示屏構成，其中發(fā)光二極管指示電源是不是接通，液晶顯示屏顯示洗滌模式、洗滌狀態(tài)及剩余時間。2．智能檢測待洗衣物的智能檢測是智能洗衣性可以實現(xiàn)智能的關鍵技術之一。智能檢測運用了模糊控制原理，按照各類傳感器提供的洗滌物狀態(tài)和洗衣機運行參數(shù)進行模糊推理。通過對布量、布質(zhì)、溫度、濁度的檢測來肯定洗滌進程中的洗滌水位，洗滌時間，漂洗次數(shù)，排水時間，脫水時間等等。3．智能洗衣機工作流程人工放入待洗衣物和洗滌劑后，接通電源，選擇好洗滌模式，按下“啟動/暫停”鍵。此時洗衣機進入智檢進程。首先波輪正轉(zhuǎn)3s，斷電，初步肯定水位。然后開進水閥，進水至檢測水位，波輪正轉(zhuǎn)30s，斷電，進行布量分析判斷，肯定洗滌水位。繼續(xù)進水至已肯定的水位，波輪轉(zhuǎn)動15s，斷電，進行布質(zhì)分析判斷，溫度檢測。通過測得的數(shù)據(jù)初步得出洗滌時間，進入“洗滌”進程。洗滌有三種模式：原則洗滌模式、迅速洗滌模式、脫水模式。（1）原則洗滌模式：首先將衣物浸泡至規(guī)定的時間，然后通過電機的正反轉(zhuǎn)對衣物進行洗滌，并通過對洗滌劑濁度的分析來修正洗滌時間。洗滌完畢，電機停止轉(zhuǎn)動，接通排水閥電機，打開排水閥，開始排水。當水位抵達0水位時，進行漂洗前的脫水進程。電機通電，進行脫水。抵達預約時間后，電機斷電，稍后關閉排水閥。打開進水閥，進水至規(guī)定水位，起動電機，進行衣物的漂洗。漂洗時間到，電機停止轉(zhuǎn)動，打開排水閥進行排水，檢測水的濁度，若濁度不達標需反復漂洗程序（反復漂洗程序時要先進行脫水），漂洗程序最多反復兩次。漂洗結(jié)束后來，進行最終的脫水程序。啟動排水閥，排水至0水位，電機中斷和持續(xù)順時針轉(zhuǎn)動，抵達規(guī)準時間后，電機停止轉(zhuǎn)動，關閉排水閥，蜂鳴器提醒洗滌結(jié)束，軟件切斷電源。 （2）迅速洗滌模式：電機正反轉(zhuǎn)對衣物進行洗滌，至預約時間，進入漂洗程序。第一次漂洗完后，排水時檢測水的濁度，待脫水完畢，若測得的濁度不達標則進行二次漂洗，二次漂洗后來進行最終脫水。脫水完畢，蜂鳴器提醒洗滌結(jié)束，軟件切斷電源。 （3）脫水模式：打開排水閥進行排水，待水位為0水位，啟動電機，進行脫水，至預約脫水時間，蜂鳴器提醒脫水結(jié)束，軟件切斷電源。2系統(tǒng)概述系統(tǒng)構造簡介如圖1所示為智能洗衣機控制系統(tǒng)的構造框圖。智能洗衣機控制系統(tǒng)采用AT89C52單片機為主控制芯片。外圍電路包括電源電路，振蕩電路，復位電路，驅(qū)動電路，蜂鳴器電路，負載傳感器模塊，水位傳感器模塊，溫度傳感器模塊，濁度傳感器模塊，LCD顯示模塊，鍵盤輸入模塊等。電源電路電源電路振蕩電路復位電路鍵盤輸入溫度傳感器水位傳感器負載傳感器溫度傳感器驅(qū)動電路排水閥開關線圈進水閥電機LCD顯示蜂鳴器電路AT89C52單片機圖1 智能洗衣機構造框圖（1）電源電路本次設計中電源電路用于將220V的市交流電轉(zhuǎn)為所需要的直流電壓。220V市電先經(jīng)變壓器降壓，然后通過二極管橋式整流，電容濾波后送入集成穩(wěn)壓器進行穩(wěn)壓，然后將穩(wěn)定的直流電壓輸送給智能洗衣機控制系統(tǒng)電路的其他用電模塊。（2）驅(qū)動電路洗衣機所用的電動機，電源開關線圈，進水電磁閥，排水電磁閥均為需要220V市電來帶動的負載，而單片機不能直接控制市電，因此驅(qū)動電動在本次設計中相稱重要。本設計中采用的驅(qū)動電路由光電耦合器MOC3041和大功率晶閘管構成。MOC3041是常常運用的雙向晶閘管輸出的光電耦合器，帶過零觸發(fā)電路，輸入端的控制電流為15mA，輸出端額定電壓為400V，最大反復浪電流為1A，輸入輸出端隔離電壓為7500V，有很好的隔離性。單片機將控制信號傳遞給MOC3041的輸入端，經(jīng)MOC3041的輸出端來控制大功率晶閘管的控制端，從而由大功率晶閘管來控制對應的負載。