洗衣机的水位检测系统（精选8篇）
目前中国洗衣机市场正进入更新换代期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要求也越来越高，目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故障自动诊断功能、暂停等七大功能，在许多方面还不能达到人们的需求。这就要求设计者们有更高的专业和技术水平，能够提出更多好的建议和新的课题，将人们的需要变成现实，设计出更节能、功能更全面、更人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容，大多洗衣的厂家都注重各自品牌的洗衣机的特长，突出一两个与别的洗衣机不同的个性化的功能，洗衣机的各项功能是PLC控制实现的，控制功能灵活，因此，设计出基于PLC全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。
本设计采用物美价廉的三菱为控制核心,为保证洗衣机及人身安全,设计了蜂鸣报警电路。功率驱动电路由可控硅实施对电动机,进水阀,排水阀的控制。为方便读者更快地了解,熟悉本设计,作为基础知识,还介绍了与全自动洗衣机有关的一些常见的PLC基本功能,使全自动洗衣机能更加智能化,更加完善。关键词：PLC，洗衣机，梯形图
I
目录
摘要..........................................................................I 1 洗衣机的概述...............................................................1
1.1洗衣机的分类...........................................................1
1.1.1 按结构形式划分......................................................................................................................1 1.1.2 按洗涤方式与结构原理划分...............................................................................................1 1.1.3 按自动化程度分为.................................................................................................................1 1.2全自动洗衣机的介绍.....................................................2 2 三菱PLC洗衣机控制系统设计要求.............................................3
2.1控制要求...............................................................3 2.2解决思路...............................................................4 3 软件设计...................................................................4
3.1 洗衣机工作流程图.......................................................4 3.2可编程控制器的基本指令.................................................5 3.3 梯形图设计............................................................11 4 调试与检测................................................................14
4.1 程序传送.............................................................14 4.2 监控／测试...........................................................14 4.3 I/O地址分配与接线图..................................................14 参考文献.....................................................................16 附录 总梯形图................................................................17
II 洗衣机的概述
1.1洗衣机的分类
1.1.1 按结构形式划分
洗衣机按结构形式分为：单桶、双桶、多桶型。1.1.2 按洗涤方式与结构原理划分
按洗涤方式和结构原理分类，可以分为如下几种：
（1）滚筒式洗衣机：衣物半浸没于水中，滚筒作有规律的间歇的正反转动，靠滚筒内凸起把衣物带至高处再跌下，起揉搓作用，然后进行洗涤。其类型有：a、前装式滚筒洗衣机；b、顶装式滚筒洗衣机。
（2）波轮式（涡卷式）洗衣机也称日本式洗衣机：优点：结构简单，体积小，重量轻，操作方便，耗电量少，洗净率高。缺点：漂洗衣物不均匀，损衣率高。
（3）搅拌式或摆动式洗衣机：洗衣机有一根主柱，由电动机带动摆动叶绕定轴作周期往复运动，每次转动角度小于360度，通过旋转的力度来达到洗涤衣物的效果其他形式有：喷流式、喷射式、振动式等，市场上比较少见。1.1.3 按自动化程度分为
按自动化程度分为如下几种：
（1）普通型洗衣机：搅拌动作为电动机带动正转、反转及停靠定时器控制，而进水、排水、脱水等完全手动。
（2）半自动型洗衣机：a 半自动单筒型：洗涤、漂洗、进出水均自动按设定程序与时间进行，没有脱水机。b 半自动双筒型：由洗涤、脱水两部分组成。先自动完成洗涤、漂洗。再由人工把洗净的衣物放入甩干桶中脱水。
（3）全自动型洗衣机：可按选定的工作程序自动完成洗涤、漂洗、脱水、甩干、进水、排水等动作，无看管。其类型有：a 机械全自动型：由电动程控器控制。b 电脑全自动型：由电脑程控器控制。
1.2全自动洗衣机的介绍
