洗衣机控制器设计毕业设计论文

PAGEPAGEiii阳泉职业技术学院毕业设计说明书摘要模糊控制是以模糊数学为基础发展起来的一种新的非线性的控制方法，对那些无法取得数学模型或数学模型相当粗糙的系统可以取得较满意的控制效果，解决了一些用传统方法无法解决的问题。近年来，模糊控制在家用电器控制中得到较广泛的应用，采用模糊控制技术的洗衣机具有自动识别衣质、衣量，自动识别肮脏程度，自动决定水量，自动投入恰当的洗涤剂等功能，不仅实现了洗衣机的全面自动化，也大大提高了洗衣的质量，具有很强的实用性和较好的发展前景。基于51单片机的洗衣控制系统，控制面板由按键、指示灯和LED显示器组成。按键选择洗衣机工作方式，指示灯配合按键工作，LED显示器则显示洗衣机洗涤和脱水时间。洗衣机的整体电路模块包括键盘矩阵、指示灯、电动机控制及电源电路。控制程序设计包括定时中断服务程序、外中断服务程序及主程序。关键词：模糊控制;洗衣机;全自动；洗衣控制系统；51单片机；控制程序AbstractFuzzycontrolwithfuzzymathematicsforakindofnewnotlinecontrolmethodthatthefoundationdevelop,tothosecantacquisitionmathematicsmodelorveryroughsysteminmodelinmathematicsescanobtainthesatisfiedcontrolresult,resolvingthesomeusetheproblemthattraditionalmethodcantresolve.Inrecentyears,thefaintnesscontrolstocontrolathomeappliancestheinsidegetstheextensiveapplication,adoptingthetechnicalwashingmachineinmistycontrolhavetheautoidentifiesthedressquality,dressmeasures,identifyingthedirtydegreeautomatically,theautomaticdecisionwatermeasures,throwinginanetc.functionautomatically,notonlyrealizesthewashingmachineautomatecompletely,butalsoincreasedingconsumedlythequantitythatdolaundry,havetheverystrongfunctionwiththegooddevelopmentforegroundWashingmachinecontrolsystembasedonsinglechip51,thecontrolpaneliscomposedbykeys,indicatinglampsandLED.Thekeyschosetheworkmodes,theindicatinglampscooperatedwiththekeys.TheLEDmonitorshowedthetimeofwashinganddehydration.Thecircuitofwashingmachineincludeskeyboardmatrix,indicatinglamp,motorcontrolandpowercircuit.Thecontrolprogramincludestiminginterruptserviceprogram,externalinterruptserviceprogramandmainprogram.Keywords:fuzzycontrol;washer;automatic；Washingcontrolsystem;Singlechip51;Controlprogramm目录第一章绪论 1第一节洗衣机的概念 1第二节洗衣机概述 1第三节课题意义及来源 3第四节本课题的目的 4第五节洗衣机发展史 4第二章硬件系统的设计 7第一节全自动洗衣机的控制功能要求 7一、洗涤按钮 7二、洗涤时 7三、有启动/暂停按钮控制 7四、有水位控制 7第二节系统工作流程 9一、进水动作 9二、排水动作 9三、洗涤动作 9四、脱水动作 9五、脱水不平衡修正 9六、其它动作 10第三节洗衣机控制器控制面板的设计 11第四节布质、布量的检测 11一、光电隔离的作用： 12二、光耦合器： 12第五节浑浊度的检测 13第六节电动机控制电气原理 14一、双向可控硅 14二、功率管 15第七节电源部分 15一、系统电源部分的设计结论： 16二、几种电流的区别： 16第八节键盘输入及显示电路 17一、键盘输入及显示电路基本工作原理 17二、ULN2803驱动芯片介绍 17第三章单片机最小系统 19第一节AT89S51介绍 19第二节单片机最小系统介绍 20一、工作电源： 20二、时钟电路： 20三、复位电路： 21第三节AT89S51最小系统制做 21第四节AT89S51最小系统测试 23第四章软件系统的设计 25第一节模糊控制的基本原理 25第二节模糊规则和模糊推理在洗衣机中的应用 26附录1洗衣的控制程序 33阳泉职业技术学院毕业设计说明书PAGEPAGE1第一章绪论第一节洗衣机的概念洗衣机(washingmachine）是利用电能产生机械作用来洗涤衣物的清洁电器。按其额定洗涤容量分为家用和集体用两类。中国规定洗涤容量在6kg以下的属于家用洗衣机：家用洗衣机主要由箱体、洗涤脱水桶（有的洗涤和脱水桶分开）、传动和控制系统等组成，有的还装有加热装置。