全自動(dòng)洗衣機(jī)模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、第29卷第3期全自動(dòng)洗衣機(jī)模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)孫平,張德升,杜志勇(河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校,河南新鄉(xiāng)453002摘要:將模糊控制技術(shù)應(yīng)用于全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制,給出了以東芝單片機(jī)TMP 87C 840為核心的硬件框圖和相關(guān)的軟件編程思路。關(guān)鍵詞:模糊控制;單片機(jī);傳感器;渾濁度在洗衣過程中起決定作用的物理量有布量、布質(zhì)、水溫和渾濁度等四種,這些物理量都需要有適當(dāng)?shù)膫鞲衅鱽慝@取信息,并轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能接收的電信號。圖1水位傳感器測量電路1.1水位的檢測水位檢測的精度直接影響洗凈度、水流強(qiáng)度、洗滌時(shí)間等參數(shù)。對于模糊控制的洗衣機(jī),要求水位的檢測必須是連續(xù)的,故常采用諧振式水位傳感器。諧振式水位傳感器

2、是利用電磁諧振電路LC 作為傳感器的敏感元件,將被測物體的變化轉(zhuǎn)變?yōu)長C 參數(shù)的變化,最終以頻率參數(shù)輸出。其工作原理是:將水位的高低通過導(dǎo)管轉(zhuǎn)換成一個(gè)測試內(nèi)腔氣體變化的壓力,驅(qū)動(dòng)內(nèi)腔上方的一塊隔膜移動(dòng),帶動(dòng)隔膜中心的磁芯在某線圈內(nèi)移動(dòng),從而線圈電感發(fā)生變化。由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化。水位測量電路如圖1所示,為便于與單片機(jī)接口,水位傳感器采用數(shù)字振蕩電路,電感與電容組成的三點(diǎn)式振蕩電路經(jīng)C 2耦合接入數(shù)字式諧振放大器A 1,隨著水位變化,諧振頻率作相應(yīng)變化,放大器在a 點(diǎn)輸出,經(jīng)A 2整形,由c 點(diǎn)輸出,此時(shí)即可將數(shù)字量接到單片機(jī)。1.2布質(zhì)、布量的檢測布質(zhì)和布量的檢測是在洗滌之前進(jìn)

3、行的。在水位一定時(shí),不同的布質(zhì)和布量的產(chǎn)生的布阻抗不同。布質(zhì)和布量檢測電路如圖2所示。具體檢測布質(zhì)和布量時(shí),首先注入一定的水位,然后起動(dòng)主電機(jī)旋轉(zhuǎn),接著斷電讓主電機(jī)以慣性繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)直到停止。在主電機(jī)斷電慣性旋轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi),主電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài),會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢收稿日期:2001205218.作者簡介:孫平(19552,男,江蘇徐州人,副教授。圖2反電勢法測量布質(zhì)、布量電路輸出。顯然,隨著布阻抗大小的不同,主電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)的時(shí)間長短也不同。因此,只要檢測出主電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)的時(shí)間長短,就可以反過來推理出布阻抗的大小。主電機(jī)發(fā)電時(shí)間愈長,布阻抗就愈小;反之布阻抗就愈高。主電機(jī)發(fā)電時(shí)間可直接通過檢測起

4、動(dòng)電容兩端輸出電勢,并將此電勢半波整流后,由光電隔離后放大整形為一矩形脈沖系列的脈沖數(shù)而定。脈沖個(gè)數(shù)反映布阻抗的大小,脈沖個(gè)數(shù)多,布阻抗小,反之亦然。圖3渾濁度紅外光電檢測電路1.3渾濁度的檢測渾濁度綜合反映了衣物的臟污程度、臟污性質(zhì)和洗凈程度。它是采用紅外光電傳感器,利用紅外線在水中的透射率和時(shí)間的關(guān)系,通過模糊推理,獲得檢測結(jié)果。其檢測電路如圖3所示,紅外發(fā)光二極管LED 由恒流源供電,由單片機(jī)脈寬調(diào)制PWM 信號控制LED 發(fā)出調(diào)制紅外光,穿過動(dòng)態(tài)的洗滌液,到達(dá)光電三極管VT ,使VT 的射級輸出電壓隨洗滌液的渾濁程度而線性變化。1.4水溫的檢測水溫檢測可用熱敏電阻或MTS 102半導(dǎo)體

