模糊洗衣機控制系統(tǒng)設計

1、 存檔日期： 存檔編號： 本科生畢業(yè)設計（論文）論 文 題 目： 模糊洗衣機（控制）系統(tǒng)設計 姓 名： 王振鵬學 院： 電氣工程及自動化學院 專 業(yè)： 自動化 班 級 、 學 號： 10電51 、10285003 指 導 教 師： 李旭超 江蘇師范大學教務處印制摘 要隨著智能家居的理念的深入，未來社會生活越來越向智能化方向發(fā)展。而模糊理論系統(tǒng)應用于洗衣機上則是智能家居的重要部分之一。智能洗衣機可以自動識別衣物材質、衣物量、水的渾濁度，并自動化決定放水量、洗滌劑的放入量、洗滌時間、洗滌次數、自動甩干等功能,全部自動化完成整個洗滌過程。本文主要介紹了一種類型的模糊智能控制洗衣機的設計方案，它主要以

2、STM8S105C6T6單片機為核心，通過各種傳感器對衣物量、水溫、水的渾濁度等檢測，將測得的模擬信號轉換成數字信號傳送給STM8S105C6T6單片機，經過數據的處理，從而達到對洗衣機的模糊化智能控制，提高洗衣質量，節(jié)約能源，節(jié)省人們的寶貴時間，提升人們的生活品質。關鍵詞：模糊智能控制 STM8S105C6T6 傳感器AbstractWith the deepening of the concept of intelligent home, the social life will be more intelligentizing in the future.System and fuzzy

3、 theory is applied to the washing machine.it is one of an important part of intelligent household. Intelligent washing machine can automatically identify the amount of clothing materials, clothing and the turbidity of water, which can decided to put into the size of the water, detergent, washing tim

4、e, washing times and automatic dry, automatically, completing the whole washing process.This thesis mainly introduces a type of fuzzy intelligent control washing machine design scheme, it mainly STM8S105C6T6 MCU as the core, the clothing, through all kinds of sensors, the turbidity of water detectio

5、n, water temperature will be measured analog signals into digital signals to STM8S105C6T6 microcontroller, after computing data , the washing machine will be controlled automatically, improving the quality of laundry, economizing energy, saving the precious time of people, and improving peoples qual

6、ity of life.Key words：Fuzzyintelligent control STM8S105C6T6 SensorI 目 錄摘 要IAbstract1 緒論11.1 引言11.2 模糊控制系統(tǒng)的基本思路21.3 模糊控制洗衣機控制系統(tǒng)的總體設計思路32 模糊洗衣機（控制）系統(tǒng)設計的總體方案32.1 模糊控制洗衣機系統(tǒng)的模糊推理32.2 控制器的選擇與比較72.3 洗衣機控制系統(tǒng)功能流程圖72.4 本章小結93 模糊洗衣機控制系統(tǒng)的硬件設計103.1 模糊控制洗衣機系統(tǒng)的硬件設計結構103.2 芯片部分103.3電源部分123.4 按鍵輸入部分133.5 傳感器部分143.5.

7、1 溫度檢測部分143.5.2重力傳感器部分163.5.3水渾濁度檢測部分173.6 蜂鳴器部分183.7 顯示部分193.8主電機部分213.9本章小結234 模糊洗衣機系統(tǒng)的軟件設計244.1洗衣機控制器軟件總體設計思想244.2 主程序設計264.2.1 系統(tǒng)初始化?？?64.2.2 液晶顯示部分264.2.3 模擬量采集部分274.3本章小結295 總結與展望305.1 論文總結305.2后續(xù)工作展望30致謝32參考文獻33III江蘇師范大學本科生畢業(yè)設計 模糊洗衣機（控制）系統(tǒng)設計1 緒論1.1 引言模糊控制是用模糊數學的只是模仿人腦的思維方式，對模糊現象進行識別和判決，給出精確地控

8、制量，對被控對象進行控制。模糊控制是一種新興的以集合理論為基礎的控制方式，它主要由模糊系統(tǒng)理論和模糊技術與自動控制技術相結合而產生的。隨著科技進步的發(fā)展，這種方法正逐步成為人們思考問題，解決問題的一個重要方法理論之一。將模糊集合理論運用到自動控制而形成的模糊控制理論，在近年來得到了迅速發(fā)展，在對于一些時刻在變動的非線性復雜系統(tǒng)，當無法獲得的精確地數學模型的時候，利用具智能模糊控制起可以準確地從給出有效的控制。因為要求過程的操作人員在系統(tǒng)組成部分中存在不確定性，應用一般的控制理論很難實現相應的控制，而如果把操作人員的控制經驗歸納成定性描述的一條條可以選擇的條件語句，然后用模糊集合理論將其定量化，