洗衣机一般专指使用水作为主要的清洗液体，有别于使用特制清洁溶液，及通常由专人负责的干洗。第二节洗衣机概述从古到今，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。全自动洗衣机根据结构不同可分为波轮式全自动洗衣机（也叫套桶式全自动洗衣机）、滚筒式全自动洗衣机和搅拌式全自动洗衣机三大类。波轮式、滚筒式、搅拌式全自动洗衣机分别占全球洗衣机市场份额的33％、52％和15％。搅拌式洗衣机目前还没有进入我国市场，以下仅对波轮式和滚筒式两种洗衣机进行讨论。（1）滚筒式洗衣机①更好地软化衣物纤维，减小洗涤过程中衣物的损伤和变形，并且还可以使洗后的衣物柔软而蓬松；②提高温度来洗涤可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物质与污物的化学反应速度，提高洗衣粉中酶的活性，同时有利于溶解汗渍、血渍、降低灰尘、油污的粘附作用，从而可在同样的洗净比下（注：洗净比是国家对洗衣机的质量考核标准中的一个基本指标），可大幅度降低洗涤过程对机械外力的需求；③温度高有利于污物在水中的扩散；④高温能有效地杀死一些细菌。加温洗涤的波轮式洗衣机无论怎样的水流，要达到一定的洗净比，就必须有足够的机械力，而机械力对衣物是有损伤的，这就注定了波轮式洗衣机的磨损率大大高于滚筒式洗衣机。各种新水流基本原理是一样的，就是尽量以紊乱的水流减少衣物的缠绕，增大水流的冲刷力用于洗涤，与以前依靠衣物与桶壁和衣物相互之间的摩擦方式相比，水流冲刷对衣物的损伤较小。（2）波轮式洗衣机因为滚筒式机的价格大大高于波轮式机，所以波轮式机仍受到普遍欢迎。①关于水流：现在波轮式全自动洗衣机的宣传重点放在新水流上，如LG的拳击棒、松下的双瀑布、荣事达的网络水流等，但正如上面说到过的，各个厂家是用不同的方法实现同一个目标，实际效果也差不多，所以不必太在意。②关于程序控制器：新推出的波轮式全自动洗衣机均采用单片机程序控制器，原来的机械式程序控制器基本上已被淘汰。各厂家生产的各种型号的波轮式全自动洗衣机的控制程序有所不同，最少的也有好几个控制项，每一项又有几种不同的洗涤程序可供选择，足以满足不同的洗涤要求，所以没有必要考虑这个问题。在模糊控制的洗衣机中，单片机通过采集水位传感器、布量传感器、光传感器的信号以及电动机的转速，判断出衣物的质地、多少、肮脏程度，从而自动调整对衣物进行合理的洗涤，缺点是价格太贵。③关于不锈钢内桶：采用不锈钢内桶的目的是为了减小衣物和内桶壁的摩擦力，从而减轻衣物的磨损，选购时应予以考虑。④关于同心洗：同心洗是直接把电动机轴与洗衣桶主轴同心安装，直接驱动。这样在洗涤，特别是脱水的时候洗衣桶震动减小，使噪声得以降低。但要说这样会延长洗衣机的寿命是不正确的。⑤至于变频洗衣机，其一是可以对不同质地的衣物自动选用不同的电动机转速，从而给不同质地的衣物以恰当的洗涤强度，在保证洗得干净的同时，最大限度地降低衣物的磨损。其二是可以在脱水甩干时，由慢到快地启动，使衣物在桶内分布均匀，脱水效果好，同时由于衣物均匀地分布在洗衣桶的四周，洗衣桶的重心落在轴心上，可以减小震动，降低噪声，这当然是有好处的。缺点也是价格太贵。现在已经有厂家开发出了不需要使用洗涤剂的洗衣机，还有的厂家开发出了更迷你的旅行洗衣机，小到可以在出外旅行的时候随身携带，为了更方便的操作有的厂家还开发出了可以远程控制的洗衣机，这么样？是不是看的眼花缭乱，将来的洗衣机会朝着使用更方便、更加节能、更加个性化的方向发展。第三节课题意义及来源随着现代社会生活节奏的不断加快和人们生活水平的不断提高，人们对各种方便、快捷的家用电器需求量越来越大，洗衣机作为人们提高生活效率，追求生活质量的基本条件，也愈来愈成为不可或缺的生活用具.在工业发达国家，洗衣机的普及率已达到相当高的程度，但由于现阶段国情，洗衣机在我国的普及程度较低，农村更甚。随着人民生活水平(特别是乡村生活水平)的不断提高，社会上对洗衣机的需求量越来越大，而且随着生活质量的不断提高，人们对洗衣机的功能要求越来越高，使得洗衣机的更新较快，因此，洗衣机做为人们追求现代生活的一个基本要求在我国有着极大的市场。洗衣机技术发展日新月异，产品类型众多，但从总体来看，人们对洗衣机的基本要求应是:省时、省水、省电，磨损率小，操作方便，功能完善等。以上特点从技术的角度可由洗衣机的洗涤方式和控制方式这两个基本特性决定。目前存在的洗涤方式有波轮式(又称涡卷式)、搅拌式、滚筒式、喷流式、喷射式和超声波式等多种，在我国比较普及的洗涤方式是波轮式，超声波式洗涤方式则代表着国际上的发展方向。对洗衣机技术的发展使得人们期望在采用一种较好洗涤方式的同时，希望洗衣机的控制部分能在洗涤过程中对衣物重量、脏度，洗涤剂的浓度，水的硬度、温度等影响洗涤效果的诸多因素进行检测，并能对这些检测结果做出合理反应，从而得到比较理想的洗涤效果。现代科学技术的发展，特别是嵌入式技术的发展，使微电脑的功能日益强大，微电脑与传感器系统的结合，足以实现上述功能;另外，人们对洗衣机使用方便的要求使得洗衣机的全自动化成为另一个发展方向.因此，从世界范围内来说，洗衣机总的发展趋势是向微电脑，传感系统，智能化、全自动化的方向发展。第四节本课题的目的 本课题的目的就是设计一种比较合理的全自动洗衣机模糊控制器，这种采用模糊控制的全自动洗衣机能够自动判断被洗衣物的重量轻重、质料软硬，自动检测洗衣桶内水的脏污程度和污渍性质(油污或泥污)；能自动预选水位、水流强度和洗涤时间，并能进行衣物偏置的自动纠正等，也应该能在整个洗涤过程中实施监控，并适时调整这些运行参数，以达到最佳的洗涤效果。