本科毕业设计智能洗衣机控制器的设计.doc

吉林农业大学学士学位论文吉 林 农 业 大 学本 科 毕 业 设 计论文题目： 智能洗衣机控制器的设计 学生姓名： 专业年级：电子信息科学与技术专业 指导教师： 职称 讲 师 2008 年 6 月 3 日目 录摘 要I 1 洗衣机发展状况11.1 洗衣机发展历史11.2 洗衣机生产技术现状与趋势21.3 我国家用电动洗衣机的发展现状42 智能洗衣机的市场需求分析52.1 市场情况52.2市场分析63 方案可行性分析83.1 技术发展趋势83.2 智能化基础理论83.3本机系统概述94 总体设计124.1 总体设计思路124.2 总体设计方案和策略135 硬件电路设计145.1 主电路145.2 AT89C51的简单描述155.3 直流稳压电路175.4 振荡电路185.5 复位电路185.6 峰鸣电路195.7 单键开关195.8 传感器195.9 布量检测电路235.10 外设驱动电路235.11 显示驱动电路265.12掉电记忆276 程序设计276.1程序设计总构思276.2 称重传感器选择程序276.3浊度传感器选择程序286.4 红外线传感器选择程序286.5浸泡程序286.6洗涤程序306.7 冲洗程序336.8 脱水程序346.9 峰鸣程序347 调试 357.1调试过程357.2调试过程出现的问题及解决方案368 总结37参考文献38附录一：电路图40附录二 主流程图41附录三 程序清单51吉林农业大学本科毕业设计论文智能洗衣机控制器的设计学 生： 专 业：电子信息科学与技术指导教师：摘 要：当今社会竞争如此激烈，上班一族的工作压力如此之重；老人和小孩的文化水平和操作技能又有限。于是，像人工加洗衣粉，选择洗衣程序，设置时间诸如此类烦人的洗衣过程，或多或少增加了他们的负担。所以，我们从智能化方面着手对现在的全自动洗衣机进行了改造。在其基础上设计出了本款全智能洗衣机。本系统的硬件和软件全部自主开发，最核心的部分是单片机的智能控制。开发从实用性、稳定性、实时性、工作效率、覆盖范围、成本、功率等方面考虑，在现代自动洗衣机的基础上进行嵌入式的改进，实现智能控制。由此，把洗衣机带进智能化的时代！系统采用汇编语言为开发工具，结合单片机嵌入式软件技术。应用红外线传感器，称重传感器和浊度传感器判断衣服情况；使用单片机智能化控制洗衣；在确保信号精确度方面采用模糊算法；在现有的洗衣机基础上进行嵌入式设计。打破现在洗衣机半智能化的状态，利用嵌入式技术，实现洗衣机的全智能化。关键词：嵌入式；全智能；单片机；传感器The Intelligence Washer Controller DesignName：Bai Hailan Major：Electronics Information Science and TechnologyTutor：Gong HeAbstract: Nowadays the social competition is so fierce, working peoples working pressure is so heavy. The educational level and operative skill of old man and child are limited . Then, such as adding the washing powder artificially , choosing the laundry procedure, setting up the time annoying laundry course like that , has increased their burden more or less. So, we have set about carrying on the transformation to the present full-automatic washing machine from the intelligent respect.The all intellectual washing machines of a copy of fund on the basis of its has designed.It is all independent developed to the hardware and software of this system, the most central part is the intellectual control of an MCU. Developing and considering from such respects as the practicability , stability , real-time character , working efficiency , coverage , cost , power ,etc., carrying on embedded improvement on the basis of modern