全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩水）用。内桶的四周有很多小孔，使内外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。
它能实现的功能有：首先系统处于初始状态时，按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，水满（即水位到达高低）时停止进水。2秒后开始洗涤，洗涤时，正转15秒后暂停，暂停3秒后开始反转洗涤，反转洗涤15秒后暂停，暂停3秒。如此循环3次，总共180秒后开始排水，排空后（水位下降到低位）开始脱水并继续排水。脱水10秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。若未完成3次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了3次大循环，则进行洗完报警。报警10秒结束全部过程，自动停机。此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按扭可停止进水、排水、脱水及报警。全自动洗衣机的实物示意图如下图1.1所示。
进水口启动按钮停止按钮排水按钮控制器高水位开关内桶外桶低水位开关排水口波盘洗涤电机
图1.1 全自动洗衣机的实物示意图
全自动洗衣机有各种洗涤程序,可供自由选择,工作时间可任意调节(洗涤0～16分钟,脱水0～5分钟)而且工作状态及洗、脱时间在面板都有显示,能自动处理脱水不平衡(具有各种故障和高低电压自动保护功能),工作结束或电源故障会自动断电,无需看管,确保安全。它还具有浸泡,手洗水流功能。它省时省力，操作简单，非常方便的适用于人们的日常生活中，给人们带来了更多的好处。三菱PLC洗衣机控制系统设计要求
本设计采用三菱PLC对洗衣机的工作流程进行控制，使其实现全自动洗衣机的功能。
2.1控制要求
（1）按下启动按钮SB1，进水电磁阀打开，进水指示灯亮（HL1点亮）；
（2）进水到达水位上限（按上限按钮），进水电磁阀关闭（HL1熄灭）。波轮电动机进行搅拌，开始洗涤，按照正转15s→停3s→反转15s→停3s的顺序反复进行30次；（3）洗涤过程结束，排水电磁阀打开（HL2点亮），开始自动排水；
（4）排水到达水位下限（按下下限按钮），排水电磁阀关闭（HL2熄灭）。排水电磁阀关闭2s后，进水电磁阀打开（HL1点亮），开始第二次洗涤，并重复（1）~（4）的步骤；
（5）洗涤过程完成3次（第三次按下限按钮）时，开始甩干（甩干电动机工作）；洗衣机在甩干的同时自动排水;（6）甩干与排水过程中共同进行10s后，同时结束，排水电磁阀关闭（HL2熄灭）。蜂鸣器HA进行蜂鸣报警（0.5s通，0.5s断），提示洗涤过程结束，直到按下停止按钮停止蜂鸣。
2.2解决思路
1.根据全自动洗衣机的控制要求，了解需要通过定时器来完成洗涤过程（正转与反转的交替）及蜂鸣器的报警的控制过程。
2.利用传感器来控制进水与排水的过程
3.利用输出所存和输出解锁存线圈更方便的来实现点动按钮的控制。软件设计
3.1 洗衣机工作流程图
脱水开始设定水位排水按下启动按钮Y水是否排完？N进水Y
水位到设定水位？Y延时10秒停止进水延时2sN
电动机反转洗衣电动机正转洗衣洗衣过程运行3次？Y洗完报警延时15秒结束暂停3秒
洗衣3次N延时15秒暂停3秒 Y图3.1洗衣机工作流程图
3.2可编程控制器的基本指令
（1）自锁电路
图3.2自锁电路梯形图
1、编程：用编程器或编程软件输入程序，并检验。
2、将X0钮子开关合上，Y0指示应亮。
3、将X0开关断开，Y0指示灯扔保持亮。
4、将X1开关接通，Y0指示灯灭。
图3.3自锁电路时序图
（2）S/R置位复位指令
图3.4 S/R置位复位指令应用梯形图
1、编程：用编程器或编程软件输入程序、并检验。
2、合上X1号开关，观察Y0指示灯。
3、断开X1号开关，观察Y0指示灯。
4、合上X2号开关，观察Y0指示灯。
5、断开X2号开关，观察Y0指示灯。
图3.5 S/R置位复位指令应用时序图
（3）PLS脉冲指令
图3.6 PLS脉冲指令应用梯形图
1、编程：用编程器或编程软件输入程序，并检查。
2、运用程序。
3、合上X0开关，观察Y0指示灯。
4、断开X0开关，观察Y0指示灯。
5、合上X1开关，观察Y0指示灯。
6、断开X1开关，观察Y0指示灯。
图3.7 PLS脉冲指令应用时序图
（4）定时器指令与应用
图3.8定时器指令应用梯形图1、2、编程：用编程器或编程软件输入程序，并检验。合上X0开关，观察Y0、Y1输出的变化。
图3.9 定时器指令应用时序图
（5）振荡器
图3.10 振荡器梯形图1、2、3、输入程序并检验，然后运行程序。观察Y0的变化。
闭合X0开关，观察Y0的变化，并监控T0、T1的工作情况。
图3.11振荡器时序图
（6）计数器指令与应用
图3.12 计数器指令应用梯形图1、2、3、4、编程输入程序并检验，然后运行程序。当X0开关断/通一次，计数器现行值加1。当X0开关断/通5次时，计数器现行值加1。当X1开关接通/断开时，C0复位，Y0灯灭。
图3.13 计数器指令应用时序图
（7）步进指令
图3.14步进指令梯形图1、2、3、编程：输入程序，并检验。
运行程序，监控S0、S1顺序接通X0-X3开关，观察Y0、Y1的发光指示。X3为关闭步进转换指令。
3.3 梯形图设计
SWOPC－FXGP／WIN－C为一个应用于FX系列可编程控制器的编程软件，可以在Windows98/ME/2000/XP操作系统下进行梯形图的编辑和指令表程序的编辑。微机与PLC的连接，可以用三菱公司的SC－08型电缆线串接SC－09型电缆线，SC－08的9针插头接微
机的RS232串行口，SC－09的圆形插头接PLC的通讯口。
运行SWOPC－FXGP／WIN－C软件。当选用语句表编程方式时，用鼠标点击语句表编辑区，其标题栏变为蓝色，成为当前工作区。用键盘输入语句表程序，覆盖工作区的“NOP”语句，回车后自动换行，当使用语句表编程时，梯形图编辑区立即将程序自动转换成梯形图，因此可以同时生成二个文件。当选用梯形图编程方式时，用鼠标点击梯形图编辑区，其标题栏变为蓝色，成为当前工作区。点击菜单栏[视图]－[功能]，将显示梯形图的绘图工具。编辑梯形图时，首先确定光标位置，在绘图工具栏内点击欲用的元件，此时出现一个对话框，输入元件号后，元件图形出现在原光标位置。按照这种方法，逐一将元件加到梯形图上。当梯形图完成后，点击工具栏的转换按钮，可以将梯形图转换成语句表程序。梯形图的单元设计如下:（1）按下启动按钮SB1时，S0初始化。按下停止按钮SB2，采用区间复位ZRST指令使洗衣机停止工作。启动和停止的梯形图如图3.15所示。
