2022年单片机的全自动洗衣机的设计方案.docx

精品学习资源基于 8051 单片机的全自动洗衣机的设计欢迎下载精品学习资源基于 8051 单片机的全自动洗衣机的设计【摘要】 ：本文介绍模糊掌握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掌握电路；其中掌握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单片机为掌握电路核心，其主要由电源电路、状态检测电路、显示电路和输出掌握电路组成，分别介绍了各掌握电路的工作原理和掌握元件的组成，在教案设计训练方面具有较好的有用价值；【关键词】 ：模糊掌握 单片机 传感器 全自动洗衣机一、前言模糊掌握是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊规律推理为基础的一种智能掌握方法，它从行为上仿照人的模糊推理和决策过 程；该方法第一将操作人员或专家体会编成模糊规章，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章的输入， 完成模糊推理，将推理后的输出量加到执行器上；模糊掌握的基本原理如图一所示，它的核心部分是模糊掌握器，模糊掌握器的模糊规律由运算机的程序实现的；与传统掌握理论相比，模糊掌握有两大不行比拟的优点：第一模糊掌握在很多应用中可以有效且便利地实现人的掌握策略和体会；其次，模糊掌握可以不需要被控对象的数学模型即可实现较好的掌握，这是由于被控对象的动态特性已隐含在模糊掌握器输入、输出模糊集及模糊规章中；模糊掌握原理框图如图一所示；欢迎下载精品学习资源图一 模糊掌握原理框图从传统掌握角度看，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次序掌握的机器；从这个意义上说，其“全自动” 并不具有任何功能，它不能依据情形和条件的变化来转变参数；而模糊规律掌握的全自动洗衣机向真正的智能化的全自动迈进了一大步，它的目标就是要求依据所洗衣服的数量、种类和脏的程度来打算水的多少、水流的强度和洗衣的时间，并可以动态的转变参数， 以达到在洗洁净衣服的情形下仍要尽量不伤衣服、省电、省水、省时的目的；另外，要求操作简洁，任何人都可以轻松地使用，且能够把工作情形和过程显示出来；二 模糊洗衣机的物理量检测要对洗衣机进行掌握，第一要用各种传感器不断地检测相关的状态，以作为掌握的依据；下面介绍在模糊掌握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、水温顺水位传感器等；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掌握，污染量和污染性质的检测是采纳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掌握推理；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和污染性质，因此洗涤液的浑浊程度与衣物污染情形亲密相关；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；欢迎下载精品学习资源图二 浑浊度检测器构造<A）光传感器构造 <B ）浑浊度较低时信号情形 <C ）浑浊度较高时信号情形2. 布量和布质的检测布量和布质的检测是在洗涤之前进行的；在水位为肯定的时候，布量和布质的不同就会产生不同的布阻抗；通过给定肯定的水位，然后在这个给定水位和条件下使主电动机进行间断旋转就不同布阻抗就会使主电动机制动的性能不同，利用主电动机在不同阻抗时的制动特性，就可以推断出布质和布量；硬布质的布阻抗较高，软质布的布阻抗较低；在进行布质和布量检测时，第一注入肯定的水位， 然后启动主电动机旋转，接着断电让. k主电动机以惯性连续运转直到停止；在主电动机断电时间内，由于惯性， 所以它处于发电机状态，并且会产生感应电势输出；随着布阻抗的大小不同，主电动机处于发电机状态的时间长短不同，只要检测出主电动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；当然，主电R 19动机发电时间长，布阻抗就小，主电动机发电时间短，布阻抗就高；在得欢迎下载精品学习资源出布阻抗之后，通过模糊推理就可以产生相应的布质和布量；布量传感器电路如图三所示；图三 布量传感器电路3. 