模糊洗衣机控制系统设计本科生毕业设计论文.doc

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1、本科生毕业设计（论文）论 文 题 目： 模糊洗衣机（控制）系统设计 摘 要随着智能家居的理念的深入，未来社会生活越来越向智能化方向发展。而模糊理论系统应用于洗衣机上则是智能家居的重要部分之一。智能洗衣机可以自动识别衣物材质、衣物量、水的浑浊度，并自动化决定放水量、洗涤剂的放入量、洗涤时间、洗涤次数、自动甩干等功能,全部自动化完成整个洗涤过程。本文主要介绍了一种类型的模糊智能控制洗衣机的设计方案，它主要以STM8S105C6T6单片机为核心，通过各种传感器对衣物量、水温、水的浑浊度等检测，将测得的模拟信号转换成数字信号传送给STM8S105C6T6单片机，经过数据的处理，从而达到对洗衣机的模糊化

2、智能控制，提高洗衣质量，节约能源，节省人们的宝贵时间，提升人们的生活品质。关键词：模糊智能控制 STM8S105C6T6 传感器AbstractWith the deepening of the concept of intelligent home, the social life will be more intelligentizing in the future.System and fuzzy theory is applied to the washing machine.it is one of an important part of intelligent household

3、. Intelligent washing machine can automatically identify the amount of clothing materials, clothing and the turbidity of water, which can decided to put into the size of the water, detergent, washing time, washing times and automatic dry, automatically, completing the whole washing process.This thes

4、is mainly introduces a type of fuzzy intelligent control washing machine design scheme, it mainly STM8S105C6T6 MCU as the core, the clothing, through all kinds of sensors, the turbidity of water detection, water temperature will be measured analog signals into digital signals to STM8S105C6T6 microco

5、ntroller, after computing data , the washing machine will be controlled automatically, improving the quality of laundry, economizing energy, saving the precious time of people, and improving peoples quality of life.Key words：Fuzzyintelligent control STM8S105C6T6 Sensor目 录摘 要IAbstract1 绪论11.1 引言11.2

6、模糊控制系统的基本思路21.3 模糊控制洗衣机控制系统的总体设计思路32 模糊洗衣机（控制）系统设计的总体方案32.1 模糊控制洗衣机系统的模糊推理32.2 控制器的选择与比较72.3 洗衣机控制系统功能流程图72.4 本章小结93 模糊洗衣机控制系统的硬件设计103.1 模糊控制洗衣机系统的硬件设计结构103.2 芯片部分103.3电源部分123.4 按键输入部分133.5 传感器部分143.5.1 温度检测部分143.5.2重力传感器部分163.5.3水浑浊度检测部分173.6 蜂鸣器部分183.7 显示部分193.8主电机部分213.9本章小结234 模糊洗衣机系统的软件设计244.1洗

7、衣机控制器软件总体设计思想244.2 主程序设计264.2.1 系统初始化模快264.2.2 液晶显示部分264.2.3 模拟量采集部分274.3本章小结295 总结与展望305.1 论文总结305.2后续工作展望30致谢32参考文献331 绪论1.1 引言模糊控制是用模糊数学的只是模仿人脑的思维方式，对模糊现象进行识别和判决，给出精确地控制量，对被控对象进行控制。模糊控制是一种新兴的以集合理论为基础的控制方式，它主要由模糊系统理论和模糊技术与自动控制技术相结合而产生的。随着科技进步的发展，这种方法正逐步成为人们思考问题，解决问题的一个重要方法理论之一。将模糊集合理论运用到自动控制而形成的模糊

8、控制理论，在近年来得到了迅速发展，在对于一些时刻在变动的非线性复杂系统，当无法获得的精确地数学模型的时候，利用具智能模糊控制起可以准确地从给出有效的控制。因为要求过程的操作人员在系统组成部分中存在不确定性，应用一般的控制理论很难实现相应的控制，而如果把操作人员的控制经验归纳成定性描述的一条条可以选择的条件语句，然后用模糊集合理论将其定量化，使得控制器学习人的经验，并模仿人的操作方法，就可以产生以模糊集合理论为基础的模糊控制器。与常规控制方法相比，模糊控制有以下特点：1.模糊控制完全是在操作人员控制经验基础上实现对系统的控制，无需建立数学模型，是解决不确定性系统的一种有效途径；2.模糊控制具有较

