畢業(yè)設(shè)計(jì)--洗衣機(jī)模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　將模糊理論應(yīng)用于洗衣機(jī)上是實(shí)現(xiàn)家電產(chǎn)品更新?lián)Q代的重要手段，本文介紹了一種具有自學(xué)習(xí)功能的模糊智能洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案，它是以單片機(jī)MC6805R3為核心，通過傳感器對(duì)布量，布質(zhì)，水溫，渾濁度的檢測，將得到的數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)MC6805R3以實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的智能控制，提高洗衣質(zhì)量。文中還介紹了系統(tǒng)的軟硬件組成并較詳細(xì)介紹了采用動(dòng)態(tài)監(jiān)視

2、的方法實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)自學(xué)習(xí)的功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：模糊控制 自學(xué)習(xí)洗衣機(jī) 傳感器 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Will blur the theory to apply will be realizes the electrical</p><p>　　appli

3、ances product renewal important method on the washer, this article introduced one kind had from the study function fuzzy intelligent washer design proposal, it was take monolithic integrated circuit MC6805R3 as the core,

4、 through the sensor to the cloth quantity, the cloth nature, the water temperature, the opacity examination, the data transmission which obtained by realizes the washer intelligent control for monolithic integrated circu

5、it MC6805R3, enhanced washes clothes the quality. In th</p><p>　　KEYWORDS： Fuzzy control From studies the washer Sensor</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要

6、I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p>　　第一章 引 言1</p><p><b>　　第二章3</b></p><p>　　2.1 模糊控制的基本思路3</p><p>　　2.2 模糊控制洗衣機(jī)的基本設(shè)計(jì)思路4</p>

7、<p><b>　　第三章5</b></p><p>　　3.1 模糊全自動(dòng)洗衣機(jī)的模糊推理5</p><p>　　3.2 模糊洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)9</p><p>　　3.2.1電源電路10</p><p>　　3.2.2洗衣機(jī)狀態(tài)檢測電路10</p><p>　　3.

8、2.3顯示電路11</p><p>　　3.2.4輸出控制電路11</p><p>　　3.3 洗衣機(jī)物理量檢測12</p><p>　　3.3.1渾濁度的檢測12</p><p>　　3.3.2 布量和布質(zhì)的檢測14</p><p>　　3.3.3 水溫檢測15</p><p>　

9、　3.3.4 水位的檢測15</p><p>　　3.4 檢測軟件框圖16</p><p>　　3.5 洗衣機(jī)的自學(xué)習(xí)功能18</p><p><b>　　總 結(jié)20</b></p><p><b>　　參考資料：21</b></p><p><b>　

10、　致 謝22</b></p><p><b>　　Contents</b></p><p>　　AbstractI</p><p>　　ABSTRACTII</p><p>　　First chapter introduction1</p><p>　　Second chap

11、ter3</p><p>　　2.1 fuzzy controls basic mentalities3</p><p>　　2.2 fuzzily controls the washer the basic design mentalit4</p><p>　　Third chapter5</p><p>　　3.1 fuzzy c

12、ompletely automatics washers fuzzy reasoning5</p><p>　　3.2 fuzzy washers control system logical organizations9</p><p>　　3.2.1 power circuits10</p><p>　　3.2.2 washers conditions e

13、xamination electric circuit10</p><p>　　3.2.3 display circuits11</p><p>　　3.2.4 outputs control circuit11</p><p>　　3.3 washers physical quantities examine12</p><p>　

14、　3.3.1 opacities examinations12</p><p>　　3.3.2 cloths quantities and the cloth archery target examines14</p><p>　　3.3.3 water temperatures examine15</p><p>　　3.3.4 water levels e

15、xaminations15</p><p>　　3.4 examinations softwares diagram16</p><p>　　3.5 washers from study function18</p><p>　　Summarizes20</p><p>　　Reference：21</p><p

16、>　　Expresses thanks22</p><p><b>　　第一章 引 言</b></p><p>　　模糊控制是以集合理論為基礎(chǔ)的一種新興手段，它是模糊系統(tǒng)理論和模糊技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。自從這門學(xué)科誕生以來，它產(chǎn)生許多探索性的甚至是突破性的研究應(yīng)用成果，同時(shí)，這一方法也逐步成為人們思考問題的重要方法論。</p>&l