水温检测水温检测由温度传感器来完成，温度传感器安装在洗衣桶的底部，通过这个传感器可以在任何时候检测水温；常见的温度传感器有半导体、热敏电阻两大类；水的洗净力和水温有很大的关系，当水温高时，由于有溶解油类脏污和增加脏污活力及提高洗涤剂的去污才能等复杂的影响，洗涤才能会提高；4. 水位检测水位检测是用一种专用水位传感器实现的；这种水位传感器是一根与缸体等高的空管，它与缸体构成一个连通器，空管的上端有一个用压力膜隔开的差动电感器，当缸中有水注入时，管内的空气被压缩使压力膜上压力增大，继而推动与它联动的铁心移动，引起线圈的电感量变化；用此电感器构成的 LC 振荡器的频率就能反映水位的高低；用这个传感器既可用于协作以上布料软硬度的检测，同时也作为水位掌握依据的检测装置； 三、模糊全自动洗衣机的模糊推理模糊全自动洗衣机是利用负载、质料、水位、水温顺气温以及洗涤剂类型等检测所得到的信息，进行分段评估运算，使其模糊 化，再依据模糊规章进行推理，最终依据所激活的规章进行模糊判决，以打算最适当的水流、水位、洗涤时间、清洗方法及脱水时 间；模糊洗衣机的掌握结构如图四所示；欢迎下载精品学习资源温度传感器水温水流欢迎下载精品学习资源负载传感器电动机惯性响应水位传感器光电传感器负载量模糊衣物质料推论污垢程度污垢类型洗涤时间清洗时间脱水时间水位欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源1. 模糊规章图四 模糊洗衣机的掌握结构欢迎下载精品学习资源<1）输入变量 <分三级）由负载：多、中等、少原料：棉制品多、棉和化纤品各一半、化纤品多水温：偏高、中等、偏低<2）输出变量 <分四级）水流强度：很强、强、中、弱洗涤时间：很长、长、中、短<3）模糊规章：依据输入变量和输出变量的分级组合，对于水流强 度和洗涤时间有 27 条模糊规表示；规章 1：假如负载小，质料中化纤制品偏多，且水温偏高，那么就水流调弱，洗涤时间调短；规章 2：假如负载大，质料中棉制品偏多，且水温偏低，那么就将水流调 强，洗涤时间调长；以此类推，可写出其他规章，输出变量与输入变量之间关系的模糊规章表如下表1 所示；布料水棉制品偏多棉和化纤品各半化纤制品偏多输负温偏低中等偏高偏低中等偏高偏低中等偏高水流特强强强强强中中中中时间特长长长长长中长中中出载偏大欢迎下载精品学习资源水流中中中中中中中弱弱中等时间长中短长中中中中短偏小水流时间弱中弱中弱短弱中弱短弱短弱中弱短特弱特短欢迎下载精品学习资源2. 模糊掌握的隶属函数表 1 模糊掌握规章表欢迎下载精品学习资源模糊掌握的隶属函数采纳最简洁的三角形隶属函数表示，包括输入变量和输出变量；负载量和质料是通过光耦合电路对电动机反复转停的惯性转数进行脉冲计数，以此判定电动机的负载量和质料；输入输出变量的隶属函数如图五、图六所示；<1）输入变量：图五所示为输入变量负载、质量和水温的隶属函数；图五 输入变量的隶属函数A>负载量 B> 水温C）质料<2）输出变量：图六 A 、B 分别表示输出变量水流强度和洗涤时间的隶属函数；图六 输出变量的隶属函数A）水流强度 B> 洗涤时间四、掌握电路设计掌握软件由主程序、各种子程序和中断服务程序组成；全部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欢迎下载精品学习资源是自动程序后，就开头进行一系列的检测工作；在推理工作完成之后，开头进行洗涤工作；在洗涤过程中如产生故障，就系统会自动报警；软件主程序流程图如图七所示；衣物洗涤过程：开启洗衣机，挑选自动或者手动方式，如为手动就设定洗衣参数，否就进入自动方式；检测衣物清洗前状态，进而自动挑选相应的洗衣参数，调用相应的洗涤程序，完成模糊规章对衣物洗涤的掌握；洗涤程序流程开头关中断、初始化否是否自动？