9、强的鲁棒性，被控对象参数的变化对模糊控制的影响不明显，可用于非线性、时变、时滞系统的控制；3.由离线计算得到控制查询表，提高了控制系统的实时性，便于用计算机软件实现；4.控制的机理符合人们对过程控制作用的直观描述和思维逻辑，易于被操作人员接受，为未来的智能控制应用打下了基础。模糊控制理论思想是控制理论思想的一次重大的变革，使得人工智能又一次发展到一个新的层次。随着计算机的快速发展与普及，模糊控制也从最初的经典模糊控制发展到目前的自适应模糊控制，专家模糊控制和基于神经网络的自学习模糊控制。实现方式也从最初的微型机实现到使用模糊控制开发出计算机进行直接控制。以洗衣机为例，早期人们洗衣最初用的是洗衣

10、板，随后用的是机械定时式洗衣机，属于半机械半电子式。现在，人们用的是全自动洗衣机。随着社会的发展，人们都希望使用人工智能型的洗衣机，只要把要洗的衣物放入洗衣机，通电，洗衣机就能根据衣物量、衣服材质、水温、浑浊度等参数自动确定洗涤时间、洗涤次数、脱水，最后直接出来干净的衣物并声光提示。这种洗衣机将会在不久的将来应用到千家万户，以适应现代社会人们对电器设备方便快捷准确的要求。1.2 模糊控制系统的基本思路模糊控制的基本思想是，将人类专家特定对象的控制经验，通过运用模糊集理论进行量化，转化成为可数学实现的控制器，从而实现对被控对象的控制。它将测量得到的被控对象的状态经过模糊化接口转换成为用人类自然语

11、言描述的模糊量，而后很据人类的语言控制规则，经过模糊推理得到输出控制量的模糊取值，控制量的模糊取值再次经过清晰化接口转换为执行机构能接收的精确量。在设计模糊控制器前，需要解决以下几个问题：输入量的检测与模糊量化，输出量的具体化；建立模糊控制规则或模糊控制表；输出信息的模糊判定。模糊控制原理框图如图1-1。图1-1 模糊控制器原理图S-系统的设定值；e,c-系统偏差与系统偏差变化率；E,C-经模糊量化处理后，偏差与偏差变化率变成的模糊量；U-模糊量的偏差与偏差变化率经模糊控制处理后得到的模糊量的控制U；u-对模糊量的控制作用U，经模糊判决，得到的精确的控制作用u，去控制被控对象。模糊控制器是一台

12、微机，也可以是一个系统机，也可以是单片机，本文主要讲述用STM8S105C6T6单片机作为模糊控制器来实现整个模糊控制。1.3 模糊控制洗衣机控制系统的总体设计思路前面介绍了很多模糊控制，在对其有一定了解后，就可以较为清楚明确的确定设计方向。模糊控制洗衣机控制系统主要由电源部分、光传感器、重量传感器、温度传感器、驱动部分、单片机组成，由各个传感器将得到的数据送入单片机处理，驱动电机工作，达到智能控制洗衣的目的。2 模糊洗衣机（控制）系统设计的总体方案2.1 模糊控制洗衣机系统的模糊推理设计一款模糊控制洗衣机时，我们必须确定模糊控制的规则，而这些规则我们可以从日常生活中的经验归纳出来。在遇到典型

13、的数据量时可以进行模糊推理，从而得到想要的控制规则。在模糊洗衣机中，衣物的材质、衣物量、水温、水的浑浊度等常见的量都是可以通过对现行状态的检测，经过控制系统的模糊推理后得出。在日常生活中，因为洗衣时放入的衣物不可能材质都是完全一样的，故而衣物的材质不容易通过传感器具体检测出来，所以本文的模糊控制洗衣机系统将忽略掉检测衣物材质的环节，同时，由于洗涤剂的投放不方便控制，本文也将忽略掉控制投放洗涤剂量的环节。本文将主要考虑衣物量、水温、水的浑浊度这几个条件，而这些条件求取放水量、洗涤衣物的时间、脱水时间、洗涤次数等。模糊控制洗衣机系统是一个多输入多输出的控制系统。实际上，模糊推理对于不同的情况会有不