這種設計方式可使系統(tǒng)強弱電之間具有很好的隔離效果，控制以便，性能穩(wěn)定。（3）傳感器模塊傳感器模塊包括溫度傳感器模塊，水位傳感器模塊，負載傳感器模塊和濁度傳感器模塊。傳感器模塊主假如用來將對應傳感器檢測的信號送入AT89C52單片機中。實現(xiàn)系統(tǒng)對特定信號的檢測，使洗衣機得以實現(xiàn)智能控制。（4）鍵盤輸入模塊本次設計中鍵盤輸入電路的設計是以便顧客來自行選擇洗滌模式和控制洗滌程序的啟動/暫停的。由于本次設計力爭使洗衣機運用更為簡樸，高度實現(xiàn)智能化，鍵盤按鍵僅有兩個，設計簡樸，采用獨立鍵盤形式。（5）蜂鳴器電路用蜂鳴器作為發(fā)聲元件，可以在需要的時候發(fā)作聲響，在洗衣機系統(tǒng)中可用于提醒洗衣進程結(jié)束及對洗滌進程中出現(xiàn)的故障進行報警。 重要芯片及元器件簡介1．AT89C52單片機本設計采用的主控芯片為AT89C52單片機。AT89C52單片機由ATMEL企業(yè)生產(chǎn)，屬于51系列單片機的一種，是一種低電壓、高性能的8位CMOS單片機，片內(nèi)置有通用8位中央處置器和FLASH單元，兼容MCS-51指令系統(tǒng)。AT89C52單片機存儲器采用哈佛構造，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器空間是彼此獨立，別離是具有8K可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256B的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，兩種存儲器均有各自獨立的尋址方式和尋址空間。如圖2所示為AT89C52單片機的引腳示用意。AT89C52單片機共40個引腳，有32個雙向輸入/輸出（I/O）端口，內(nèi)含2個外部中斷口，3個16位可編程準時/計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線。圖2 AT89C52單片機引腳示意圖其引腳功能如下：（1）主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源GND(Pin20)：接地線（2）外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端。當運用片內(nèi)振蕩器時，此引腳接微調(diào)電容和石英晶體；當采用外接時鐘源時，引腳接振蕩器信號。XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端。當運用片內(nèi)振蕩器時，和Pin19的接法同樣；當采用外部時鐘源時，此引腳懸空。（3）控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機械周期的高電平將使單片機復位。Vpp為第二引腳功能，當對片內(nèi)Flash進行編程時，此引腳接入編程電壓。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存容許信號。若訪問外部程序存儲器（ROM）和數(shù)據(jù)存儲器（RAM），ALE將用于鎖存低8位的地址。此時，ALE仍會以時鐘振蕩頻率的1/6輸出一種固定的脈沖信號，可用于對外輸出時鐘或準時。此外，可通過對特殊功能寄放器（SFR）中的8EH單元的D0位置位，可以嚴禁ALE操作。該位置位后，只有MOVX和MOVC指令才能把ALE激活。PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號，當為低電平時外部存儲器讀選通。EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通信號，接低電平時從外部程序存儲器讀指令，接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。