5、溫度檢測器。洗衣機(jī)水溫一般為440,在該溫度范圍內(nèi)MTS 102線性好,溫度敏感,水溫檢測常選用它。2模糊控制器的設(shè)計(jì)洗衣機(jī)的模糊控制關(guān)系是一個(gè)多輸入、多輸出的控制系統(tǒng)。輸入變量為渾濁度、布質(zhì)、布量、水溫。輸出變量有洗滌劑量、洗滌時(shí)間、洗滌水流、水位、脫水時(shí)間、漂洗方式等。為了使控制效果好,設(shè)計(jì)簡單,采用矛盾分析方法,具體控制策略為:根據(jù)布質(zhì)、布量確定水位低;根據(jù)渾濁度、布質(zhì)、布量確定洗滌劑的投放量;根據(jù)布質(zhì)、布量和水溫確定初始的洗滌時(shí)間和水流;根據(jù)洗滌過程中的渾濁度信息修正實(shí)際的洗滌時(shí)間的長短和漂洗次數(shù)的多少。3硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模糊控制全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、檢測電路、驅(qū)動(dòng)電路、

6、控制面板和電源電路等五部分組成。單片機(jī)最小系統(tǒng)主要以東芝公司單片機(jī)TMP 87C 840和EEPROM 存儲(chǔ)器為核心,完成對檢測電路、驅(qū)動(dòng)電路、鍵盤及顯示器陣列的控制;檢測電路應(yīng)用多種形式的傳感器,實(shí)現(xiàn)了對電源電壓檢測、過零檢測、溫度檢測、水位檢測、布質(zhì)布量檢測、渾濁度檢測等;驅(qū)動(dòng)電路由單片機(jī)的并行口輸出經(jīng)放大后的信號,控制洗衣機(jī)電機(jī)的速度和方向、水的溫度以及進(jìn)水閥、排水閥的通斷;操作面板上設(shè)置了鍵盤、數(shù)碼管、發(fā)光二極管,用以反映洗衣過程的定時(shí)狀態(tài)及手洗滌程序。4軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)全自動(dòng)洗衣機(jī)模糊控制系統(tǒng)軟件由主程序、中斷服務(wù)程序和各種功能子程序三個(gè)層次組成。為了用戶使用方便,主程序中既有模糊控制

7、程序,也有用戶根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置的用戶程序。主程序完成初始化、鍵查詢處理、洗滌、漂洗、脫水等操作;中斷服務(wù)程序主要由監(jiān)控程序、斷電保護(hù)程序、洗衣機(jī)自檢程序、洗衣機(jī)狀態(tài)顯示程序、故障顯示程序等;子程序主要由鍵盤掃描子程序、鍵盤處理子程序、顯示子程序、布質(zhì)布量檢測子程序、溫度控制子程序、進(jìn)水子程序、洗滌子程序、漂洗子程序、脫水子程序、防皺子程序、時(shí)鐘中斷子程序等。(下轉(zhuǎn)61頁54第3期孫平等:全自動(dòng)洗衣機(jī)模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(1較專深的圖書情報(bào)專業(yè)知識;(2精通全球網(wǎng)絡(luò)信息資源的識別,組織和服務(wù),熟悉不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和技術(shù)及其應(yīng)用范圍;(3熟悉不同學(xué)科領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)信息,并具有利用它們的能力;(4操作計(jì)算