14、同或相同的控制。比如，热水、衣物量多时，洗涤时间中等；温水、衣物量中等时，洗涤时间也是中等；温水、衣物量多时，洗涤时间长。这些都是通过日常生活的经验中得到的，下面的表格是通过日常生活中得到的经验做出的洗衣机的模糊控制推理表。表2-1 洗衣机的洗涤时间推理表 水温衣物量 时间 热水温水冷水多中长特长中短中长少短短中如表所示，这是一个多输入的推理。对于输入量来说，水温的模糊量为：“热水”、“温水”、“冷水”；衣物量的模糊量为“多”、“中”、“少”；对于输出量来说，洗涤时间的模糊量为：“特长”、“长”、“中”、“短”。由上面的表可以画出关于水温、衣物量、洗涤时间的模糊量图。图2-1 水温、衣物量、洗

15、涤时间模糊量图在模糊控制洗衣机系统中，我们主要考虑衣物量、水温、和浑浊度这几个条件，由这些条件经过模糊处理后，求取洗涤时间、脱水时间、洗涤次数、放水量等。由此，模糊洗衣机的推理如下图所示。图2-2 模糊控制洗衣机推理图2.2 控制器的选择与比较在大学四年所学的控制器主要有这几种：单片机、PLC、CPLD、DSP等。 下面将对这些控制器进行粗略的介绍：PLC： programmable logic controller 可编程逻辑控制器。使用方便，采用梯形图编程，开发周期短，容易现场调试；功能强，但价格比较高；可靠性高，抗干扰能力强；硬件配套齐全，模块化程度高，适应性强。主要应用于工业控制设备。

16、CPLD；Complex Programmable Logic Device复杂可编程逻辑器件 。集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。DSP:digital signal processing数字信号处理 。特点为高的运算精度、低功耗、快速的指令周期、特殊的DSP指令、多总线结构。主要应用于研究数字滤波技术、离散变换快速算法和谱分析方法等。单片机：又称单片微控制器 ，目前主流单片机包括CPU、ROM、RAM、 位定时/计数器、并行口、全双工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C

17、、ISP、IAP，功能较为全面。系统结构简单，使用方便，实现模块化；单片机可靠性比较高；处理功能强，速度快；低电压，低功耗，便于生产便携式产品；控制功能强；环境适应能力强。广泛应用于生活的各个领域。根据以上控制器的简要介绍，通过对价格的比较，应用范围的选择，研发周期的考虑等综合原因，最终选择用单片机作为本模糊控制洗衣机系统的控制器。2.3 洗衣机控制系统功能流程图图2-3 洗衣机控制系统流程图2.4 本章小结本章主要介绍了模糊控制洗衣机系统的相关性能指标和设计方案的比较，并最终确立了本文的设计方案。3 模糊洗衣机控制系统的硬件设计3.1 模糊控制洗衣机系统的硬件设计结构硬件是整个洗衣机控制系统

18、的关键，没有硬件的东西，任何软件都无用武之地。本论文的设计侧重于智能洗衣机的实用可操作性，充分利用所选8位单片机芯片STM8S105C6T6丰富的外设资源，完成洗衣机控制系统各模块的硬件设计。本文设计的洗衣机控制器系统主要包括:芯片部分，电源部分、按键输入部分、传感器部分、控制驱动输出电机部分等。3.2 芯片部分STM8S105C6T6是一款8位单片机，具有32K字节的Flash程序存储器，集成了1024字节数据EEPROM，可以达到30万次的擦写周期。2.95 5.5V工作电压，灵活的时钟控制，4个主时钟源，带有时钟监控的时钟安全保障系统，永远打开的低功耗上电和掉电复位，高级控制定时器：16

19、位，4个CAPCOM通道，3个互补输出，死区插入和灵活的同步，自动唤醒定时器，10位，1LSB的ADC，最多有10路通道，扫描模式和模拟看门狗功能，单线接口模块(SWIM)和调试模块(DM)，可以方便地进行在线编程和非侵入式调试。以下是STM8S105C6T6单片机的原理图。图3-1 STM8S105C6T6单片机原理图图3-2 单片机IO引脚分配原理图由于STM8S105的芯片手册上说其VCAP外部电容取值在4703300nF，故选取中间值C9为1uF的电解电容。下图是STM8S105手册推荐的复位引脚保护，本文是根据它来设计控制器STM8S105的复位引脚的。图3-3 STM8S105C6

