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寧波理工學(xué)院 課程設(shè)計（論文） 題 目 基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制器設(shè)計 姓 名 高飛 學(xué) 號 3090401097 專業(yè)班級 09通信 1班 指導(dǎo)教師 裘 君 分 院 信息科學(xué)與工程分院 完成時間 2013年1月11日 摘 要 模糊控制是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種新的非線性的控制方法，解決了一些用傳統(tǒng)方法無法解決的問題。近年來，模糊控制在家用電器控制中得到較廣泛的應(yīng)用，采用模糊控制技術(shù)的洗衣機(jī)具有自動識別衣質(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?，不僅實現(xiàn)了洗衣機(jī)的全面自動化，也大大提高了洗衣的質(zhì)量，具有很強(qiáng)的實用性和較好的發(fā)展前景。 基于模糊控制的全自動洗衣機(jī)自動控制系統(tǒng),以單片機(jī)AT89S51為核心,可以實現(xiàn)洗衣機(jī)的智能控制,提高洗衣質(zhì)量,節(jié)約能源。 基于51單片機(jī)的洗衣控制系統(tǒng)，控制面板由按鍵、指示燈和LED 顯示器組成。按鍵選擇洗衣機(jī)工作方式，指示燈配合按鍵工作，LED 顯示器則顯示洗衣機(jī)洗滌和脫水時間。洗衣機(jī)的整體電路模塊包括鍵盤矩陣、指示燈、電動機(jī)控制及電源電路?？刂瞥绦蛟O(shè)計包括定時中斷服務(wù)程序、外中斷服務(wù)程序及主程序。 關(guān)鍵詞：模糊控制；洗衣機(jī)；全自動；洗衣控制系統(tǒng)；51單片機(jī)；控制程序 Ⅰ Abstract Fuzzy control based on fuzzy mathematics is developed on the basis of a new kind of nonlinear control method to solve some of the problems can not be solved using traditional methods. Recent years, fuzzy control been more widely used in household appliances control using fuzzy control technology washing machine to automatically identify quality clothing, clothing amount, automatically identify how dirty, automatically determines the amount of water, automatically put into the proper detergent and other functions, not only to achieve a fully automated washing machine, and also greatly improve the quality of the laundry, has a strong practical and good development prospects. Automatic washing machine automatic control system based on fuzzy control, MCU AT89S51 as the core, you can achieve the intelligent control of the washing machine to improve the laundry quality, and energy conservation. Based on 51MCU laundry control system, the control panel buttons, lights, and LED display. Button to select the washing machine works, the indicator with the keys work, LED display shows the washing machine washing and dehydration time. Washing the overall circuit module comprises