9、使得控制器學習人的經驗，并模仿人的操作方法，就可以產生以模糊集合理論為基礎的模糊控制器。與常規(guī)控制方法相比，模糊控制有以下特點：1.模糊控制完全是在操作人員控制經驗基礎上實現對系統(tǒng)的控制，無需建立數學模型，是解決不確定性系統(tǒng)的一種有效途徑；2.模糊控制具有較強的魯棒性，被控對象參數的變化對模糊控制的影響不明顯，可用于非線性、時變、時滯系統(tǒng)的控制；3.由離線計算得到控制查詢表，提高了控制系統(tǒng)的實時性，便于用計算機軟件實現；4.控制的機理符合人們對過程控制作用的直觀描述和思維邏輯，易于被操作人員接受，為未來的智能控制應用打下了基礎。模糊控制理論思想是控制理論思想的一次重大的變革，使得人工智能又一次

10、發(fā)展到一個新的層次。隨著計算機的快速發(fā)展與普及，模糊控制也從最初的經典模糊控制發(fā)展到目前的自適應模糊控制，專家模糊控制和基于神經網絡的自學習模糊控制。實現方式也從最初的微型機實現到使用模糊控制開發(fā)出計算機進行直接控制。以洗衣機為例，早期人們洗衣最初用的是洗衣板，隨后用的是機械定時式洗衣機，屬于半機械半電子式?，F在，人們用的是全自動洗衣機。隨著社會的發(fā)展，人們都希望使用人工智能型的洗衣機，只要把要洗的衣物放入洗衣機，通電，洗衣機就能根據衣物量、衣服材質、水溫、渾濁度等參數自動確定洗滌時間、洗滌次數、脫水，最后直接出來干凈的衣物并聲光提示。這種洗衣機將會在不久的將來應用到千家萬戶，以適應現代社會人

11、們對電器設備方便快捷準確的要求。1.2 模糊控制系統(tǒng)的基本思路模糊控制的基本思想是，將人類專家特定對象的控制經驗，通過運用模糊集理論進行量化，轉化成為可數學實現的控制器，從而實現對被控對象的控制。它將測量得到的被控對象的狀態(tài)經過模糊化接口轉換成為用人類自然語言描述的模糊量，而后很據人類的語言控制規(guī)則，經過模糊推理得到輸出控制量的模糊取值，控制量的模糊取值再次經過清晰化接口轉換為執(zhí)行機構能接收的精確量。在設計模糊控制器前，需要解決以下幾個問題：輸入量的檢測與模糊量化，輸出量的具體化；建立模糊控制規(guī)則或模糊控制表；輸出信息的模糊判定。模糊控制原理框圖如圖1-1。圖1-1 模糊控制器原理圖S-系統(tǒng)的

12、設定值；e,c-系統(tǒng)偏差與系統(tǒng)偏差變化率；E,C-經模糊量化處理后，偏差與偏差變化率變成的模糊量；U-模糊量的偏差與偏差變化率經模糊控制處理后得到的模糊量的控制U；u-對模糊量的控制作用U，經模糊判決，得到的精確的控制作用u，去控制被控對象。模糊控制器是一臺微機，也可以是一個系統(tǒng)機，也可以是單片機，本文主要講述用STM8S105C6T6單片機作為模糊控制器來實現整個模糊控制。1.3 模糊控制洗衣機控制系統(tǒng)的總體設計思路前面介紹了很多模糊控制，在對其有一定了解后，就可以較為清楚明確的確定設計方向。模糊控制洗衣機控制系統(tǒng)主要由電源部分、光傳感器、重量傳感器、溫度傳感器、驅動部分、單片機組成，由各個

13、傳感器將得到的數據送入單片機處理，驅動電機工作，達到智能控制洗衣的目的。2 模糊洗衣機（控制）系統(tǒng)設計的總體方案2.1 模糊控制洗衣機系統(tǒng)的模糊推理設計一款模糊控制洗衣機時，我們必須確定模糊控制的規(guī)則，而這些規(guī)則我們可以從日常生活中的經驗歸納出來。在遇到典型的數據量時可以進行模糊推理，從而得到想要的控制規(guī)則。在模糊洗衣機中，衣物的材質、衣物量、水溫、水的渾濁度等常見的量都是可以通過對現行狀態(tài)的檢測，經過控制系統(tǒng)的模糊推理后得出。在日常生活中，因為洗衣時放入的衣物不可能材質都是完全一樣的，故而衣物的材質不容易通過傳感器具體檢測出來，所以本文的模糊控制洗衣機系統(tǒng)將忽略掉檢測衣物材質的環(huán)節(jié)，同時，由