（4）可編程輸入/輸出引腳（32根）AT89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，別離位P0、P一、P二、P3口，每一種口有8位（8根引腳），共32根。P0口（～）：8位雙向I/O口線。P0口是一種漏極開路的I/O口。作為輸出口，每一名都可以驅(qū)動8個TTL負載。當對某個P0端口寫入“1”時，該引腳可以用作高阻抗輸入。當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為地址總線（低8位）和數(shù)據(jù)分時復用。在這種模式下，P0不需要外加上拉電阻。P0口也可以作為I/O口運用，也可以用來接受指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，此時需要加的外部上拉電阻。P1口（～）：8位準雙向I/O口線。P1口內(nèi)部具有上拉電阻，P1口輸出緩沖器可以驅(qū)動4個TTL負載。若對P1口寫入“1”的時候，內(nèi)部上拉電阻就會把端口拉高，此時可以用作輸入口。當作為輸入口使歷時，被外部拉低的引腳由于其內(nèi)部電阻，將輸出電流。此外，和別離可以作準時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入和準時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入。P2口（～）：8位準雙向I/O口線。P2輸出緩沖器可以驅(qū)動4個TTL負載。當對P2端口寫入“1”的時候，內(nèi)部上拉電阻就會把端口拉高，此時就可以夠作為輸入口運用。當作為輸入使歷時，被外部拉低的引腳由于其內(nèi)部電阻，將會輸出電流。在訪問其外部ROM或用16位地址讀取外部RAM時，P2口就會送出高八位地址。此時，P2口運用內(nèi)部上拉發(fā)送“1”。當運用8位地址，訪問其外部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）時，P2口將會輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在Flash編程或校驗時，P2口也用于接受高8位地址和某些控制信號。P3口（～）：8位準雙向I/O口線。P3口其內(nèi)部具有上拉電阻，P2口輸出緩沖器可以驅(qū)動4個TTL負載。當對P3口寫入“1”的時候，內(nèi)部上拉電阻就會把端口拉高，此時就可以夠作為輸入口運用。當作為輸入使歷時，被外部拉低的引腳由于其內(nèi)部電阻，將會輸出電流。P3口也作為STC8C52具有第二功能的引腳運用，如表1所示。表1P3口第二功能引腳圖引腳第二功能闡明RXD串行輸入口TXD串行輸出口INT0外中斷0INT1外中斷1T0定期/計數(shù)器0T1定期/計數(shù)器1WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通2．點陣型LCD2864簡介12864是一種圖形點陣液晶顯示屏，它重要由行驅(qū)動器/列驅(qū)動器及128×64全點陣液晶顯示屏構成?？赏戤厛D形顯示，也可以顯示8×4個(16×16點陣)中文。表2為12864的引腳功能表。表212864引腳功能表引腳號引腳名稱LEVER管腳功能1VSS0電源地2VDD+電源電壓3V0——液晶顯示屏驅(qū)動電壓4D/I(RS)H/LD/I=“H”，表達DB7~DB0為顯示數(shù)據(jù)D/I=“L”，表達DB7~DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/WH/LR/W=“H”，E=“H”數(shù)據(jù)被讀到DB7~DB0R/W=“L”，E=“H→L”數(shù)據(jù)被寫到IR或DR6EH/LR/W=“L”，E信號下降沿鎖存DB7~DB0