图3.15启动和停止梯形图
（2）按下启动按钮SB1，状态元件S20驱动进水电磁阀YA1输出线圈Y000，洗衣机进水，按下SB3可以实现手动排水，水到达高水位时SQ1闭合，状态元件S21驱动定时器T0延时2S，状态元件S22驱动接触器KM3闭合，驱动输出线圈Y002电动机M正转，开始洗涤。延时15S，再暂停3S后，状态元件S24驱动接触器KM4闭合，驱动输出线圈Y003电动机M反转。同样洗涤15S，在暂停3S。通过计数器C0和定时器T4的控制，如此洗涤3次。洗衣机的洗涤梯形图如图3.16所示。
图3.16洗衣机洗涤梯形图
（3）洗涤3次后，状态元件S26驱动接触器KM3闭合，驱动输出线圈Y002电动机M正转，开始脱水。低水位开关SQ2，脱水离合器YA3驱动输出线圈Y004，通过计数器C1计数3次，洗涤完成，状态元件S27驱动线圈Y005报警10S结束整个洗衣机的洗涤。脱水和报警结束梯形图如图3.17所示。
图3.17脱水和报警结束梯形图 调试与检测
4.1 程序传送
计算机RS232 C端口及PLC之间，必须用指定的电缆线及转换器连接。
读入――将PLC中的程序传送到计算机。操作方法是：执行[PLC]－[传送]－[读入]菜单命令。
写出――在PLC设置为STOP时，将计算机的程序发送到PLC中，操作方法是：执行[PLC]－[传送]－[写出]菜单命令，此时出现写出对话框，回答对话框并按确认按钮后完成。
校验――将计算机及PLC中的程序加以比较校验，操作方法是：执行[PLC]－[传送]－[校验]菜单命令。
4.2 监控／测试
PLC在运行时，可以利用“监控／测试”功能，监控元件，触点或线圈的工作情况。亦可以修改定时器与计数器的设定值。
当点击梯形图编辑区，可以完成如下监控：
首先执行[监控／测试]－[开始监控]菜单命令，监控／测试菜单出现如下几种监控命令。
元件监控（光标）――执行[监控／测试]－[元件监控]（光标）命令后，将光标选定的元件登录在元件监控窗口，可以进行监控。
改变设置值――执行[监控／测试]－[改变设置值]菜单命令后，出现改变当前值对话框。可以对定时器和计数器的设定值进行修改。
4.3 I/O地址分配与接线图
根据洗衣机操作的工艺过程及对控制系统的要求，首先归纳本系统中所有输入信号和输出信号；然后根据PLC的输入点和输出点进行I/O地址分配，使每个输入信号对应PLC内部的输入继电器，每个输出信号对应PLC内部的输出继电器。PLC洗衣机控制的I/O地址分配如表4.1所示。
表4.1 I/O分配表
牢记此分配表，将模块上的I/O口按照下图接线图连接好，检查无误后，将软件程序下载到模块中去，开启电源，手动操作按照设计要求演示好洗衣机的各个功能，修改程序直到将其能完善处理设计要求的各个功能。
图4.1模块接线图
参考文献
[1]张立科、PLC应用开发技术与工程实践、北京：人民邮电出版社、2005.1 [2]李国厚.PLC原理及应用设计.化学工业出版社,2005 [3]潘海燕.波轮式全自动洗衣机的单片控制[J].电子世界，2003（3）[4] 吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用[J].设计与开发,1999 [5] 王玉梅.全自动洗衣机的模糊控制系统[J].潍坊学院学报,2000 [6] 余剑生.基于模糊控制的智能洗衣机的程序控制系统[J].广东技术师范学院学报,2005 [7] 周德林.电脑的程序控制系统.家用电器,2005 [8] 荣俊昌.全自动洗衣机原理与维修.高等教育出版社,1998 [9]钱如竹.快修家用洗衣机.北京 ：人民邮电出版社,2003
工业洗衣机适用于洗涤各种棉织、毛纺、麻类、化纤混纺等衣物织品,在服装厂、洗涤厂、工矿企业、学校、宾馆、医院等的洗衣房具有广泛应用,随着工业、商业和科学技术的不断发展,工业洗衣机向着全自动化、多功能化、智能化的方向发展。传统的继电器逻辑控制系统动作过于简单,不能满足全自动的要求。一些全自动洗衣机则采用单片机作为控制芯片,但由于单片机指令系统相对复杂,并且需要多种电路保护装置,增加了硬件的复杂性,也不适用于工业洗衣机高强度、高频率的复杂工况。而可以将驱动电路、检测电路和保护电路等集成为一个整体模块,结构较为简单,价格较为便宜,指令集简单,维护方便。因此本文利用西门子公司生产的S7-200PLC为核心部件设计工业洗衣机的控制系统,具有硬件电路简单、可靠性高、节能性高、编程简单、运行速度快、维修简单等特点。
1系统整体设计方案
1.1基本设计思路
该工业洗衣机要求具有全自动性,即能自动依次完成注水、洗涤、漂水、排水、脱水、结束报警等6个环节组成的整个洗衣过程。
注水、排水是通过水位开关、电磁阀及相应的水位浮球开关配合动作实现控制的,调节水位开关可设置合适的氺位(高,中,低),注水电磁阀控制注水的通断,排水电磁阀是在洗涤完毕或漂洗完毕后自动打开实现排水。洗涤时,洗涤电动机启动,带动波轮正/反转动,正转1分钟,再反转1分钟,循环5次。漂洗时,依次循环执行自动脱水、自动注水、波轮转动、自动排水,循环2次。排水完毕后自动启动脱水电动机带动洗衣桶高速旋转实现脱水。脱水完毕后报警提示洗衣结束,3秒后自动断开电源。
1.2基本实现方案
工业洗衣机控制系统的组成主要包括:可编程序控制器(PLC)、伺服驱动器。PLC作为控制核心,能够通过输入端口的信号经过CPU处理通过输出端口控制洗衣机的执行机构,包括各种开关、电磁阀、电机等。图1所示为控制系统结构图。
硬件设计的整体思路就是通过PLC控制器输出的数字信号控制执行机构的得失电,达到控制电路的目的。
软件设计首先确定I/O分配表,再进行系统结构分析,得到控制系统程序流程图及梯形图,根据实际情况设置PLC各种参数,实现洗衣机自动控制。
2硬件设计
2.1控制器模块
可编程控 制器简称PLC(Programmable Logic Controller),是在电气控制技术和计算机技术的基础上,以微处理器为核心的通用工业控制装置。在发达国家的工业领域及生产线上得到了广泛应用,并且推动了工业领域的各个行业快速发展,产品的可靠性也得到了极大提高。在我国有越来越多的行业领域开始应用到PLC,包括机械、冶金、化工、电力等领域,尤其在数控机床上得到了典型应用。PLC的应用主要有数字量逻辑控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理、通信联网等几个方面。
本文选用西门子S7-200PLC,由于模块化结构,其体积较小,能耗较低,安装调试方便,各个模块能够通用,功能完善。并且由于其工作原理是采用周期扫描的工作方式,使所以抗干扰能力很强,可靠性很高。在软件编程方面,由于指令较少,编程语言简单,用户容易学习、使用,可以通过微机上提供的STEP7-Micro WINV4SP3软件创建、测试、仿真和修改程序,并载入PLC模块。