a keyboard matri下劃線的都檢查，好好讀一下 x, indicator, motor control and power supply circuit. The design of the control program, including the timer interrupt service routine, outside the interrupt service routine and the main program. Keywords: fuzzy control; washing machine; fully automatic; laundry control system; 51 MCU; control progra 目錄頁碼對齊 摘 要 I Abstract 1 第1章 概述 1 1.1洗衣機(jī)的概念 1 1.2洗衣機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.3洗衣機(jī)的發(fā)展趨勢 1 1.4 現(xiàn)有洗衣機(jī)存在的一些列問題 2 1.4.1漂洗不凈 洗滌劑有殘留 2 1.4.2洗衣機(jī)配重影響噪音水平 2 1.4.3 洗衣機(jī)最多能洗多少衣服 2 1.4.4 高速甩干有用么 3 1.5 本課題的目的 3 第2章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計 4 2.1洗衣機(jī)洗滌原理 4 2.2 全自動洗衣機(jī)的控制功能要求 4 2.3 硬件線路原理 5 2.3.1電源部分 5 2.3.2功能設(shè)置及控制電路 6 2.3.3 洗衣機(jī)狀態(tài)顯示 6 2.3.4 輸出控制電路 6 2.4 系統(tǒng)工作流程 7 2.4.1 主程序設(shè)計 7 2.4.2 內(nèi)部定時中斷設(shè)計 9 2.4.3 外部中斷設(shè)計 9 第3章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計 9 3.1 模糊控制的基本原理 9 3.2 模糊化在洗衣機(jī)中的應(yīng)用 11 3.3 模糊推理 13 3.4反模糊化 13 結(jié)束語 14 致謝 15 參考文獻(xiàn) 15 Ⅲ 第1章 概述 1.1洗衣機(jī)的概念 洗衣機(jī)(washing machine）是利用電能產(chǎn)生機(jī)械作用來洗滌衣物的清潔電器。按其額定洗滌容量分為家用和集體用兩類。中國規(guī)定洗滌容量在6kg以下的屬于家用洗衣機(jī)：家用洗衣機(jī)主要由箱體、洗滌脫水桶（有的洗滌和脫水桶分開）、傳動和控制系統(tǒng)等組成，有的還裝有加熱裝置。洗衣機(jī)一般專指使用水作為主要的清洗液體，有別于使用特制清潔溶液，及通常由專人負(fù)責(zé)的干洗。 1.2洗衣機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 根據(jù)機(jī)電商會研究，近年來，中國洗衣機(jī)行業(yè)一直維持著20%-30%的穩(wěn)定增長。機(jī)電商會調(diào)查結(jié)果顯示，國內(nèi)受訪消費者家中目前主流使用的洗衣機(jī)仍是全自動波輪洗衣機(jī)，但滾筒洗衣機(jī)的購買欲望在明顯上升。與此同時，節(jié)水降噪仍是洗衣機(jī)技術(shù)關(guān)注重點，國內(nèi)受訪消費者對于洗衣機(jī)的耗水量、耗電量，以及洗滌劑使用量非常關(guān)注。目前中國的洗衣機(jī)市場，雖然仍以波輪洗衣機(jī)為主，但滾筒洗衣機(jī)憑借在水耗及洗滌效率方面的優(yōu)勢對波輪洗衣機(jī)的市場替代趨勢已經(jīng)逐漸開始顯現(xiàn)。 1.3洗衣機(jī)的發(fā)展趨勢 從目前的市場上看，各洗衣機(jī)生產(chǎn)商大力推廣的概念主要是集中在“節(jié)能”、“節(jié)水”和“降噪”上，預(yù)計此趨勢在很長一段時間內(nèi)都將會是國內(nèi)洗衣機(jī)市場消費者和廠家十分關(guān)注的技術(shù)點?，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，以及人們對洗衣機(jī)使用方便的要求，使得洗衣機(jī)的全自動化成為另一個發(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、全自動化的方向發(fā)展。 1.4 現(xiàn)有洗衣機(jī)存在的一些列問題 1.4.1漂洗不凈 ？？？？ 