washing machine, realize the automaticallying control .It takes washers into intellectualized age. This system has adopted the assembler language as developing instruments, combine the embedded software engineering of the MCU. The ultra red sensor , weight sensor, turbidity sensor had applied to judge the state of the clothes.Carrying on intelligent control to do washing by MCU . Adopt the fuzzy algorithm in guaranteeing the accuracy of signal. Design embeddedly on the basis of existing washing machine. Break the state of half intelligent of washing machines in now days, utilize embedded technology, realize the whole intellectuality of the washing machines.Keywords: Embedding ;All Intellectual;MCU; SensorII1 洗衣机发展状况1.1 洗衣机发展历史从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，而在洗衣机出现以前，对于许多人而言，它并不像田园诗描绘的那样充满乐趣，手搓、棒击、冲刷、甩打这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是：辛苦劳累。1874年，“手洗时代”受到了前所未有的挑战有人发明了木制手摇洗衣机。发明者是美国人比尔布莱克斯。布莱克斯的洗衣机构造极为简单，是在木筒里装上6块叶片，用手柄和齿轮传动，使衣服在筒内翻转，从而达到“净衣”的目的。这套装置的问世，让那些为提高生活效率而冥思苦想的人士大受启发，洗衣机的改进过程开始大大加快。1880年，美国又出现了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。到1911年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。电动洗衣机几经完善，在1922年迎来一种崭新的洗衣方式“搅拌式”。搅拌式洗衣机由美国玛依塔格公司研制成功。这种洗衣机是在筒中心装上一个立轴，在立轴下端装有搅拌翼，电动机带动立轴，进行周期性的正反摆动，使衣物和水流不断翻滚，相互摩擦，以此涤荡污垢。搅拌式洗衣机结构科学合理，受到人们的普遍欢迎。不过10年之后，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。这意味着电动洗衣机的型式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步！直至今日，滚筒式洗衣机在欧美国家仍得到广泛应用。随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机，它是靠筒体一侧的运转波轮产生的强烈涡流，使衣物和洗涤液一起在筒内不断翻滚，洗净衣物。1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。至此，波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。20世纪60年代以后，洗衣机在一些发达国家的消费市场开始形成系列，家庭普及率迅速上升。此间洗衣机在日本的发展备受瞩目。60年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机”。70年代，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机横空出世，让人耳目一新。到80年代，“模糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便，功能更完备，洗衣程序更随人意，外观造型更为时尚。进入90年代，由于电机调速技术的提高，洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。此后，随着电机驱动技术的发展与提高，日本生产出了电机直接驱动式洗衣机，省去了齿轮传动和变速机构，引发了洗衣机驱动方式的巨大革命。在中国，由于历史原因，洗衣机工业起步较晚，直到1978年才正式生产家用洗衣机。