17、t;p>　　1995年美國的控制論專家L。A。Zadeh教授創(chuàng)立了模糊集合論，從而為描述，研究和處理模糊性現(xiàn)象提供了一種新的工具。一種利用模糊集合的理論來建立系統(tǒng)模型，設(shè)計(jì)控制器的新型方法——模糊控制也隨之問世了。模糊控制的核心就是利用模糊集合理論，把人的控制策略的自然語言轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠接受的算法語言所描述的控制算法，這種方法不僅能實(shí)現(xiàn)控制，而且能模擬人的思維方式對(duì)一些無法構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的被控對(duì)象進(jìn)行有效的控制。</p>

18、;<p>　　我們都知道在現(xiàn)實(shí)生活中的一些概念是有著明確意義的，比如說“一個(gè)”，“男人”，“貨幣”等概念，對(duì)于這些明確的概念，在數(shù)學(xué)中常常用經(jīng)典集合來表示，但是現(xiàn)實(shí)生活中不是每個(gè)概念都是很明確的，比如我門是“青年人”這個(gè)概念，你能在年齡上劃兩條線，表明在兩條線內(nèi)的就是青年人，而在其外的就截然不是青年人嗎？顯然這樣做是不行的，因?yàn)槿说纳且粋€(gè)連續(xù)的過程，一個(gè)人從少年走向青年是一日一日積累的，同樣，一個(gè)人從青年步入中年也是一

19、個(gè)漸變的過程。我們把這樣的一類概念稱之為模糊概念。模糊集合理論就是處理這些模糊概念的。</p><p>　　將模糊集合理論運(yùn)用于自動(dòng)控制而形成的模糊控制理論，在近年來得到了迅速的發(fā)展，其原因在于對(duì)那些時(shí)變的非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，當(dāng)無法獲得精確的數(shù)學(xué)模型的時(shí)候，利用具有智能的模糊控制器能給出有效的控制。例如，在煉鋼，化工，人文系統(tǒng)以及醫(yī)學(xué)心理系統(tǒng)中，要得到正確而且精密的數(shù)學(xué)模型是相當(dāng)困難的。對(duì)于這些系統(tǒng)卻具有大量的以定

20、性的形成表示的極其重要的先驗(yàn)信息，以及僅僅用語言規(guī)定的性能指標(biāo)。同時(shí)，要求過程的操作人員是系統(tǒng)的基本組成部分等。所有這些都是一種不精確性，應(yīng)用一般的控制理論是很難實(shí)現(xiàn)控制的，但是，這類系統(tǒng)由人來控制卻往往容易做到。這是因?yàn)檫^程操作人員的控制方法是建立在直觀的和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，他們憑借實(shí)踐積累的經(jīng)驗(yàn)，采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策完成控制任務(wù)，于是，人們把操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)歸納成定性描述的一組條件語句，然后運(yùn)用模糊集合理論將其定量化，使控制器得以接受人的經(jīng)

21、驗(yàn)，模仿人的操作策略，這樣就產(chǎn)生了以模糊集合理論為基礎(chǔ)的模糊控制器。模糊控制理論的提出是控制思想的一次深刻的變革，它標(biāo)志著人工智能發(fā)展到了一個(gè)新的階段。</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，模糊控制也由最初的經(jīng)典模糊控制發(fā)展到自適應(yīng)模糊控制，專家模糊控制和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)模糊控制。其實(shí)現(xiàn)方式也由最初在微型機(jī)（單片機(jī)）上用軟件方法實(shí)現(xiàn)發(fā)展到應(yīng)用模糊控制開發(fā)出計(jì)算機(jī)進(jìn)行直接控制。</p>

22、<p>　　模糊控制作為智能領(lǐng)域中最具有實(shí)際意義的一種控制方法，已經(jīng)在家用電器自動(dòng)化領(lǐng)域和其他很多行業(yè)中解決了傳統(tǒng)控制方法無法或者是難以解決的問題，取得了令人矚目的成效。已經(jīng)引起了越來越多的控制理論的研究員和相關(guān)領(lǐng)域的廣大工程人員的極大興趣。但是就目前的狀況來看，尚缺乏重大的突破，因此模糊控制無論在理論和應(yīng)用上都有待于進(jìn)一步的深入研究和探討。</p><p>　　以洗衣機(jī)為例，早期人們洗衣時(shí)用洗衣板