20、T6单片机复位引脚保护3.3电源部分由于目前中国家庭供电电源电源主要是交流220V，所以洗衣机从可实用性设计来说当然以交流220V作为输入，但是作为控制器来说，其工作电压是直流2.95 5.5V之间，故而需要降压。图3-4 电源的初步降压上图为工程设计中常用的线性电源，其原理是先将交流电220v经过变压器降低电压幅值到14v，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压20V（空载）。因为本控制器部分耗电量比较小，考虑到成本问题，故本控制器电源部分的变压器用4W的小型5针插针卧式变压器，这样在接通负载（控制器）的时候，变压器输出电压将会被拉低，直流输出在12v左

21、右。C15电解电容耐压值应大于22V，本设计采用市面上较为常用的50V耐压值的电解电容。由于应用到家庭中，对于洗衣机来说是用到水的电器产品，必须加入适当的保护措施，本文中我在电源输入的地方串入了一个熔断器，当出现短路的时候会立刻烧断熔断器，切断总电源，避免出现安全事故。当然，洗衣机还要加接地保护，防止人身触电。不过上面的电源还是不能产生出稳定的5V电压，要达到高精度的直流电压，我们必须经过稳压电路进行稳压。所以在下图我们还将加入一个稳压芯片WS78L05。图3-5 稳压芯片WS78L05通过整流得到的电压VCC，经过稳压芯片WS78L05后再经过C14与C13两个电容的再次滤波输出的就是比较稳

22、定的5V电源了。由于用的WS78L05是TO-92封装，输出电流最大可达150mA。而且控制器的总功率很小，故不在稳压芯片WS78L05上做任何散热处理。图3-6 TO-92封装 3.4 按键输入部分本洗衣机控制器一共有4个按键，功能分别为KEY1：“开关按键”；KEY2：“设置按键”；KEY3：“功能加”；KEY4：“功能减”。其原理图如下图所示。图3-7 按键输入部分原理图 其中KEY1、KEY2、KEY3、KEY4分别接到芯片STM8S105对应的I/O口引脚上。 3.5 传感器部分传感器介绍：传感器是一种检测装置，它将我们感受到的信息按一定规律转换成为电信号形式输出，以满足信息的传输等

23、要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。我们洗衣机控制系统传感器部分主要包括：温度检测部分、重力传感器部分、水浑浊度检测部分。下面就是对这三个传感器部分的详细介绍。3.5.1 温度检测部分由于洗衣机是用于家用电器，一般洗衣服时水温在050，温度检测只是用于模糊控制的一个计算参数，所以用到一个精度不是太高的普通的温度传感器即可。在这里，我们选择了一款“NTC热敏电阻MF52AT 10K 1%精度”作为我们的温度传感器。首先选择这种型号的传感器是因为：第一，它在市场上很容易买到，是常用的温度传感器之一；第二，它的价格便宜，在市场上它的价格只有几毛钱。第三，它的温度敏感，能够比较快速的反应水温的

24、变化。第四，他的精度不算低，符合本次设计控制器测量温度所要求的精度。下图是MF52AT 10K 误差1% 温度特性表：表3-1 MF52AT 10K 3950 温度特性表T()R(K)T()R(K)T()R(K)T()R(K)-40 190.5562 -27 99.5847 -14 53.1766 -1 29.2750 -39 183.4132 -26 94.6608 -13 50.7456 0 28.0170 -38 175.6740 -25 90.0326 -12 48.4294 1 26.8255 -37 167.6467 -24 85.6778 -11 46.2224 2 25.697

25、2 -36 159.5647 -23 81.5747 -10 44.1201 3 24.6290 -35 151.5975 -22 77.7031 -9 42.1180 4 23.6176 -34 143.8624 -21 74.0442 -8 40.2121 5 22.6597 -33 136.4361 -20 70.5811 -7 38.3988 6 21.7522 -32 129.3641 -19 67.2987 -6 36.6746 7 20.8916 -31 122.6678 -18 64.1834 -5 35.0362 8 20.0749 -30 116.3519 -17 61.2

26、233 -4 33.4802 9 19.2988 -29 110.4098 -16 58.4080 -3 32.0035 10 18.5600 -28 104.8272 -15 55.7284 -2 30.6028 11 18.4818 T()R(K)T()R(K)T()R(K)T()R(K)12 18.1489 25 10.0000 38 6.1418 51 3.9271 13 17.6316 26 9.5762 39 5.9343 52 3.7936 14 16.9917 27 9.1835 40 5.7340 53 3.6639 15 16.2797 28 8.8186 41 5.540