是水温检测水位检测调用手动洗衣参数设定程序布量和布质检测浑浊度检测调用手动洗衣程序调用洗衣程序调用洗衣完毕报警子程序结 束软件设计流程图欢迎下载精品学习资源图如图八所示；洗涤程序否洗涤？是第一次洗涤？否是第一次洗涤程序其次次洗涤程序是漂洗？否漂洗程序脱水？是否脱水程序终止图八 洗涤子程序状态流程图模糊洗衣机的模糊掌握框图如图九所示，典型掌握电路如图十所示，它是由 STC12C5A60S系2 列单片机为核心组成智能模糊掌握器欢迎下载精品学习资源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 <1T）的单片机，是高速 / 低功耗/ 超强抗干扰的新一代8051 单片机，指令代码完全兼容传统的8051，但速度快 8-12倍；内部集成 MAX810专用复位电路， 2 路PWM，8 路高速 10 位 A/D 转换<250K/S），针对电动机掌握，强干扰场合；1. 电源电路220V、50Hz 市电经变压器 T 降压、桥式整流器 U 整流、电容C1 和 C2 滤波、 7805 集成三端稳压器稳压，再经电容C3 和 C4 滤欢迎下载精品学习资源波，获得+5V 电源作为 STC12C5A60S单2隔离作用，使掌握电路进行过零检测；片机的 VDD；二极管 VD1 起欢迎下载精品学习资源温度传感器水温电动机速度水位传感器水量负载传感器布量模糊推论模糊控制洗涤时间 正反转掌握布质洗涤剂投量污度传感器污浊度水位欢迎下载精品学习资源2. 状态检测电路图九 模糊洗衣机的模糊掌握框图欢迎下载精品学习资源洗衣机的状态检测电路主要包括内桶平稳检测、衣物质地和重量检测、电源电压过零检测、电源电压变化检测、洗涤温度检测、水位检测以及洗涤液 <或水）的浑浊度检测等电路；1> 内桶平稳检测电路：内桶平稳检测电路是由平稳开关<安全开关、盖开关） S 与电阻 R35等元件组成，用于检测脱水程序内桶运转是否平稳 <即桶内衣物分布是否匀称），其检测原理与一般全自动洗衣机大致相同；欢迎下载精品学习资源2> 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<D2）等元器件组成；发光二极管 VL1与光敏晶体管 VT9等器件组成光耦合电路，用于隔离交、直流信号以及产生衣物质地和重量信号；洗涤物重量 <即洗涤电动机的负载量）的检测，是通过检测洗涤电动机 M2断电后的惯性运转数来判定的；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源<3）过零检测电路：过零检测电路是由电阻 R1和 R2、晶体管 VT1 以及 7404 反相器<D1）等元器件组成；由桥式整流器U 输出的全波整流电压信号，经电阻 R1加至晶体管 VT1的基极，当全波整流电压信号过零<也即 220V、50Hz 的电源电压过零）时，晶体管VT1 截止，集电极输出高电平；当全波整流电压信号大于零，晶体管VT1 导通，集电极输出低电平；晶体管VT1 集电极输出的脉冲信号再7404 反相器<D1）整形和反相后，加至 STC12C5A60S单2片机的 P3.2 端，以产生电源电压过零中断信号；<4）电源电压变化检测电路：电源电压变化检测电路是由半波整流二极管 VD2、滤波电容 C5 以及调整电位器 RP1等元器件组成；由电源变压器 T 二次输出的 50Hz 电压信号，经二极管 VD2半波整流以及 RP1、C5 的滤波，在电位器RP1 两端获得直流电压信号；这一个反映 220V、50Hz 电源电压变化的直流电压信号，再经电位器RP1 分压加至 STC12C5A60S2单片机的 P1.4 端；作为电源电压变化检测 信号；<5 ）水温检测电路：水温检测电路是由温度传感器<热敏电阻）、 LM358 集成电路 <第一级作为阻抗隔离器，其次级为放大器） 以及相关的阻容元件组成；由LM358 <B）输出的温度检测信号，加至 STC12C5A60S单2 