23、，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。我國的模糊研究是從1976年開始的，而在1992年前尚無在家電產(chǎn)品上應(yīng)用．1992年四月輕工部系統(tǒng)企業(yè)在重慶召開了首屆“全國家用電器模糊技術(shù)應(yīng)用研討會(huì)重點(diǎn)研究了國外洗衣機(jī)模糊控制的范例。使我國在家電模糊控制領(lǐng)域中發(fā)展自己的產(chǎn)

24、品，適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)人們對(duì)電器方便快捷準(zhǔn)確的要求。</p><p>　　本文介紹了一種具有自學(xué)習(xí)功能模糊智能洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方法。</p><p><b>　　第 二 章</b></p><p>　　2.1 模糊控制的基本思路</p><p>　　在設(shè)計(jì)一個(gè)模糊控制的洗衣機(jī)前，我門必須先弄懂關(guān)于模糊控制的基本思路，這樣才

25、能在對(duì)模糊控制器的學(xué)習(xí)過程中得到我門想要的設(shè)計(jì)方法和必要的理論依據(jù)。</p><p>　　模糊控制通過對(duì)模糊邏輯和近似推理方法，把人的經(jīng)驗(yàn)形式化、模型化，變成計(jì)算機(jī)可以接受的控制模型，讓計(jì)算機(jī)代替人來進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)控制，為實(shí)現(xiàn)模糊控制，語言變量的概念可作為描述受動(dòng)控制策略的基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展為一種新型的控制器——模糊控制器8，設(shè)計(jì)模糊控制器必須解決以下三個(gè)問題：</p><p>　　（

26、1）輸入量、輸出量的模糊量化；</p><p>　?。?）建立模糊控制規(guī)則或模糊控制表；</p><p>　?。?）輸出信息的模糊判決。</p><p>　　模糊控制原理框圖如圖2-1所示。</p><p>　　S——系統(tǒng)的設(shè)定值，是精確量。</p><p>　　e，c——系統(tǒng)偏差與偏差變化率，均是精確量。</p

27、><p>　　E，C——經(jīng)模糊量化處理后，偏差與偏差變化率變成的模糊量。</p><p>　　U——模糊量的偏差與偏差變化率經(jīng)模糊控制規(guī)則，近似推理處理后，得到模糊量的控制作用U。</p><p>　　u——對(duì)模糊量的控制作用U，經(jīng)模糊判決，得到模糊控制器輸出的精確量的控制作用u，去控制被控對(duì)象。</p><p>　　在圖2-1中，由模糊量化模糊

28、化模塊、模糊控制規(guī)則模塊和模糊判決模塊組成的是模糊控制器。</p><p>　　模糊控制器其實(shí)就是一臺(tái)微機(jī)，它可以是系統(tǒng)機(jī)，也可以是由完全模糊硬件來實(shí)現(xiàn)的模糊控制器，也可以是單片機(jī)。本文講述的正是用單片機(jī)作模糊控制器來實(shí)現(xiàn)整個(gè)模糊控制的。</p><p>　　2.2 模糊控制洗衣機(jī)的基本設(shè)計(jì)思路</p><p>　　在對(duì)模糊控制有了一定了解后我們很容易就能確定我

29、門設(shè)計(jì)的著手方向。</p><p>　　所以模糊控制(也稱自適應(yīng)控制)全自動(dòng)洗衣機(jī)由硬件(模糊控制器)和軟件(模糊芯片)組成，本文著重介紹硬件部分。</p><p>　　模糊控制器一般是由驅(qū)動(dòng)部分、光傳感器、水位傳感器、衣物量和布質(zhì)傳感器、溫度傳感器、微處理器組成，由各傳感器得到數(shù)據(jù)．送入微機(jī)處理，驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)工作。通過我門選定的單片機(jī)，我們可以把通過各個(gè)傳感器得來的信號(hào)在單片機(jī)中進(jìn)行模糊處

30、理然后得到微機(jī)可識(shí)別的信號(hào)，從而達(dá)到洗衣機(jī)的全自動(dòng)洗滌。</p><p><b>　　第 三 章</b></p><p>　　3.1 模糊全自動(dòng)洗衣機(jī)的模糊推理</p><p>　　在設(shè)計(jì)一個(gè)模糊洗衣機(jī)的時(shí)候，我們必須考慮到模糊控制器的規(guī)則問題，這些都可以通過對(duì)日常生活的經(jīng)驗(yàn)中得到，我們可以對(duì)洗衣機(jī)洗滌過程中遇到的典型量實(shí)行模糊推理，從