R/W=“H”，E=“H”DDRAM數(shù)據(jù)讀到DB7~DB07DB0H/L數(shù)據(jù)線8DB1H/L數(shù)據(jù)線9DB2H/L數(shù)據(jù)線10DB3H/L數(shù)據(jù)線11DB4H/L數(shù)據(jù)線12DB5H/L數(shù)據(jù)線13DB6H/L數(shù)據(jù)線14DB7H/L數(shù)據(jù)線15CS1H/LCS1＝H，選擇芯片右半屏信號16CS2H/LCS2＝H，選擇芯片左半屏信號17RETH/L復位信號，RET＝L復位18VOUT-10VLCD驅(qū)動負電壓19LED+——LED背光板電源20LED-——LED背光板電源12864LCD的指令系統(tǒng)及時序。12864液晶顯示模塊（即KS0108B及其兼容控制驅(qū)動器）的指令系統(tǒng)比較簡樸，總共只有七種。其指令表如表3所示：表312864指令表指令名稱控制信號控制代碼R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0顯示開關0000111111/0顯示起始行設置0011XXXXXX頁設置0010111XXX列地址設置0001XXXXXX讀狀態(tài)10BUSY0ON/OFFRST0000寫數(shù)據(jù)11寫數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)11讀數(shù)據(jù)3．負載傳感器負載傳感器由電動機的反電動勢檢測電路，光耦合器和濾波電路構成。可以測得電動機在不一樣階段的反電動勢.應用于洗衣機中可以通過模糊推論得出布量和布質(zhì)的信息.其電路示意圖如圖3所示：圖3 負載傳感器電路示意圖起動主電機旋轉(zhuǎn)，等電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后切斷電源，主電機由于慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動直到停止.在主電機斷電慣性旋轉(zhuǎn)時，主電機處在發(fā)電狀態(tài)，會產(chǎn)生感應電動勢輸出.若是負載較大主電機處在發(fā)電狀態(tài)的時間就長，若是負載較小則主電機處在發(fā)電狀態(tài)的時間就相對較短。如圖4所示： 整形脈沖整形脈沖時間斷電后電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定 圖4(a) 負載小整形脈沖整形脈沖時間斷電后電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定 圖4(b) 負載大圖4電機斷電后負載與整形脈沖的關系圖將負載傳感器應用于洗衣機中就可以夠以通過量次測量負載的方式來判斷衣物的布質(zhì)和布量。4．溫度傳感器DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS企業(yè)生產(chǎn)的一款超小體積，超低硬件開銷的溫度傳感器。DS18B20采用先進的單總線路數(shù)據(jù)通信，可以進行全數(shù)字的溫度轉(zhuǎn)換及輸出，其辨別率最小的公作周期為750毫秒，可檢測溫度范圍為-55℃～+125℃。它可以提供9位(二進制)溫度讀數(shù)，指示器件的溫度信息通過單線接口送入DSl8B20或從DSl8B20送出，因此從主機CPU到DSl8B20僅需一條線(和地線)，不需要顧客自行去進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。圖5為溫度傳感器DS18B20。 圖5 DS18B20DS18B20共三個引腳，引腳1接電壓地，引腳2接單數(shù)據(jù)總線，引腳3接高電平電源。5．諧振式水位傳感器諧振式水位傳感器，采用了新型的傳感原理，把水位的高下轉(zhuǎn)化成水位與頻率的對應關系，重要用于在洗衣機中作為洗衣機特定的水位傳感器運用。