片机上的 P1.3 端；<6）水位检测电路：水位检测电路是由水位传感器以及电位器 RP3 等元件组成；水位检测信号加至STC12C5A60S2单片机的 P4.2端；<7）浑浊度 <衣物脏污度）检测电路：浑浊检测电路是由红外发光二极管 VL2 和红外光敏晶体管 VT3<两者构成光电传感器）以及相关元件组成；红外发光二极管VL2 和红外光敏晶体管 VT3 分别安装在洗衣机排水管两侧，在红外发光二极管VL2 中通有恒定电流，使之发射出肯定强度的红外线；当洗衣机排水时，洗涤桶内的水从红外发光二极管 VL2 与红外光敏晶体管 VT3 之间流过，不同浑浊度会使透过的红外信号强弱发生变化；这一反映混浊度大小的红外信号，被红外光敏晶体管 VT3 接收并转换为电信号，加至STC12C5A60S2单片机的 P4.3 端，模糊掌握器以此进行洗涤程序掌握；欢迎下载精品学习资源3. 显示电路显示电路是由扫描开关 VT10-VT13、发光二极管 VL3-VL11、7 段发光二极管显示器 LED1和 LED2 以及相关元件组成； VT10VT13 用于挑选 VL3-VL11 、 LED1 、 LED2 工作； LED1和 LED2 用于显示定时的时间； VL3VL11 用于显示洗衣机的进水、洗涤、漂洗、排水、脱水、故障、 工作、手动和自动的工作状态；4. 输出掌握电路输出掌握电路是由触发电路和双向晶闸管VTR1VTR5等元器件组成； STC12C5A60S2单片机的 P0.5 端输出掌握信号，触发双向晶闸管 VTR5使之导通，排水电磁阀得电而开启阀体，洗衣机开头执行排水程序； STC12C5A60S2单片机的 P0.4 端输出掌握信号，触发双向晶闸管VTR4，进水电磁阀得电而开启，洗衣机开头进水程序； STC12C5A60S2单片机的 P0.3 端输出掌握信号，触发双向晶闸管VTR3，洗涤剂自动投放电动机 M1工作，洗衣机开头执行自动投放洗涤剂程序； STC12C5A60S单2 片机的 P0.1 和 P0.2 端轮番间歇输出控制信号，掌握双向晶闸管 VTR2和 VTR1工作，洗衣机开头执行洗涤程序<即洗涤电动机 M2正转、停、反转）；另外，掌握电路中S1 为洗衣机的起动 / 暂停掌握按键开关； S2 为功能挑选按键开关，用于挑选洗衣机的工作状态；5. 程序<见附录一） 五、终止语本人所介绍的全自动洗衣机的模糊掌握，基本上反映了模糊全自动洗衣机的结构和使用功能，成效直观，可操作性好；在该设计上采纳了 STC12C5A60S单2 片机掌握，可应用于真实产品中，事先编制出符合要求的掌握程序，以达到提高实际调试的胜利率，在教案设计上给同学供应了良好的训练平台，形成了教案设计产品化，为教案设计训练和科研供应了较抱负的试验平台，具有有用和推广价值；六、参考文献1. 模糊掌握技术中国纺织出版社刘曙光、魏俊民、竺志超编著 2001 年 6 月；欢迎下载精品学习资源2. 模糊掌握及其在家用电器中的应用机械工业出版社林钢编著 2006年 6 月；3. 模糊掌握原理与应用机械工业出版社诸静等编著 2005年 1 与月；4. 智能掌握电子工业出版社刘金琨编著 2021 年 6 月；附录一 主要程序 >预定义、初始化程序；OUTPUTPORTDISPOUTEQU P2； 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；INPUTPORTKEYIN EQU P1；输入端口KEY1 BIT P1.0；暂停按钮KEY2 BIT P1.2；功能挑选；BIT ADDRESSSTART BIT 00H；开头洗衣标志PAUSE BIT 01H；暂停标志 :1=pause,0=runningOVER BIT 02H；程序终止标志:1= 终止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 :=1SPKFLAG BIT 07H；是否打开蜂鸣器 :1= 打开STDFLAG BIT 08H；需不平稳修正标志欢迎下载精品学习资源XDJSFLG BIT 