31、而得到想要的一種規(guī)則。</p><p>　　而在模糊洗衣機(jī)中，渾濁度，布質(zhì)，布量等最常見的量都是通過對(duì)現(xiàn)行狀態(tài)的檢測再通過模糊推理得出的。</p><p>　　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。</p><p&

32、gt;　　在洗衣機(jī)中，布質(zhì)和布量是無法直接通過物理傳感器測出的，所以它們的求取都是采用間接的方法。布質(zhì)、布量與洗滌的過程有很大的關(guān)系。所以，除了骯臟程度之外，模糊推理還考慮布質(zhì)和布量。</p><p>　　模糊洗衣機(jī)是一個(gè)多輸入多輸出的控制系統(tǒng)。在實(shí)際中，模糊推理的前件和后件之間關(guān)系對(duì)于不同的因素至少有所不同。例如，骯臟程度和水溫可以確定洗滌投放的衣量和洗滌時(shí)間，而布量、布質(zhì)等可以確定水位和水流、脫水時(shí)間等。因此

33、，在推理中把有關(guān)前件和后件進(jìn)行處理。這種處理分為主要因素推理和順序因素推理兩種?？紤]到洗衣機(jī)過程中的兩種情況，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。</p><p>　　洗滌劑濃度推理中，其規(guī)則如下：</p><p>　　如果渾濁度高，則洗滌劑投入量大；</p><p>　　如果渾濁度偏高，則洗滌投

34、入量偏大；</p><p>　　如果渾濁度低，則洗滌劑投人量小。</p><p>　　在洗衣推理中，推理規(guī)則如下：</p><p>　　如果布量少，布質(zhì)以化纖偏多，而且水溫高，則水流為特弱，洗滌時(shí)間特短；</p><p>　　如果布量多，布質(zhì)以棉布偏多，而且水溫低，則把水流定為特弱，洗滌時(shí)</p><p><b&

35、gt;　　間定為特長。</b></p><p>　　在這一過程中，我門可以得出相關(guān)的洗衣機(jī)模糊控制表.</p><p>　　表3-1 洗衣機(jī)的模糊推理表</p><p>　　如洗衣推理表所示，它給出了洗衣推理的所有規(guī)則。很明顯這些規(guī)則的前件有三個(gè)因素，后件有兩個(gè)因素。故它們也是一種多輸人多輸出推理。對(duì)于輸人量．即前件各個(gè)因素的模糊量定義不同。布量的模糊

36、量為?！岸唷?、“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” 。而輸出量， 即后件中，水流的模糊量取“ 特強(qiáng)” ，“強(qiáng)”，“ 中” ，“ 弱” ．“ 特弱” ，時(shí)間的模糊量取“特長” ，“長”， “中” ，“短” ，“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)間的模糊量如圖示。</p><p>　　圖

37、3-2 水溫、布量、時(shí)間模糊量圖</p><p>　　對(duì)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，以簡明的形式產(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，

38、作為主要因素推理，顯然有：</p><p>　　如果渾濁度高，則洗滌劑投入量大；</p><p><b>　　…..</b></p><p>　　另一種主要因素推理有：</p><p>　　如果布量多，而且水溫高，則水流為強(qiáng)，洗滌時(shí)間為中；</p><p><b>　　…..</b

39、></p><p>　　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：</p><p>　　如果洗滌劑投入量大，則洗滌時(shí)間長；</p><p>　　如果洗滌劑投入量中，則洗滌時(shí)間中；</p><p><b>　　…..</b></p><p>　　當(dāng)順序推

40、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。</p><p>　　在模糊推理中，需要考慮推理的前件和后件，也即是推理的輸人條件和輸出結(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種條件，而從這些條件求取水位．洗滌時(shí)間和水流，漂洗方式和脫水時(shí)間等。故而，模糊洗衣機(jī)的推理如圖所示。</p><

41、p>　　圖 3-3 模 糊 推 理 圖 </p><p>　　3.2 模糊洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)</p><p>　　有上面的模糊推理，我們要規(guī)定模糊控制器的模糊規(guī)則就容易了很多。</p><p>　　所以為了實(shí)現(xiàn)上面的模糊推理，我們這里選用了單片機(jī)MC6805R3作為洗衣機(jī)的核心控制器來真正實(shí)現(xiàn)上述要求，達(dá)到我門想要的完全的洗