但是，随着人们认识的发展，尤其是改革开放的不断深化，进入80年代后的洗衣机工业并没有像一些人预料的那样停步不前，而是保持着旺盛的发展势头。1983年洗衣机产量由1978年的400台飙升到365万台，此后全国各地掀起了大规模的技术引进热潮，大约有40多个厂家先后从洗衣机技术先进国日本、英国、法国、意大利、澳大利亚等引进技术60多项。技术的引进、吸收和创新，极大地提升了国产洗衣机的产业素质与生产能力，缩短了同发达国家之间的差距。如今，我国洗衣机年产量约占世界年产量的四分之一，居于世界首位。除了在数量和品种上满足国内市场外，还出口到北美、欧洲、东南亚等地，跻身于国际洗衣机市场的竞争行列。1.2 洗衣机生产技术现状与趋势依据洗涤方式的不同，洗衣机大体可以分为波轮式、搅拌式和滚筒式三种类型。其中，亚洲以波轮式为主，滚筒式在欧洲盛行，而搅拌式在美洲占有高达的市场份额。1.2.1滚筒洗衣机技术原理及发展现状：这种发源于欧洲的洗衣机是模仿棒锤击打衣物原理设计，利用电动机的机械力做功使滚筒旋转，衣物在滚筒中不断地被提升摔下，再提升再摔下，做重复运动，加上洗衣粉和水的共同作用使衣物洗涤干净。滚筒洗衣机多年来在结构上没有多少变化，基本是不锈钢内桶，机械程序控制器，经过磷化、电泳、喷涂三重保护的外壳，和两块笨重的水泥块用于平衡滚筒旋转时产生的巨大离心力，由于用料比波轮洗衣机好，所以寿命一般在15-20年，而以塑料件为主的波轮寿命一般只有8-10年左右1。 1.2.2波轮洗衣机技术原理发源于日本，几十年来不断发展，种类繁多，新材料，新技术层出不穷，几乎可以称得上是一年换一代，月月有新品。(1)洗涤方式是决定洗衣机性能的根本因素，洗涤干净程度和对衣物的磨损率，洗涤均匀度几乎都是由洗涤方式决定的。新型波轮机的波轮重新回到了内桶中央位置，放弃偏置波轮，以解决偏置波轮多年来无法解决的磨损率高，衣物易打结缠绕，洗涤不够均匀的问题，采用中心波轮后这些问题虽不能彻底根除，但大大缓解了这种压力。 (2)波轮的形状是各个厂家设计的重点，例如LG公司推出的三小波轮加中央拳击棒结构，它用三个小型波轮对称部置在内桶底部，取代了传统单一大波轮结构，加上内桶中央设计一个拳击棒，利用水流冲击衣物，使衣物不易打结缠绕。最近在这个基础上设计出转桶式洗衣机，即将内桶和波轮作反赂旋转，增强洗净力，降低磨损率，这也是目前市场上最复杂的波轮洗衣机，堪称波轮洗衣机中的极品。1.2.3材料应用由于波轮洗衣机的寿命一般在10年左右，有些过于奢侈浪费的材料恐怕纯属多余。买洗衣机应首先看洗涤能力；其次为控制方式，至于材料运用是最后考虑的问题。过去的波轮洗衣机内桶均采用塑料制成，使用十几年毫无问题，一般磨损严重的不是内桶而是波轮，有些节省家庭在波轮磨损后更换新的波轮，洗衣机一样工作，性能丝毫不下降。如今一些厂家出一些不锈钢内桶，这种内桶对洗衣机的性能提高不了什么，可价格却大大增加。滚筒洗衣机之所以坚持使用不锈钢内桶是因为它要加热洗涤，塑料不能耐高温，而不加热洗涤的波轮洗衣机使用不锈钢内桶没有多少价值，只会增加成本。 1.2.4水流方式三星推出了多维搓的水流概念，而海尔则提出了手搓式洗涤水流，为了加大水流的旋转力度，LG推出了采用变频电机的洗衣机。尽管各制造商给水流的变换定出了各种诱人的名字，但是无非是从洗衣桶的上中下方同时喷出水来，加强水流的速度。1.2.5波轮滚筒二合一(1)悬浮式搓揉三洋开发的悬浮式搓揉洗衣机，容量4.5 -5.0千克、体积只有5050。它将滚桶洗衣机不易缠绕性和波轮洗衣机洗净度高相结合，同时避免了滚桶洗衣机洗不干净和波轮洗衣机易缠绕的特点，通过桶底波轮旋转产生正向向外的水流，松散洗涤衣物，内桶旋转产生反向向内的水流，使衣物远离桶壁，产生多种网络水流，像无数只手一样，对污垢进行分解、冲击与剥离，再加上立体喷射水流从桶底喷射出道强劲的水柱，使衣物悬浮于水的中间，从而大大提高了衣服洗净度、减少缠绕、降低磨损。同时采用全模糊技术：相当于一台简单的机器人看到什么衣物就知道用什么程序、放入多少衣服就知道用多少水洗涤，此洗衣机采用无限水位段原理，因此比一般段式水流洗衣机明显节水。此系列洗衣机采用了三洋专利-空气阻尼式吊杆，避免了通常洗衣机洗涤和脱水过程中常有的撞桶和抖动现象，噪音极小。(2)离心力技术，立体喷淋松下采用最新独创的立体喷淋、穿透漂洗，一改以往用波轮为主的漂洗方式进行全方位立体漂洗。通过上端进水口进行立体漂淋，充分瓦解污渍和洗涤液，然后再通过内桶的高速运转进行穿透漂洗，不仅有效地去除衣物本身污渍，更彻底清除洗涤过程产生的残留洗涤液，并且节水26。龙卷风洗衣机由于在上述基础上又采用了革命性的离心力技术，节水幅度更是达到了31。1.2.6搅拌式洗衣机全自动搅拌式洗衣机发源于美国，在美国流行。它与波轮洗衣机最大的区别就是波轮旋转只有270度，不像波轮洗衣机的波轮旋转360度，所以搅拌式洗衣机的各项性能介于滚筒机与波轮之间。小天鹅集团于去年10月推出了搅拌式洗衣机，据该公司介绍，这款产品上市后反应很好。 净先锋搅拌式洗衣机区别于普通洗衣机，拥有两个创新概念：防缠绕率和洗涤均匀度。