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1、1 / 18 基于 8051 单片机的全自动洗衣机的设 计 2 / 18 基于 8051 单片机的全自动洗衣机的设计 【摘要】 ：本文介绍模糊控制在全自动洗衣机中的应用，包括模糊 全自动洗衣机的模糊推理、物理量检测以及它的洗衣过程和控制电 路。其中控制电路是以宏晶科技生产的高速/ 低功耗 / 超强抗干扰的 新一代 8051 系列的 STC12C5A60S2 单片机为控制电路核心，其主要 由电源电路、状态检测电路、显示电路和输出控制电路组成，分别 介绍了各控制电路的工作原理和控制元件的组成，在教案设计训练 方面具有较好的实用价值。 【关键词】 ：模糊控制单片机 传感器 全自动洗衣机 一、前言 模
2、糊控制是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基 础的一种智能控制方法，它从行为上模仿人的模糊推理和决策过 程。该方法首先将操作人员或专家经验编成模糊规则，然后将来自 传感器的实时信号模糊化，将模糊化的信号作为模糊规则的输入， 完成模糊推理，将推理后的输出量加到执行器上。模糊控制的基本 原理如图一所示，它的核心部分是模糊控制器，模糊控制器的模糊 规律由计算机的程序实现的。与传统控制理论相比，模糊控制有两 大不可比拟的优点：第一模糊控制在许多应用中可以有效且便捷地 实现人的控制策略和经验；第二，模糊控制可以不需要被控对象的 数学模型即可实现较好的控制，这是因为被控对象的动态特性已隐 含在模糊
3、控制器输入、输出模糊集及模糊规则中。模糊控制原理框 图如图一所示。 3 / 18 图一 模糊控制原理框图 从传统控制角度看，传统全自动洗衣机实际上是一台按事先设 定好的参数进行顺序控制的机器。从这个意义上说，其“全自动” 并不具有任何功能，它不能根据情况和条件的变化来改变参数；而 模糊逻辑控制的全自动洗衣机向真正的智能化的全自动迈进了一大 步，它的目标则是要求根据所洗衣服的数量、种类和脏的程度来决 定水的多少、水流的强度和洗衣的时间，并可以动态的改变参数， 以达到在洗干净衣服的情况下还要尽量不伤衣服、省电、省水、省 时的目的；另外，要求操作简单，任何人都可以轻松地使用，且能 够把工作情况和过程
4、显示出来。 二模糊洗衣机的物理量检测 要对洗衣机进行控制，首先要用各种传感器不断地检测相关的 状态，以作为控制的依据。下面介绍在模糊控制洗衣机中所用各种 参数的检测原理和技术，在检测中要用到光电传感器、布量传感 器、水温和水位传感器等。 1. 衣物污染量和污染性质检测 衣物的肮脏量、肮脏性质和洗净程度等都需要检测，以便进行 工作过程的整定和控制，污染量和污染性质的检测是采用红外光传 感器完成的。利用红外线在水中的透光和时间的关系，通过模糊推 理，以得出检测结果，而这个结果就可以用于控制推理。由于直接 检测衣物的污染状况是困难的，因此模糊洗衣机是通过检测洗涤液 污染程度，而间接检测出衣物的污染量
5、和污染性质，因此洗涤液的 浑浊程度与衣物污染情况密切相关。光传感器由相对设于排水阀两 旁的红外发光二极管和光敏晶体管构成的。发光二极管透过洗涤液 向光敏晶体二极管发光，由光敏晶体管转换成电压，再由微电脑读 取该数值，由此测出洗涤液的污染状况。浑浊度检测器构造如图二 所示。 4 / 18 .k R19 图二 浑浊度检测器构造 负载量 B 水温C）质料 洗涤时间 四、控制电路设计 控制软件由主程序、各种子程序和中断服务程序组成。所有模 糊推理在洗涤之前都基本执行完毕，所以在程序判别出是启动并且 8 / 18 是自动程序后，就开始进行一系列的检测工作。在推理工作完成之 后，开始进行洗涤工作。在洗涤过
6、程中若产生故障，则系统会自动 报警。 软件主程序流程图如图七所示。衣物洗涤过程：开启洗衣机， 选择自动或者手动方式，若为手动则设定洗衣参数，否则进入自动 方式。检测衣物清洗前状态，进而自动选择相应的洗衣参数，调用 相应的洗涤程序，完成模糊规则对衣物洗涤的控制。洗涤程序流程 开始 关中断、初始化 是否自动？ 调用手动洗衣参数 设定程序 水温检测 水位检测 布量和布质检测 浑浊度检测 调用洗衣程序 调用洗衣完毕 报警子程序 调用手动洗衣程序 是 否 结 束 软件设计流程图 9 / 18 图如图八所示。 模糊洗衣机的模糊控制框图如图九所示，典型控制电路如图十 所示，它是由STC12C5A60S2 系
7、列单片机为核心组成智能模糊控制器 洗涤程序 洗涤？ 第一次洗涤？ 第一次洗涤程序第二次洗涤程序 漂洗？ 脱水？ 结束 脱水程序 漂洗程序 是 是 否 否 是 否 是 否 图八 洗涤子程序状态流程图 10 / 18 以及相关元器件组成的洗衣机整机电路。STC12C5A60S2 系列单片机 是宏晶科技生产的单时钟/ 机器周期 内桶平衡检测电路：内桶平衡检测电路是由平衡开关衣物质地和重量检测电路 衣物质地和重量检测电路主要是由电动机 M2 、二极管 VD3和 VL1 、 电阻 R21 、光敏晶体管 VT9以及 7404反相器 预定义、初始化程序 。OUTPUTPORT DISPOUT EQU P2
8、。 7 位段码输出口 OUTPORT EQU P0 。驱动输出 ZHENZHUAN BIT P0.1 。电机正转 FANZHUAN BIT P0.2 。电机反转 INWATER BIT P0.4 。进水阀 OUTWATER BIT P0.5 。排水阀 SPEAKER BIT P0.0 。蜂鸣器 。INPUTPORT KEYIN EQU P1 。输入端口 KEY1 BIT P1.0 。暂停按钮 KEY2 BIT P1.2 。功能选择 。BIT ADDRESS START BIT 00H 。开始洗衣标志 PAUSE BIT 01H 。暂停标志 :1=pause,0=running OVER BIT