42、衣機(jī)自動(dòng)化。在整個(gè)控制過程中，單片機(jī)MC6805R3和模糊控制軟件起了關(guān)鍵作用。</p><p>　　單片機(jī)MC6805R3對(duì)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示。這個(gè)系統(tǒng)包括電源電路，洗衣機(jī)狀態(tài)檢測電路，顯示電路和輸出控制電路。</p><p>　　圖 3-4 MC6805R3邏輯結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.2.1．電源電路</p><

43、p>　　電源電路由變壓器TF、橋式整流器、濾波電容和集成穩(wěn)壓電容7805組成。電源電路中還有二極管D1，它的作用用于隔離濾波電容與橋式整流電路，以使進(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</p><p>　　3.2.2．洗衣機(jī)狀態(tài)檢測電路</p><p>　　狀態(tài)檢測電路一共有7個(gè)。它們分別是內(nèi)桶平衡檢測電路、衣質(zhì)衣量檢測電路、過

44、零檢測電路、電源電壓檢測電路、溫度檢測電路、水位檢測電路和渾濁度檢測電路。</p><p>　　內(nèi)桶平衡電路由平衡開關(guān)K和電阻RS5組成，它由于檢測內(nèi)桶運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)是否平衡穩(wěn)定。</p><p>　　衣質(zhì)衣量檢測電路由電機(jī)M2、二極管D4，D5 電阻R21以及光敏三極管Tr2電 阻R19和反相器7404組成。其中D4是發(fā)光二極管，它和Tr2組成光電耦合管．用于隔離交直流信號(hào)的以及產(chǎn)生衣質(zhì)和

45、衣量信號(hào)。</p><p>　　過零檢測電路由電阻R3、R2、晶體管Tr1。和反相器7404組成。當(dāng)橋式整流器產(chǎn)生全披整流信號(hào)輸出時(shí)，則馬上通過R1送到晶體管Tr1的基極，當(dāng)整流信號(hào)為正時(shí)．則Tr1導(dǎo)通，整流信號(hào)為零時(shí)，則Tr1截止;Tr1輸出信號(hào)再由7404反相之后送到單片機(jī)MC6805R3的一INT端。很明顯，只要電源過零就會(huì)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)。</p><p>　　電源電壓檢測電路由整

46、流二極管D2，濾波電容C5和調(diào)整電位器W1組成，由于D2只是進(jìn)行半波整流，所以，當(dāng)電源下降時(shí)，電位器W1的抽頭也會(huì)較靈敏反映電源下降的情況，電源電壓的變化情況由MC6805R3的AN端進(jìn)行檢測。</p><p>　　溫度檢測電路由MTS102，LM358和有關(guān)電阻電容組成。其中MTS102是水溫檢測器，第一級(jí)LM358用作阻抗隔離器，第二級(jí)LM58用作放大器，檢測結(jié)果送入到MC6805R3的AN端。</p&

47、gt;<p>　　水位檢測器則電位器W4和相應(yīng)的機(jī)械部件組成，當(dāng)水位變化時(shí)會(huì)使W5和中心軸頭產(chǎn)生位移．故送入到MC6805R3的AN3端的信號(hào)大小也產(chǎn)生變化。</p><p>　　渾濁度檢測電路由紅外發(fā)光管D3和紅外接收管TR3。和有關(guān)電阻組成。被檢測的水從D1和Tr3。之間流過，不同渾濁度的水從中流過時(shí)，使紅外信號(hào)的強(qiáng)弱變化不同，故送到MC6805R3的AN3端的信號(hào)大小反映了衣服的骯臟程度。&l

48、t;/p><p>　　3.2.3．顯示電路</p><p>　　顯示電路由晶體管Tr10,Tr11,Tr12,Tr13 、發(fā)光二極管D6,D12 ;7段發(fā)光二極管顯示器LED1 ,LED2、LED3和相應(yīng)的電阻組成，其中晶體管Tr10～Tr11是作為掃描開關(guān)管，用于選擇D6～D7,LED1，LED2或LED3；而LED1～LED3用于顯示定時(shí)時(shí)間；D5～D7用于顯示洗衣機(jī)的現(xiàn)行工作狀態(tài)<

49、/p><p>　　3.2.4．輸出控制電路</p><p>　　輸出控制電路由觸發(fā)器電路和相應(yīng)的雙向晶閘管組成；控制電路一共有5路。L1是進(jìn)水電磁閥，L2是排水電磁閥,M1是自動(dòng)洗滌劑投人電機(jī)，M2是主電機(jī)。其中雙向晶閘管TA1, TA2 。用于控制主電機(jī)M3；的正反轉(zhuǎn)；TA8用于控制洗滌劑投入電機(jī);TA3用于控制進(jìn)水電磁閥;TA4用于控制排水電磁闊。所有的雙向晶閘管都采用第1、2象限觸發(fā)。&