2.2伺服驱动器
洗衣机的执行元件为伺服电动机,伺服驱动器向其发出可改变极性和大小的控制信号,转换为轴的角位移或角速度以改变伺服电动机的转向和转速。
伺服驱动器使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)而任意变化,主要靠脉冲来定位。当伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,同时也会发出1个脉冲,两者形成闭环,这样系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,精度可达0.001mm。伺服驱动器可以通过自带界面进行相关的功能选择、运动模式选择、内部调试选择等。
3软件设计
3.1 I/O口设计
在工业洗衣机控制系统中,PLC输入和输出端都是经过隔离、转换后的开关信号。输入接口设备包括开关、按钮、继电器触点和传感器等,输出信号控制设备包括接触器、电磁阀、指示装置等。PLC输入输出接口较多,控制功能强大,需要根据实际需要选择合适的I/O端口进行设置,达到控制要求。结合本设计需要实现的功能, 其I/O地址分配如表1所示。
3.2程序流程设计
根据前述洗衣过程设计控制程序流程,如图2所示。
3.3电机数据采集与定速控制
可以通过控制软件setup154c来监控伺服电机的运转情况。图3所示为洗衣机洗涤环节电机运转转速图,左侧坐标轴作为Y轴,单位为50r/min。从该曲线可以看出,电机先正转后反转,循环5次,满足设计要求,并且电机的加速时间在0.1秒左右,在速度平稳阶段,电机转速的震荡区间误差在10r/min,精度较高。
4结束语
关键词：PLC；洗衣机；控制系统
1 可编程序控制技术
1.1 PLC的定义及特点
1.1.1 PLC的定义
可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的储存器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外部设备，都应按易于工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则而设计。
1.1.2 PLC的特点
PLC时综合继电器接触器控制的优点及计算机的灵活、方便的优点而设计制造和发展的，这就使PLC具有许多其它控制器无法相比的特点。
（1）可靠性高，抗干扰能力强（2）通用性强，使用方便（3）采用模块化结构，使系统组合灵活方便（4）编程语言简单、易学、便于掌握（5）系统设计周期短（6）对生产工艺改变适应性强（7）安装简单、调试方便、维护工作量小
2 PLC的基本组成及工作原理
2.1 PLC的基本组成
在上图中，PLC的主机由微处理器（CPU）、传感器（EPROM、RAM）、输入/输出模块、外设I/O接口、通信接口及电源组成。对于整体式的PLC，这些部件都在同一个极壳内。而对于模块式结构的PLC，个部件独立封装，称为模块，个模块通过机架和电缆连接在一起。
主机内的各个部分均通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接。根据实际控制对象的需要配备一定的外部设备，可构成不同的PLC控制系统。
2.2 PLC的基本工作原理
PLC是一种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求，编制好控制程序后，用编程器将程序键入到PLC的用户程序存储器中寄存。PLC的控制功能就是通过运行用户程序来实现的。
PLC扫描工作方式主要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。
（1）输入采样 PLC在开始执行程序之前，首先扫描入端子，按顺序将所有输入信号，读入到寄存输入状态的输入映象寄存器中，这个过程称为输入采样。PLC在运行程序时，所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息，而是取输入映象寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，只有到下一个扫描周期输入采样阶段才被刷新。
（2）程序执行 PLC完成了采样工作后，按顺序从0000号地址开始的程序进行掃描执行，并分别从输入映象寄存器、输出映象寄存器以及辅助继电器中获得所需的数据进行运算处理。再将程序执行完毕之前
（3）输出刷新 在执行到END的命令时，即执行完用户所有的程序后，PLC将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。
3 全自动洗衣机的自动控制原理
3.1 进水和排水系统
全自动洗衣机的洗衣桶和脱水桶是以同一轴心安放的。脱水桶的周围有许多小孔，使内桶和外桶的水流相通。全自动洗衣机的进水系统采用水位压力开关和进水阀，由程序控制器调节。设有溢水口，其位置在盛水桶上口部。漂洗时，它能让洗涤液中的泡沫和污水溢出，有利于漂清。
全自动洗衣机水位开关一般有三档水位控制，并都有 低水位、中水位、高水位、再注水等功能当进水阀注水，内桶水位增高到预选水位时，主电机导通，进水阀断开，并开始洗衣。全自动洗衣机的排水系统由程序来控制排水电磁阀，牵引排水阀。
3.2 洗涤与脱水系统
全自动洗衣机主要是通过波轮对衣物的翻滚达到洗涤目的。为了保证洗涤效果，洗涤桶的内壁上必需设计成凸形来增大摩擦力，达到满意的洗涤效果，提高洗涤率。
洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，控制系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。启动按钮用来启动洗衣机工作，停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。洗衣房设备排水按钮用来实现手动排水。
洗衣机具有盖的带锁装置，该锁定装置，包括洗衣机盖板、洗衣机箱体，还包括控制开关，与控制脱水的开关联动，使用户在脱水时不能打开洗衣机盖板，从而确保了洗衣机脱水时的操作安全。
3.3 箱体与支承系统
洗衣机外箱体是洗衣机的盔甲，很多洗衣机采用高分子聚合塑钢材料作为外箱体，永不生锈，耐碰撞，防漏电，机身轻便，易于搬动。有的采用刚柔相济的不锈钢做内桶刚性，在于不锈钢材质表面分子结构致密，空隙小，以达到抗菌，抑菌，耐腐蚀的作用。柔性，超级镜面不锈钢材料光滑柔细，即便是最娇柔的面料也不会受到损伤。很多洗衣机内桶完全采用世界一流的不锈钢材料制成，拥有顶级的品质保证。全自动洗衣机一般采用轻触式开关，全自动洗脱机 在按下开关后，字符旁边的指示灯会亮。当指示灯亮起表示程序选中，指示灯闪烁表示正在执行此程序，指示灯熄灭表示程序未选择或执行完毕。
