沈華剛　呂剛磊　張軍

摘要：文章設(shè)計(jì)了一種全自動(dòng)洗衣機(jī)，該洗衣機(jī)利用MC6805R3單片機(jī)模糊控制，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)對(duì)衣服的數(shù)量、質(zhì)地和污染程度進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)模糊控制原理決定清洗衣服的過(guò)程，合理投入適量的洗衣劑，從而大大提高洗衣質(zhì)量，也大大提高洗衣機(jī)的全自動(dòng)化程度。

關(guān)鍵詞：MC6805R3單片機(jī)；自動(dòng)識(shí)別；模糊推理；洗滌程序

目前市場(chǎng)上有兩種全自動(dòng)化洗衣機(jī)，其一是利用機(jī)械結(jié)構(gòu)傳遞動(dòng)力進(jìn)行控制，另一種是利用單片機(jī)電路控制電機(jī)進(jìn)行控制。這兩種方式的缺點(diǎn)是都需要進(jìn)行人為選擇清洗衣服的程序，然后洗衣機(jī)才能投入洗衣工作，所以，這兩種洗衣機(jī)還稱(chēng)不上嚴(yán)格意義的全自動(dòng)洗衣機(jī)，只能被稱(chēng)作半自動(dòng)洗衣機(jī)。本文研究的洗衣機(jī)是一種模糊控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)，是一種全新的家用洗衣機(jī)。

傳統(tǒng)的洗衣機(jī)與利用MC6805R3單片機(jī)控制的全新智能模糊控制洗衣機(jī)區(qū)別很大，智能洗衣機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)對(duì)衣服的數(shù)量、質(zhì)地和污染程度進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)模糊控制原理決定清洗衣服的過(guò)程，合理投入適量的洗衣劑，整個(gè)洗衣過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。清洗衣物的控制程序是通過(guò)模糊理論來(lái)編寫(xiě)的，洗滌功效比較高，因此對(duì)于提高該種洗衣機(jī)的自動(dòng)化程度和清洗衣物的質(zhì)量，幫助很大。

1.控制電路設(shè)計(jì)

基于MC6805R3單片機(jī)的智能洗衣機(jī)的控制電路有檢測(cè)洗衣機(jī)目前所處狀態(tài)的檢驗(yàn)電路、為洗衣機(jī)提供電源的電源電路、顯示洗衣機(jī)各種參數(shù)的電路。

該智能洗衣機(jī)的電源電路由穩(wěn)壓電源、變壓器、電容型整流器、濾波電路構(gòu)成。電路中的二極管，用于隔離橋式整流電路與濾波電容，對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)。

該智能洗衣機(jī)檢測(cè)狀態(tài)的電路有7個(gè)。分別是：檢測(cè)智能洗衣機(jī)的內(nèi)桶是否平衡的電路，被清洗衣物的質(zhì)地、數(shù)量檢測(cè)電路，電路是否過(guò)零的檢測(cè)電路，智能洗衣的電源電壓檢驗(yàn)電路，智能洗衣機(jī)清洗衣物時(shí)水溫檢測(cè)電路，水位高低是否合理的檢測(cè)電路和清洗過(guò)程中水渾濁度檢驗(yàn)電路。智能洗衣機(jī)的內(nèi)桶是否平衡的電路由開(kāi)關(guān)s和電阻R35接至單片機(jī)PA3口實(shí)現(xiàn)。衣質(zhì)，衣量檢測(cè)電路由電動(dòng)機(jī)M2，二極管VD4，VD5，電阻R21，光敏三極管VT9、電阻R19和反相器7404組成。衣質(zhì)、衣量檢測(cè)電路接于單片機(jī)PA2口，模糊控制智能洗衣機(jī)電路系統(tǒng)中的主電動(dòng)機(jī)M2中的線(xiàn)圈輸出電壓經(jīng)檢測(cè)之后，再經(jīng)過(guò)光電隔離，進(jìn)而形成鋸齒脈沖信號(hào)，洗衣機(jī)的MC6805R3單片機(jī)計(jì)算出該脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)就可確定衣服的阻抗，從而確定要洗滌衣服的多少。信號(hào)經(jīng)整流器的處理被全波整流，整流后的信號(hào)經(jīng)電阻R1送到三極管VT1的基極，當(dāng)被整流器處理的信號(hào)電壓為正時(shí)，三極管VT1被導(dǎo)通；當(dāng)該信號(hào)的電壓為零時(shí)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。三極管VT1的輸出信號(hào)經(jīng)反相處理，輸入到MC6805R3單片機(jī)的TNT端。模糊控制洗衣機(jī)的電源電壓檢測(cè)電路由電位器RP1、二極管VD2和具有信號(hào)濾波作用的電容C5構(gòu)成。當(dāng)模糊智能洗衣機(jī)的電源電壓下降時(shí)，滑動(dòng)變阻器RP1的會(huì)檢測(cè)出洗衣機(jī)電源電壓下降的情況。模糊智能洗衣機(jī)的水溫檢測(cè)電路有兩級(jí)組成，第一級(jí)中的雙運(yùn)算放大器LM358用于電阻阻抗隔離，第二級(jí)電路中的雙運(yùn)算放大器LM358用于放大。模糊智能洗衣機(jī)的水位變化情況使電位計(jì)RP3的線(xiàn)圈抽頭產(chǎn)生位置變化，同時(shí)引起MC6805R3單片機(jī)的AN2端變化。模糊智能洗衣機(jī)清洗衣物過(guò)程中水從二極管VD3和三極管VT3流過(guò)，根據(jù)紅外線(xiàn)信號(hào)的變化即可反映水的渾濁度。該信號(hào)接至單片機(jī)AN3端。