在洗衣技术中有一项标准叫防缠绕率，是日本的技术标准，比如将十件衣服放入洗衣机，如果洗完后十件衣服是一次拿出，防缠绕率是零，如果分十次将衣服一件一件拿出，防缠绕率就是100%。小天鹅净先锋搅拌式洗衣机的防缠绕率历史性地达到了100%。由于缠绕，一般衣服袖口的洗涤均匀度比较差，不缠绕的好处就是衣服洗涤均匀。中国目前没有洗涤均匀度标准，但小天鹅正在大力推广搅拌式洗衣机的标准。另一优点是拥有“自适应的平衡系统”，在脱水时震动噪音很小，而且防撞。另一技术是承袭了小天鹅领先的节水技术，设置挡水位，有效解决了普通搅拌式洗衣机耗水量大的难题。超大透明视窗及后置式高靠背操作面板，使用户无论是观察桶内衣物，还是监控面板程序都一目了然；充满美洲风情的流线型设计，不仅豪华气派，极具异国情调。1.2.7智能洗衣机 德国厂商Speech Experts(语音专家)公司本周在德国汉诺威举行的CeBit技术贸易展会上正在展示一种具有语音识别能力的洗衣机原型产品。这种洗衣机名叫Hermine，是与西门子公司联合开发的，这种产品的商用型号最早将在2004年上市。 现代洗衣机拥有各种各样的操作程序，非常复杂。很多人难以掌握。Hermine洗衣机就是为帮助这些人设计的。当用户告诉Hermine他们要洗什么衣服时，Hermine就能告诉人们如何洗。Hermine还能够使用语音指令设定程序。 Speech Experts公司还为Hermine洗衣机设计了一些人格化的东西。当你告诉它衣服被红酒弄脏了，它会建议你喝啤酒，因为啤酒弄脏了的衣服容易洗。如果你告诉它要洗一些尿布，它会发出生气的喊叫声。目前这个型号的洗衣机能听懂数百个德国单词。但是，Speech Experts公司解释说，将来的型号能听懂好几个国家的4000多个词汇。该公司表示，这种语音技术也可以用于其它家用电器设备。其它类型还有双桶、电水桶、超音波斜桶洗衣机、袖珍全自动洗衣机、双缸洗衣机、三合一：集洗衣、甩干、烘干于一身、 不用洗涤剂的洗衣机。1.3 我国家用电动洗衣机的发展现状1.3.1家用电动洗衣机发展初期 用电动洗衣机就是在改革的时代脱颖而出的第一个新兴家用电器产品。1978年全国产量仅400台，1979年达到1.8万台，1980年产量增加到24.5万台，到1984年全国产量578万台，产量居世界之冠。这一时期以我国以自主研发的单、双桶的波轮式洗衣机为主，生产企业也以国营和集体企业为主体，产品品种和质量水平与国际水平相差甚远。 1.3.2家用电动洗衣机发展成长期 随着我国改革开放的力度进一步加大，从而推动了家用电动洗衣机发展行业的快速发展。到19851986年，引进达到空前未有的规模，几乎所有的专业厂都引进了国外的技术。当时日本技术是我国引进的主要对象，其中松下、东芝、三洋、夏普、日立技术都是引进的主要厂家。通过技术及生产设备的引进，大大加快了行业发展步伐，产品品种和质量大幅度提高。1988年全国总产量突破了一千万台大关，1989年达到最高峰的1046.7万台。此时，我国家用电动洗衣机产品仍以双桶洗衣机为主，同时套桶全自动洗衣机开始崭露头角，但全自动滚筒式洗衣机只有一家企业生产。到1990年全国共有59个家用电动洗衣机专业生产厂，除西藏以外的各省均有生产企业，家用电动洗衣机生产达到了空前的规模，生产企业数量和产量在世界上都是第一，产品质量也达到国外八十年代初期水平2。 1.3.3家用电动洗衣机发展成熟期 家用电动洗衣机行业经过九十年代初期的调整，市场的竞争进一步加剧，生产进入了一个崭新的阶段，生产的品种涵盖了目前世界上的所有洗衣机种类，即以欧洲国家为代表的滚筒式洗衣机、以美洲国家为代表的搅拌式洗衣机和以亚洲国家为代表的波轮式洗衣机在我国均有生产厂，新技术的运用基本上达到了与世界同步水平。生产厂也由初期的简单模仿阶段逐步进入了独立研发、具有自主知识产权的新阶段。中国造的家用洗衣机不仅满足国内的需求，而且远销到东欧、非洲、美洲、东南亚等地，部分合资企业的产品返销回外方投资人所在国。伴随着我国经济体制的改革，家用电动洗衣机行业由过去国有大中型企业一统天下的局面，变成国企、私企、合资企业三分天下的局面。即波轮式洗衣机在以海尔洗衣机有限公司、无锡小天鹅股份有限公司为代表的国内大型企业控制了国内市场的60%以上的产销量；滚筒式洗衣机的中高产品领域是以海尔盈得喜（青岛）洗衣机有限公司生产的海尔牌、无锡博西威电器有限公司生产的西门子牌、南京LG熊猫电器有限公司生产的LG牌在市场销售中独占鳌头 ；双桶洗衣机以主要有聚集在浙江省内的一批私人企业生产的中低价位的产品为主。从而家用电动洗衣机行业进入了以市场为主体的发展阶段，而家用电动洗衣机产品质量则参差不齐。如今家用电动洗衣机行业进入了以市场为主体的发展阶段，而家用电动洗衣机产品质量还参差不齐。而洗衣机的发展趋势将是智能化、人性化，因此本项目开发的这个智能产品将更符合现代人生活方式的需要，与传统洗衣机相比具有显著的特征。现针对目前国际国内洗衣机市场的状况进行分析，明确该洗衣机智能模块的市场定位。