第五节洗衣机发展史1858年，一个叫汉密尔顿·史密斯的美国人在匹茨堡制成了世界上第一台洗衣机。该洗衣机的主件是一只圆桶，桶内装有一根带有桨状叶子的直轴。轴是通过摇动和它相连的曲柄转动的。同年史密斯取得了这台洗衣机的专利权。但这台洗衣机使用费力，且损伤衣服，因而没被广泛使用，但这却标志了用机器洗衣的开端。次年在德国出现了一种用捣衣杵作为搅拌器的洗衣机，当捣衣杵上下运动时，装有弹簧的木钉便连续作用于衣服。19世纪末期的洗衣机已发展到一只用手柄转动的八角形洗衣缸，洗衣时缸内放入热肥皂水，衣服洗净后，由轧液装置把衣服挤干。1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人比尔·布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。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。经历了上百年的发展改进，现代蒸汽洗衣机较早期有了无与伦与的提高，但原理是相同的。现代蒸汽洗衣机的功能包括蒸汽洗涤和蒸汽烘干，采用了智能水循环系统，可将高浓度洗涤液与高温蒸气同时对衣物进行双重喷淋，贯穿全部洗涤过程，实现了全球独创性的“蒸汽洗”全新洗涤方式。。与普通滚筒洗衣机在洗涤时需要加热整个滚筒的水不同，蒸汽洗涤是以深层清洁衣物为目的，当少量的水进入蒸汽发生盒并转化为蒸汽后，通过高温喷射分解衣物污渍。蒸汽洗涤快速、彻底，只需要少量的水，同时可节约时间。对于放在衣柜很长时间产生褶皱、异味的冬季衣物，能让其自然舒展，抚平褶皱。“蒸汽烘干”的工作原理则是把恒定的蒸汽喷洒在衣物上，将衣物舒展开之后，再进行恒温冷凝式烘干。通过这种方式，厚重衣物不仅干得更快，并且具有舒展和熨烫的效果。蒸汽洗衣机之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。水力洗衣机包括洗衣筒、动力源和与船相连接的连接件，洗衣机上设有进、出水孔，洗衣机外壳上设有动力源，洗衣筒上设有衣物进口孔，其进口上设有密封盖，洗衣机通过连接件与船相连。它无需任何电力，只需自然的河流水力就能洗涤衣物，解脱了船民在船上洗涤衣物的烦恼，节约时间，减轻家务劳动强度。1910年，美国的费希尔在芝加哥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。1922年，美国玛塔依格公司改造了洗衣机的洗涤结构，把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。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。1932年，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！第一台自动洗衣机于1937年问世。这是一种"前置"式自动洗衣机。靠一根水平的轴带动的缸可容纳4000克衣服。衣服在注满水的缸内不停地上下翻滚，使之去污除垢。到了40年代便出现了现代的"上置"式自动洗衣机。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。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，以电脑（实际上微处理器）控制的全自动洗衣机在日本问世，开创了洗衣机发展史的新阶段。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……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。之后，随着科技的进一步发展，滚筒洗衣机已经成了大家耳濡目染的产品。伴随着科技的进一步发展，相信新型更适合人们使用的洗衣机会给我们的生活带来新的方式。第二章硬件系统的设计第一节全自动洗衣机的控制功能要求洗衣机完成洗涤过程，关键是对洗衣机内的电动机的运行进行合理的控制，保证洗涤过程的有效，节约，方便等。本题任务是：控制洗衣机总洗涤时间、定时正反转及洗涤强度控制。一、洗涤按钮标准：洗涤12分钟；漂洗5分钟二次；脱水3分钟。轻柔：洗涤3分钟；漂洗3分钟，二次；脱水2分钟。快速：洗涤4分钟；漂洗1分钟，二次；脱水2分钟二、洗涤时洗涤指示灯闪烁；漂洗时漂洗指示灯闪烁；脱水时脱水指示灯闪烁三、有启动/暂停按钮控制：第一次启动，标准洗涤；工作时按此按钮暂停，再按则恢复工作；有电源开关。洗涤、漂洗22秒正转，停8秒，反转22秒，停8秒。四、有水位控制洗衣机的整体电路模块洗衣机的电路模块如图2.1组成部件有8051单片机、74138译码器、水位检测机构、指示灯、电动机、蜂鸣器、进水阀，出水阀，LED显示器及4只按键。水位检测机构由玻璃管、浮子、金属滑杆等组成，玻璃管与洗衣桶相连，玻璃管中的水位就是洗衣桶内的水位，在放水或进水的过程中，浮子带动金属管上下移动，当水位处于最高点或最低点时，金属滑杆都与金属地相连，致使引脚INT1处于低电平，向CPU申请中断，否则INT1被上拉电阻上拉为高电平。电动机有2个控制端，一端控制电动机正向运转，该端与P1.0相连，另一端控制电动机反向运转，该端与P1.1相连。电控水龙头共2只，一只为进水龙头，受P3.0控制，另一只为出水龙头，受P3.1控制，当电控水龙头的控制端为“1”时，水龙头打开，当电控水龙头的控制端为“0”时，水龙头关闭。LED显示器共2只，本设计键盘输入及显示部分，我采用8279芯片作为电路的核心。当用户从键盘输入命令时，8279芯片将自动产生一个中断信号，向单片机发送请求将RAM中的数据取走。