27、5 54 3.5377 16 15.5350 29 8.4784 42 5.3534 55 3.4146 17 14.7867 30 8.1600 43 5.1725 56 3.2939 18 14.0551 31 7.8608 44 4.9976 57 3.1752 19 13.3536 32 7.5785 45 4.8286 58 3.0579 20 12.6900 33 7.3109 46 4.6652 59 2.9414 21 12.0684 34 7.0564 47 4.5073 60 2.8250 22 11.4900 35 6.8133 48 4.3548 61 2.7762 2

28、3 10.9539 36 6.5806 49 4.2075 62 2.7179 24 10.4582 37 6.3570 50 4.0650 63 2.6523 T()R(K)T()R(K)T()R(K)T()R(K)64 2.5817 76 1.7696 88 1.3009 100 0.9180 65 2.5076 77 1.7197 89 1.2684 101 0.8889 66 2.4319 78 1.6727 90 1.2360 102 0.8610 67 2.3557 79 1.6282 91 1.2037 103 0.8346 68 2.2803 80 1.5860 92 1.17

29、14 104 0.8099 69 2.2065 81 1.5458 93 1.1390 105 0.7870 70 2.1350 82 1.5075 94 1.1067 106 0.7665 71 2.0661 83 1.4707 95 1.0744 107 0.7485 72 2.0004 84 1.4352 96 1.0422 108 0.7334 73 1.9378 85 1.4006 97 1.0104 109 0.7214 74 1.8785 86 1.3669 98 0.9789 110 0.7130 75 1.8225 87 1.3337 99 0.9481 下图为温度模块的原理

30、图： 图3-8 温度传感器检测原理图如上图所示，NTC热敏电阻P6和测量电阻R4（精密电阻）组成一个简单的串联分压电路，参考电压V_ref（+5v）经过分压可以得到一个电压值随着温度值变化而变化，这个电压的大小将反映出NTC电阻的大小，也就是相应温度值的反映。通过欧姆定律可以得到输出电压值和NTC电阻值的一个关系表达式：（3-1）接下来的表达式将基于公式（1）推算，本控制器的单片机STM8S105C6T6里集成了10位数模转换器（ADC），参考电压。各温度点对应的ADC转换后的数字量可以计算为： （3-2）将公式（1）、（2）结合可以得到： （3-3）3.5.2重力传感器部分称重传感器是一种将

31、质量信号转换成可测量的电信号输出的装置。，它主要有光电式、液压式、电容式、电磁力式、电阻应变式、板环式、数字式等。其中以电阻应变式使用的最为广泛。在市面上测量重量的传感器很多，考虑到成本与可实施性，在这里，我们主要介绍一种“电子秤专用称重传感器”，实物见下图所示。图3-9 压力传感器实物图接线:红线输入“电压+”， 黑线输入“电压-” ，绿线输出“信号+” ，白线输出“信号-”。输出电压信号：压力越大输出电压信号越大下图为压力传感器的原理图：图3-10 压力传感器原理图由于本文讲述的重心是控制器，压力传感器会连接线路，能够使用即可，不再对其内部做深层分析。3.5.3水浑浊度检测部分浑浊度检测部

32、分，本控制器用高亮灯作为发射光源，光敏电阻作为接收源，当一次洗涤时间结束后，在排水的时候检测水的浑浊度，如果浑浊度比较大，就接着在洗涤一次，如果浑浊度比较小，符合干净的标准，就结束洗涤。当然，人们日常生活的衣物有掉色的，那么也会影响水浑浊度的检测，那么，我们就规定一个最大洗涤次数，如果大于这个洗涤次数，就停止洗涤，避免水和电的浪费，给用户造成不必要的花费。在这里，我选择GL5528光敏电阻，其工作原理是：当周围光线变弱时引起光敏电阻的阻值增加。信号方面不采用单片机AD转换后处理，而是在进入单片机之前就提前处理好信号，判断浑浊度是否符合标准。测试灯D5在检测时导通发出亮光（由单片机IO口控制），