2 智能洗衣机的市场需求分析随着国内市场全球化，越来越多的跨国巨头抢滩中国市场，以期望在中国家电市场上占得一席之地；在内外夹击、价格战、生产能力迅速提升的背景下，洗衣机市场竞争变得更加激烈。伊莱克斯、松下、西门子、LG、三星等各大洗衣机洋品牌纷纷选择高端路线牌，意欲重写国内洗衣机市场的产品格局。庞大而增长迅速的中国滚筒洗衣机市场，引得洋品牌们趋之若鹜，一场高端家电领域的中外品牌博弈紧张开局了。在洗衣机市场，价格下降的空间已经非常有限。产品的差异化和营销策略是走出价格低谷的一大出路。主流品牌由于规模效应和品牌效应在价格上对二三线品牌形成极大的挑战。2006年，洗衣机高端品牌将逐渐普及，健康、智能、环保、节水节能、时尚个性的洗衣机将赢得消费者的青睐，顾客的需求就是企业努力的方向。目前中国的洗衣机产品主要还是以中低档为主，随着改革开放的深化，经济的持续发展，尤其是农村市场的激活以及西部大开发，洗衣机的产量仍有增长的空间。随着经济的发展，智能洗衣机的需求量将出现激增。2.1 市场情况在我国消费者以使用波轮式洗衣机为主，城市的以使用波轮式全自动洗衣机为主，农村以使用波轮式双桶洗衣机为主。滚筒式洗衣机产销量占10%左右，搅拌式洗衣机产销量占1%左右，滚筒式、搅拌式洗衣机大多在城市使用。 目前我国的家用电动洗衣机大部分是波轮式、滚筒式、搅拌式三种机型，所占的比例分别为83：12：1。波轮式分为普通型和全自动型，普通波轮式又分为单桶式和双桶式，现在单桶洗衣机的产量逐年萎缩，2000年其产量所占的比重约为0.2%，双桶式洗衣机的比重在1994年达到了最高，后来随着全自动洗衣机的兴起，其产量开始下降。进入21世纪以后农村市场的进一步开放，双桶洗衣机的产量又有回升。现在全自动洗衣机在城市的需求量大幅度增长，2000年全自动洗衣机的生产量首次超过双桶洗衣机的生产量。随着人民生活水平的提高滚筒式洗衣机的需求量在逐步提高，1999年滚筒式洗衣机的产销量超过了100万台，目前滚筒式洗衣机的产销量一直保持在家用洗衣机总产销量的10%左右,近两年增速明显加快2005年达到260万台。搅拌式洗衣机在我国的发展较慢，这和消费者对搅拌式洗衣机的认知度有直接关系随着市场竞争的进一步加剧、市场的进一步开放以及企业实力的进一步增强，2006年我国家用电动洗衣机企业将以技术战取代价格战将成为企业竞争的主要手段，以质量竞争代替数量和份额的竞争。因为频繁的使用价格手段，已让许多的国内企业深深的陷入了价格战的泥潭当中，就其利润来说却没有捞到多少。长期的低端价格战已经使不少的企业元气大伤，甚至打掉了国产品牌在市场上的竞争力。打价格战已不是家用电器行业的出路，家用电器的产品性能与质量是企业竞争的焦点，开发新型的产品是企业获胜的主要手段。就目前我国家用电动洗衣机购买的群体来讲，第一次购买的已经占据少数，无论对产品的了解程度和使用经验来讲和前些年都发生了何大变化，所以根据中国消费者的普遍消费心理，在下一轮的购买中肯定注重的是产品的质量、功能的完善、技术的创新等一系列方面。因此，各厂商应该根据消费者需求的改变，不断更新技术，推出新产品，满足用户需求、把握用户个性化需求的产品才是市场需求的产品，只有不断开发新产品、提高产品质量才是获得市场的根本途径。本产品正是针对中国市场的实际进行开发而适用于市场的一种中介产品，这样作为一个小厂可以从中赚取名牌企业所想不到而又有适量利润空间的产品。2.2市场分析目前我国家用电动洗衣机的生产总量超过两亿台，保有量超过1.5亿台，城镇拥有率在1998年超过90%，大城市的普及率已达到99%，现已经有许多一户两机的消费者，随着城市居住水平的进一步提高和乡镇城市化水平的提高其需求量将进一步增加。表2.1是自1992年以来我国家用电动洗衣机产量和拥有率情况：下表一为我国历年家用洗衣机产销量及拥有率：表2.1 我国历年家用洗衣机产销量及拥有率Table:2.1 Chinas Record Household Washing Machine Production and Sales and Ownership年份199219931994199519961997199819992000200120022003200420005产量(万台)城镇家庭拥有率农村家庭拥有率70883.4112.2389686.3613.82109487.2915.3094888.9716.81107590.0620.54125589.1221.81120590.5722.81134291.4424.32144392.5525.58138592.6826.10156093.1226.87196095.6728.87220096.1830.78253097.2031.80根据2006中国洗衣机市场分析与预测得知2006年市场的发展趋势有.以“数字式”倡导高端市场消费潮流特点: 随着计算机和以软件为核心的数字技术的诞生，一股数字化革命浪潮正在迅速席卷全球，我国也不例外。近年来，数字电视正在取代传统CRT电视、数码相机也在向千家万户普及，数字滚筒洗衣机也将引领高端市场的消费潮流，并将逐步取代普通洗衣机。而我们这个作品正是跟上了这样的消费潮流，通过软件编程，实现洗衣机的各项洗涤功能。