图2.5中8279的地址由P2.7和A0决定，故数据口地址为7FFEH，命令口地址为7FFFH。所接的5个按键，扫描线接在74LS138的译码输出端Y0和Y1上，当Y0为0（SL2SL1SL0=000时），扫描第1列按键，当Y1为0（SL2SL1SL0=001时）扫描第2列按键。当某一按键被按下后，键值就自动进入8279缓冲区，当8279不空时由INT输出高电平告知CPU取走缓冲区数据，故INT连接CPU的中断输入需加一反向器。电路中，ALE连接8279的CLK以提供8279工作需要的100KHZ，则时钟必须在8279编程时提供分频系数为可得到100KHZ。本设计单片机的时钟频率为12MHZ，则ALE输出频率为时钟的1/6，等于2MHZ，要得到100MHZ的频率需进行2MHZ/100KHZ=20分频。，蜂鸣器由P1.2控制，当P1.2输出为“1”时，蜂鸣器发声。本系统采用6M的晶体振荡器，定时器0和定时器1的初始值设置为每隔100毫秒产生1次中断。图2.1洗衣机的整体电路结构框图第二节系统工作流程完成一次洗衣过程所需的动作有：一、进水动作进行洗涤时，盛水桶内的水量必须达到水位设定要求。洗衣机的进水和水位判断，是由水位开关和进水阀的开合来进行控制的，当桶内没有水或水量达不到设定水位时，单片机程序将控制进水阀闭合，开始注水，当桶内的水位达到设定水位时，水位开关受压闭合，程序就可进入下一步处理。二、排水动作进入脱水动作前应先排水。为了避免空排水造成时间浪费以及排水不完而带水脱水造成对电机的损害。洗衣机能够根据实际水量对排水时间进动态控制。三、洗涤动作洗涤动作指的是电机周期性的“正转-停止-反转-停止”。不同的洗衣过程，控制电机执行“正转-停止-反转-停止”的时间是不同的四、脱水动作排水结束后进入脱水动作，脱水是通过电机的正转来实现的，同时要求排水阀一直打开，也正是由于排水阀的打开，才使得脱水时的电机正转速度不同于洗涤时的电机正转速度。进行脱水时若遇到洗衣机盖打开，则暂停脱水，并发出报警，直至用户合上桶盖后，才继续进行脱水。脱水结束后，发出报警，并自动关闭排水阀。五、脱水不平衡修正进行脱水处理，电机要正转，电机要进行高速单向正转，若此时衣物偏向于一边，脱水桶会因离心的作用，在很短的时间内碰撞安全开关装置，使安全开关产生瞬时的关闭和断开，此时要进行脱水不平衡修正。进行脱水不平衡修正，洗衣机将停止脱水，并自动插入“进水-洗涤1分钟-排水”动作。通过这一插入动作，衣服将调整到洗衣桶中心位置。在同一脱水过程中，如果连续修正3次仍达不到脱水平衡，则进行报警，等用户打开洗衣机将衣物放置均匀再盖上桶盖，方可继续进行脱水。六、其它动作洗衣机控制器在此控制面板上还配有启动/停止、电源、标准、轻柔、快速、水位选择按钮。图2.2系统工作流程图第三节洗衣机控制器控制面板的设计洗衣机控制面板主要包括：启动/停止、电源、标准、轻柔、快速、水位选择按钮。图2.3洗衣机控制面板图第四节布质、布量的检测布质和布量的检测是在洗涤之前进行的。在水位一定时,不同的布质和布量的产生的布阻抗不同。布质和布量检测电路如图2.4所示。具体检测布质和布量时,首先注入一定的水位,然后起动主电机旋转,接着断电让主电机以惯性继续运转直到停止。在主电机断电惯性旋转时间内,主电机处于发电状态,会产生感应电动势输出。显然,随着布阻抗大小的不同,主电机处于发电机状态的时间长短也不同。因此,只要检测出主电机处于发电机状态的时间长短,就可以反过来推理出布阻抗的大小。主电机发电时间愈长,布阻抗就愈小;反之布阻抗就愈高。主电机发电时间可直接通过检测起动电容两端输出电势,并将此电势半波整流后,由光电隔离后放大整形为一矩形脉冲系列的脉冲数而定。脉冲个数反映布阻抗的大小,脉冲个数多,布阻抗小,反之亦然。图2.4反电势法测量布质、布量电路电气原理图一、光电隔离的作用：光电隔离一般在弱电环境中应用。光电耦合器有四个脚，其中两个是发光二极管的脚，用万用表检测时有正反向导通的反应；另外两个就是光敏三机关的管脚，用万用表检测时没有正反向导通的反应。两者之间通过发光二极管所发的光进行耦合，从而实现内外信号的传递。隔离的目的是要将两股需要与对方通信的电流隔离。可透过光电耦合器将电子信号转换成光，到了另一端再将光转换回电子信号。用此方法，就可将两股电流完全隔离。二、光耦合器：光耦合器（opticalcoupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。第五节浑浊度的检测浑浊度综合反映了衣物的脏污程度、脏污性质和洗净程度。它是采用红外光电传感器,利用红外线在水中的透射率和时间的关系,通过模糊推理,获得检测结果。其检测电路如图2.5所示,红外发光二极管LED由恒流源供电,由单片机脉宽调制PWM信号控制LED发出调制红外光,穿过动态的洗涤液,到达光电三极管VT3354554射级输出电压随洗涤液的浑浊程度而线性变化。图2.5浑浊度红外光电检测电路图第六节电动机控制电气原理电动机控制电气原理如图2.6。电动机有2个控制端，一端控制电动机正向运转，该端与P1.0相连，另一端控制电动机反向运转，该端与P1.1相连。系统供电时，交流220V电压经过双向可控硅加在电动机的2个控制端，可控硅的控制端由单片机的P1.0、P1.1控制，当洗衣机接到“洗涤”指令时，P1.0输出高电平，经过功率管8050放大后，触发双向可控硅，使双向可控硅TR1导通，电机正向旋转，经过一按时间后P1.1输出高电平，经过功率管8050放大后，触发双向可控硅，使双向可控硅TR2导通，电机反向旋转。在整个洗衣过程中，程序会不断判断洗衣机的洗涤模式，从而不断调整电机转动方向。一、双向可控硅