50、lt;/p><p>　　使用了上述電路之外，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)工作的啟／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)程序開始進(jìn)行工作。</p><p>　　所有的電路都在單片機(jī)MC6805R3的控制下工作。由于MC6805R3有較多的I／O端口。對(duì)洗衣機(jī)這種需要檢測和控制的功能較多的家用電器是十分合適的，它可以使系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)達(dá)到十分簡潔的形式</p&

51、gt;<p>　　3.3 洗衣機(jī)物理量檢測 </p><p>　　洗衣機(jī)在洗衣過程中起決定作用的物理量有布質(zhì)、布量、渾濁度、水溫等四種。這些物理量都需要采用一定的方法檢測出來，并且轉(zhuǎn)換成單片機(jī)MC8805R3能接受的形式送人單片機(jī)中，才能進(jìn)行處理和執(zhí)行模糊推理。這些物理量可以通過上面講到的圖3-4中的檢測電路得到，通過MC6805R3I/O端口連接，可以把檢測電路檢測得到的信號(hào)傳給單

52、片機(jī)。</p><p>　　3.3.1．渾濁度的檢測</p><p>　　衣物的臟污程度、骯臟性質(zhì)和洗凈程度等都需要檢測，以便進(jìn)行工作過程的整定的控制。渾濁度的檢測是采用紅外光電傳感器來完成的。利用紅外線在水中的連光率和時(shí)間的關(guān)系，通過模糊推理，以得出檢測的結(jié)果而這個(gè)結(jié)果就</p><p><b>　　可以用于控制推理。</b></p&g

53、t;<p>　　渾濁度檢測器的結(jié)構(gòu)和安裝情況如圖3-4所示 紅外發(fā)射管和紅外接收管分別安裝在排水管的兩側(cè) 在紅外發(fā)射管中通以一定的恒定電流，使紅外線的一定的強(qiáng)度發(fā)射，紅外接收管中接收到的紅外強(qiáng)度反映了水的渾濁程度。</p><p>　　圖3-5 光傳感器</p><p>　　在圖3-5中，(a)表示了紅外光傳感器的安裝情況;(b)表示水的渾濁度較高時(shí)的紅外線透光率變低的情況

54、；(c)表示水的渾濁度較低時(shí)，紅外線透光率較好的情況。</p><p>　　根據(jù)紅外接收管所接收到的紅外線強(qiáng)度，就可以得出水的渾濁度。通過實(shí)際+可知在洗滌中紅外線透光率的變化情況以及有關(guān)因素的關(guān)系。這種關(guān)系如圖3-6所示。在圖3-6(a)中給出了洗滌開始到漂洗結(jié)束的整個(gè)過程透光率的變化曲線。從曲線看出，隨著洗滌的開始．衣物中的污物溶解于水,使透光率下降 同時(shí)隨著洗滌劑的投入，衣物中的污物進(jìn)一步溶解和脫落于水，故透

55、光串進(jìn)一步下降，并到達(dá)到一個(gè)最低值;然后，隨著漂洗的進(jìn)行，衣物變干凈，水質(zhì)也變清，從而使紅外透光率漸新升高，最后達(dá)到初始值。一般而言，當(dāng)透光率再次達(dá)至 初始值時(shí)，說明衣物洗滌干凈，這時(shí)可以停止漂洗。</p><p>　　圖 3-6 透光率曲線圖</p><p>　　圖3-6(b)表示了衣物輕度污臟和重度污臟，進(jìn)行洗滌時(shí)紅外線透光率的變化曲線。重污時(shí)透光率較差;輕污時(shí)，透光率較高。利用

56、這種特別可以別衣物的污臟程度。</p><p>　　圖3-6(c)表示了衣物的污臟性質(zhì)。油污時(shí)透光率較高．泥污時(shí)透光率較低。</p><p>　　圖3-6(d)表示了洗滌劑的類型。液體洗滌劑透光率較高．粉劑洗滌劑透光率較低。</p><p>　　按照?qǐng)D3-6給出的透光率曲線，就可以根據(jù)洗衣機(jī)中水的透光率來判別衣物的污臟程度、污臟性質(zhì)以及洗滌劑的種類。從而可以接此去進(jìn)