3.4 PLC机型选择
PLC是一种根据用户给的指令，通过输入接口现场采样信息执行逻辑或数值运算，再通过输出接口去控制各种执行机构动作。它主要有CPU、存储器、I/O接口模板三部分。通过对结构图的分析，可知全自动洗衣机的I/O点不多，选择三菱FX系列 F1—20MR，可以完全满足其要求，F1—20MR有20个I/O，根据输入，输出口的总点数，考虑留有适当余量。
全自动洗衣机电气控制系统包括微处理器、排水电磁铁、电容器、门开关、按键开关、指示灯、中间继电器，水位压力开关、蜂鸣器及进水电磁阀等部件组成。通过微处理器，能自动完成进水，洗涤（漂洗）、排水、脱水、报警等全部程序，只需设计软件就可以来达到预想控制的目的。
4 全自动洗衣机PLC运行步骤
（1）按启动按钮ON后，开始供水，当进水漫到水满传感器（即上限位X1）时，停止供水（YO）指示灯灭）
（2）洗衣机开始执行洗涤过程，，内筒正转5秒（Y1指示灯亮），然后倒转5秒（Y2指示灯亮），按此循环5分钟。
（3）洗涤结束后，出水阀（Y3）开始排水
（4）当排水位到达下限位（x2）时，脱水桶（Y4）工作数秒；
（5）脱水结束继续排水，此时如果水位低于下限位（X2），则关闭水阀，同时发出报警信号（Y5指示灯亮），提示工作人员取衣服；
（6）按停止按钮（X3），洗衣机工作停止。
参考文献：
[1] 高勤.电器及PLC控制技术[M].北京：高等教育出版社，2008.6.
[2] 陈廷全.可编程序控制原理及应用技术.重庆.重庆大学出版社，2000
[3] 郑风翼.郑丹丹.赵春江.图解PLC控制系统梯形图和语句表.北京.人民邮电出版社.2007
[4] 张新军.电气控制与PLC技术及应用.济源.济源职业技术学院出版社，
2006
[5] 李道霖.电气控制与PLC原理及应用（西门子系列）.北京.电子工业出版社，2005.1
[6] 孙平.可编程序控制器原理及应用.北京.高等教育出版社，2003
[7] 余雷声.电气控制与PLC应用.北京.机械工业出版社，1996
株洲师范高等专科学校物理与电子工程系毕业论文 基于单片机的水塔水位监测报警控制系统 姓 名： 刘治标 指导老师：
专 业： 应用电子技术 班 级： 07级应用电子班 学 号： 04207108 时 间：
错误！未找到引用源。摘 要
本设计从分析水塔水位报警器的原理和设计方法入手，主要基于单片机的硬件电路和语言程序设计, 实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统。本控制系统由A/D转换部分、单片机控制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等构成。同时对各个部分进行了详细的论述，并给出了主要的流程图和软件设计程序。这是个简单而灵敏的监测报警电路，操作简单，接通电源即可工作。因为大部分电路采用数字电路，所以本水位监测报警器还具有耗能低、准确性高的特点。
关键词：单片机 ；水位自动控制
From the analysis of the design of the towers level alarm principle and design method of the main based on single-chip microcomputer hardware circuit and
programming language, achieve a level to realize automatic control, automatic protection and automatic control system of the audible and visual alarm function.This system consists of A/D conversion parts and single-chip microcomputer control section, digital display section, motor drive, motor control parts etc.For each part discussed in detail, and gives the main flow chart and design of the software program.This is a simple and sensitive monitoring alarm circuit, simple operation, turn on the power can work.Because most of the circuit USES digital circuit, so the water monitoring alarm also has low energy consumption and high accuracy.目录 摘
要..............................................................................................................................................I 第一章 绪
论.............................................................................................................................1 第二章 水位控制硬件设计...........................................................................................................2 2.1 基本要求............................................................................................................................2 2.2 硬件设计............................................................................................................................2 2.2.1 电路总体框架图设计.............................................................................................2 2.2.3 水塔水位控制电路.................................................................................................5