如圖6所示是諧振式水位傳感器的構造圖。洗衣機的水位H轉(zhuǎn)換成導管口中的氣壓，導管中的水通過通過入嘴進入氣室。由于氣室上面是封鎖的，與水位H成正比的氣壓被傳到隔閡上。隔閡上嵌裝有導板，當水位H上升時，氣壓增大，導板向上移動，當水位下降時，氣壓減少，在彈簧的作用下，導板向下移動。導板中心有導向軸，受外殼的支撐點限位，使導板上下平行移動，不致偏移。導板上有固定支架，裝有磁性元件，在導管內(nèi)氣壓作用下導板上下平行移動時，帶動磁性元件使其與線圈之間的相對位置發(fā)生轉(zhuǎn)變，因此線圈的電感量發(fā)生轉(zhuǎn)變。該電感與電容構成三點式振蕩電路，振蕩的固有頻率隨水位的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變，因此咱們只要測得振蕩頻率就可以夠測知水位。圖6 諧振式水位傳感器的構造圖圖7為水位與振蕩頻率的對應關系圖。由圖可以看出諧振式水們傳感器的輸出特性曲線大體上呈線性轉(zhuǎn)變。在洗衣機進水和排水進程中，水位從50～450mm任意一頻率的誤差可忽視不計。調(diào)試后的水位傳感器的測量氣壓的范圍為0～，電感的轉(zhuǎn)變范圍為～。當水位（0～450mm）高度一準時，與其對應的傳感器輸出頻率在（～kHz）范圍內(nèi)可以任意設定。圖7水位與振蕩頻率的對應關系圖6．濁度傳感器TS濁度傳感器是GE企業(yè)專門為了用于家電產(chǎn)品中的檢測水濁度的低本錢傳感器，重要用于洗衣機、洗碗機等產(chǎn)品的水污濁程度的測量。通過測量水的污濁程度來判斷所洗物品潔凈程度，從而肯定最佳的洗滌時間。TS濁度傳感器采用必然的紅外發(fā)光二極管作為檢測光源，穿透洗滌劑，檢測其透光強度。當光線穿過必然量的水時，光線的透過量取決于該水的污濁程度，水越污濁，透過的光就越少。光接受端把透過的光強度轉(zhuǎn)換為對應的電流大小，透過的光多，電流大，反之透過的光少，電流小。通過測量接受端電流的大小，就可以夠計算出水的污濁程度。其原理圖如圖8所示：濁度電流信號通過電阻R1轉(zhuǎn)換為0V～5V電壓信號，運用A/D轉(zhuǎn)換器進行采樣處置，單片機就可以夠獲知目前水的污濁度。圖8 濁度傳感器電路圖3系統(tǒng)硬件電路設計系統(tǒng)電源電路如圖9所示，電源電路由變壓器，橋式整流電路，電容，集成穩(wěn)壓器7815和集成穩(wěn)壓器7805構成。從集成穩(wěn)壓器7815輸出端輸出的15V電壓直接用于給V/F轉(zhuǎn)換器供電，從集成穩(wěn)壓器7805輸出端輸出的5V電壓用于給其他直流低壓部份提供電源。圖9電源電路溫度檢測電路如圖10所示，溫度檢測電路重要由溫度傳感器DS18B20來實現(xiàn)，輸出端DQ與單片機口相連，將由DS18B20檢測到的溫度信號由口送到單片機中。圖10 溫度檢測電路水位檢測電路如圖11所示為水位檢測電路。為了使計算機直接讀數(shù)，傳感器采用敏感元件，L為傳感器內(nèi)部線圈，匝數(shù)為480匝，電感量在～，初始電感量為。電容C一、C3選用63V。R5為1k，R8為。L、C一、C3構成的諧振電路與數(shù)字反向器7404連接輸出原則方波，伴隨水位的轉(zhuǎn)變，諧振頻率作對應的變化。圖11 水位檢測電路濁度檢測電路如圖12所示，濁度檢測電路由濁度傳感器和壓頻轉(zhuǎn)換電路構成。濁度傳感器輸出端Q的電壓信號送到壓頻轉(zhuǎn)換LMX31的7號引腳，LMX31將電壓信號轉(zhuǎn)換成頻率信號經(jīng)3號引腳送入到單片機中進行運算，從而判斷出洗滌劑的濁度及其轉(zhuǎn)變率。圖12 濁度檢測電路液晶顯示電路LCD12864是一種常常運用的液晶顯示屏，內(nèi)具有國標一級、二級簡體中文字庫。通過運用LCD12864可以實現(xiàn)本設計所需要的顯示效果。如圖13所示，12864的數(shù)據(jù)口與單片機的P0口相連，通過控制P0口的輸出即可調(diào)整液晶顯示的字符。