09H；洗涤时进水标志 时间重算标志 >XDJSFLG2 BIT 0AH；不平稳修正时暂存时间重算标志KEYKM BIT 0BH；去抖KEYKP BIT 0CH；处理；RAM ADDRESSMODE EQU 22H；某一程序需运行的各子流程:1=欢迎下载精品学习资源有,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.0DISPBUF EQU 23H；显示缓冲PROCSELE EQU 24H；程序挑选T0COUNT EQU 25H；定时器 T0 计数计时T0SEC EQU 26H T0MINEQU 27HT1COUNT EQU 28H；定时器 T1 计数计时T1SEC EQU 29H T1MINEQU 2AHPERCOUNT EQU 2BH；定时器 T1 的定时溢出值PERSEC EQU 2CHPERMIN EQU 2DHXIDIWKDATAL 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；脱水不平稳修正次数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 EQU 34H；剩余总时间；暂时变量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；按键欢迎下载精品学习资源PLYCNT EQU 3CH；蜂鸣次数PLYLNG EQU 3DH；蜂鸣时长；自动开头洗衣程序BEGIN:MOV A, PROCSELE DEC AMOV DPTR, #MODETAB；洗衣程序表MOVC A, A+DPTR MOV MODE, ALCALL COUNTIME；剩余时间SETB STARTSETB FLASH；开头洗衣；时间闪耀, 正在洗衣JNB MODEJB, BGLP1；无需浸泡就转；浸泡处理MOV A, #21DLCALL XIDIFUNC；总时间为17min 先洗 3minPROCJB1:MOV A, #02D；停 2minLCALL DELAYMINMOV A, #07D；洗 1minLCALL XIDIFUNCDJNZ TEMPJB, PROCJB1 MOV A, #02DLCALL DELAYMIN；再停 2minCLR MODEJBBGLP1:JNB MODEXD1, BGLP2；不是 15min 洗涤就转；15 分钟洗涤处理MOV A, #105D；MOV A, #05D LCALL XIDIFUNC CLR MODEXD1BGLP2:JNB MODEXD2, BGLP3；不是 9min 洗涤就转；9 分钟洗涤处理MOV A, #63D；MOV A, #03D LCALL XIDIFUNC CLR MODEXD2BGLP3:JNB MODEXD3, BGLP4；不是 6min 洗涤就转欢迎下载精品学习资源；6 分钟洗涤处理MOV A, #42D LCALL XIDIFUNC CLR MODEXD3BGLP4:JNB MODEPX1, BGLP5；不需第一次漂洗就转；第一次漂洗处理；MOV A, #02D；脱水 2minLCALL TUOSUIFUNCMOV A, #14D；洗 2minLCALL XIDIFUNC CLR MODEPX1BGLP5:MOV REPAIR, #03H；不平稳修正次数NOTSTDRET:；不平稳修正返回JNB MODEPX2, BGLP6；不需其次次漂洗就转；其次次漂洗处理；MOV A, #02DLCALL TUOSUIFUNC MOV A, #14DLCALL XIDIFUNC CLR MODEPX2BGLP6:JNB MODETS1, BGLP7；不是 5 分钟脱水处理就转；5 分钟脱水处理；MOV A, #05DLCALL TUOSUIFUNC CLR MODETS1BGLP7:JNB MODETS2, PROCOVER；不是 3 分钟脱水处理就转；3 分钟脱水处理；MOV A, #03DLCALL TUOSUIFUNC CLR MODETS2欢迎下载