普通晶闸管(VS)实质上属于直流控制器件。要控制交流负载，必须将两只晶闸管反极性并联，让每只SCR控制一个半波，为此需两套独立的触发电路，使用不够方便。

双向晶闸管是在普通晶闸管的基础上发展而成的，它不仅能代替两只反极性并联的晶闸管，而且仅需一个触发电路，是目前比较理想的交流开关器件。其英文名称TRIAC即三端双向交流开关之意。二、功率管在放大电路中担任未级输出的管子叫功率管。功率管分为大功率管和小功率管。一般PCM（集电极耗损功率）大于1W的叫大功率管如国产的3DD和3DA型的和日产的2SD和2SC管子。PCM小于1W的叫小功率管。如3AX和3DG型的管子。有的较好的电路有CMOS场效应管做功率放大管。图2.6电动机控制电气原理图第七节电源部分系统电源电气原理图如图2.7。市电220V经过变压器T变压为12V交流电压，通过4只二极管1N4004全桥整流后，再经过电容C滤波后得到光滑的直流电压，经过三端稳压7805稳压后得到稳定的+5V电压给各器件供电。图2.7系统电源电气原理图一、系统电源部分的设计结论：如果要给AT89C51供电，那麽要把220V交流的市电先降压，在用全桥整流电路转化成脉动直流电，在用再经过电容C滤波后得到光滑的直流电压，之后再经过三端稳压器稳压，输出端再接一个电容是用于消除电路高频噪声。为了输出端的电容不要回流冲击三端稳压器，因此要在可在稳压器的输入端和输出端之间跨接一个二极管，起保护作用。二、几种电流的区别：直流电：是指电流的大小和方向都不随时间而变化，即电流为一恒定值。脉动直流电：是指电流方向不变而大小呈周期性变化的直流电流。交流电是指电流：的大小和方向随时间而变化，即电流是时间的函数。正弦交流电是指：电流的大小和方向随时间按正弦规律变化。电容C滤波：经过全桥整流电路的电流是脉动直流电，不稳定，应该再使用电容并联滤波，进行滤波。电容并联滤波得优点，电容并联时容量相加.并联可以增大电容的容量.大电容滤波效果好.稳压电源：能为负载提供稳定交流电源或直流电源的电子装置。包括交流稳压电源和直流稳压电源两大类。三端稳压器：三端稳压器是稳压用的。第八节键盘输入及显示电路一、键盘输入及显示电路基本工作原理本设计键盘输入及显示部分，我采用8279芯片作为电路的核心。如图2.5所示，当用户从键盘输入命令时，8279芯片将自动产生一个中断信号，向单片机发送请求将RAM中的数据取走。图2.8中8279的地址由P0和A0决定，故数据口地址为7FFEH，命令口地址为7FFFH。所接的5个按键，扫描线接在74LS138的译码输出端Y0和Y1上，当Y0为0（SL2SL1SL0=000时），扫描第1列按键，当Y1为0（SL2SL1SL0=001时）扫描第2列按键。当某一按键被按下后，键值就自动进入8279缓冲区，当8279不空时由INT输出高电平告知CPU取走缓冲区数据，故INT连接CPU的中断输入需加一反向器。电路中，ALE连接8279的CLK以提供8279工作需要的100KHZ，则时钟必须在8279编程时提供分频系数为可得到100KHZ。本设计单片机的时钟频率为12MHZ，则ALE输出频率为时钟的1/6，等于2MHZ，要得到100MHZ的频率需进行2MHZ/100KHZ=20分频。图2.8键盘输入及显示电路二、ULN2803驱动芯片介绍高电压大电流八达林顿晶体管阵列：该阵列系列的八达林顿晶体管是低逻辑电平数字电路（如TTL、CMOS或PMOS/NMOS）和大电流高电压要求的灯、继电器、打印机和其它类似负载间的接口的理想器件。广泛用于计算机，工业和消费类产品中。所有器件有集电极开路输出和用于瞬变抑制的续流箝位二极管。ULN2803的设计与标准TTL系列兼容。最大额定值（TA=25。C，额定值加于封装内任一器件，除非另外规定。）附表2ULN2803工作电压及工作环境额定值符号值单位输出电压V050V输入电压V130V集电极电流-连续LC500mA基极电流-连续LB25mA工作环境温度范围LA0至+7。C保存温度范围Tstg-55至+150。C结温TJ125。C第三章单片机最小系统第一节AT89S51介绍AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。第二节单片机最小系统介绍单片机要正常运行，必须具备一定的硬件条件，其中最主要的就是三个基本条件：1.电源正常；2.时钟正常；3.复位正常。在AT89S51单片机的40个引脚中：电源引脚2根，晶振引脚2根，控制引脚4根，可编程输入输出引脚32根。一、工作电源：电源是单片机工作的动力源泉，对应的接线方法为：40脚（VCC）电源引脚，工作时接+5V电源，20脚（GND）为接地线。二、时钟电路：时钟电路为单片机产生时序脉冲，单片机所有运算与控制过程都是在统一的时序脉冲的驱动下的进行的，时钟电路就好比人的心脏，如果人的心跳停止了，人就。。。同样，如果单片机的时钟电路停止工作（晶振停振），那么单片机也就停止运行了。当采用内部时钟时，连接方法如下图所示，在晶振引脚XTAL1和XTAL2引脚之间接入一个晶振，两个引脚对地分别再接入一个电容即可产生所需的时钟信号，电容的容量一般在几十皮法，我用30PF。如果说CPU是单片机的心脏，那么石英晶体震荡器就相当于心脏起搏器。单片机系统的各部分都要以时钟频率为基础，才能在CPU指挥下有条不紊一拍一拍的协调工作。AT89S51单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。AT89S51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别时该放大器的输入端和输出端，这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器。外界石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外界电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量使用的大小轻微影响振荡频率的高低、震荡工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30PF加减10F。用户也可采用外部时钟，这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。由于外部时钟信号通过一个2分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器，就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。内部振荡方式的外部电路如下图所示。外部振荡方式是把外部已有的时钟信号引入单片机内。这种方式适宜用来使单片机的时钟与外部信号保持同步。外部振荡方式的外部电路如下图所示。图中，电容器Cl，C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般在5-30PF。晶振频率的典型值为12MH2，采用6MHz的情况也比较多。内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。三、复位电路：在复位引脚脚持续出现24个振荡器脉冲周期（即2个机器周期）的高电平信号将使单片机复位。如图所示电容C和电阻R构成了单片机上电自动复位电路，复位后，单片机从0000H单元开始执行程序，并初始化一些专用寄存器为复位状态值。第三节AT89S51最小系统制做我打算拿起电烙铁，先按照下面的电路图在洞洞板上搭建起最小系统，再买一条下载线写入并调试程序。图3.1AT89S51最小化应用电路加一个11.0592MHZ的晶振是为了以后做串口通信时和PC有相同的波特率。复位电路由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平。

晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的US级时歇,方便定时操作)注意事项:对于31脚(EA/VPP),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行.这一点是初学者容易忽略的.因此可以看出,其实要熟悉51单片机的40个引脚功能也很容易:总共40个脚,电源用2个(VCC和GND),晶振用2个,复位1个,EA/Vpp用1个,剩下还有34个.29脚PSEN,30脚ALE为外扩数据/程序存储器时才有特定用处,一般情况下不用考虑,这样,就只剩下32个引脚,它们分别是：P0端口P0.0~P0.7共8个P1端口P1.0~P1.7共8个P2端口P02.0~P2.7共8个P3端口P3.0~P3.7共8个第四节AT89S51最小系统测试完成了。在检查了线路的正确性后，用万用表测了是否有短路。一切正常!之前我的AT89S51里已写好了个最小系统测试程序，就是让P1.0上的红色发光管闪烁。#include<at89x51.h>

voidmain(void)

{

unsignedchari,j,k;

while(1)

{

for(i=0;i<100;i++)

{

for(j=0;j<255;j++)

for(k=0;k<255;k++);