2.3 数码管与LED 显示..........................................................................................................6 2.3.1 相关芯片简介.........................................................................................................7 2.3.2 显示部分工作原理.................................................................................................7 2.4模数转换.............................................................................................................................9 第三章．软件设计.........................................................................................................................12 3.1整体设计...........................................................................................................................12 3.3.1主程序流程图........................................................................................................12 3.4.2 数据采集程序.......................................................................................................15 结
论..............................................................................................................................................24 参考文献.........................................................................................................................................25
致谢................................................................................................................................................26 第一章 绪 论 在工业生产中, 对温度控制系统的要求, 主要是保证炉温按规定的温度工艺曲线变化, 超调小或者求不高。无超调, 稳定性好, 不振荡, 对系快速性要求不高。本文浅析了单片机电阻控温系统设计过程及实现方法。热电偶将炉温变换为模拟电压信号, 经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器, 信号放大后送模/数转换器转换为数字量送单片机。同时, 热电偶的冷端温度也由IC 温度传感器变为电压信号, 经放大和转换后送单片机。
通过检测锅炉温度的来实现自动控制外部设备的运行, 如当传感器检测到水温过高时, 转换成电压经过模/数转换送入单片机, 通过比较程序输出信号控制光电耦合器的通短来控制继电器的输入电流通短, 再通过继电器来控制外部设备如水泵的运行情况。温度过低时关闭输出, 而关闭水泵的输入即减少了冷水吸收热量, 当温度升高后又打开水泵, 这样实现循环控制.而通过数码显示我们可以观看锅炉各个点的温度, 来判断运行是否正常.同时通过各点的温度的纪录和出产品的纪录可以计算出该系统在某段时间是否起到了节能的作用.所以本设计对节能控制有着很大的意义.设计的控制任务要求用单片机实现, 数码管显示.单片机是将RAM,ROM, 定时器/计数器以及输入/输出(I/O接口电路等计算机主要部件集成在一块芯片上, 这样所组成的芯片级微型计算机称为单片微型计算机, 简称单片微机或单片机.由于单片机的硬件结构与指令系统都是按工业控制要求设计的, 常用于工业的检测和控制当中, 因而也称为是微控制器或嵌入式控制器.单片机的特点:1.具有优异的性能价格比;2.集成度高, 体积小, 可靠性高;3.控制功能强;4.低电压, 底功耗.在设计过程中我们采用了软件和硬件双结合的的设计方法，而软件的设计简化了硬件要求。在本设计中软件主要有五个方面的应用，它们分别为：数据采集，显示程序，键盘控制和水泵控制。数据采集主要完成温度的采集和数据的处理，显示
则是把要显示的温度用七段数码显示出来，而键盘程序则是使其相应的键完成相应的工作和要求，水泵控制则是检测水泵的运行和水位。
第二章 水位控制硬件设计 2.1 基本要求
控制水箱的水位去趋近指定目标值，水位指定范围为10—5CM，控制精度0.4C 实测水位用十进制数码显示。
2.2 硬件设计
2.2.1 电路总体框架图设计
图2.2.1 控制原理图
虚线表示允许水位变化的上下限。水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动以达到对水位控制的目的。
①当水位上升，达到上限时，因水导电，B、C 棒连通+5V。b、c 均为“1”，应停止电机和水泵的工作，不再供水；