14、于洗滌劑的投放不方便控制，本文也將忽略掉控制投放洗滌劑量的環(huán)節(jié)。本文將主要考慮衣物量、水溫、水的渾濁度這幾個條件，而這些條件求取放水量、洗滌衣物的時間、脫水時間、洗滌次數等。模糊控制洗衣機系統(tǒng)是一個多輸入多輸出的控制系統(tǒng)。實際上，模糊推理對于不同的情況會有不同或相同的控制。比如，熱水、衣物量多時，洗滌時間中等；溫水、衣物量中等時，洗滌時間也是中等；溫水、衣物量多時，洗滌時間長。這些都是通過日常生活的經驗中得到的，下面的表格是通過日常生活中得到的經驗做出的洗衣機的模糊控制推理表。表2-1 洗衣機的洗滌時間推理表 水溫衣物量 時間 熱水溫水冷水多中長特長中短中長少短短中如表所示，這是一個多輸入的推

15、理。對于輸入量來說，水溫的模糊量為：“熱水”、“溫水”、“冷水”；衣物量的模糊量為“多”、“中”、“少”；對于輸出量來說，洗滌時間的模糊量為：“特長”、“長”、“中”、“短”。由上面的表可以畫出關于水溫、衣物量、洗滌時間的模糊量圖。圖2-1 水溫、衣物量、洗滌時間模糊量圖在模糊控制洗衣機系統(tǒng)中，我們主要考慮衣物量、水溫、和渾濁度這幾個條件，由這些條件經過模糊處理后，求取洗滌時間、脫水時間、洗滌次數、放水量等。由此，模糊洗衣機的推理如下圖所示。圖2-2 模糊控制洗衣機推理圖2.2 控制器的選擇與比較在大學四年所學的控制器主要有這幾種：單片機、PLC、CPLD、DSP等。 下面將對這些控制器進行粗

16、略的介紹：PLC： programmable logic controller 可編程邏輯控制器。使用方便，采用梯形圖編程，開發(fā)周期短，容易現場調試；功能強，但價格比較高；可靠性高，抗干擾能力強；硬件配套齊全，模塊化程度高，適應性強。主要應用于工業(yè)控制設備。CPLD；Complex Programmable Logic Device復雜可編程邏輯器件 。集成度高、設計開發(fā)周期短、適用范圍寬、開發(fā)工具先進、可實現較大規(guī)模的電路設計，因此被廣泛應用于產品的原型設計和產品生產(一般在10,000件以下)之中。DSP:digital signal processing數字信號處理 。特點為高的運算精度

17、、低功耗、快速的指令周期、特殊的DSP指令、多總線結構。主要應用于研究數字濾波技術、離散變換快速算法和譜分析方法等。單片機：又稱單片微控制器 ，目前主流單片機包括CPU、ROM、RAM、 位定時/計數器、并行口、全雙工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP，功能較為全面。系統(tǒng)結構簡單，使用方便，實現模塊化；單片機可靠性比較高；處理功能強，速度快；低電壓，低功耗，便于生產便攜式產品；控制功能強；環(huán)境適應能力強。廣泛應用于生活的各個領域。根據以上控制器的簡要介紹，通過對價格的比較，應用范圍的選擇，研發(fā)周期的考慮等綜合原因，最終選擇用單片機作為本模糊控制洗衣機系統(tǒng)的控制器。2.3

18、洗衣機控制系統(tǒng)功能流程圖圖2-3 洗衣機控制系統(tǒng)流程圖2.4 本章小結本章主要介紹了模糊控制洗衣機系統(tǒng)的相關性能指標和設計方案的比較，并最終確立了本文的設計方案。3 模糊洗衣機控制系統(tǒng)的硬件設計3.1 模糊控制洗衣機系統(tǒng)的硬件設計結構硬件是整個洗衣機控制系統(tǒng)的關鍵，沒有硬件的東西，任何軟件都無用武之地。本論文的設計側重于智能洗衣機的實用可操作性，充分利用所選8位單片機芯片STM8S105C6T6豐富的外設資源，完成洗衣機控制系統(tǒng)各模塊的硬件設計。本文設計的洗衣機控制器系統(tǒng)主要包括:芯片部分，電源部分、按鍵輸入部分、傳感器部分、控制驅動輸出電機部分等。3.2 芯片部分STM8S105C6T6是一

