全自动洗衣机模糊控制系统的设计与实现(精)

1、第29卷第3期Vol.29 No.3河 南 职 技 师院 学 报Journal ofHenan Vocati on -Tehc ni cal Teachers College 200 年9 月 Sep.2001全自动洗衣机模糊控制系统的设计与实现孙平，张德升,杜志勇(河南机电高等专科学校，河南新乡453002摘要:将模糊控制技术应用于全自动洗衣机的控制，给出了以东芝单片机TMP87C 840为核心的硬件框图和相关的软件编程思路。关键词:模糊控制;单片机;传感器;浑浊度中图分类号：TP 273+.4文献标识码:A文章编号：10032482X (20010320044202采用模糊控制电路的全自动

2、洗衣机是一种新型的多功能家用电器，它集微电脑技术、自动控制技术、传感技术、工业造型设计等技术于一体。这种洗衣机以人们洗衣操 作的成熟经验作为模糊控制规则，采用先进的检测手段检测诸如水温、水位、衣质 衣量、衣物的赃污情况等洗衣状态信息，应用模糊控制技术分析检测结果，以最佳的 洗涤方案，最大限度地模拟人工操作，自动地完成洗衣的全过程，达到理想的洗涤效 果。与电脑程控型全自动洗衣机相比，模糊控制型洗衣机具有许多优点：首先，它应用 布质、布量的检测结果，通过模糊推理，自动确定洗衣水位和水流强度；其次,应用洗 涤液浑浊度检测结果，通过模糊推理法则，确定和修正洗涤时间与洗涤剂量；第三，具 有自动断电、报警

3、保护、故障检测显示等功能；最后，具有外形美观、功能强、操作 使用方便等优点。本文着重介绍如何将模糊控制技术应用于洗衣机的检测、控制及 具体的实现方案。1模糊洗衣机的传感器设计在洗衣过程中起决定作用的物理量有布量、布质、水温和浑浊度等四种，这些物理量都需要有适当的传感器来获取信息，并转换成单片机能接收的电信号。图1水位传感器测量电路1.1水位的检测水位检测的精度直接影响洗净度、水流强度、洗涤时间等参数。对于模糊控制的洗衣机，要求水位的检测必须是连续的，故常采用谐振式水位传感器。谐振式水位传感器是利用电磁谐振电路 LC作为传感器的敏感元件，将被测物体的变化转变为LC参数的变化，最终以频率参数输出。

4、其工作原理是:将水位的高低通过导管转换成一个测试内腔气体变化的压力，驱动内腔上方的一块隔膜移动，带动隔膜中心的磁芯在某线圈内移动，从而线圈电感发生变化。由此引起谐振电路的固有频率随水位变化。水位测量电路如图1所示,为便于与单片机接口，水位传感器采用数字振荡电路，电感与电容组成的三 点式振荡电路经C 2耦合接入数字式谐振放大器 A 1,随着水位变化，谐振频率作相应变化，放大器在a点输出，经A 2整形，由c点输出，此时即可将数字量接到单片机。1.2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所示。具体检测布质和布量时

5、，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，会产生感应电动势收稿日期：2001205218.作者简介:孙平（19552男，江苏徐州人，副教授。图2反电势法测量布质、布量电路输出。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

6、布阻抗的大小，脉冲个数多，布阻抗小，反之亦然。图3浑浊度红外光电检测电路1.3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3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VT ,使VT的射级输出电压随洗涤液的浑浊程度而线性变化。1.4水温的检测水温检测可用热敏电阻或 MTS 102半导体温度检测器。洗衣机水温一般为440C ,在该温度范围内MTS 102线性好，温度敏感,水温检测常选用它。2模糊

7、控制器的设计洗衣机的模糊控制关系是一个多输入、多输出的控制系统。输入变量为浑浊 度、布质、布量、水温。输出变量有洗涤剂量、洗涤时间、洗涤水流、水位、脱水 时间、漂洗方式等。为了使控制效果好，设计简单，采用矛盾分析方法，具体控制策略为：根据布 质、布量确定水位低；根据浑浊度、布质、布量确定洗涤剂的投放量 ：根据布质、布量和水温确定初始的洗涤时间和水流；根据洗涤过程中的浑浊度信息修正 实际的洗涤时间的长短和漂洗次数的多少。3硬件系统的设计模糊控制全自动滚筒洗衣机主要由单片机最小系统、检测电路、驱动电路、控制面板和电源电路等五部分组成。单片机最小系统主要以东芝公司单片机TMP 87C 840和EEP