RS、RW、EN為LCD與單片機之間的讀寫控制信號，通過對其控制可以實現(xiàn)對LCD的讀寫控制。圖13 液晶顯示電路迅響電路如圖14所示，AT89C52的與9012的基極相連。當輸出高電平時，9012截止，蜂鳴器不發(fā)生；當輸出低電平時，9012導通，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲。圖14 訊響電路鍵盤輸入電路本設計采用獨立鍵盤進行手動控制。如圖15所示，獨立鍵盤共有兩個按鍵，其中一種按鍵用于選擇洗滌模式，另一種用于控制洗衣機的啟動和暫停。圖15 鍵盤輸入電路驅(qū)動電路本設計中驅(qū)動電路由光電耦合器MOC3041和大功率晶閘管構成。如圖16所示，當MOC3041的2號引腳為高電平時，5號和6號引腳之間不導通，大功率晶閘管不導通，對應負載斷電；當MOC3041的2號引腳為低電平時，其5號和6號引腳之間導通，大功率晶閘管導通，對應的負載處在啟動狀態(tài)，驅(qū)動負載工作。 圖16 驅(qū)動電路負載檢測電路負載檢測電路是本次設計中洗衣性能實現(xiàn)智能檢測的關鍵電路。其電路圖如圖17所示。經(jīng)電動機兩頭輸出的感應電動勢前后通過半波整流，光耦，濾波送入到單片機的口進行分析檢測出負載信息。圖17負載檢測電路圖4系統(tǒng)軟件設計智能洗衣機實現(xiàn)的關鍵技術1．布質(zhì)布量及濁度的檢測（1）布量檢測洗衣機的額定洗凈率是按額定容量設計的。當衣物量減少時，由于衣物間的摩擦和翻騰都發(fā)生了轉(zhuǎn)變，其洗凈率也會發(fā)生轉(zhuǎn)變，尤其是衣物量與額定洗滌容量相差較大時，這個轉(zhuǎn)變尤其明顯。按照模糊控制的規(guī)定，咱們專門研究了衣物量轉(zhuǎn)變時，洗凈率與水位、洗滌時間的關系。洗滌電機帶動負載運轉(zhuǎn)時，忽然切斷電源，由于慣性作用，會維持短時間旋轉(zhuǎn)，這時轉(zhuǎn)子剩磁切割定子繞組而產(chǎn)生感應電勢，該電勢可以從定子繞組兩頭檢出。由于衣物的阻尼作用，電機轉(zhuǎn)速迅速下降，感應電勢對應衰減，其衰減時間與衣物量成必然比例。由于測反電勢的方式不需增長專用傳感器，只需從電機起動電容兩頭掏出信號，通過隔離、放大、整形后，由計算機檢測出反電勢的脈沖個數(shù)，即可獲得衣物量的信息。布量與整形脈沖數(shù)的關系如圖18所示。(a)布量多整形脈沖(a)布量多整形脈沖斷電后電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時間整形脈沖時間電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定(b)布量少圖18布量與整形脈沖數(shù)的關系圖（2）布質(zhì)檢測衣物纖維大體上可以分為棉質(zhì)和化纖兩大類。對棉質(zhì)衣物，由于污質(zhì)易于滲透纖維里，因此洗滌較為困難，同步，棉質(zhì)衣物易于吸水變沉，使衣物在洗滌進程中翻騰困難。對于化纖衣物，污質(zhì)一般只會粘附于衣物表面，而不會滲于纖維內(nèi)部，因此較易洗滌。因此，對于不一樣衣質(zhì)類型其洗滌方式有所不一樣。棉質(zhì)衣物和化纖衣物在不一樣水位有不一樣的阻尼，反應在電機停轉(zhuǎn)時感應電勢的脈沖個數(shù)的特性如圖19。脈沖數(shù)n水位高時脈沖數(shù)n水位高時水位低時棉布混紡化纖圖19棉質(zhì)衣物和化纖衣物的阻尼特性從圖中可以看出，當衣物是化纖時，兩種測定進程中獲得的脈沖數(shù)差值較小，而衣物是棉質(zhì)時，兩種測定進程中獲得的脈沖數(shù)差值較大。（3）濁度的檢測衣物的臟污(包括臟污程度和臟污性質(zhì))檢測是由紅外光電傳感器，通過度析透光率的轉(zhuǎn)變關系，從而檢測臟污程度和臟污性質(zhì)。圖20為洗滌進程中，紅外光電傳感器透光率的轉(zhuǎn)變曲線。