②当水位降到下限时，B、C 棒都不能与A 棒导电。b、c 均为“0”，应启动电机，带动水泵工作，给水塔供水；
③当水位处于上下限之间时，B 与A 棒导通。b为“1”，c为“0”，无论怎样都应维持原有的工作状态。
上下限水位信号由P1.0和P1.1输入，这2个信号共有4种组合状态： 2 控制信号由P1.2端输出，去控制电机。为了提高控制的可靠性，使用了光电耦合；
由P1.3输出报警信号，驱动一支发光二极管进行光报警。图2.2.2控制电路图 0：电机工作 1：电机停止 2.2.2 80C51芯片功能与引脚介绍
下面是8051单片机引脚图及引脚功能介绍：
图2.2.2 80C51的引脚图
40个引脚按引脚功能大致可分为4个种类：电源、时钟、控制和I/O引脚。⒈ 电源: ⑴ VCC接地端；
注：用万用表测试单片机引脚电流一般为0v 或者5v，这是标准的TTL 电平，但有时候在单片机程序正在工作时候测试结果并不是这个值而是介于0v-5v 之间，其实这之是万用表反映没这么快而已，在某一个瞬间单片机引脚电流还是保持在0v 或者5v 的。
⒉ 时钟:XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。⒊ 控制线:控制线共有4根，⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM 编程脉冲 ① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址
② PROG功能：片内有EPROM 的芯片，在EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。
⑵ PSEN:外ROM 读选通信号。⑶ RST/VPD:复位/备用电源。
① RST（Reset）功能：复位信号输入端。② VPD功能：在Vcc 掉电情况下，接备用电源。
⑷ EA/Vpp:内外ROM 选择/片内EPROM 编程电源。选择端。
② Vpp功能：片内有EPROM 的芯片，在EPROM
① EA功能：内外
ROM
编程期间，施加编程电源Vpp。⒋ I/O线
80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。
2.2.3 水塔水位控制电路
这里有一个水塔模型，如图2.2.3所示，水箱是用透明有机玻璃胶合而成（或用现成的透明塑料盒），箱内插入一块金属板（代表箱体的金属外壳），金属板上装有两根塑料包皮的硬导线，分别作为高、低液位的探针，图中的“1”、“2”、“3”三端分别与高、低液位探针和金属板相通，“4”、“5”是离心式水泵模型电动机的接线端。
图2.2.3 水塔模型
水塔水箱里的水位由继电器来控制，这只继电器的原理结构如图2.2.4所示，它的线圈有放大作用，将6、7两端放入水中而不直接接触，继电器线圈即可导通而使衔铁动作。继电器的衔铁可以控制两把闸刀，每刀都有常开、常闭触点各一对。图2.2.4 继电器的原理结构图
设计连接好电路，使得水塔水位低于低液位探针时，抽水机工作；当水位上升到高液位探针时，抽水机停止工作；当水位下降时仍不工作，直到水位低于低液位探针时，重又工作。
图2.2.5 继电器线圈放大电路如图 2.3 数码管与LED 显示
模拟水位高度由15个双色发光二极管（LED）来完成，共分为4组。在某一特定时刻，每组LED 与一个数码管一起被选通（4组LED 对应4个数码管），两个8位的移位寄存器741S164级联，将单片机送出的2个字节串行数据转化为16位并行数据，分别送选通的LED 和数码管。在不同时刻，系统对4组LED 和数码管快速地循环扫描，就完成了面板显示的功能。
2.3.1 相关芯片简介
显示部分用到的芯片包括数据缓冲器74LS244以及多路开关CD4051。数据缓冲器74LS244。74LS244 缓冲器常用作三态缓冲或总线驱动，+5V供点，其高电平时输出最大电流可达15mA, 低电平输出时最大电流可达24mA, 足以驱动数码管和LED 工作。74LS244共8个输入输出通道，通过门控端G1和G2来选择其通断，其功能原理及引脚如图2.3.2所示。
图2.3.1 74LS244内部结构及引脚图
从图中可以看出，当引脚1G 为低电平时，输入通道1A~1A4与输出通道1Y1~1Y4连通；当引脚1G 为高电平时则截止。同理引脚2G 控制着输入通道2A1~2A4与输出通道2Y1~2Y4的通断。
2.3.2 显示部分工作原理
首先介绍一下双色二极管的功能和用法。表2.3.2所示，1个双色二极管有3个引脚，引脚1、2均为信号“+”端，引脚3为GND 端（信号“—”端）。引脚电平（TTL 电平）与LED 显示颜色如图2.3.2所示。
表2.3.2 双色二极管功能表 7 图2.3.2 双色二极管外观图
数码管及LED 显示电路如图2.3.3所示，RC5口作为串行数据的同步时钟端，与74LS164的数据输入端相连；RC3口作为串行数据的同步时钟端，与74LS164的同步时钟输出端均与SPI 方式时端口一样；实际应用中，若不用SPI 方式，而用第5章中提到的模拟数据串行口时，可以用任何普通I/O端口代替）。两片移位寄存器74LS164的并行数据输出端则分别与两片数据缓冲器74LS244的输入端相连，RD7口作为数据缓冲器74LS244的门控信号输出端，控制74LS 244的通断。
图2.3.3 数码管和LED 显示电路
每4个双色二极管和1个数码管一组，二极管的8个信号“+”端分别与第一片74LS244的8位数据输出端相连，数码管的8位数据输入端分别与第二片74LS244的8位数据输入端相连，每组二极管和数码管的GND 端都与CD4051的1个输入通道相连，CD4051的输出端与系统的“地”相连。RE0～RE1口作为地址译码输出端口，用于多路开关CD4051的4路通道选择，每一时刻只有一组共4个二极管和1个数码管被选通，其GND 端同系统的“地”构成通路，其他的二极管与数码管则不能构成通路。
每向74LS164传送完两个字节共16位数据，通过RD7口使能74LS244，将 8
数据送到二极管和数码管的输入口，然后通过RE0～RE1口打开一条通道，则被选通的数码管和二极管就会按照接收的数据进行相应的显示。不断地发送新数据并利用CD4051循环的扫描4个通道，则所有的二极管和数码管 就会持续的发光显示。
另外由一个双色二极管作为报警灯，RD5口与二极管的引脚1相连，RD4口与二极管的引脚2相连。
2.4模数转换近年来.微机测控系统.特别是单片机在工业自动化，生产过程控制，智能化仪器仪表等领域的应用越来越深入和广泛。这使得传感器的应用更为显著, 测温传感器就是将温度信息转换成易于传递和处理的电信号的传感器, 测温传感器的选择及合理使用是微机测温系统中设计的关键。同理液位传感器是将液位信号转换成易于传递和处理的电信号。