洗滌劑有殘留 洗滌結(jié)束后，很多用戶都會發(fā)現(xiàn)殘存一些泡沫或是洗滌劑在衣物上面。同時在洗滌結(jié)束后一段時間，也會有用戶發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)仍然在往外排水。有人認(rèn)為這是洗衣機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量問題，其實不然，造成漂洗不凈的情況有很多，一個是下面會說到的甩干轉(zhuǎn)速不夠，一個是洗滌劑使用過量。 我們有時會使用過量的洗滌劑進(jìn)行清洗，而洗衣機(jī)自設(shè)程序無法改變，在原有漂洗次數(shù)過后還會殘留大量洗滌劑不能正常漂洗，就會造成一定的漂洗不凈。 另外關(guān)于在洗滌結(jié)束后仍有水排出的問題，由于我們由于投放了過多的洗滌劑，攪拌后會產(chǎn)生大量泡沫，漂洗不凈，就難免會殘留大量泡沫在洗衣機(jī)內(nèi)部。當(dāng)洗滌劑泡沫消失后，殘留的水分就會沿著排水口排水，造成繼續(xù)“排水”的假象。 1.4.2洗衣機(jī)配重影響噪音水平 消費者在購買產(chǎn)品時幾乎不會對產(chǎn)品的重量多加關(guān)注，認(rèn)為重量只是洗衣機(jī)一個無關(guān)注要的參數(shù)。其實這犯了一個比較常見的錯誤。洗衣機(jī)重量對我們使用有著不小的影響，尤其是對噪音方面。 為了解決噪音問題，廠商一方面對產(chǎn)品性能進(jìn)行改進(jìn)，產(chǎn)品設(shè)計上也進(jìn)行改良，洗衣機(jī)的重量就是其中一點。為了在高速甩干過程中保持洗衣機(jī)的平穩(wěn)，廠商便在洗衣機(jī)重量上做足了文章，增加配重就是其中最常見的方法。增加了配重，在高速甩干中，洗衣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)就會更加平穩(wěn)，噪音也就更小了。 1.4.3 洗衣機(jī)最多能洗多少衣服 每臺洗衣機(jī)都會有一個額定的洗滌容量，這個數(shù)字是我們挑選洗衣機(jī)的一個關(guān)鍵指標(biāo)。那么我們能夠洗滌能效標(biāo)識上所標(biāo)示重量的衣物嗎？ 一般來說，洗衣機(jī)洗滌額定重量的衣物應(yīng)該是沒問題的。不過我們要注意到、一個事實：很多品牌有意無意地將洗衣機(jī)容量當(dāng)作是洗衣機(jī)洗滌容量來標(biāo)注。而滾筒洗衣機(jī)的洗衣原理是靠衣物的摔打進(jìn)行洗滌，同時需要足夠摩擦來清除污跡，所以在洗滌時滾筒內(nèi)要留出足夠的空間，這也要求我們不能把內(nèi)筒裝滿進(jìn)行洗滌。因此實際使用時，使用率也就是其50%~80%左右，切不可過大或者過小的選擇我們的容積。 另外同一洗滌容量下，內(nèi)筒的直徑、內(nèi)筒的深度，會造成不同空間大小的內(nèi)筒類型，對衣物的摩擦、摔打都會有影響，所以我們在挑選洗衣機(jī)時，不光要關(guān)注洗滌容量，還要關(guān)注內(nèi)筒形狀。 1.4.4 高速甩干有用么 不少商家會把高轉(zhuǎn)速作為一個機(jī)器獨特的賣點來吸引消費者，消費者在聽信宣傳后，往往會以為高轉(zhuǎn)速下衣物能甩的更干，減少晾衣時間，從而花了更多的錢購買了一臺擁有高轉(zhuǎn)速的洗衣機(jī)產(chǎn)品。 其實洗衣機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，只是代表該產(chǎn)品能夠達(dá)到極限的轉(zhuǎn)速，但不一定能長時間維持該轉(zhuǎn)速。有時候雖然你手動調(diào)節(jié)了最高轉(zhuǎn)速，但是洗衣機(jī)都會有自檢功能，當(dāng)檢測到負(fù)載過大時，就會自動進(jìn)行降速調(diào)節(jié)。 滾筒洗衣機(jī)在800~1000轉(zhuǎn)/分的速度即可達(dá)到預(yù)期甩干效果，再高的轉(zhuǎn)速，甩干效果也不會有明顯提升。不過轉(zhuǎn)速越大，在甩干過程中產(chǎn)生的離心力也越大，所以高轉(zhuǎn)速對于降低漂洗殘留非常重要，針對上面所說的洗滌不凈，高轉(zhuǎn)速的作用，這時開始顯現(xiàn)，轉(zhuǎn)速越高，洗滌劑殘留現(xiàn)象越不明顯。 1.5 本課題的目的 本課題的目的就是設(shè)計一種比較合理的全自動洗衣機(jī)模糊控制器，這種采用模糊控制的全自動洗衣機(jī)能夠自動判斷被洗衣物的重量輕重、質(zhì)料軟硬，自動檢測洗衣桶內(nèi)水的臟污程度和污漬性質(zhì)(油污或泥污)；能自動預(yù)選水位、水流強(qiáng)度和洗滌時間，并能進(jìn)行衣物偏置的自動糾正等，也應(yīng)該能在整個洗滌過程中實施監(jiān)控，并適時調(diào)整這些運(yùn)行參數(shù)，以達(dá)到最佳的洗滌效果。 