}

P1_0=!P1_0;

}

}单片机最小系统一般情况下运行起来不会很稳定，原因是没有加入看门狗等电路。引电路非常简单，能帮助我学习和使用单片机。总结：除了在焊接时要仔细外，先画好电路图也是很重要的。像上面的电路图在89S51的31脚上就只写了Vcc的字样，因此焊接时就被忽视了。应该先画出一张完整的图才行。检查分几个部分：1.晶振部分、2.复位部分、3.电源部分(最不可以忘掉EA接V+5v)，4.还有就是P1.0发光管最基本的一个应用部分。本次设计中需要调试的软件部分是最小系统，就是在上面提到单片机、复位电路、晶振电路,电源电路来使一个P口灯变亮，首先是根据电路图焊好最小系统板，对板子进行焊接，焊接后再通过万用表进行测量，在测量过程中会发现有些点看上去是焊接无误的，但在测量过程中存在问题，比如说AT89S51的四十个引脚不能短接，还有就是在电源的选择上，本来是要选择以干电池为电源的，但在实际操作工程中发现一般的普通干电池是没有可以构成5V的电源的组合，所以就会选择以USB接口为电源来源，测量自己电脑的USB接口的电压为5.07V可以满足；在进行软件调试的程序装入时由于自己买的是AVR的下载线，但是单片机使用的是AT89S51单片机，程序写不进去，查原因是发现AVR是不支持自己所选择的单片机AT89S51，再后来借用其他组的ISP下载线进行程序的写入，发现程序提示有错误，是在某行出现了没有定义的提示，发现有一个变量是没有定义的，改完后程序写入。这就是这次设计中调试过程的问题及解决方法，所以根据上面调试过程知识的学习使得自己在调试之前明白了调试的起初该做的工作，是在调试开始后可以解决这些常出现的问题。第四章软件系统的设计第一节模糊控制的基本原理在模糊控制中,对模糊量的描述是以模糊集合为基础的,模糊控制的核心在于模糊控制器的设计.模糊控制器要和客观环境中的精确量进行信息交换,或者输出模糊控制量要想控制被控对象时,必须解决环境中的精确量转换成模糊量和模糊量转换成精确量的问题,才能使精确量能在模糊控制器中得到正确的处理,同时向控制对象提供精确的控制输出变量,达到控制对象的目的.另一个更为重要的问题是,模糊控制器在控制中接收输入模糊量后,是以何种机理产生恰当的模糊控制量输出的.这涉及到模糊控制器的推理形式、推理的合理程度、推理的速度及具体算法等.模糊控制是一种建立在模糊数学理论基础之上的基于规则的智能控制方法,它的理论方法、实现技术都和传统的控制理论和技术有极大的区别.作为一种较新的智能控制方式,模糊控制也要遵循一定的规律和法则,也即模糊控制具有一种与之相应的机制和原理.对于模糊控制来说,其核心在于模糊控制器.也就是说,模糊控制的机理是通过模糊控制器来体现的.模糊控制器的思想来自人们在生产实践中对被控对象的控制.模糊控制器对被控对象的控制依据的是人类的模糊控制经验或意念并表现为模糊控制语句形式的描述.在模糊控制语句中,含有人类对环境的模糊检测和对被控制对象的模糊命令.在人执行的模糊控制中,对环境的模糊检测是由人的感观对环境进行接触并通过头脑的智能过程实现的.而目前人们所研究的模糊控制是由计算机而不是由人去执行的,因此在计算机中必须有能较好地完成人在模糊控制中所完成有关工作的功能.图4.1是一模糊控制器的结构框图.它由模糊化接口、反模糊化接口、知识库和决策逻辑组成.模糊控制器各部分功能分述如下:(1)模糊化接口功能.完成被控制对象有关状态的精确量向相应模糊量的转换;(2)存储知识库.计算机应能把用于模糊控制的知识库存储在内部,以供知识推理时使用.知识库由数据库和语言控制规则库组成.数据库即是隶属函数集,语言控制规则库即是模糊控制规则库;(3)决策功能.它是模糊控制器的核心功能.模糊控制器模拟人类的决策能力进行模糊决策;(4)反模糊接口功能.其作用是把模糊控制器执行决策后产生的模糊控制量转换成合适的精确控制量.模糊控制器的工作过程简述如下:知识库用于存储模糊量和模糊控制规则,并向模糊化接口提供模糊量的隶属函数形态.这样,模糊化接口在接收到外部的精确量输入后,就可将其转换成对应的模糊量及隶属度.知识库也向反模糊化接口提供模糊量的隶属函数形态,反模糊化接口则根据输出的模糊量及隶属度,转换成与之对应的精确量.同时,知识库向决策逻辑提供控制规规则,由决策逻辑执行推理过程,推断出输出模量.