9、 02H 。程序结束标志:1=结束 FLASH BIT 03H 。时间显烁标志 XDTSFLG BIT 04H 。处于洗涤而非脱水状态:1= 洗涤 QUICKXD BIT 05H 。快速洗涤标志:1=正处于快速洗涤 TSFLAG BIT 06H 。脱水电机转动时:=1 SPKFLAG BIT 07H 。是否打开蜂鸣器:1= 打开 STDFLAG BIT 08H 。需不平衡修正标志 16 / 18 XDJSFLG BIT 09H 。洗涤时进水标志( 时间重算标志 XDJSFLG2 BIT 0AH 。不平衡修正时暂存时间重算标志 KEYKM BIT 0BH 。去抖 KEYKP BIT 0CH 。处
10、理 。RAM ADDRESS MODE EQU 22H 。某一程序需运行的各子流程:1= 有,0= 无 MODEJB BIT 22H.7 MODEXD1 BIT 22H.6 MODEXD2 BIT 22H.5 MODEXD3 BIT 22H.4 MODEPX1 BIT 22H.3 MODEPX2 BIT 22H.2 MODETS1 BIT 22H.1 MODETS2 BIT 22H.0 DISPBUF EQU 23H 。显示缓冲 PROCSELE EQU 24H 。程序选择 T0COUNT EQU 25H 。定时器T0 计数计时 T0SEC EQU 26H T0MIN EQU 27H T1CO
11、UNT EQU 28H 。定时器T1 计数计时 T1SEC EQU 29H T1MIN EQU 2AH PERCOUNT EQU 2BH 。定时器T1 的定时溢出值 PERSEC EQU 2CH PERMIN EQU 2DH XIDIWKDATAL EQU 2EH 。电机工作一周状态变化时间表指针 XIDIWKDATAH EQU 2FH 。与定时器T1 一同工作 REPAIR EQU 30H 。脱水不平衡修正次数 AQCNTPS EQU 31H 。每秒安全开关开合次数(递减 RESTIME EQU 32H 。剩余时间 CNTIME EQU 33H 。时间重算表指针变量 TOTALTIME EQ
12、U 34H 。剩余总时间。临时变量 TEMPXD EQU 36H 。洗涤 TEMPTS EQU 37H 。脱水 TEMPWI EQU 38H 。进水 TEMPOUT EQU 39H 。排水 TEMPOUT1 EQU 3AH 。洗涤时进水 TEMPKEY EQU 3BH 。按键 17 / 18 PLYCNT EQU 3CH 。蜂鸣次数 PLYLNG EQU 3DH 。蜂鸣时长 。自动开始洗衣程序 BEGIN: MOV A, PROCSELE DEC A MOV DPTR, #MODETAB 。洗衣程序表 MOVC A, A+DPTR MOV MODE, A LCALL COUNTIME 。剩余时
13、间 SETB START 。开始洗衣 SETB FLASH 。时间闪烁 , 正在洗衣 JNB MODEJB, BGLP1 。无需浸泡则转。浸泡处理 MOV A, #21D 。总时间为17min 先洗 3min LCALL XIDIFUNC PROCJB1: MOV A, #02D 。停 2min LCALL DELAYMIN MOV A, #07D 。洗 1min LCALL XIDIFUNC DJNZ TEMPJB, PROCJB1 MOV A, #02D LCALL DELAYMIN 。再停 2min CLR MODEJB BGLP1: JNB MODEXD1, BGLP2 。不是 15m
14、in 洗涤则转 。15 分钟洗涤处理 MOV A, #105D 。MOV A, #05D LCALL XIDIFUNC CLR MODEXD1 BGLP2: JNB MODEXD2, BGLP3 。不是 9min 洗涤则转 。9 分钟洗涤处理 MOV A, #63D 。MOV A, #03D LCALL XIDIFUNC CLR MODEXD2 BGLP3: JNB MODEXD3, BGLP4 。不是 6min 洗涤则转 18 / 18 。6 分钟洗涤处理 MOV A, #42D LCALL XIDIFUNC CLR MODEXD3 BGLP4: JNB MODEPX1, BGLP5 。不需
15、第一次漂洗则转 。第一次漂洗处理 。MOV A, #02D 。脱水 2min LCALL TUOSUIFUNC MOV A, #14D 。洗 2min LCALL XIDIFUNC CLR MODEPX1 BGLP5: MOV REPAIR, #03H 。不平衡修正次数 NOTSTDRET: 。不平衡修正返回 JNB MODEPX2, BGLP6 。不需第二次漂洗则转 。第二次漂洗处理 。MOV A, #02D LCALL TUOSUIFUNC MOV A, #14D LCALL XIDIFUNC CLR MODEPX2 BGLP6: JNB MODETS1, BGLP7 。不是 5 分钟脱水处理则转 。5 分钟脱水处理 。MOV A, #05D LCALL TUOSUIFUNC CLR MODETS1 BGLP7: JNB MODETS2, PROCOVER 。不是 3 分钟脱水处理则转 。3 分钟脱水处理 。MOV A, #03D LCALL TUOSUIFUNC CLR MODETS2