第2章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計 2.1洗衣機(jī)洗滌原理 洗衣機(jī)的洗滌原理是通過模擬人工洗滌衣物發(fā)展而來的,即通過翻滾、摩擦、水的沖刷等機(jī)械作用以及洗滌劑的表面活化作用,將附著在衣物上的污垢除掉,以達(dá)到洗凈衣物的目的?，F(xiàn)今, 大多數(shù)的洗衣機(jī)都使用以單片機(jī)作為核心控制元件來控制電動機(jī)、數(shù)碼顯示管、進(jìn)水閥、排水閥及蜂鳴器等設(shè)備,使洗衣機(jī)根據(jù)洗滌程序完成洗滌工作。 2.2 全自動洗衣機(jī)的控制功能要求 洗衣機(jī)完成洗滌過程，關(guān)鍵是對洗衣機(jī)內(nèi)的電動機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行合理的控制，保證洗滌過程的有效，節(jié)約，方便等。根據(jù)洗衣機(jī)的基本功能，硬件電路設(shè)計需要考慮：水流強(qiáng)度的問題、洗滌、漂洗、脫水時間設(shè)定長短的問題、工作時間或剩余時間顯示、工作過程中的暫停、啟動、復(fù)位、洗完后的報警等問題。 1. 強(qiáng)、弱洗滌功能。強(qiáng)洗時正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動時間各為4秒，間歇時間為1秒；弱洗時正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動時間各為3 秒，間歇時間為2秒。 2. 四種洗衣工作程序: 標(biāo)準(zhǔn)程序、經(jīng)濟(jì)程序、單獨程序和排水程序。標(biāo)準(zhǔn)程序是進(jìn)水→洗滌/ 漂洗→排水→脫水，如此循環(huán)3遍，第一遍為洗滌，時間為6 分鐘，第二、第三遍漂洗，時間分別為4分鐘和2分鐘。排水時間采用動態(tài)時間法確定, 脫水時間為2分鐘。經(jīng)濟(jì)程序與標(biāo)準(zhǔn)程序一樣，只是沒有第三遍的漂洗環(huán)節(jié)。單獨程序是進(jìn)水→洗滌(6分鐘)→結(jié)束(留水不排不脫)，排水程序是排水→脫水→結(jié)束，時間確定與上述程序相應(yīng)環(huán)節(jié)相同。 3 . 進(jìn)、排水故障自診斷功能。在進(jìn)水或排水過程中，若在一定的時間范圍內(nèi)進(jìn)水或排水未能達(dá)到預(yù)定的水位，就認(rèn)為進(jìn)、排水系統(tǒng)有故障，因此通過報警程序發(fā)出警告信號，提醒操作者進(jìn)行人工排除。 4 . 安全保護(hù)和防振動功能。脫水期間，若打開機(jī)蓋，洗衣機(jī)會自動暫停脫水；若出現(xiàn)衣物纏繞引起脫水桶重心偏移而不平衡，洗衣機(jī)會自動暫停脫水，以免振動過大，待人工處理后恢復(fù)工作。 5. 間歇驅(qū)動方式。脫水期間采取間歇驅(qū)動方式（驅(qū)動5秒，間歇2秒），以便節(jié)能。間歇期間靠慣性力使脫水桶保持高速旋轉(zhuǎn)。 6. 暫停功能。當(dāng)按下暫停鍵/ 啟動鍵時， 洗衣機(jī)須停止工作，再按該鍵，洗衣機(jī)又能按原來所選擇的工作方式繼續(xù)工作。 7. 聲光顯示功能。洗衣機(jī)各種工作方式的選擇和各種工作狀態(tài)均有聲、光提示或顯示。 2.3 硬件線路原理 采用5l系列單片機(jī)作為控制核心，主要包括電源部分、功能設(shè)置及控制電路、洗衣機(jī)狀態(tài)顯示及輸出控制電路。主要組成部件有：單片機(jī)、74LSl38譯碼器、指示燈、LED顯示器、電動機(jī)、蜂鳴器、電磁閥以及按鍵等.硬件線路圖如圖2.1所示。 圖2.1 硬件線路原理圖圖自己畫一下 2.3.1電源部分 市電先經(jīng)變壓器降壓，再經(jīng)橋式整流電路整流，最后用三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓得到5v的電壓作為整個控制器的工具體的實施方案，芯片，原理圖 作電源。 2.3.2功能設(shè)置及控制電路 （1）暫停鍵K0，接P3.3，用外部中斷l(xiāng)實現(xiàn)工作過程的暫停，根據(jù)人的需要可以進(jìn)行手工洗滌。 （2）水位開關(guān)Kl，接P1.0，水位到位時，Kl閉合。