19、款8位單片機，具有32K字節(jié)的Flash程序存儲器，集成了1024字節(jié)數據EEPROM，可以達到30萬次的擦寫周期。2.95 5.5V工作電壓，靈活的時鐘控制，4個主時鐘源，帶有時鐘監(jiān)控的時鐘安全保障系統(tǒng)，永遠打開的低功耗上電和掉電復位，高級控制定時器：16位，4個CAPCOM通道，3個互補輸出，死區(qū)插入和靈活的同步，自動喚醒定時器，10位，1LSB的ADC，最多有10路通道，掃描模式和模擬看門狗功能，單線接口模塊(SWIM)和調試模塊(DM)，可以方便地進行在線編程和非侵入式調試。以下是STM8S105C6T6單片機的原理圖。圖3-1 STM8S105C6T6單片機原理圖圖3-2 單片機IO

20、引腳分配原理圖由于STM8S105的芯片手冊上說其VCAP外部電容取值在4703300nF，故選取中間值C9為1uF的電解電容。下圖是STM8S105手冊推薦的復位引腳保護，本文是根據它來設計控制器STM8S105的復位引腳的。圖3-3 STM8S105C6T6單片機復位引腳保護3.3電源部分由于目前中國家庭供電電源電源主要是交流220V，所以洗衣機從可實用性設計來說當然以交流220V作為輸入，但是作為控制器來說，其工作電壓是直流2.95 5.5V之間，故而需要降壓。圖3-4 電源的初步降壓上圖為工程設計中常用的線性電源，其原理是先將交流電220v經過變壓器降低電壓幅值到14v，再經過整流電路

21、整流后，得到脈沖直流電，后經濾波得到帶有微小波紋電壓的直流電壓20V（空載）。因為本控制器部分耗電量比較小，考慮到成本問題，故本控制器電源部分的變壓器用4W的小型5針插針臥式變壓器，這樣在接通負載（控制器）的時候，變壓器輸出電壓將會被拉低，直流輸出在12v左右。C15電解電容耐壓值應大于22V，本設計采用市面上較為常用的50V耐壓值的電解電容。由于應用到家庭中，對于洗衣機來說是用到水的電器產品，必須加入適當的保護措施，本文中我在電源輸入的地方串入了一個熔斷器，當出現短路的時候會立刻燒斷熔斷器，切斷總電源，避免出現安全事故。當然，洗衣機還要加接地保護，防止人身觸電。不過上面的電源還是不能產生出穩(wěn)

22、定的5V電壓，要達到高精度的直流電壓，我們必須經過穩(wěn)壓電路進行穩(wěn)壓。所以在下圖我們還將加入一個穩(wěn)壓芯片WS78L05。圖3-5 穩(wěn)壓芯片WS78L05通過整流得到的電壓VCC，經過穩(wěn)壓芯片WS78L05后再經過C14與C13兩個電容的再次濾波輸出的就是比較穩(wěn)定的5V電源了。由于用的WS78L05是TO-92封裝，輸出電流最大可達150mA。而且控制器的總功率很小，故不在穩(wěn)壓芯片WS78L05上做任何散熱處理。圖3-6 TO-92封裝 3.4 按鍵輸入部分本洗衣機控制器一共有4個按鍵，功能分別為KEY1：“開關按鍵”；KEY2：“設置按鍵”；KEY3：“功能加”；KEY4：“功能減”。其原理圖如

23、下圖所示。圖3-7 按鍵輸入部分原理圖 其中KEY1、KEY2、KEY3、KEY4分別接到芯片STM8S105對應的I/O口引腳上。 3.5 傳感器部分傳感器介紹：傳感器是一種檢測裝置，它將我們感受到的信息按一定規(guī)律轉換成為電信號形式輸出，以滿足信息的傳輸等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。我們洗衣機控制系統(tǒng)傳感器部分主要包括：溫度檢測部分、重力傳感器部分、水渾濁度檢測部分。下面就是對這三個傳感器部分的詳細介紹。3.5.1 溫度檢測部分由于洗衣機是用于家用電器，一般洗衣服時水溫在050，溫度檢測只是用于模糊控制的一個計算參數，所以用到一個精度不是太高的普通的溫度傳感器即可。在這里，我

24、們選擇了一款“NTC熱敏電阻MF52AT 10K 1%精度”作為我們的溫度傳感器。首先選擇這種型號的傳感器是因為：第一，它在市場上很容易買到，是常用的溫度傳感器之一；第二，它的價格便宜，在市場上它的價格只有幾毛錢。第三，它的溫度敏感，能夠比較快速的反應水溫的變化。第四，他的精度不算低，符合本次設計控制器測量溫度所要求的精度。下圖是MF52AT 10K 誤差1% 溫度特性表：表3-1 MF52AT 10K 3950 溫度特性表T()R(K)T()R(K)T()R(K)T()R(K)-40 190.5562 -27 99.5847 -14 53.1766 -1 29.2750 -39 183.41