和电脑式洗衣机不同的是，其设置多种精确的智能传感器，能模仿人类的感知功能及思维，对洗衣程序进行控制当今，洗衣机几乎成为每家每户必备家电之一，随着我国城市居民收入和生活水平的逐步提高，对高质量、高品质生活的普遍追求，再加上经过近几年各生产企业的市场教育和大力推广，大中城市消费者的洗衣观念正在发生转变，人们不断地追求简单,便利，“自控、自选、自动脱水、自动感应”的洗衣机不正是广大消费者所需求的嘛？不正是洗衣机市场所需要的产品嘛？经济效益预测：本作品成本只须100块钱，估价200元可出售，我们现在的生活水平上看，大部分的消费者可以接受这个价位，盈利在100左右。据知洗衣机虽然不像彩电和空调那样爆发价格战，但其价格也呈逐年下降趋势。根据赛诺家电零售监测数字显示，半自动洗衣机的平均价格从1999年的823元下降到目前的558元，降幅达32；全自动波轮洗衣机的平均价格从1999年的1709元下降到目前的1175元，降幅达31.2；而全自动滚筒洗衣机的平均价格从1999年的3306元下降到目前的2083元，降幅为37.0。市场的激烈竞争再加上技术创新推动价格下滑，预计2007年洗衣机市场整体价格仍呈稳步下降趋势，在这样的形式之下，100左右的盈利每部，不是一个非常可观的数字吗？2006年1-6月洗衣机市场产量1340万台，其中国内销量为850万台，较2005年同期下降2.7，但零售额同比增长率为1.5；出口为490万台，累计同比增长率达19，继承了近两年来较好的发展态势。，预计我们的嵌入式洗衣机将占销量的1。同时，仅05年一年，全国需要更新换代的洗衣机数量已达到400万台，保守估计本产品占其中的1。那么，仅2005年目标市场的总规模就等于（2530万台*1+400万*1）*0.02万元=1306万元。从全自动波轮分价格结构发现，1200元以下细分市场份额已经由2005年1月的43下降到2006年6月的27.4，2000元以上各细分市场各有不同幅度的上升。消费者对洗衣机的智能化高端化需求有所增大，预测该产品的市场需求会逐年增加。3 方案可行性分析3.1 技术发展趋势(1)高度自动化 从最初的单桶洗衣机，到双桶。套桶注机，全自动洗衣机，再到工智能全模糊控制洗衣机。总之，每一次技术的进步极大地推动了洗衣机自动化程度的提高。(2)节能和健康化 现在的消费者在节能方面对家电提出了更高的要求，对于健康型洗衣机更是人们趋之若骛的首选。自从荣事达集团在中国首家掌握抗菌技术，并将抗菌技术首家应用于洗衣机领域后，在中国掀起一股抗菌家电热潮。例如目前非典引起海尔保健洗衣机的热销。海尔 保健双动力洗衣机，独特之处在于机器本身所具有的专利全自动消毒技术和HY专用消毒剂，不仅能洗净肉眼可以看见的污渍，更能消灭各种有害菌和病毒：对各种细菌的有效率达99%以上，对各类病毒可使其由阳性变阴性，且无任何毒副作用，其有效率可以跟目前杀菌消毒效果最好的人体注射前的皮肤消毒媲美。海尔保健双动力采用了国际上先进的搅、揉、搓三模式洗涤，防缠绕、磨损率低、洗净比高；同时，还把双动力独有的同步技术应用其中，缩短了洗涤时间，减少了用水量，实现了省水一半、省时一半，15分钟快速洗好大件衣物。(3)大容量和微型化 大容量洗衣机，满足了人们洗大件衣物的需求。同时，微型化洗衣机也备受青睐，如市场上出现的1.5公斤，2.5公斤不等的海尔小小神童洗衣机，可以满足少量衣物即时洗的需要。(4)组合化 荣事达集团最近推出的子母分洗式洗衣机，正好迎合了这部分消费者的需求，它的大桶容量为5.5公斤，小桶容量为25公斤两桶并列，缩小了较大一部分空间，而且具有人工智能模糊控制功能。满足了不同衣物分开洗、大量衣物同时洗、小件衣物即时洗的需求，开创了健康洗涤新概念，深受消费者的喜爱，组合化的另一个体现就是把洗涤，漂洗、脱水和烘干功能集于一身。3.2 智能化基础理论综上所述，洗衣机高度智能化已成趋势。要实现洗衣机智能化，就必然把软件嵌人其内部，需要有智能理论指导进行软件编制这些理论就是智能基础理论。现阶段，可以嵌入到洗衣机之中的主要智能技术方法归纳如下： （1）启发式搜索 启发式搜索是人工智能求解中开发出来的对目标求解的最优化方法。它主要依靠和任务无关的信息来简化搜索进程，但它可以从任务中得到的启发信息来确定搜索方向，从而大大减少了优化时间。这种方法在洗衣机的程序选择过程中是十分有用的。 （2）人工神经网络 人工神经网络控制最突出的功能是经验的学习。洗衣机在运行中其参数会随着时间的迁移而变化，在神经网络不断运行中进行性能学习，预测出洗衣机变化的趋向，以及在参数变化后的最优控制方法，从而保持洗衣机始终处于一种优秀的工作状态。这种智能方法用于有运行损耗的动力系统中最有效，例如洗衣机电机德的控制等。 （3）模糊逻辑理论 模糊逻辑控制在洗衣机指标控制中是一种极有效的智能化方法。这种控制方法所用的技术指标或任务是模糊的，这是因为人在日常生活中的感觉，包括触觉、嗅觉、视觉都是以模糊量描述的。以模糊控制方法控制洗衣机更适合人类的智慧思维及处理过程。 （4）遗传算法 遗传算法是一种模拟自然选择及遗传的随机搜索算法，它的原则是适者生存，不适者淘汰。