图4.1模糊控制器的结构框图第二节模糊规则和模糊推理在洗衣机中的应用在模糊控制洗衣机中,混浊度、布质、布量等都是通过在线检测,再通过模糊推理得出的。这是一个多输入输出系统。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、漂洗方式等则由实时模糊控制器控制。布量的论域为(-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4),其语言变量隶属函数如图4.2所示.布量语言值取少、较少、中、较多、多五个。混浊度论域为(-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6),混浊度语言值取特混、混、较混、中、较清、清、特清,其语言变量隶属函数如图4.3所示。少较少中较多多少较少中较多多—4—2024图4.2布量语言变量隶属函数——6—4—20246特清清较清中较混混特混图4.3混浊度语言变量隶属函数洗涤剂投放量由布量、浑浊度决定,并由面板上LED显示,其模糊推理见表1水流、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。图4.4是洗涤过程中桶体内水的混浊度曲线。由图可见,刚开始洗涤时混浊度很小,随着被洗物品的污垢逐渐溶解脱落在水中,水的混浊度很快增大,一直到饱和值。当混浊度接近饱和时,可认为洗涤过程已完成,可以停止洗涤,因继续洗涤已意义不大。利用图4.4的曲线,可以进行实时模糊控制。这是单输入单输出的模糊控制器,输入为混浊度,经计算得出其变化率,再经模糊化后进行模糊运算,如判别变化率接近零,即混浊度已达到饱和值,则停止洗涤[1]。见图4.5,输出C代表混浊度。混浊度混浊度饱和值图4.4混浊度曲线KK输入模糊化模糊算法器模糊判决被控对象dc/dt图4.5洗涤过程模糊控制结束语通过对毕业设计论文的方案设计与提出，程序的设计与编程等过程。使我对三年来所学的知识有了一个清晰明确的总体概括，具体体现在：通过本次毕业课题设计，我了解到洗衣机控制器的主要设计思路，巩固了自己所学电气控制方面的大量学科知识，也加深了诸如AutoCAD绘图软件、Office办公软件、等一系列设计毕业课题论文所需要的必须辅助技能的使用熟练程度，另外还有专门值得一提的是对新生事物的熟悉和迅速掌握其特性规律、结构原理及相关功能作用的认知能力有了大幅提高，这是关键的，也是我最看重的，最珍惜的。同时，也了解到洗衣机控制器系统具体步骤措施、这其中的要点难点、技术处理，和作为主控制器的AT89C51单片机的工作原理以及电源电路的内部功能结构，完成毕业课题设计后，不但明显感到自己在大学求学期间的充实、激情以及钻研精神，也使自己多年来所学的理论知识和实践有了一次有机结合充分发挥的绝好机会，进一步深化巩固了自己的专业知识。当然在本次毕业设计中，同时也不可避免地认识到自身某些方面的不足之处，例如所学专业知识不够全面平衡，有的相当熟练，有的则略显生疏，这样就给本次毕业课题设计带来一定难度，以至于初稿反复修改重拟好几次，耽误了办事进度与效率。在当今科技发达日新月异的现代社会，科技与技术更新换代的脚步相当快，所以作为一名专科生一定要本着“活到老，学到老”、“学无止境”的人生态度，随时有着警惕感，保持不断积极“充电”的心态，丝毫不能松懈，以迎接新的挑战。因为时间仓促，本人水平有限，故论文中所述内容如有不够详细、明确的地方还请各位老师及领导批评指正，本人再次表示虚心接受和聆听教诲，诚谢！！！致谢本论文是在乔永凤老师的悉心指导和热情关怀下完成的，老师渊博的知识，严谨的治学态度及随和的为人之道给我留下了深刻的印象，这将使我我终身受益，同时，老师在生活上也给了我极大的鼓励和帮助。为此，我要对她致以最衷心的感谢。在专科学习的三年中，我与同学建立了深厚的友谊，他们在我遇到困难时伸出了无私的援助之手，对他们的帮助我非常感谢。最后，对关心，支持我的亲人和老师致以最衷心的感谢。参考文献[1]吴守宪，模糊控制器的应用，西南民族学院学报(自然科学版),JOURNALOFSOUTHWESTNATIONALITIESCOLLEGE(NATURALSCIENCEEDITION),1994年02期