在進(jìn)水期間，系統(tǒng)不斷檢~lJKl，當(dāng)檢測到Kl閉合就停止進(jìn)水。 （3）按鍵K2，接P1.6，作為工作過程中的啟動鍵。 （4）按鍵K3,是洗衣強(qiáng)度選擇鍵，接P3.4。每按一次代表一種強(qiáng)度。分別是標(biāo)準(zhǔn)、弱洗、強(qiáng)洗和自編，由4個指示燈進(jìn)行顯示。 （5）按鍵K4，接P3.5，對洗衣時間進(jìn)行設(shè)置，并用數(shù)碼管LEDl和LED2顯示。 （6）按鍵K5，接P3.6，對漂洗、脫水次數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并用數(shù)碼管LED1顯示。 （7）壓電蜂鳴器接P1.7，做洗衣時間至0以及故障發(fā)生的報警器。 2.3.3 洗衣機(jī)狀態(tài)顯示 （1）74LS138譯碼器為3—8譯碼器，選用它可以解決I／O口線數(shù)量不足問題。從控制要求可知，洗衣機(jī)的工作模式以及工作程序必須有7中不同 的顯示加以區(qū)別。74Lsl38譯碼器的輸入端C，B，A分別接Pl.3、Pl.4、Pl.5，輸出端分別與7個發(fā)光二極管DO～D6的陰極相連，發(fā)光二極管陽極接電源。輸出端YO控I~IJDO ？？？？ “弱洗”指示燈；Y1控制Dl“標(biāo)準(zhǔn)洗”指示燈，Y2控制D2“強(qiáng)洗”指示燈，Y3控D3“ 自編”指示燈，Y4控制D4“洗衣”指示燈，Y5控制D5“漂洗”指示燈，Y6控制D6“脫水”指示燈。 （2）單片機(jī)的P0口和P2口分別接一個LED數(shù)碼管。PO用于控制低位顯示器，P2口用于控制高位顯示器。 2.3.4 輸出控制電路 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。控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)以及進(jìn)水閥和排水閥的開啟和關(guān)閉。通過觸發(fā)器電路和相應(yīng)的雙向晶閘管，電動機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)用單片機(jī)Pl.l和Pl.2進(jìn)行控制；進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥用單片機(jī)的P3.O和P3.1進(jìn)行如何通過單片機(jī)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速？ 控制。 2.4 系統(tǒng)工作流程 2.4.1 主程序設(shè)計 根據(jù)硬件設(shè)計要求，控制主程序流程圖如圖2.2所示。洗衣機(jī)通電之后，單片機(jī)上電，首先進(jìn)行程序的初始化，包括定時器0、外部中斷0、外部中斷l(xiāng)的初始化，以及各參數(shù)初值的設(shè)定。默認(rèn)洗衣強(qiáng)度為“標(biāo)準(zhǔn)洗”，漂洗次數(shù)3次。然后掃描K2、K3、K4、K5健的狀態(tài)，確定洗衣強(qiáng)度R2、洗衣時間R3和漂洗次數(shù)R4。洗衣機(jī)處于待命狀態(tài)，控制指示燈顯示洗衣強(qiáng)度，數(shù)碼管LED1和LED2顯示預(yù)設(shè)洗衣時間。當(dāng)發(fā)現(xiàn)啟動鍵K2按下，洗衣機(jī)從待命狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。完成進(jìn)水一洗滌一脫水一漂洗的循環(huán)過程。當(dāng)洗衣結(jié)束時，控制蜂鳴器發(fā)聲。圖2.3是洗衣機(jī)系統(tǒng)控制表。 圖 2.3 控制表 畫 圖2.2 主程序流程圖自己畫 圖2.4 洗滌過程程序流程圖 ①進(jìn)水程序設(shè)計 當(dāng)P3.0=l時，打開進(jìn)水電磁閥開始進(jìn)水。當(dāng)水位到達(dá)要求時，P1.0=O即水位開關(guān)Kl閉合，關(guān)閉進(jìn)水電磁閥，P3.0=0，進(jìn)水結(jié)束。 ②洗滌過程 程序設(shè)計電機(jī)正反轉(zhuǎn)均為10S，根據(jù)R2的值確定洗衣強(qiáng)度、洗衣時間R3以及電動機(jī)的間歇時間，具體見圖2.3。程序流程圖如圖2.4所示。 ③脫水、漂洗過程程序設(shè)計 脫水前先打開排水閥排水lmin。然后啟動電動機(jī)脫水lmin，并保持排水閥開啟，然后停止脫水。