洗衣机是一种在家庭生活中不可缺少的家用电器,全自动式洗衣机因使用方便得到人们的青睐,全自动即进水、洗涤、漂洗、甩干等一系列过程自动完成。一般洗衣机的控制器通常设有几种洗涤程序,对不同的衣物可供用户选择。加有这种控制器的洗衣机固然使洗衣过程变得简单易控制,但却不能将洗衣和节能很好地结合起来
[1]。
本设计基于模糊控制的模拟洗衣机系统,使洗衣系统朝着自动化、智能化,尤其是节能的方向发展。它可以根据被洗物的质地和脏污程度,自动对水量、水温、洗涤剂、机械力等做出控制,使衣物在洗净的前提下,洗涤过程更加节能。
1 凌阳单片机SPMC75F2413A
SPMC75F2413A 是由凌阳科技公司设计开发的工业级的16 bit微控制器芯片,其核心采用凌阳公司自主知识产权的μ′nS
TM(发音为micro-n-SP)微处理器,集成了多功能I/O 口、同步和异步串行口、ADC、定时计数器等功能模块,以及多功能捕获比较模块、BLDC电机驱动专用位置侦测接口、两相增量编码器接口、能产生各种电机驱动波形的PWM 发生器等特殊硬件模块
[2]。利用这些硬件模块支持SPMC75F2413A完成诸如家电用变频驱动器、标准工业变频驱动器、变频电源、多环伺服驱动系统等复杂应用。
2 全自动洗衣机的模糊控制模型 模糊控制是一种以模糊集合论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理为数学基础的新型计算机控制方法。显然,模糊控制的基础是模糊数学,模糊控制的实现手段是计算机。
全自动洗衣机的基本工作过程包括进水、洗涤、漂洗、排水、甩干等。模糊控制技术用于全自动洗衣机后,可以根据对被洗衣物的检测,自动地获得最佳的洗涤方式,进而达到智能和节能的效果。本设计是以被洗衣物的重量和脏净程度作待测对象,设计出一系列适合不同衣物的清洗方式。全自动洗衣机的模糊控制模型如图1所示。
3 硬件设计
首先,将设计的洗衣机硬件部分进行模块化设计,主要分以下模块:
⑴检测模块:检测部分主要由各传感器和A/D转换器实现,其分为:布量检测、衣物污度检测等。对各部分检测结果通过A/D转换器进入单片机CPU中进行处理分析;
⑵控制模块:控制部分是整个智能洗衣机的关键部分,由单片机承担处理工作。传感器将检测的数据信息传入到控制器中,在控制器中经过分析处理,CPU将得到数据与标准数据进行比较,得出控制结果,如:加水量、洗涤时间、电机转速等,并将处理的结果输出至执行器动作;
⑶洗涤模块:洗涤部分主要由电动机以及各种开关构成,通过CPU控制的电机正反转、速度以及开关的闭合完成各种洗涤动作。其硬件电路如图2所示;
以5种清洗方式为例,模糊控制规则表如表2所示。其中16种衣物检测状态由state1~state16表示;洗涤强度{弱,中,强}分别由变量{w,c,s}表示;时间的{短,中,长}分别由变量{s,m,l}表示。
⑷语音模块:语音部分由扬声器完成,通过CPU的控制,报告洗涤的进程;
⑸显示模块:显示部分由一组LED数码显示以及9组发光二极管组成,用来显示洗涤的时间以及洗涤的工序。其硬件电路如图3所示。