摘 要：以凌陽16bit單片機(jī)SPMC75F2413A為主控制器,，采用模糊推理的方法針對(duì)衣物的布量,、臟凈信息進(jìn)行處理，從而建立了模糊控制規(guī)則集,，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)家用洗衣機(jī)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(jī)
洗衣機(jī)是一種在家庭生活中不可缺少的家用電器,，全自動(dòng)式洗衣機(jī)因使用方便得到人們的青睞，全自動(dòng)即進(jìn)水,、洗滌,、漂洗、甩干等一系列過程自動(dòng)完成,。一般洗衣機(jī)的控制器通常設(shè)有幾種洗滌程序,，對(duì)不同的衣物可供用戶選擇。加有這種控制器的洗衣機(jī)固然使洗衣過程變得簡(jiǎn)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(jì)基于模糊控制的模擬洗衣機(jī)系統(tǒng),，使洗衣系統(tǒng)朝著自動(dòng)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(dòng)對(duì)水量,、水溫,、洗滌劑、機(jī)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(jī)SPMC75F2413A
SPMC75F2413A 是由凌陽科技公司設(shè)計(jì)開發(fā)的工業(yè)級(jí)的16 bit微控制器芯片,，其核心采用凌陽公司自主知識(shí)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(shí)計(jì)數(shù)器等功能模塊，以及多功能捕獲比較模塊,、BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)專用位置偵測(cè)接口,、兩相增量編碼器接口、能產(chǎn)生各種電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)器,、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)變頻驅(qū)動(dòng)器、變頻電源,、多環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等復(fù)雜應(yīng)用,。
2 全自動(dòng)洗衣機(jī)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(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)手段是計(jì)算機(jī),。
全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本工作過程包括進(jìn)水,、洗滌、漂洗,、排水,、甩干等。模糊控制技術(shù)用于全自動(dòng)洗衣機(jī)后,，可以根據(jù)對(duì)被洗衣物的檢測(cè),，自動(dòng)地獲得最佳的洗滌方式，進(jìn)而達(dá)到智能和節(jié)能的效果。本設(shè)計(jì)是以被洗衣物的重量和臟凈程度作待測(cè)對(duì)象,，設(shè)計(jì)出一系列適合不同衣物的清洗方式,。全自動(dòng)洗衣機(jī)的模糊控制模型如圖1所示。
3 硬件設(shè)計(jì)
首先,，將設(shè)計(jì)的洗衣機(jī)硬件部分進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),，主要分以下模塊：
⑴檢測(cè)模塊：檢測(cè)部分主要由各傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，其分為：布量檢測(cè),、衣物污度檢測(cè)等,。對(duì)各部分檢測(cè)結(jié)果通過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)入單片機(jī)CPU中進(jìn)行處理分析；
⑵控制模塊：控制部分是整個(gè)智能洗衣機(jī)的關(guān)鍵部分,，由單片機(jī)承擔(dān)處理工作,。傳感器將檢測(cè)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(jìn)行比較,，得出控制結(jié)果，如：加水量,、洗滌時(shí)間,、電機(jī)轉(zhuǎn)速等，并將處理的結(jié)果輸出至執(zhí)行器動(dòng)作,；
⑶洗滌模塊：洗滌部分主要由電動(dòng)機(jī)以及各種開關(guān)構(gòu)成,，通過CPU控制的電機(jī)正反轉(zhuǎn)、速度以及開關(guān)的閉合完成各種洗滌動(dòng)作,。其硬件電路如圖2所示；
⑷語音模塊：語音部分由揚(yáng)聲器完成,，通過CPU的控制,，報(bào)告洗滌的進(jìn)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(shí)間以及洗滌的工序,。其硬件電路如圖3所示。
4 軟件設(shè)計(jì)及實(shí)物圖
在模糊控制器中,，需要把測(cè)定量先經(jīng)模糊化,，再送給模糊控制器。
上述測(cè)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(jìn)水時(shí)間（控制進(jìn)水量）{短,，中，長(zhǎng)},、洗滌時(shí)間{短,，中，長(zhǎng)},、漂洗時(shí)間{短,，中，長(zhǎng)},、排水時(shí)間{短,，中，長(zhǎng)},、脫水時(shí)間{短,，中，長(zhǎng)},、洗滌強(qiáng)度{弱,，中，強(qiáng)},。
待清洗衣物的檢測(cè)狀態(tài)表如表1所示,。表中0000~1111代表16種不同的檢測(cè)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(cè)狀態(tài)由state1~state16表示；洗滌強(qiáng)度{弱,，中,，強(qiáng)}分別由變量{w，c,，s}表示,；時(shí)間的{短，中,，長(zhǎng)}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(jī)，選擇自動(dòng)或者手動(dòng)方式,，若為手動(dòng)則設(shè)定洗衣參數(shù),，否則進(jìn)入自動(dòng)方式,。檢測(cè)衣物清洗前狀態(tài)，進(jìn)而自動(dòng)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(duì)衣物洗滌的控制。
模擬洗衣機(jī)的工作狀態(tài)圖如圖5所示,。圖中共有3個(gè)部分,，如圖5(a)中所示：1為電源及電機(jī)控制部分；2為主控制器凌陽單片機(jī)SPMC75F2413A,；3為清洗狀態(tài)顯示部分,；4為模擬洗衣機(jī)缸體轉(zhuǎn)動(dòng)的直流電機(jī)。其中圖5(a)是狀態(tài)12的漂洗狀態(tài),，電機(jī)正反轉(zhuǎn),，此時(shí)數(shù)碼管顯示剩余的漂洗時(shí)間。圖(b)是狀態(tài)12脫水狀態(tài),，電機(jī)正轉(zhuǎn),，數(shù)碼管顯示剩余脫水時(shí)間。
本設(shè)計(jì)采用凌陽16 bit單片機(jī)SPMC75F2413A作為控制核心完成了一個(gè)基于模糊控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)的模擬系統(tǒng),。系統(tǒng)通過對(duì)洗衣物檢測(cè)狀態(tài)信息的模糊推理,，能夠自動(dòng)選擇相應(yīng)的洗滌方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于清洗過程中洗滌強(qiáng)度,、進(jìn)水量,、洗滌時(shí)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(yàn)證了設(shè)計(jì)方案是可行的,，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求,。
參考文獻(xiàn)
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