接著判斷漂洗次數(shù)即R4的值，若R4為0則洗衣結(jié)束，開蜂鳴器提醒洗衣結(jié)束，系統(tǒng)返回初始待命狀態(tài)；若R4不為0，則再次執(zhí)行進(jìn)水操作，進(jìn)入下一循環(huán)。程序流程圖如圖2.5所示。 圖2.5 脫水漂洗程序流程圖 圖2.7 外部中斷0程序流程圖 圖2.8 外部中斷1程序流程圖 圖2.6 內(nèi)部定時中斷程序流程圖 2.4.2 內(nèi)部定時中斷設(shè)計 工作過程中所需的各種計時均有定時器。定時中斷服務(wù)程序提供。單片機(jī)晶振頻率12MHz，定時器O選擇工作方式l，設(shè)置時間常數(shù)，每0.1S中斷一次。中斷處理程序流程圖如圖2.6所示。 2.4.3 外部中斷設(shè)計 為了防止外部電壓過高或過低對洗衣機(jī)的電器及控制硬件產(chǎn)生破壞，用外部中斷0進(jìn)行保護(hù)，如圖2.7所示。當(dāng)電壓過高或過低時，引起外部中斷0，洗衣機(jī)停止一切動作，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。 用外部中斷l(xiāng)來實現(xiàn)洗衣過程停止工作。在洗衣過程中，當(dāng)暫停鍵KO按下時，引起外部中斷l(xiāng)，轉(zhuǎn)入中斷l(xiāng)處理程序。中斷l(xiāng)處理程序?qū)⑹瓜匆聶C(jī)停止工作，并將停止前的狀態(tài)存儲起來。當(dāng)按下啟動鍵K2時，洗衣機(jī)又恢復(fù)工作。程序設(shè)計流程圖如圖2.8所示。 第3章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計 3.1 模糊控制的基本原理采用什么軟件，采用什么設(shè)計思路 模糊洗衣機(jī)通過對衣質(zhì)、衣量、衣物骯臟度及初始水位高低情況等輸入量，來決定洗滌時間、水流強(qiáng)弱、洗滌劑用量以及脫水時間等。因此，系統(tǒng)的被控對象主要是洗滌時間、水流強(qiáng)弱、洗滌劑用量及脫水時間等，即輸出量。洗衣機(jī)中被控對象的運(yùn)動規(guī)律極其復(fù)雜，很難用數(shù)學(xué)語言的形式來表達(dá)。而模糊控制無需建立被控對象的數(shù)學(xué)模型。因此適用于洗衣機(jī)控制。模糊型洗衣機(jī)無需人為按鍵設(shè)置水位、水流方式、洗滌時間、清洗時間和脫水時間，用戶只需放進(jìn)待洗衣物，按下啟動鍵，洗衣機(jī)便能自動完成洗滌過程，實現(xiàn)了真正的“全自動”。 模糊洗衣機(jī)要求控制系統(tǒng)能根據(jù)測得的衣質(zhì)、衣量情況。確定適當(dāng)水位、水流強(qiáng)度、洗滌時間、洗滌劑用量，并根據(jù)骯臟度的變化合理地修正洗滌時間，以達(dá)到節(jié)水和節(jié)能的目的。 模糊控制是一種建立在模糊數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)之上的基于規(guī)則的智能控制方法,它的理論方法、實現(xiàn)技術(shù)都和傳統(tǒng)的控制理論和技術(shù)有極大的區(qū)別. 作為一種較新的智能控制方式,模糊控制也要遵循一定的規(guī)律和法則,也即模糊控制具有一種與之相應(yīng)的機(jī)制和原理。 對于模糊控制來說,其核心在于模糊控制器。也就是說,模糊控制的機(jī)理是通過模糊控制器來體現(xiàn)的。模糊控制器的思想來自人們在生產(chǎn)實踐中對被控對象的控制。模糊控制器對被控對象的控制依據(jù)的是人類的模糊控制經(jīng)驗或意念并表現(xiàn)為模糊控制語句形式的描述。在模糊控制語句中，含有人類對環(huán)境的模糊檢測和對被控制對象的模糊命令。在人執(zhí)行的模糊控制中，對環(huán)境的模糊檢測是由人的感觀對環(huán)境進(jìn)行接觸并通過頭腦的智能過程實現(xiàn)的。而目前人們所研究的模糊控制是由計算機(jī)而不是由人去執(zhí)行的，因此在計算機(jī)中必須有能較好地完成人在模糊控制中所完成有關(guān)工作的功能。圖3.1是一模糊控制器的結(jié)構(gòu)框圖。它由模糊化接口、反模糊化接口、知識庫和決策邏輯組成，模糊控制器各部分功能分述如下: (1) 模糊化接口功能。完成被控制對象有關(guān)狀態(tài)的精確量向相應(yīng)模糊量的轉(zhuǎn)換； (2) 存儲知識庫。計算機(jī)應(yīng)能把用于模糊控制的知識庫存儲在內(nèi)部,以供知識推理時使用。知識庫由數(shù)據(jù)庫和語言控制規(guī)則庫組成。