8、機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的技能,便于存取、利用和加工網(wǎng)絡(luò)信息;(5能夠組織信息網(wǎng)絡(luò),包括編目、標(biāo)引上網(wǎng)、熟悉掌握機(jī)讀目錄格式、MARC 著錄方法;(6熟悉網(wǎng)絡(luò)上各種檢索查詢軟件,能全文檢索、數(shù)值檢索、超文體檢索、多媒體檢索等,承擔(dān)讀者在網(wǎng)絡(luò)上檢索信息資源的輔導(dǎo)工作;(7針對網(wǎng)絡(luò)上信息資源數(shù)量大、類型多、組織分散混亂無序且隨機(jī)變化大等特點(diǎn),能進(jìn)行綜合分析、研究和篩選,為讀者提供有序高速可進(jìn)行傳遞的信息,使讀者花較少的時(shí)間得到全面、準(zhǔn)確、更新、更有價(jià)值的信息;(8具有較高外語知識,能熟練運(yùn)用外語對外文文獻(xiàn)進(jìn)行選擇,編譯供讀者運(yùn)用的綜合素質(zhì)人才。3妥善處理讀者意見圖書館是通過情況反映獲取讀者對圖書館的意見要求,

9、來進(jìn)一步改善服務(wù)手段、服務(wù)方式、服務(wù)層次的。許多圖書館在計(jì)算機(jī)終端上設(shè)有讀者信箱,經(jīng)常召開讀者座談會(huì),向讀者開展問卷調(diào)查等多種形式的調(diào)查活動(dòng),廣泛收集讀者對圖書館書刊的種類、質(zhì)量、服務(wù)項(xiàng)目等方面的意見,最終目的是為了提高服務(wù)質(zhì)量,真正把“讀者第一,服務(wù)至上”落到實(shí)處。但在來信中絕大多數(shù)讀者的竟見是好的,關(guān)鍵是如何對待少數(shù)讀者提出的問題,甚至言語過激的意見,正是這些意見和建議才推動(dòng)圖書館工作的更快發(fā)展。因此,要正確對待讀者的意見,在改進(jìn)圖書館工作的同時(shí),做好對讀者的解釋工作,還要通過多種途徑(如館長信箱把圖書館的改進(jìn)結(jié)果或處理意見反饋給讀者,以增強(qiáng)讀者對圖書館的理解和信任。搞好圖書館的形象建設(shè),

10、不是館長或某一位館員的責(zé)任,而是需要全體館員的共同努力,怎樣在有限條件下,盡可能調(diào)動(dòng)大家的主觀能動(dòng)性和自覺性,把建設(shè)一流的圖書館當(dāng)成任務(wù)目標(biāo)。這不僅是目前圖書館的努力方向,更是未來圖書館的目標(biāo)。只有搞好圖書館的形象建設(shè),才能在未來信息競爭中立于不敗之地,站在信息時(shí)代的潮頭。參考文獻(xiàn):1胡軍.著力塑造高校圖書館的良好形象J .圖書情報(bào)知識,1999(2:60261.2王立清.塑造高校圖書館的良好形象J .圖書情報(bào)知識,1997(3:45247.3李春梅.談高校圖書館員的師表形象J .圖書館學(xué)刊,1999(1:50251.4劉俠,徐國杰.淺談圖書館員的職業(yè)道德與職業(yè)形象J .圖書館建設(shè),1998(

11、6:49250.(上接45頁參考文獻(xiàn):1韓啟鋼.計(jì)算機(jī)模糊控制技術(shù)與儀表裝置M .北京:中國計(jì)量出版社,1999.2謝宋和.單片機(jī)模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例M .北京:電子工業(yè)出版社,1999.3余永權(quán).單片機(jī)模糊邏輯控制M .北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1995.The Design and Realization of the Fuzzy Control Systemof the Automatic Washing MachineSUN Ping ,et al .(Henan Mechanical and Electrical Engineering College ,Xinxiang ,Henan 453002,China Abstract :A new method concerning the fuzzy control technique for the automatic washing machine ,and the hardware adopting the