[2]吴再华;尹立贤，模糊控制系统原理及应用浅析，甘肃联合大学学报(自然科学版),JournalofGansuLianheUniversity(NaturalScienceEdition),2008年01期

[3]王兆安主编.电力电子技术.机械工业出版社，2004[4]于海生编著.微型机算计控制技术.清华大学出版社，2003.4[5]周汝雁，自适应模糊控制器在太阳房室温控制中的应用，河南省科学院能源研究所，2003年01期[6]窦红玉，模糊控制器设计与应用，中国科技信息,ChinaScienceandTechnologyInformation,2006年03期

[7]侯媛彬;杨学存，模糊控制器设计方法研究，西安科技大学学报,JournalofXi'anUniversityofScience&Technology,2003年04期

[8]刘恒，模糊多目标优化控制在汽车控制中的应用，西南交通大学，2006-08-02[9]杨泽林;刘大铭;白杰，基于嵌入式微控制器的冻干试验机温度模糊控制系统设计，宁夏大学学报(自然科学版),JournalofNingxiaUniversity(NaturalScienceEdition),2007年04期

[10]戴春霞;赵德安，基于模糊控制的畜禽舍环境温湿度监控系统，农机化研究,JournalofAgriculturalMechanizationResearch,HYPERLINK"/GRID2