25、32 -26 94.6608 -13 50.7456 0 28.0170 -38 175.6740 -25 90.0326 -12 48.4294 1 26.8255 -37 167.6467 -24 85.6778 -11 46.2224 2 25.6972 -36 159.5647 -23 81.5747 -10 44.1201 3 24.6290 -35 151.5975 -22 77.7031 -9 42.1180 4 23.6176 -34 143.8624 -21 74.0442 -8 40.2121 5 22.6597 -33 136.4361 -20 70.5811 -7 38

26、.3988 6 21.7522 -32 129.3641 -19 67.2987 -6 36.6746 7 20.8916 -31 122.6678 -18 64.1834 -5 35.0362 8 20.0749 -30 116.3519 -17 61.2233 -4 33.4802 9 19.2988 -29 110.4098 -16 58.4080 -3 32.0035 10 18.5600 -28 104.8272 -15 55.7284 -2 30.6028 11 18.4818 T()R(K)T()R(K)T()R(K)T()R(K)12 18.1489 25 10.0000 38

27、 6.1418 51 3.9271 13 17.6316 26 9.5762 39 5.9343 52 3.7936 14 16.9917 27 9.1835 40 5.7340 53 3.6639 15 16.2797 28 8.8186 41 5.5405 54 3.5377 16 15.5350 29 8.4784 42 5.3534 55 3.4146 17 14.7867 30 8.1600 43 5.1725 56 3.2939 18 14.0551 31 7.8608 44 4.9976 57 3.1752 19 13.3536 32 7.5785 45 4.8286 58 3.

28、0579 20 12.6900 33 7.3109 46 4.6652 59 2.9414 21 12.0684 34 7.0564 47 4.5073 60 2.8250 22 11.4900 35 6.8133 48 4.3548 61 2.7762 23 10.9539 36 6.5806 49 4.2075 62 2.7179 24 10.4582 37 6.3570 50 4.0650 63 2.6523 T()R(K)T()R(K)T()R(K)T()R(K)64 2.5817 76 1.7696 88 1.3009 100 0.9180 65 2.5076 77 1.7197 8

29、9 1.2684 101 0.8889 66 2.4319 78 1.6727 90 1.2360 102 0.8610 67 2.3557 79 1.6282 91 1.2037 103 0.8346 68 2.2803 80 1.5860 92 1.1714 104 0.8099 69 2.2065 81 1.5458 93 1.1390 105 0.7870 70 2.1350 82 1.5075 94 1.1067 106 0.7665 71 2.0661 83 1.4707 95 1.0744 107 0.7485 72 2.0004 84 1.4352 96 1.0422 108

30、0.7334 73 1.9378 85 1.4006 97 1.0104 109 0.7214 74 1.8785 86 1.3669 98 0.9789 110 0.7130 75 1.8225 87 1.3337 99 0.9481 下圖為溫度模塊的原理圖： 圖3-8 溫度傳感器檢測原理圖如上圖所示，NTC熱敏電阻P6和測量電阻R4（精密電阻）組成一個簡單的串聯(lián)分壓電路，參考電壓V_ref（+5v）經過分壓可以得到一個電壓值隨著溫度值變化而變化，這個電壓的大小將反映出NTC電阻的大小，也就是相應溫度值的反映。通過歐姆定律可以得到輸出電壓值和NTC電阻值的一個關系表達式：（3-1）接下來的表

31、達式將基于公式（1）推算，本控制器的單片機STM8S105C6T6里集成了10位數模轉換器（ADC），參考電壓。各溫度點對應的ADC轉換后的數字量可以計算為： （3-2）將公式（1）、（2）結合可以得到： （3-3）3.5.2重力傳感器部分稱重傳感器是一種將質量信號轉換成可測量的電信號輸出的裝置。，它主要有光電式、液壓式、電容式、電磁力式、電阻應變式、板環(huán)式、數字式等。其中以電阻應變式使用的最為廣泛。在市面上測量重量的傳感器很多，考慮到成本與可實施性，在這里，我們主要介紹一種“電子秤專用稱重傳感器”，實物見下圖所示。圖3-9 壓力傳感器實物圖接線:紅線輸入“電壓+”， 黑線輸入“電壓-” ，綠

32、線輸出“信號+” ，白線輸出“信號-”。輸出電壓信號：壓力越大輸出電壓信號越大下圖為壓力傳感器的原理圖：圖3-10 壓力傳感器原理圖由于本文講述的重心是控制器，壓力傳感器會連接線路，能夠使用即可，不再對其內部做深層分析。3.5.3水渾濁度檢測部分渾濁度檢測部分，本控制器用高亮燈作為發(fā)射光源，光敏電阻作為接收源，當一次洗滌時間結束后，在排水的時候檢測水的渾濁度，如果渾濁度比較大，就接著在洗滌一次，如果渾濁度比較小，符合干凈的標準，就結束洗滌。當然，人們日常生活的衣物有掉色的，那么也會影響水渾濁度的檢測，那么，我們就規(guī)定一個最大洗滌次數，如果大于這個洗滌次數，就停止洗滌，避免水和電的浪費，給用戶造