这种优化方法在洗衣机中较适用于进行状态参数最优组合。在洗衣机中，可对洗涤过程的自适应优化。采用模糊控制的洗衣机称为模糊洗衣机，它和普通洗衣机有着很大区别。普通微电脑洗衣机采用的是量化的固定程序，一经设定，便不能更改；而模糊洗衣机则是应用模糊控制器代替人脑来分析判断。工作程序可以在一定程度上随时变化，因而具有人工智能，比普通微电脑更精确，更适用。3.3本机系统概述本作品只需嵌入到一般的全自动洗衣机内便可使之达到智能化的目的:即接通电源放入衣物后,洗衣机就可智能地完成全部过程。3.1 系统功能结构框图Fig. 3.1 Function Structure Fame of the System系统功能如3.1框图所示，用按键可对控制器进行操作选择，单片机上电以后进行内部的初始化，然后等待外围传感器输入各种检测到的信号，外围传感器具有检测布质、布量、温度、水浊度和水位等信号的功能，为单片机提供各种处理数据。单片机接收到各种检测信号后由单片机软件对数据进行模糊处理，然后输出相应的控制信号，对洗衣机进行智能控制。显示模块显示洗衣状况，使使用者对操作一目了然。洗衣完毕后峰鸣器将鸣响以作提示。3.3.1系统的技术特点和优势：技术特点：应用红外线传感器，称重传感器和浊度传感器判断衣服情况；使用单片机智能化控制洗衣；在确保信号精确度方面采用模糊算法；在现有的洗衣机基础上进行嵌入式设计。优势：打破现在洗衣机半智能化的状态，利用嵌入式技术，实现洗衣机的全智能化。采用传感器感知衣服情况，取代人工判断，真正达到“人性化”设计。 3.3.2适应范围 适用于广大家庭，各种大中小型洗衣机店，还有各种需要自动智能的地方。3.3.3智能及节能(1)洗涤程序“随衣应变”，满足各种衣料的洗涤要求。本洗衣机具有特有的快思逻辑功能，内储15种洗涤程序随衣运转，将水温、时间和转速三者进行有效组合，创造出适宜的洗涤方式。(2)自动特技：“额外漂洗”自动增加一次漂洗，做到更为彻底的洗衣粉味道清除；“强力去污”在主洗时段，增加摔打搓揉的时间和强度；“防皱免熨”在衣物甩干之后自动抖散抖匀，减少皱痕节省熨烫时间；“预洗”在主洗程序前自动增加一次完整的洗涤程序。(3)自动检测隐藏的泡沫，判断是否要增加一次漂洗。 (4)在保证洗衣机洗净比的前提下，减少洗涤剂的用量，可以有效减少洗衣机的漂洗用水量，充分发掘和利用洗衣机的机械力和旋流力等物理过程的洗涤作用，或展开新型洗涤剂的用量，从而达到节水目的。 (5)提高脱水转速，可以减少漂洗的用水量，因此，设法控制和减少衣物在脱水桶内的偏心和利用变频技术，提高脱水转速对节水是有益的。 (6)在漂洗程序设计时，按照“少量多次”的原则进行漂洗程序的设计，同时，尽量使每次的漂洗用水量相等。3.3.4功能指标(1)系统功能变频健康洗涤程序、变频静音洗涤、变频节能节水控制、变频智能模糊控制、变频脱水等变频功能，演绎了变频科技的完美与成熟，为洗衣机市场增加一大新的卖点。同时采用全模糊技术：相当于一台简单的机器人看到什么衣物就知道用什么程序、放入多少衣服就知道用多少水洗涤，此智能洗衣机嵌入式模块采用无限水位段原理，因此比一般段式水流洗衣机明显节水。利用红外线传感器，称重传感器和浊度传感器准确判断衣服情况：单片机智能化控制洗衣，取代人工判断，真正达到“人性化”确保信号精确度方面采用模糊算法，做到准确感应：在现有的洗衣机基础上进行嵌入式设计，并正常工作。(2)浊度传感器技术参数：7997-100浊度传感器测量范围：可编程02NTU至030NTU分 辨 率：0.01NTU重 复 性：优于量程的1%精度：显示满度的2%（受福尔马肼标准的不确定性限制）温度漂移：0.005NTU/10响应时间：视流量而定，典型值是1l/min流量时，跟随90%阶跃变化的时间小于45秒流量：0.51.5l/min采样温度：050采样压力：最高3bar(3)洗净率指标对于我国家用洗衣机标准规定的污染布，相对于搅拌式参比机的洗净率： Dr=（0.71）Dr参比机 =（0.71）（35%50%） Dr min=0.735%=24.5% Dr max=150%=50% 在进行洗净率试验时，超出上述范围的数值无效，应予剔除。最好的洗衣效果：当把滚筒看作时钟时，洗衣机的跌落位置在10点半到1点半的范围内时，洗净效果较好，其噪音在洗衣时不大于40dB，脱水时小于45dB，烘干时小于40dB。浸泡衣服,时间为30秒,首先电机右转4秒停止4秒,然后电机左转4秒停止11秒. (4)节水节能指标 通过建立程序使用少量水多次立体喷淋清理泡沫，可以减少漂洗次数，从而节省用水用电.经初步测试,待洗衣物重量与节能比重如下表:表3.1衣物重量与节能比重Table 3.1 The Proportion of Clothing and Weight and Energy Saving待洗衣物重量051515252535354555平均节水比例 15%19%23%25%26%平均节电比例17%20%26%28%25%节省洗衣时间比例13%15%16%16%15%(5)利润空间目前我国家用电动洗衣机的生产总量超过两亿台，保有量超过1.5亿台，城镇拥有率在1998年超过90%，目前大城市的普及率已达到99%，现已经有许多一户两机的消费者，随着城市居住水平的进一步提高和乡镇城市化水平的提高其需求量将进一步增加。