數(shù)據(jù)庫即是隸屬函數(shù)集,語言控制規(guī)則庫即是模糊控制規(guī)則庫； (3) 決策功能。它是模糊控制器的核心功能。模糊控制器模擬人類的決策能力進(jìn)行模糊決策； (4) 反模糊接口功能。其作用是把模糊控制器執(zhí)行決策后產(chǎn)生的模糊控制量轉(zhuǎn)換成合適的精確控制量。模糊控制器的工作過程簡述如下：知識庫用于存儲模糊量和模糊控制規(guī)則,并向模糊化接口提供模糊量的隸屬函數(shù)形態(tài)。這樣，模糊化接口在接收到外部的精確量輸入后,就可將其轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的模糊量及隸屬度。知識庫也向反模糊化接口提供模糊量的隸屬函數(shù)形態(tài),反模糊化接口則根據(jù)輸出的模糊量及隸屬度,轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的精確量。同時,知識庫向決策邏輯提供控制規(guī)規(guī)則,由決策邏輯執(zhí)行推理過程,推斷出輸出模量。 圖3.1 模糊控制器的結(jié)構(gòu)框圖 3.2 模糊化在洗衣機(jī)中的應(yīng)用 智能型洗衣機(jī)的控制器是一個多輸入、多輸出的控制系統(tǒng), 它應(yīng)用了模糊控制技術(shù)。輸入變量有布質(zhì)、布量、臟污程度、臟污性質(zhì)、溫度。輸出變量有水位、水流、洗滌時間、脫水時間、洗滌劑投放量、漂洗方式和次數(shù)六種結(jié)果。為了使控制效果既好又使控制簡單, 采取矛盾分析方法, 具體策略是:1根據(jù)布質(zhì)、布量確定水位高低和水流強(qiáng)度；2根據(jù)布質(zhì)、布量和溫度確定初始的洗衣時間；3根據(jù)洗滌過程中的渾濁度信息來修正實際的洗滌時間長短和漂洗次數(shù)的多少。 1. 水位設(shè)定的模糊控制 (1)模糊量的定義: 布質(zhì)的模糊子集為{化纖,棉布}；布量的模糊子集為{少,中,多}；水位的模糊子集為{少,低,中,高}； 根據(jù)經(jīng)驗和實驗數(shù)據(jù),各模糊子集的隸屬函數(shù)采用梯形與三角形隸屬函數(shù),模糊變量布質(zhì)、布量、水位的隸屬函數(shù)如圖2、圖3、圖4 所示。 (2)根據(jù)實際操作經(jīng)驗可總結(jié)出如表1所示的水位模糊控制規(guī)則表。 2. 水流強(qiáng)度的模糊控制 (1)水流強(qiáng)度的模糊量可定義為:{弱,中,強(qiáng)},其隸屬度函數(shù)如圖5所示。 (2)根據(jù)實際操作經(jīng)驗可總結(jié)出如表2所的水流強(qiáng)度模糊控制規(guī)則表。 3. 洗衣設(shè)定時間的模糊控制 (1)洗衣設(shè)定時間和溫度的模糊量定義如下:洗衣設(shè)定時間的模糊子集為{很短, 短,較短,中,較長,長,很長}；其隸屬度函數(shù)如圖6所示。溫度的模糊子集為{低,中,高}。 (2)根據(jù)實際操作經(jīng)驗可總結(jié)出如表3所示的洗衣設(shè)定時間模糊控制規(guī)則表。 4．實際洗滌時間的調(diào)整方法 洗衣過程中必須根據(jù)實際洗滌衣物的臟污程度和臟污性質(zhì)的不同,對洗滌時間做適當(dāng)?shù)男拚?以保證洗凈度高,洗衣時間又不過長。表4所示為洗衣修正時間模糊控制規(guī)則表。 洗衣修正時間的模糊子集為{負(fù)多,負(fù)少,零,正少,正多}； 臟污程度的模糊子集為{輕,中,重}； 臟污性質(zhì)的模糊子集為{泥性,中性,油性}。 3.3 模糊推理 洗衣機(jī)模糊控制系統(tǒng)的主要工作就是依據(jù)語言規(guī)則進(jìn)行模糊推理決策。因此．在進(jìn)行模糊規(guī)則推理之前，先要確定好語言控制規(guī)則(即知識庫)。語言控制規(guī)則是根據(jù)經(jīng)驗知識來確定的。并在實驗過程中不斷加以修正和完善。它相當(dāng)于計算機(jī)程序設(shè)計語言的條件語句：“IF? ?THEN? ? ”。 根據(jù)輸入量與輸出量的分級組合，對于水流強(qiáng)度和洗滌時間可以用以27(=3x3x3)條模糊規(guī)則來表示。 規(guī)則一：如果負(fù)載偏小，衣質(zhì)化纖織品偏多，且水溫偏高；那么將水流特弱。洗滌時間特短。 規(guī)則二：如果負(fù)載偏大．衣質(zhì)化纖織品偏多，且水溫偏高：那么將水流中等．洗滌時間中等。 3.4反模糊化 輸出反模糊化就是要將語言表達(dá)的模糊量恢復(fù)到精確的數(shù)值。即要根據(jù)輸出模糊子集的隸屬度計算出確定的值。反模糊化采用質(zhì)心法。