33、透过要检测的水照射到光敏电阻R16上，R13与R16分压后与R12（浑浊度设定值）电压比较，如果洗涤后的水比较浑浊，那么经过运算放大器输出的是低电平；如果洗涤后的水比较清澈，那么经过运算放大器输出的是高电平。下图是光敏电阻的硬件原理图部分。图3-11 浑浊度检测电路原理图3.6 蜂鸣器部分在洗涤衣物前，我打算机器被打开启动时鸣叫一声，作为工作开始标志，在洗涤完衣物之后，蜂鸣器鸣叫三声作为洗衣过程结束。原理图如下。图3-12 蜂鸣器驱动原理图由于不需要有多种声音的发出，所以本控制器设计LS1用的是普通的5v有源蜂鸣器，正常工作电流在20mA30mA左右，STM8S105C6T6手册上说，“本控制

34、器芯片任意I/O和控制管脚上的输出灌电流最大值是20mA”，所以蜂鸣器正常工作时，普通IO口很难驱动起来。所以本系统设计加个NPN三极管增大输出电流，通过置高低电平控制Q2S（s8050)的导通，来驱动蜂鸣器的工作。3.7 显示部分本控制器设计显示可以有很多种方式，指示灯、数码管、黑白液晶、彩屏液晶等等。指示灯：指示灯价格低廉，但是显示效果不好，一般用户很难理解显示的含义，而且根本没有界面可言，所以不适合使用，故舍弃。数码管：数码管价格比较便宜，可以显示简单的数字及字母，但是线路复杂，要加入很多的限流电阻，而且数码管占用芯片引脚很多，在实际产品应用上给用户的感觉不符合智能洗衣机应有的现代审美，

35、故综合考虑后，舍弃。彩屏显示器：彩屏显示器显示效果很好，可以显示汉字、图片、数字等，但是其价格比较昂贵，目前不推荐使用，故舍弃。黑白液晶：可以显示数字、字母、图标等，价格中等，硬件电路连接简单。综合以上因素分析，本控制器设计选择黑白液晶1602作为控制器的显示器。1602介绍：1602是一块工业字符型液晶，能够同时显示16*02即32个字符（16列2行）。它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。由于内部集成好电路，对比度可调节，提供各种控制命令，故软件编程时较为容易。下图是液晶屏1602的硬件原理图：图3-13 1602液晶显示原理图其中Vee（引脚3）是液晶显示对比度调节端，

36、通过可调电阻R8调节显示屏对比度；RS（引脚4）是数据/命令选择端（H/L）；R/W（引脚5）是读写选择端（H/L）；E（引脚6）是使能信号；DB0DB7（引脚7引脚14）是数据口；A（引脚15）是背光电源正极；K（引脚16）是背光电源负极。因为本控制器功能的开关由按键控制，故液晶屏的背光灯也需要控制开关，所以通过三极管Q3驱动。3.8主电机部分电机，是洗衣机控制的最终对象，洗衣的转速、力矩和噪音等很多问题都直接和电机相关。下面就将介绍电机部分了。电机选型时注意点：一、功率：洗衣机，一般功率在100W400W之间，所以电机选型时要注意功率在这范围内即可。二、 转速：（3-4）n:电机转速，转/

37、分钟；f:电源频率，在我国为50Hz；p:电机磁极对数；考虑到性价比，电机一般磁极对数比较小，由于单相异步电机转速较大，而洗衣机电机洗涤时不需要太高转速，脱水时需要较为高一些的转速。所以在电机选型时需要考虑转速这方面。或者加相应的调速器来改变转速，增大力矩。由于本设计主要介绍模糊洗衣机控制系统，故电机方面不再做深层次介绍，下面是主电机控制部分原理图：图3-14 主电机驱动控制部分原理图由于电机是直接接交流电源220V，功率较大，需要采取措施进行隔离，保护控制器。1. 光耦开关：又称光电隔离器，简称光耦。它以光为媒介传输电信号，无触点、抗干扰能力强、输出和输入之间绝缘等优点。本设计选用TLP52

38、1光耦，将单片机的IO口与电机驱动电路隔离开来，避免灌电流对芯片造成影响与伤害。2. 继电器：继电器是由线圈和触点组两部分组成的，它是具有隔离功能的自动开关元件。在本控制器中，它使得驱动电路与电机隔离，控制电机的工作。考虑到电机负载不大，本设计选用JZC-32F继电器，完全符合设计要求。原理介绍：当需要控制电机转动时，芯片IO口给出一个高电平光耦就会导通使Q1基极高电平Q1导通继电器导通电机工作。在需要电机停转时，芯片IO口给出一个低电平，Q1NPN三极管、K1继电器会关闭，电机停止工作。 注：由于继电器本身有线圈部分，故而在工作停止工作时，t无穷小，i将会变得很大，如果不加保护措施，将会击穿