從圖20（a）可以看出，臟污程度較重的，在洗滌一段時間后，透光率轉(zhuǎn)變較大;臟污程度較輕的，在洗滌一段時間后，透光率轉(zhuǎn)變較小。圖20(b)中的兩條曲線在洗滌一段時間后比較靠近，但其轉(zhuǎn)變速度不一樣樣。對于油污性質(zhì)的臟污，由于其溶解速度慢，因此透光率的轉(zhuǎn)變率較小;反之，對于泥性臟污，由于易于脫落，因此透光率的轉(zhuǎn)變較大。因此，可通過檢測紅外光電傳感透光率轉(zhuǎn)變的絕對量和相對量，檢測衣物的臟污程度和臟污性質(zhì)。為了檢測衣物的污濁程度，采用如下特殊處置進程：在洗滌的進程中檢測濁度，濁度的檢測點在電機停止的時隙中完畢。此時洗滌劑較為安靜，水中氣泡揮發(fā)氣泡的影響較小，污濁度檢測的誤差較小。在排水進程中檢測濁度，要等排水管中排水狀態(tài)穩(wěn)定后方可檢測濁度。臟污程度重臟污程度重臟污程度低洗滌時間透光率圖20（a）臟污程度與洗滌時間的關系油污洗滌時間泥污透光率圖20（a）油污和泥污與洗滌時間的關系圖20 臟污洗滌時間與透光率的關系對濁度傳感器輸出信號的采樣和處置，就是持續(xù)采樣10個數(shù)據(jù)，累加取平均值，將獲得數(shù)據(jù)作為成果。數(shù)據(jù)采樣處置進程可以在中斷中進行。洗滌進程中濁度的轉(zhuǎn)變率檢測為兩次濁度測量成果的差值來判斷，當差值在必然的范圍內(nèi)表達衣物洗凈，否則洗滌加時；排水進程中對濁度的檢測規(guī)定判斷濁度的值，當濁度值在必然范圍內(nèi)則表達漂洗潔凈，否則要進行再次漂洗。2．模糊控制規(guī)則在本次設計中，模糊控制即是運用檢測到的衣質(zhì)、衣量、水溫、濁度等信息進行分段就評估計算使其模糊化，再按照模糊規(guī)則進行推理，然后按照推理的成果來進行模糊裁決肯定最適合的水位、浸泡時間、洗滌時間、漂洗時間、脫水時間及進/排水時間。智能洗衣機的模糊控制構造如圖21所示。（1）水量的肯定若是檢測到的衣量較多，則水位為高；若是檢測到的衣量為中，則水位為中；若是檢測到的衣量較少，則水位為低。負載傳感器模糊推理溫度傳感器水位傳感器負載傳感器模糊推理溫度傳感器水位傳感器濁度傳感器漂洗時間脫水時間進水時間排水時間洗滌時間水位（2）浸泡時間的肯定若是測得的溫度為室溫，則浸泡時間短；若是測得的溫度為低溫，測浸泡時間長。（3）進/排水時間的肯定若是檢測到的衣量較多，進/排水時間較長；若是檢測到的衣量為中，進/排水時間為中；若是檢測到的衣量較少，進/排水時間較短。若是檢測到的衣量較少，排水時間較短。（4）洗滌時間的肯定如表4所示為洗滌時間的肯定規(guī)則。表4 洗滌時間的肯定規(guī)則表衣量時間水溫衣量較多衣量適中衣量較少棉多化纖多棉多化纖多棉多化纖多適溫長較長中較短短加短低溫加長長較長中較短短（5）漂洗時間的肯定如表5所示為洗滌時間的肯定規(guī)則表5 漂洗時間的肯定規(guī)則表衣量時間水溫衣量較多衣量適中衣量較少棉多化纖多棉多化纖多棉多化纖多適溫長較長中較短短加短低溫加長長較長中較短短（6）脫水時間的肯定若是檢測到的衣量較多，脫水時間較長；若是檢測到的衣量為中，脫水時間為中；若是檢測到的衣量較少，脫水時間較短。（7）濁度對時間的影響為了能盡量將衣物洗的潔凈，在洗滌的進程中同步還會對洗滌劑的濁度進行測量，若是洗滌時間到了可是濁度的轉(zhuǎn)變率不達標則認定洗衣進程尚未結(jié)束，需要調(diào)整洗滌時間，調(diào)整時間的次數(shù)最多為兩次；在每次漂洗結(jié)束后來也要對排出的洗滌劑進行濁度檢測，若此時濁度不達標則要增長漂洗次數(shù)，漂洗次數(shù)最多為3次。系統(tǒng)重要流程圖1．系統(tǒng)主程序流程圖開始開始初始化12864初始化t0轉(zhuǎn)鍵盤掃描子程序圖22 主程序流程圖2．鍵盤掃描流程圖開始開始有鍵按下？否是是啟動鍵？按下次數(shù)為3x+1？是否轉(zhuǎn)向原則洗滌模式按下次數(shù)為3x+2？轉(zhuǎn)向迅速洗滌模式轉(zhuǎn)