摘 要：以凌陽16bit單片機SPMC75F2413A為主控制器,，采用模糊推理的方法針對衣物的布量、臟凈信息進行處理,，從而建立了模糊控制規(guī)則集,，最終實現(xiàn)了對家用洗衣機的智能模糊控制的模擬系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：SPMC75F2413A,；模糊控制,；洗衣機
洗衣機是一種在家庭生活中不可缺少的家用電器，全自動式洗衣機因使用方便得到人們的青睞,，全自動即進水,、洗滌、漂洗,、甩干等一系列過程自動完成,。一般洗衣機的控制器通常設(shè)有幾種洗滌程序，對不同的衣物可供用戶選擇,。加有這種控制器的洗衣機固然使洗衣過程變得簡單易控制,，但卻不能將洗衣和節(jié)能很好地結(jié)合起來[1]。
本設(shè)計基于模糊控制的模擬洗衣機系統(tǒng),，使洗衣系統(tǒng)朝著自動化,、智能化，尤其是節(jié)能的方向發(fā)展,。它可以根據(jù)被洗物的質(zhì)地和臟污程度,，自動對水量、水溫,、洗滌劑,、機械力等做出控制，使衣物在洗凈的前提下,，洗滌過程更加節(jié)能,。
1 凌陽單片機SPMC75F2413A
SPMC75F2413A 是由凌陽科技公司設(shè)計開發(fā)的工業(yè)級的16 bit微控制器芯片，其核心采用凌陽公司自主知識產(chǎn)權(quán)的μ′nSTM（發(fā)音為micro-n-SP）微處理器,，集成了多功能I/O 口,、同步和異步串行口,、ADC、定時計數(shù)器等功能模塊,，以及多功能捕獲比較模塊,、BLDC電機驅(qū)動專用位置偵測接口、兩相增量編碼器接口,、能產(chǎn)生各種電機驅(qū)動波形的PWM 發(fā)生器等特殊硬件模塊[2],。利用這些硬件模塊支持SPMC75F2413A完成諸如家電用變頻驅(qū)動器、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)變頻驅(qū)動器,、變頻電源,、多環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)等復(fù)雜應(yīng)用。
2 全自動洗衣機的模糊控制模型
模糊控制是一種以模糊集合論,、模糊語言變量以及模糊邏輯推理為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的新型計算機控制方法,。顯然，模糊控制的基礎(chǔ)是模糊數(shù)學(xué),，模糊控制的實現(xiàn)手段是計算機,。
全自動洗衣機的基本工作過程包括進水、洗滌,、漂洗,、排水、甩干等,。模糊控制技術(shù)用于全自動洗衣機后,，可以根據(jù)對被洗衣物的檢測，自動地獲得最佳的洗滌方式,，進而達到智能和節(jié)能的效果,。本設(shè)計是以被洗衣物的重量和臟凈程度作待測對象，設(shè)計出一系列適合不同衣物的清洗方式,。全自動洗衣機的模糊控制模型如圖1所示,。
3 硬件設(shè)計
首先，將設(shè)計的洗衣機硬件部分進行模塊化設(shè)計,，主要分以下模塊：
⑴檢測模塊：檢測部分主要由各傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn),，其分為：布量檢測、衣物污度檢測等,。對各部分檢測結(jié)果通過A/D轉(zhuǎn)換器進入單片機CPU中進行處理分析,；
⑵控制模塊：控制部分是整個智能洗衣機的關(guān)鍵部分，由單片機承擔(dān)處理工作,。傳感器將檢測的數(shù)據(jù)信息傳入到控制器中,，在控制器中經(jīng)過分析處理，CPU將得到數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比較,，得出控制結(jié)果,，如：加水量,、洗滌時間、電機轉(zhuǎn)速等,，并將處理的結(jié)果輸出至執(zhí)行器動作；
⑶洗滌模塊：洗滌部分主要由電動機以及各種開關(guān)構(gòu)成,，通過CPU控制的電機正反轉(zhuǎn),、速度以及開關(guān)的閉合完成各種洗滌動作。其硬件電路如圖2所示,；
⑷語音模塊：語音部分由揚聲器完成,，通過CPU的控制，報告洗滌的進程,；
⑸顯示模塊：顯示部分由一組LED數(shù)碼顯示以及9組發(fā)光二極管組成,，用來顯示洗滌的時間以及洗滌的工序。其硬件電路如圖3所示,。
4 軟件設(shè)計及實物圖
在模糊控制器中,，需要把測定量先經(jīng)模糊化，再送給模糊控制器,。
上述測定量的模糊輸入量的模糊集合分別為：衣物臟凈{干凈,，較干凈，較臟,，臟},、衣物輕重{輕，較輕,，較重,，重}。
相應(yīng)的模糊控制器的輸出量的模糊集合分別為：進水時間（控制進水量）{短,，中,，長}、洗滌時間{短,，中,，長}、漂洗時間{短,，中,，長}、排水時間{短,，中,，長}、脫水時間{短,，中,，長},、洗滌強度{弱，中,，強},。
待清洗衣物的檢測狀態(tài)表如表1所示。表中0000~1111代表16種不同的檢測狀態(tài),。
以5種清洗方式為例,，模糊控制規(guī)則表如表2所示。其中16種衣物檢測狀態(tài)由state1~state16表示,；洗滌強度{弱,，中，強}分別由變量{w,，c,，s}表示；時間的{短,，中,，長}分別由變量{s，m,，l}表示,。
軟件主程序流程圖如圖4所示。衣物洗滌過程：開啟洗衣機,，選擇自動或者手動方式,，若為手動則設(shè)定洗衣參數(shù)，否則進入自動方式,。檢測衣物清洗前狀態(tài),，進而自動選擇相應(yīng)的洗衣參數(shù)，調(diào)用相應(yīng)的洗滌程序,，完成模糊規(guī)則對衣物洗滌的控制,。
模擬洗衣機的工作狀態(tài)圖如圖5所示。圖中共有3個部分,，如圖5(a)中所示：1為電源及電機控制部分,；2為主控制器凌陽單片機SPMC75F2413A；3為清洗狀態(tài)顯示部分,；4為模擬洗衣機缸體轉(zhuǎn)動的直流電機,。其中圖5(a)是狀態(tài)12的漂洗狀態(tài)，電機正反轉(zhuǎn),，此時數(shù)碼管顯示剩余的漂洗時間,。圖(b)是狀態(tài)12脫水狀態(tài)，電機正轉(zhuǎn)，數(shù)碼管顯示剩余脫水時間,。
本設(shè)計采用凌陽16 bit單片機SPMC75F2413A作為控制核心完成了一個基于模糊控制的全自動洗衣機的模擬系統(tǒng),。系統(tǒng)通過對洗衣物檢測狀態(tài)信息的模糊推理，能夠自動選擇相應(yīng)的洗滌方式,，實現(xiàn)了對于清洗過程中洗滌強度,、進水量、洗滌時間等一系列參數(shù)的較優(yōu)控制和洗衣過程中洗滌,、漂洗,、脫水、排水等狀態(tài)的模擬,。通過軟硬件的結(jié)合驗證了設(shè)計方案是可行的,，達到了設(shè)計的要求,。
參考文獻
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[2] 侯媛彬．凌陽單片機原理及其畢業(yè)設(shè)計精選[M]．北京：科學(xué)出版社，2006.
[3] 湯兵水,，路林吉,，王文杰．模糊控制理論與應(yīng)用技術(shù)[M] ．北京：清華大學(xué)出版社，2002.