33、成不必要的花費。在這里，我選擇GL5528光敏電阻，其工作原理是：當周圍光線變弱時引起光敏電阻的阻值增加。信號方面不采用單片機AD轉換后處理，而是在進入單片機之前就提前處理好信號，判斷渾濁度是否符合標準。測試燈D5在檢測時導通發(fā)出亮光（由單片機IO口控制），透過要檢測的水照射到光敏電阻R16上，R13與R16分壓后與R12（渾濁度設定值）電壓比較，如果洗滌后的水比較渾濁，那么經過運算放大器輸出的是低電平；如果洗滌后的水比較清澈，那么經過運算放大器輸出的是高電平。下圖是光敏電阻的硬件原理圖部分。圖3-11 渾濁度檢測電路原理圖3.6 蜂鳴器部分在洗滌衣物前，我打算機器被打開啟動時鳴叫一聲，作為工

34、作開始標志，在洗滌完衣物之后，蜂鳴器鳴叫三聲作為洗衣過程結束。原理圖如下。圖3-12 蜂鳴器驅動原理圖由于不需要有多種聲音的發(fā)出，所以本控制器設計LS1用的是普通的5v有源蜂鳴器，正常工作電流在20mA30mA左右，STM8S105C6T6手冊上說，“本控制器芯片任意I/O和控制管腳上的輸出灌電流最大值是20mA”，所以蜂鳴器正常工作時，普通IO口很難驅動起來。所以本系統(tǒng)設計加個NPN三極管增大輸出電流，通過置高低電平控制Q2S（s8050)的導通，來驅動蜂鳴器的工作。3.7 顯示部分本控制器設計顯示可以有很多種方式，指示燈、數碼管、黑白液晶、彩屏液晶等等。指示燈：指示燈價格低廉，但是顯示效果

35、不好，一般用戶很難理解顯示的含義，而且根本沒有界面可言，所以不適合使用，故舍棄。數碼管：數碼管價格比較便宜，可以顯示簡單的數字及字母，但是線路復雜，要加入很多的限流電阻，而且數碼管占用芯片引腳很多，在實際產品應用上給用戶的感覺不符合智能洗衣機應有的現代審美，故綜合考慮后，舍棄。彩屏顯示器：彩屏顯示器顯示效果很好，可以顯示漢字、圖片、數字等，但是其價格比較昂貴，目前不推薦使用，故舍棄。黑白液晶：可以顯示數字、字母、圖標等，價格中等，硬件電路連接簡單。綜合以上因素分析，本控制器設計選擇黑白液晶1602作為控制器的顯示器。1602介紹：1602是一塊工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16*02即32個字符

36、（16列2行）。它是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊。由于內部集成好電路，對比度可調節(jié)，提供各種控制命令，故軟件編程時較為容易。下圖是液晶屏1602的硬件原理圖：圖3-13 1602液晶顯示原理圖其中Vee（引腳3）是液晶顯示對比度調節(jié)端，通過可調電阻R8調節(jié)顯示屏對比度；RS（引腳4）是數據/命令選擇端（H/L）；R/W（引腳5）是讀寫選擇端（H/L）；E（引腳6）是使能信號；DB0DB7（引腳7引腳14）是數據口；A（引腳15）是背光電源正極；K（引腳16）是背光電源負極。因為本控制器功能的開關由按鍵控制，故液晶屏的背光燈也需要控制開關，所以通過三極管Q3驅動。3.8主電

37、機部分電機，是洗衣機控制的最終對象，洗衣的轉速、力矩和噪音等很多問題都直接和電機相關。下面就將介紹電機部分了。電機選型時注意點：一、功率：洗衣機，一般功率在100W400W之間，所以電機選型時要注意功率在這范圍內即可。2、 轉速：（3-4）n:電機轉速，轉/分鐘；f:電源頻率，在我國為50Hz；p:電機磁極對數；考慮到性價比，電機一般磁極對數比較小，由于單相異步電機轉速較大，而洗衣機電機洗滌時不需要太高轉速，脫水時需要較為高一些的轉速。所以在電機選型時需要考慮轉速這方面。或者加相應的調速器來改變轉速，增大力矩。由于本設計主要介紹模糊洗衣機控制系統(tǒng)，故電機方面不再做深層次介紹，下面是主電機控制部