57、行洗滌過程控制．</p><p>　　3.3.2、布量和布質(zhì)的檢測</p><p>　　布量和布質(zhì)的檢測是在洗滌之前進(jìn)行的。在水位為一定的時(shí)候，布量和布質(zhì)的不同就會(huì)產(chǎn)生不同的布阻抗．通過給定一定的水位，然后在這個(gè)給定水位的條件下使主電機(jī)進(jìn)行間斷旋轉(zhuǎn)，則不同布阻抗就會(huì)使主電機(jī)制動(dòng)的性能不同，利用主電機(jī)在不同布阻抗時(shí)的制動(dòng)特性就可以推斷出布質(zhì)和布量．不同布質(zhì)和布量的布阻抗如圖3-7所示．從圖中

58、可知：硬質(zhì)布的布阻抗較高．軟質(zhì)布的布阻抗較低。但兩者有同樣布阻抗的區(qū)間。</p><p>　　圖 3-7 硬、軟質(zhì)布阻抗曲線圖</p><p>　　在進(jìn)行布質(zhì)和布量檢測時(shí)。首先注人一定的水位，然后啟動(dòng)主電機(jī)旋轉(zhuǎn)，按著斷電讓主電機(jī)以慣性繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)直到停止。在主電機(jī)斷電的時(shí)間內(nèi)．由于主電機(jī)的慣性，所以它處于發(fā)電機(jī)狀態(tài){并且會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢輸出。隨著布阻抗的大小不同，主電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)的時(shí)間長

59、短不同。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，當(dāng)然。主電機(jī)發(fā)電時(shí)間長．布阻抗就小，主電機(jī)發(fā)電時(shí)間短，布阻抗就高。</p><p>　　3.3.3、水溫檢測</p><p>　　水溫檢測由溫度檢測器MTS102執(zhí)行。由于MTS102有線性度好，對(duì)溫度敏感等特點(diǎn)故采用它對(duì)常溫檢測有較大的優(yōu)點(diǎn)。在電路中，采用兩個(gè)運(yùn)算放大器對(duì)MTS102的輸出信號(hào)進(jìn)行處理．一個(gè)

60、用于隔離阻抗。一個(gè)用于信號(hào)放大。這個(gè)電路結(jié)構(gòu)如MC6805R3對(duì)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖的ANt端所接的電路。水溫一般為4℃-40℃;在一些特殊的洗衣機(jī)中，有時(shí)會(huì)加人熱水，則水溫較高．但水溫一般不會(huì)超過60℃。因?yàn)?，水溫太高?duì)衣物有一定的影響。</p><p>　　3.3.4，水位的檢測</p><p>　　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(duì)于模糊控制的洗衣機(jī)．要

61、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</p><p>　　圖 3-8 水位

62、檢測圖</p><p>　　通過對(duì)衣物物理量的檢測，我門可以得到我門模糊推理所需要的所有原始信息，給單片機(jī)設(shè)定模糊控制規(guī)則，從而最后實(shí)現(xiàn)我門要求的結(jié)果。</p><p>　　3.4 檢測軟件框圖</p><p>　　在對(duì)模糊控制洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)中，為了讓洗衣機(jī)能自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗滌衣物，我就得為其設(shè)計(jì)一個(gè)控制軟件程序，這里我們給出其檢測軟件框圖。</p>

63、<p>　　控制軟件由主程序、各種子程序和中斷服務(wù)程序組成。</p><p>　　主控程序如圖3-9所示．所有模糊推理在洗滌之前都基本執(zhí)行完畢。所以．在程序，一般判別出是啟動(dòng)之后．就開始進(jìn)行一系列的檢測工作和推理工作．在推理工作完畢之后，就開始進(jìn)入 洗滌過程．</p><p>　　在洗滌過程中如果產(chǎn)生故障則系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行報(bào)警。</p><p>　　圖 3-

64、9 洗衣機(jī)控制軟件流程圖</p><p>　　3.5 洗衣機(jī)的自學(xué)習(xí)功能</p><p>　　為了使洗衣機(jī)更具有智能化的功能，我門可以讓洗衣機(jī)具有各種條件及洗衣過程自學(xué)習(xí)的能力，其學(xué)習(xí)功能包括：</p><p>　　1 環(huán)境自學(xué)習(xí)的功能</p><p>　　(1)外部環(huán)境自學(xué)習(xí)</p><p>　　(2)用戶習(xí)慣自