39、三极管9013。所以在设计中加入D3续流二极管，保护三极管Q1。下图为洗衣机放水控制电路：图3-15 洗衣机排水控制部分原理图由于排水的装置还需要很多要介绍的，不属于本设计的重点，所以本控制器排水控制部分就以LED指示灯表示，串一个限流电阻限制导通电流，由芯片直接控制。3.9本章小结本章主要对模糊洗衣机控制器的硬件做了比较详细的介绍，从芯片到外围电路，及各个部分所采取的保护措施。大部分模块都有相应的比较，及电路的工作原理，控制方式。从硬件电路图可以看出整个控制器硬件结构明确、模块化结合、功能较为齐全，基本可以完成洗衣机控制系统所赋予它的功能要求。4 模糊洗衣机系统的软件设计4.1洗衣机控制器软

40、件总体设计思想在完善的硬件装置的基础上，洗衣机控制器系统的主要功能均通过软件完成。洗衣机控制器系统的软件设计是整个洗衣机控制器系统的核心，它关系到洗衣机控制器系统的性能及其功能的实现。在洗衣机控制器的软件设计中，主要的设计思想有三个方面：一是满足控制的实时性要求；二是软件要充分发挥STM8S105C6T6指令和硬件特点；三是软件要有很强的灵活性、通用性和可靠性。为了体现以上设计思想，本文中的洗衣机控制器的软件设计采取了以下措施：（1）洗衣机控制器的所有软件设计均采用模块化、子程序化设计思想。根据洗衣机控制器所要完成的不同功能，将整个洗衣机控制器的软件划分为主程序和中断服务程序。主程序包括系统初

41、始化模块、液晶屏模块、按键模块、AD计算模块和控制输出模块等。（2）在程序设计中，能用中断的尽量采用中断方式。但进入中断的时间不易过长，以避免在某一中断处理程序中，因CPU停留时间过长而导致不能及时响应其它中断的请求，使程序出现控制错误。图4-1 主程序设计流程图4.2 主程序设计4.2.1 系统初始化模快当STM8S105C6T6上电开始运行前，首先要对系统进行初始化，主要包括下面几点：（1） STM8S105C6T6系统时钟的初始化和片内外设时钟的初始化；（2） 通用GPIO的初始化；（3） 中断的初始化；（4） 液晶屏的初始化；（5） 按键的初始化；（6） ADC模块的初始化，主要包括：

42、AD的启动、AD采集频率的选择、采样后数据的处理等。4.2.2 液晶显示部分 本控制器选用的是1602液晶，它里面集成了很多电路，内部在编程控制显示时，只需在输入相对应的控制模式即可。部分程序如下：void Ht1602WrCmd(u8 Cmd) ledrs = 0;/数据命令选择端 Delay_us(Ht1602_us);/延时 Ht1602Wr_Data(0x80, 4); /写入命令标志 Ht1602Wr_Data(Cmd, 8); /写入命令数据 lcdrs = 1;void Ht1602Wr_Data(u8 Data, u8 cnt) u16 i;lcdrs = 1;Delay_us

43、(Ht1602_us); for (i = 0; i cnt; i+) if(Data & 0x80) = 0x80) DAT = 1; else DAT = 0; Delay_us(Ht1602_us); Data = 1; lcden = 1;Delay_us(Ht1602_us);lcden = 0;4.2.3 模拟量采集部分本控制器设计有两个模拟量采集：温度模拟量采集和重力模拟量采集。以温度为例：下面程序是硬件设计章节MF52AT 10K 3950 温度特性表模拟量转化数字量，相对应的值。/-NTC对照表-/u16 NTCRTable126 = 202, 210, 217, 224,

44、232, 240, 248, 256, 264, 272, 280, 289, 297, 306, 315, 323, 332, 341, 350, 359, 368, 377, 387, 396, 405, 414, 424, 433, 442, 452, 461, 470, 479, 489, 498, 507, 516, 525, 534, 543, 552, 561, 569, 578, 587, 595, 603, 612, 620, 628, 636, 644, 651, 659, 667, 674, 681, 688, 696, 703, 709, 716, 723, 729, 735, 742, 748, 7