38、分原理圖：圖3-14 主電機驅動控制部分原理圖由于電機是直接接交流電源220V，功率較大，需要采取措施進行隔離，保護控制器。1. 光耦開關：又稱光電隔離器，簡稱光耦。它以光為媒介傳輸電信號，無觸點、抗干擾能力強、輸出和輸入之間絕緣等優(yōu)點。本設計選用TLP521光耦，將單片機的IO口與電機驅動電路隔離開來，避免灌電流對芯片造成影響與傷害。2. 繼電器：繼電器是由線圈和觸點組兩部分組成的，它是具有隔離功能的自動開關元件。在本控制器中，它使得驅動電路與電機隔離，控制電機的工作。考慮到電機負載不大，本設計選用JZC-32F繼電器，完全符合設計要求。原理介紹：當需要控制電機轉動時，芯片IO口給出一個高電

39、平光耦就會導通使Q1基極高電平Q1導通繼電器導通電機工作。在需要電機停轉時，芯片IO口給出一個低電平，Q1NPN三極管、K1繼電器會關閉，電機停止工作。 注：由于繼電器本身有線圈部分，故而在工作停止工作時，t無窮小，i將會變得很大，如果不加保護措施，將會擊穿三極管9013。所以在設計中加入D3續(xù)流二極管，保護三極管Q1。下圖為洗衣機放水控制電路：圖3-15 洗衣機排水控制部分原理圖由于排水的裝置還需要很多要介紹的，不屬于本設計的重點，所以本控制器排水控制部分就以LED指示燈表示，串一個限流電阻限制導通電流，由芯片直接控制。3.9本章小結本章主要對模糊洗衣機控制器的硬件做了比較詳細的介紹，從芯片

40、到外圍電路，及各個部分所采取的保護措施。大部分模塊都有相應的比較，及電路的工作原理，控制方式。從硬件電路圖可以看出整個控制器硬件結構明確、模塊化結合、功能較為齊全，基本可以完成洗衣機控制系統(tǒng)所賦予它的功能要求。4 模糊洗衣機系統(tǒng)的軟件設計4.1洗衣機控制器軟件總體設計思想在完善的硬件裝置的基礎上，洗衣機控制器系統(tǒng)的主要功能均通過軟件完成。洗衣機控制器系統(tǒng)的軟件設計是整個洗衣機控制器系統(tǒng)的核心，它關系到洗衣機控制器系統(tǒng)的性能及其功能的實現。在洗衣機控制器的軟件設計中，主要的設計思想有三個方面：一是滿足控制的實時性要求；二是軟件要充分發(fā)揮STM8S105C6T6指令和硬件特點；三是軟件要有很強的靈

41、活性、通用性和可靠性。為了體現以上設計思想，本文中的洗衣機控制器的軟件設計采取了以下措施：（1）洗衣機控制器的所有軟件設計均采用模塊化、子程序化設計思想。根據洗衣機控制器所要完成的不同功能，將整個洗衣機控制器的軟件劃分為主程序和中斷服務程序。主程序包括系統(tǒng)初始化模塊、液晶屏模塊、按鍵模塊、AD計算模塊和控制輸出模塊等。（2）在程序設計中，能用中斷的盡量采用中斷方式。但進入中斷的時間不易過長，以避免在某一中斷處理程序中，因CPU停留時間過長而導致不能及時響應其它中斷的請求，使程序出現控制錯誤。圖4-1 主程序設計流程圖4.2 主程序設計4.2.1 系統(tǒng)初始化?？飚擲TM8S105C6T6上電開始

42、運行前，首先要對系統(tǒng)進行初始化，主要包括下面幾點：（1） STM8S105C6T6系統(tǒng)時鐘的初始化和片內外設時鐘的初始化；（2） 通用GPIO的初始化；（3） 中斷的初始化；（4） 液晶屏的初始化；（5） 按鍵的初始化；（6） ADC模塊的初始化，主要包括：AD的啟動、AD采集頻率的選擇、采樣后數據的處理等。4.2.2 液晶顯示部分 本控制器選用的是1602液晶，它里面集成了很多電路，內部在編程控制顯示時，只需在輸入相對應的控制模式即可。部分程序如下：void Ht1602WrCmd(u8 Cmd) ledrs = 0;/數據命令選擇端 Delay_us(Ht1602_us);/延時 Ht16

43、02Wr_Data(0x80, 4); /寫入命令標志 Ht1602Wr_Data(Cmd, 8); /寫入命令數據 lcdrs = 1;void Ht1602Wr_Data(u8 Data, u8 cnt) u16 i;lcdrs = 1;Delay_us(Ht1602_us); for (i = 0; i cnt; i+) if(Data & 0x80) = 0x80) DAT = 1; else DAT = 0; Delay_us(Ht1602_us); Data = 1; lcden = 1;Delay_us(Ht1602_us);lcden = 0;4.2.3 模擬量采集部分本控制器