但我国家用电动洗衣机产品性能质量大多数处于C级、D级的中低水平。电器的产品性能与质量是企业竞争的焦点，开发新型的产品是企业获胜的主要手段。就目前我国家用电动洗衣机购买的群体来讲，第一次购买的已经占据少数，无论对产品的了解程度和使用经验来讲和前些年都发生了何大变化，所以根据中国消费者的普遍消费心理，在下一轮的购买中肯定注重的是产品的质量、功能的完善、技术的创新等一系列方面。因此，各厂商应该根据消费者需求的改变，不断更新技术，推出新产品，满足用户需求、把握用户个性化需求的产品才是市场需求的产品，只有不断开发新产品、提高产品质量才是获得市场的根本途径。本产品正是钟对中国市场的实际进行开发而适用于市场的一种中介产品，这样作为一个小厂可以从中赚取名牌企业所想不到而又有适量利润空间的产品。通过嵌入控制电路,设计了一种能真正智能化的一键式洗衣机：即衣服放进洗衣机接通电源后，洗衣机就能识别衣服的质地、质量，选择相应的洗衣剂，洗衣程序，并自动加水，来完成整个洗衣过程.(6)推广前景的技术性说明：由于本系统是嵌入式,所以不但可以嵌入于现有洗衣机,还可以嵌入到以后市场上新引进的洗衣机中,而且对软件可实现智能升级，又因为其成本较低,应为广大消费者所接受,其推广前景非常可观。本系统主要由单片机及其外围控制模块、电源及开关模块、传感器模块、外设驱动模块、显示模块、等模块构成。我们对该项目从技术、经济及使用性上进行了可行性分析。其智能和节能，以及通过嵌入控制电路完成智能化改造的特点，决定了该产品巨大的利润空间。鉴于智能洗衣机在技术及经济上的可行性，智能化成本的相对低廉以及市场需求的长期旺盛。开始对该项目进行硬件和软件的开发，首先从总体设计入手。4 总体设计4.1 总体设计思路由于不同衣质的衣服，其体积和重量也大相径庭。于是，我们通过红外线传感器检测衣服堆积的高度来确定其体积；称重传感器检测衣服的重量。将多次检测校正得到的信号输入单片机，并按照计算结果控制第一次注水的水量。然后开动电机进行低速转动，暂停后浸泡一段时间。再利用浊度传感器检测水的污浊程度，把检测到的信号送进单片机，再一次进行校正，根据校正后的结果，进一步注入准确的水量。同时，控制智能洗衣粉投放器选择相应种类的洗衣粉，并初步决定其投放的剂量。投放完毕后，再浸泡一段时间，重测浊度，经过单片机的模糊算法计算，进一步确定洗衣粉剂量。再由单片机选择标准、省时、轻柔、毛毯四种洗衣方式的一种。然后打开电动机，开始洗涤、漂洗、脱水的洗衣过程。直到蜂鸣器发出完成信号提示洗衣全过程结束。从而，智能洗衣机按照要求完成其整道洗衣工序。4.2 总体设计方案和策略图4.1 系统总体框图Fig. 4.1 Diagram of the Cverall System如图4.1所示用8051单片机对洗衣机实现控制下面介绍模糊型智能洗衣机控制策略。洗衣机模糊推理及控制关系如图4.1所示。这是一个多输入，多输出系统。输入量为布量、布质、洗涤前水混浊度、洗涤中和漂洗中水混浊度、水位。输出量中的洗涤剂量、水流、水位、脱水时间由洗涤前的模糊推理求得，而洗涤时间、漂洗方式及次数则由实时模糊控制器控制3。 4.2.1输入量检测 (1)水位检测采用重力传感器，在没有加水的情况下通过衣服的重量，根据不同重量产生不同的形变，从而影响电阻值的大小，从而得到其电压输出，再通过红外线传感器检测衣服堆积的高度来确定其体积，用两者结合由此推知水位高低。(2)混浊度检测在洗衣机排水管出口处安装浊度传感器。放进衣服后首先让洗衣机传动一下均匀一下水的浊度，从而测出桶体内水的混浊度。输出信号经整形调理后输入至单片机内的AD通道进行模数转换。(3)布量和布质检测洗涤之前，先往洗衣桶内放入待洗物品，注入极少量水，然后启动、停止电机数次。每次断电后让电机以惯性继续运转，在此期间，电机处于发电机状态，将此反电势经外电路输入单片机AD通道加以判别。布量和布质的不同会有不同的布阻抗。而不同的布阻抗使电机的制动性能不同，利用电机在不同的布阻抗时的制动特性，进行大量试验，分析整理，归纳出模糊推理规则，从而就能根据反电势的大小及持续时间长短，推断出布量布质。为减少误差，检测数次，再进行数学处理。 4.2.2 输出量的检测输出量是洗涤剂投放量、水位、洗涤时间、漂洗方式、次数、脱水时间、水流六个量，其中洗洗剂投放量、水位、水流、脱水时间是在洗涤开始之前完成的推理结果，而洗涤时间和漂洗方式、次数则采用实时模糊控制。洗涤剂投放量由布量、混浊度决定，并由面板上LED显示， 水流由布量布质决定，并由面板上LED显示。水位由布量布质决定，并由面板上LED显示。脱水时间由布量布质决定。为了保证既能洗净衣物又使洗涤时间短，减轻衣物磨损，在洗涤过程中采取实时模糊控制。刚开始洗涤时混浊度很小，随着污渍物被洗落在水中，水的混浊度很快增大，一直到饱和值。当混浊度接近饱和时，