65、學(xué)習(xí)</p><p><b>　　2 狀態(tài)自學(xué)習(xí)功能</b></p><p><b>　　(1)外部狀態(tài)</b></p><p>　　其自學(xué)習(xí)子程序如圖。</p><p>　　自學(xué)習(xí)需要一個(gè)較大的存儲(chǔ)表，程序設(shè)計(jì)時(shí)存儲(chǔ)器的合理分配比較重要。在這里我們依靠指針采用動(dòng)態(tài)監(jiān)視的方法來完成自學(xué)習(xí)的功能。&l

66、t;/p><p>　　傳統(tǒng)的全自動(dòng)洗衣機(jī)有兩種，一種是機(jī)械控制式，一種是單片控制式。無論采用什么方式，它們都需進(jìn)行人為的洗滌程序選擇．衣質(zhì)和衣量選擇，然后才能投人工作。在本質(zhì)上講，這種洗衣機(jī)還稱不上是全自動(dòng)的，最多只能稱為半自動(dòng)的。我們上面講到的關(guān)于模糊洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)，是一種實(shí)現(xiàn)真正意義上的全自動(dòng)的一種思路。它是一個(gè)多輸入多輸出的系統(tǒng)，它的洗滌過程具有真正的智能化，不需要人的干預(yù)就能自動(dòng)把衣服洗干凈。而且還能學(xué)習(xí)用戶的

67、洗滌習(xí)慣，并把學(xué)習(xí)的結(jié)果當(dāng)作另外一種模糊推理的前件形成另一種工作方式。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　目前模糊控制已經(jīng)風(fēng)靡全世界，特別是在家電方面更是異軍突起，模糊邏輯技術(shù)已經(jīng)是21世紀(jì)的核心技術(shù)之一，在廣大的家電市場，模糊類的家電占有的比例也越來越大。</p><p>　　現(xiàn)代洗衣機(jī)技術(shù)的發(fā)展史其實(shí)某個(gè)程度

68、上也反映了社會(huì)科技的變革規(guī)律，從機(jī)械到單片機(jī)再到模糊智能控制，這些發(fā)展都象征著人類對(duì)科學(xué)的不懈追求，和對(duì)美好生活的渴望。</p><p>　　我國在1992年后對(duì)家電的模糊控制的應(yīng)用有了很大的發(fā)展，在模糊洗衣機(jī)的領(lǐng)域也有了長足的進(jìn)步，但是隨著人們的生活水平的提高，我們?cè)絹碓叫枰奖闳诵曰碾娖鱽韼椭覀?。所以如何利用模糊控制在家電上就成了我們必須要更進(jìn)一步去理解和探討的問題了，在這模糊控制方面我相信在未來將有更

69、好的前景。</p><p><b>　　參考資料：</b></p><p>　　[1] 李士勇,〈〈模糊控制 神經(jīng)控制和智能控制論〉〉,哈爾賓工業(yè)大學(xué)出版社,1997</p><p>　　[2] 王慶香,〈〈自學(xué)習(xí)模糊智能洗衣機(jī)的一種設(shè)計(jì)方案〉〉,自動(dòng)化與儀表,2002（4）P20</p><p>　　[3] “單片機(jī)與

70、模糊控制講座，第十講”, “電腦”雜志,1994（6）</p><p>　　[4] 王玉梅,〈〈全自動(dòng)洗衣機(jī)的模糊控制系統(tǒng)〉〉,</p><p>　　[5] 孫平,張德升,〈〈全自動(dòng)洗衣機(jī)模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)〉〉</p><p>　　[6] 樓忠良,金松 ,〈〈模糊控制技術(shù)應(yīng)用于洗衣機(jī)的初步研究〉〉</p><p><b>　　

71、致 謝</b></p><p>　　在這次設(shè)計(jì)中我遇到了很多的難題，對(duì)模糊控制這門學(xué)科產(chǎn)生了很大的興趣，在學(xué)習(xí)模糊控制理論的過程中得到了指導(dǎo)老師很大的幫助，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，我體會(huì)到了查閱圖書的重要性，網(wǎng)絡(luò)的效率，通過查閱圖書和網(wǎng)絡(luò)資源給我很多的幫助。查閱了很多論文，也給了我很多的設(shè)計(jì)方法和技巧。</p><p>　　所以很感謝我的指導(dǎo)老師，我一起生活的朋友，他們都給了我很