44、設計有兩個模擬量采集：溫度模擬量采集和重力模擬量采集。以溫度為例：下面程序是硬件設計章節(jié)MF52AT 10K 3950 溫度特性表模擬量轉化數字量，相對應的值。/-NTC對照表-/u16 NTCRTable126 = 202, 210, 217, 224, 232, 240, 248, 256, 264, 272, 280, 289, 297, 306, 315, 323, 332, 341, 350, 359, 368, 377, 387, 396, 405, 414, 424, 433, 442, 452, 461, 470, 479, 489, 498, 507, 516, 525, 5

45、34, 543, 552, 561, 569, 578, 587, 595, 603, 612, 620, 628, 636, 644, 651, 659, 667, 674, 681, 688, 696, 703, 709, 716, 723, 729, 735, 742, 748, 754, 760, 766, 771, 777, 782, 788, 793, 798, 803, 808, 813, 817, 822, 826, 831, 835, 840, 844, 848, 852, 856, 860, 863, 867, 871, 874, 878, 881, 884, 887, 8

46、91, 894, 897, 900, 902, 905, 908, 910, 913, 915, 918, 920, 923, 925, 927, 929, 932, 934, 936, 938, 939, 941, 943, 945, 947, 949, 950, 952;/保存在rom中對于溫度采集，考慮到采集數據時的波動性，溫度會有所變動，故采取多次采集，求取平均值計算出最準確平穩(wěn)的溫度值。/-ADC取值濾波-/void ADC_CONV(void) if(ADC_CSR & 0x80 ) != 0x80 ) /等待ADC轉換完畢 u16_ADC_value = ADC_GetConve

47、rsionValue(); u16_ADC_value = u16_ADC_value; AD_Count += 1; AD_Sum += u16_ADC_value; if(AD_Count = 60) / 是最后一次轉換時 AD_Fin = 1; AD_Count = 0; / AD 計數清0 u16_ADC_value = AD_Sum / 60; u16_ADC_Temp_value = u16_ADC_value; AD_Sum = 0; Temp_Value_Set(u16_ADC_value); AD_Enable = 0; Delay_us(AD_Delay); ADC_CR1

48、_ADON = 1;/ADC開始檢測 采取的溫度數字量如何與實際溫度值轉換呢，下面就是查表轉換成現實的實際溫度值。/-NTC查表-/* Plow-查表的最低位 Phigh-查表的最高位 Pmid-查表上下比較得到的中間值 （即為所需要的溫度值） */u8 Search_NTCR_Table(u16 iSearchValue)/AD查表 u8 Plow = 0; u8 Phigh = 80; u8 Pmid = 0; while(Plow = NTCRTablePmid) if(iSearchValue NTCRTablePmid + 1) Temp_Xiao = (u16)(iSearchVa

49、lue - NTCRTablePmid) * 10) / (NTCRTablePmid + 1 - NTCRTablePmid); break; Pmid = Pmid + 1; Plow = Plow + 1; return Pmid;4.3本章小結本章系統(tǒng)地介紹了洗衣機控制器的軟件結構及設計思路，軟件實現的功能等。結合STM8S105C6T6的指令及其硬件結構特點，著重闡述了主程序（包括初始化模塊、液晶顯示模塊、模擬量采集部分），對各部分的介紹基本都給出了較完整的流程圖。最后對軟件可靠性進行了簡單的概述，并且進行了軟件可靠性設計。5 總結與展望5.1 論文總結目前模糊控制已經越來越多的滲入

50、到智能家居方面，模糊邏輯控制技術將會成為本世紀的核心技術之一，在未來的家電市場，模糊類的智能家電將占有的比例也將越來越大。在總結和借鑒模糊洗衣機論文的基礎上，本文采用意法半導體公司推出的STM8S105C6T6芯片作為洗衣機控制器的控制核心，研究了洗衣機控制器的硬軟件設計。以下是對本論文工作的一個總結：（1）在對國內外大量洗衣機控制論文分析和研究的基礎上，本文對洗衣機控制器的作用、發(fā)展現狀進行了較為全面的整理和總結， 明確了洗衣機控制器設計的方向和任務。（2）采用STM8S105C6T6芯片作為洗衣機控制器的控制核心，它以其豐富的引腳資源在洗衣機磁控制中表現出不錯的性能，洗衣機控制器的設計將向硬件模塊化、功能軟件化加速發(fā)展。（3）設計了AD采樣的信號調