質(zhì)心法對于輸出變量模糊子集三角形定義，其匯編語言編程相當(dāng)復(fù)雜。為簡化編程，輸出變量模糊子集采用單值定義。這樣反模糊化過程編程就大為簡化。 結(jié)束語 通過對畢業(yè)設(shè)計論文的方案設(shè)計與提出，程序的設(shè)計與編程等過程。使我對四年來所學(xué)的知識有了一個清晰明確的總體概括，具體體現(xiàn)在：通過本次畢業(yè)課題設(shè)計。。。。 ，我了解到洗衣機(jī)控制器的主要設(shè)計思路，鞏固了自己所學(xué)電氣控制方面的大量學(xué)科知識，也加深了諸如AutoCAD繪圖軟件、Office辦公軟 件、等一系列設(shè)計畢業(yè)課題論文所需要的必須輔助技能的使用熟練程度，另外還有專門值得一提的是對新生事物的熟悉和迅速掌握其特性規(guī)律、結(jié)構(gòu)原理及相關(guān)功能作用的認(rèn)知能力有了大幅提高，這是關(guān)鍵的，也是我最看重的，最珍惜的。同時，也了解到洗衣機(jī)控制器系統(tǒng)具體步驟措施、這其中的要點難點、技術(shù)處理，和作為主控制器的AT89C51單片機(jī)的工作原理以及電源電路的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)，完成畢業(yè)課題設(shè)計后，不但明顯感到自己在大學(xué)求學(xué)期間的充實、激情以及鉆研精神，也使自己多年來所學(xué)的理論知識和實踐有了一次有機(jī)結(jié)合充分發(fā)揮的絕好機(jī)會，進(jìn)一步深化鞏固了自己的專業(yè)知識。當(dāng)然在本次畢業(yè)設(shè)計中，同時也不可避免地認(rèn)識到自身某些方面的不足之處，例如所學(xué)專業(yè)知識不夠全面平衡，有的相當(dāng)熟練，有的則略顯生疏，這樣就給本次畢業(yè)課題設(shè)計帶來一定難度，以至于初稿反復(fù)修改重擬好幾次，耽誤了辦事進(jìn)度與效率。 在當(dāng)今科技發(fā)達(dá)日新月異的現(xiàn)代社會，科技與技術(shù)更新?lián)Q代的腳步相當(dāng)快，所以作為一名自動化的本科生一定要本著“活到老，學(xué)到老”、“學(xué)無止境”的人生態(tài)度，隨時有著警惕感，保持不斷積極“充電”的心態(tài)，絲毫不能松懈，以迎接新的挑戰(zhàn)。 因為時間倉促，本人水平有限，故論文中所述內(nèi)容如有不夠詳細(xì)、明確的地方還請各位老師及領(lǐng)導(dǎo)批評指正，本人再次表示虛心接受和聆聽教誨，誠謝?。。? 致謝 本論文是在老師的悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的，老師淵博的知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度及隨和的為人之道給我留下了深刻的印象，這將使我我終身受益，同時，老師在生活上也給了我極大的鼓勵和幫助。為此，我要對她致以最衷心的感謝。 在本科學(xué)習(xí)的四年中，我與同學(xué)建立了深厚的友誼，他們在我遇到困難時伸出了無私的援助之手，對他們的幫助我非常感謝。最后，對關(guān)心，支持我的親人和老師致以最衷心的感謝。 參考文獻(xiàn)文獻(xiàn)數(shù)量15篇以上，外文5篇以上，頁碼范圍 [1]. 林義周. 基于51單片機(jī)的全自動洗衣機(jī)控制器. 科技資訊,2005 NO.25 [2]. 王琰. 基于MCS-51單片機(jī)的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計. 中國家電科技 [3]. 黃河,劉福華,王信. 基于單片機(jī)模糊推理的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計. 電子設(shè)計工程,第20卷,第13期,2012年7月 [4].胡克滿,陳光絨,祝水軍,何劍海. 洗衣機(jī)控制器設(shè)計及其仿真. 寧波工程學(xué)院學(xué)報,第l8卷,第4期,2006年l2月 [5].周學(xué)昭，唐運(yùn)才. 單片機(jī)在全自動洗衣機(jī)控制器中的應(yīng)用. 維普資訊 [6].周鮮成, 智能型洗衣機(jī)控制器的設(shè)計. 湖南商學(xué)院學(xué)報( 雙月刊),第8卷,第1期,2001年1月 [7].Biagio Giacalone, Matteo Lo 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