8、ROM存储器为核心，完成对检测电路、驱动电路、键盘及显示器阵列的控制；检测电路应用多种形式的传感器，实现了对电源电压检测、过零检测、温 度检测、水位检测、布质布量检测、浑浊度检测等 ；驱动电路由单片机的并行口输出经放大后的信号，控制洗衣机电机的速度和方向、水的温度以及进水阀、排水阀 的通断；操作面板上设置了键盘、数码管、发光二极管，用以反映洗衣过程的定时状 态及手洗涤程序。4软件系统的设计全自动洗衣机模糊控制系统软件由主程序、中断服务程序和各种功能子程序三 个层次组成。为了用户使用方便，主程序中既有模糊控制程序，也有用户根据实际需 要设置的用户程序。主程序完成初始化、键查询处理、洗涤、漂洗、脱

9、水等操作 中断服务程序主要由监控程序、断电保护程序、洗衣机自检程序、洗衣机状态显示 程序、故障显示程序等；子程序主要由键盘扫描子程序、键盘处理子程序、显示子 程序、布质布量检测子程序、温度控制子程序、进水子程序、洗涤子程序、漂洗子 程序、脱水子程序、防皱子程序、时钟中断子程序等。（下转61页54第3期孙 平等:全自动洗衣机模糊控制系统的设计与实现（1较专深的图书情报专业知识；（2精通全球网络信息资源的识别，组织和服务，熟悉不同网络系统和技术及其应用范围；（3熟悉不同学科领域网络信息，并具有利用它们的能力；（4操作计算机和网络设备的技能，便于存取、利用和加工网络信息；（5能够组织信息网络，包括编

10、目、标引上网、熟悉掌握机读目录格式、MARC著录方法;（6熟悉网络上各种检索查询软件，能全文检索、数值检索、超文体检索、多媒体检索等，承担读者在网络上检索信息资源的辅导工作；（7针对网络上信息资源数量大、类型多、组织分散混乱无序且随机变化大等特点，能进行综合分析、研究和筛选，为读者提供有序高速可进行传递的信息，使读者花较少的时间得到全面、准确、更新、更有价值的信息（8具有较高外语知识，能熟练运用外语对外文文献进行选择，编译供读者运用的综合素质人才。3妥善处理读者意见图书馆是通过情况反映获取读者对图书馆的意见要求，来进一步改善服务手段、服务方式、服务层次的。许多图书馆在计算机终端上设有读者信箱,

11、经常召开读者座谈会，向读者开展问卷调查等多种形式的调查活动，广泛收集读者对图书馆书刊的种类、质量、服务项目等方面的意见 最终目的是为了提高服务质量，真正把 读者第一,服务至上”落到实处。但在来信中 绝大多数读者的竟见是好的，关键是如何对待少数读者提出的问题，甚至言语过激的 意见，正是这些意见和建议才推动图书馆工作的更快发展。因此 ，要正确对待读者的意见，在改进图书馆工作的同时，做好对读者的解释工作，还要通过多种途径(如馆长 信箱把图书馆的改进结果或处理意见反馈给读者，以增强读者对图书馆的理解和信任。搞好图书馆的形象建设，不是馆长或某一位馆员的责任，而是需要全体馆员的共 同努力，怎样在有限条件下

12、，尽可能调动大家的主观能动性和自觉性，把建设一流的图 书馆当成任务目标。这不仅是目前图书馆的努力方向，更是未来图书馆的目标。只有搞好图书馆的形象建设，才能在未来信息竞争中立于不败之地，站在信息时代的潮 头。参考文献：1胡军.着力塑造高校图书馆的良好形象J .图书情报知识，1999(2:60261.2 王立清.塑造高校图书馆的良好形象J .图书情报知识，1997(3:45247.3李春梅.谈 高校图书馆员的师表形象J .图书馆学刊,1999(1:50251.4刘 侠,徐国杰.浅谈图 书馆员的职业道德与职业形象J .图书馆建设,1998(6:49250.(上接45页参考文献:12 社,1999.3

13、韩启钢计算机模糊控制技术与仪表装置M .北京:中国计量出版社，1999.谢宋和.单片机模糊控制系统设计与应用实例M .北京:电子工业出版余永权.单片机模糊逻辑控制M .北京:北京航空航天大学出版社，1995.The Desig n and Realizati on of the Fuzzy Control Systemof the Automatic Wash ing Mach ineSUN Pin g ,et al .(Henan Mecha ni cal and Electrical Engin eeri ng College ,Xin xia ng ,He nan453002,Ch inaAbstract :A new method concerning the fuzzy con trol tech nique for the automatic wash ing mach ine ,and the har