顯示電路由晶體管VT10，VT11，VT12，VT13，發(fā)光管VD6-VD12，發(fā)光二極管LED1、LED2、LED3和與之連接的相應(yīng)電阻構(gòu)成。模糊智能洗衣機(jī)控制電路中的LED1-LED3用作顯示洗衣機(jī)清洗衣物時(shí)的定時(shí)時(shí)間；VD6-VD12用來(lái)顯示模糊智能洗衣機(jī)目前所處的工作狀態(tài)。

模糊智能洗衣機(jī)的輸出電路由5路電路組成。其中L1是洗衣機(jī)的進(jìn)水電磁閥，L2是清洗衣物后的排水電磁閥，電動(dòng)機(jī)M1用于控制投入清洗劑的多少，M2是清洗衣物的旋轉(zhuǎn)主電動(dòng)機(jī)。清洗衣物時(shí)，主電動(dòng)機(jī)M2的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由晶閘管VTA1，VTA2控制；洗滌劑的投入量由VTA3控制；VTA4，VTA5分別控制模糊智能洗衣機(jī)的進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥。

模糊智能洗衣機(jī)的啟動(dòng)與停止由按鈕SB1控制；洗衣機(jī)從一種狀態(tài)到另一種功能由功能選擇按鈕SB2完成。

2.模糊智能洗衣機(jī)檢測(cè)原理

被清洗衣服的布質(zhì)、數(shù)量、水的渾濁程度、清洗過(guò)程中水溫高低4種物理量是智能洗衣機(jī)在清洗過(guò)程中要檢測(cè)的物理量，檢測(cè)完這些信號(hào)后，經(jīng)單片機(jī)接收處理，執(zhí)行模糊推理。

利用紅外光電傳感器來(lái)檢測(cè)清洗洗衣物過(guò)程中水的渾濁程度。紅外光電傳感器的原理是：紅外發(fā)射管發(fā)射一定強(qiáng)度的紅外線(xiàn)，然后利用紅外接收管接收該紅外線(xiàn)，根據(jù)傳遞時(shí)間，通過(guò)智能模糊推理，得到水的渾濁程度。

在清洗衣物前，可以檢驗(yàn)要清洗衣物的質(zhì)地和數(shù)量，當(dāng)水的高低位置一定時(shí)，洗衣物的質(zhì)地和數(shù)量的差異會(huì)產(chǎn)生不同的阻抗。檢測(cè)時(shí)，首先往智能洗衣機(jī)中注入一定的水，然后啟動(dòng)智能洗衣機(jī)主電動(dòng)機(jī)，接著斷電，讓主電動(dòng)機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直到主電動(dòng)機(jī)停止。在斷電的過(guò)程中，智能洗衣機(jī)的主電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出。清洗衣物的質(zhì)地和數(shù)量不同，其發(fā)電時(shí)間不同。衣物越多，發(fā)電時(shí)間越短，衣物越少，發(fā)電時(shí)間越長(zhǎng)。

溫度檢測(cè)器MTS102用來(lái)檢測(cè)水溫。MTS102對(duì)溫度很敏感，很適合常溫檢測(cè)。

3.模糊全自動(dòng)洗衣機(jī)模糊推理

模糊洗衣機(jī)的工作程序是通過(guò)模糊推理決定的。工作時(shí)，單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)裝置將待洗衣物的渾濁度、布質(zhì)、布量、水溫等參數(shù)檢測(cè)出來(lái)，并以此作為模糊推理的輸入條件。模糊推理的輸出結(jié)果有：洗滌劑投放數(shù)量、洗滌衣物時(shí)間、清洗衣物的方式、水位高低、水流大小等，這些信號(hào)是智能洗衣機(jī)的主要控制對(duì)象。需要投入洗滌劑量和清洗衣物的時(shí)間由水溫和水的清潔度來(lái)決定。被清洗衣物的質(zhì)地和數(shù)量確定脫水時(shí)間長(zhǎng)短、水位高低等。

4.軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)由各種洗衣功能的子程序、主程序和中斷程序組成。當(dāng)程序被啟動(dòng)之后，首先進(jìn)行一系列的檢測(cè)和推理，然后才開(kāi)始洗滌過(guò)程。在洗滌過(guò)程中產(chǎn)生故障，系統(tǒng)執(zhí)行報(bào)警。

從圖1可以看出，隨著衣物中的臟物逐步溶解于水中，水的清潔程度降低。洗滌劑投入后，衣物中的污物逐漸溶解于水，水的清潔度進(jìn)一步降低，達(dá)到最低值。隨著漂洗的進(jìn)行，水質(zhì)又逐步變干凈，最后達(dá)到初始值，此時(shí)，衣物洗滌干凈。