A/D转换器件的选择主要取决与温度的控制精度，本设计中的A/D转换由集成电路ADC0809完成。A/D转换器分类及性能指标。A/D
转换器是将模拟量转换成数字信息接口电路, 按工作原理分为:逐位比较型, 并行比较型, 双积分型, 电压频率型及计数比较型等ADC0809转换器的内部结构如下：
图2.4.1 ADC0809转换器的内部结构
1）ADC0809是逐次逼近型8位转换芯片, 具有8路模拟输入端口，ADC0809芯片采用多路模拟开关, 允许8路模拟量分时输入, 共享一个A/D转换器完成转换。模拟输入通道选择地址及转换结果均有锁存译码器。下图为引脚图： 图2.4.2 ADC0809转换器的引脚 它的主要引脚及功能如下： INO-IN7: 8个模拟通道输入端 D0-D7: 8位数字量转换结果输出端 ADDA,ADDB,ADDC :模拟通道选择路地址 ALE: 路地址锁存信号输入端
START:启动转换信号输入端，加上正脉冲后，A/D开始转换
EOC:转换结束输出信号，转换开始后EOC 信号变低；转换结束时，EOC 信号返回
高电平
OE:输出允许控制端，高电平时打开三态输出锁存器，输出转换结果 CLK:芯片工作时钟信号
VREF(+与VREF(-：芯片工作参考电压输入端 2）.ADC0809转换器的特点
ADC0809 芯片性能特点:是一个逐次逼近型的A/D转换器, 外部供给基准电压;单通道转。换时间116us 分辨率8位, 带有三态输出锁存器, 转换结束时, 可由CPU 打开三态门。读出8 位的转换结果;8个模拟量的输入端, 可引入8 路待转换的模拟量。ADC0809的数据输出结构是内部有可控的三态缓冲器, 所以它的数字量输出信号线。可以与系统的数据总线直接相连。内部的三态缓冲器由OE 控制,OE 为高电平时三态。缓冲器打开, 将转换结果送出;当OE 为低电平时, 三态缓冲器处于阻断状态, 内部数据对。外部的数据总线没有影响。因此, 在实际应用中, 如果转换结束, 要读取转换结果, 则只要在OE 引脚上加一个正脉冲,ADC0809 就会将转换结果送到数据总线上。在本系统中，ADC0809 在电路中的连接如下图所
示，在模拟量之前加入滤波电路是为了使采集数据更加准确，对于模拟输入通道，还需要采用一些消除干扰的措施，这点在应用时需注意.11 第三章．软件设计 3.1整体设计 3.3.1主程序流程图 3.4.1主程序： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INTA 图3.3.1 主程序流程图 ORG 0013H LJMP INTB ORG 0030H 初始化； MAIN:MOV SP,#60H MOV A,#00H 清零 MOV 30H,A 12
MOV 31H,A MOV 32H,A MOV 33H,A MOV 34H,A MOV 35H,A MOV 36H,A MOV 37H,A MOV 38H,A MOV 39H,A MOV 40H,A MOV 41H,A MOV 42H,A MOV 43H,A MOV 44H,A 单元清0处理； MOV 36H,#01H 进烟温度高八位； MOV 37H,#09H 进烟温度低八位 ； MOV 38H,#250 进烟温度下限值； MOV 39H,#100 水温上限值； MOV 40H,#70 水温下限值；
CLR RS0 13 CLR RS1 选择工作寄存器组R0； LP3: LJMP LP1 LJMP LP2 LJMP LP3 跳入子程序和中断程序； SJMP$ END 14 3.4.2 数据采集程序 LP1:MOV DPTR,#0EFF0H MOV R1 ,31H MOV R7,#04H 设置通道数； 15
LOOP:MOVX @DPTR,A 启动A/D转换器； MOV R6,#20H DJNZ R6,$ 延时等待；
DLAY:JB P3.3,DLAY 查寻EOC，EOC=1则等待转换 MOVX A,@DPTR INC DPTR INC R1 DJNZ R7,LOOP MOV A,31H MOV B,#05H
MOVL AB MOV 31H,A MOV 30H,B MOV R0,32H MOV R2,#03H LOOP1:MOV B,#05H MOV B,#05H MOV A,@R0 结束； 读取转换结果； 转存在片内RAM 当中；指向下一通道；判断是否采集完毕； 数据转换； MOV @R1,A MUL AB MOV @R0,A INC R0 DJNZ R4,LOOP1 MOV A,36H CJNZ A,30H,LOOP2 MOV A,37H SUBB A,31H JB C,LOOP3
修改数据指针；
MOV A,30H JNE LOOP4 MOV A,31H SUBB A,38H JB C,LOOP3 SUBB A,34H JB C,LOOP3 MOV A,34H 17 数据比较； 进烟温度上下限比较；水温上下限值比较；C,LOO3 LOOP4:MOV A,39H SUBB A,40H JB C,LOOP3 LJMP LOOP5 LOOP3:MOV P2 LOOP5:RET 3.4.3 显示程序： LP2：MOV A,35H MOV B,#100 DIV AB
CLR C LOOP2:JB MOV 41H,A MOV A,B MOV B,#10 DIV AB MOV 42H,A MOV 43H,B MOV 44H,30H MOV 44H,36H MOV A,45H MOV A,43H 18 报警； 返回；ADD A,#06H MOV B,#10 DIV AB MOV 43H,B ADD A,42H ADD A,#05H MOV B,#10 DIV AB
数据BCD 转换 判断高位上否有值，否转 JZ LOP1
MOV 42H,B ADD A,41H ADD A,#02H LOP1:ORL 41H,#10H ORL 42H,#20H ORL 43H,#40H MOV R0,40H MOV R1,#03H MOV P1,A MOV R3,#02H AGAIN:MOV R4,#0F8H 19 显示数据 LOP2:MOV A,@R0 DELAY:DJNZ R4,DELAY DJNZ R3,AGAIN RET 返回 3.4.4键盘程序：
INTA:PUSH ACC 保护现场 PUSH PSW PUSH DPH
PUSH DPL JB P2.0,L0 判断流览键是否按下 MOV 35H,32H 中间温度显示 LJMP LP2 调用显示子程序 L1:JB P2.0,L0 MOV 35H,33H 出烟温度显示 LJMP LP2 L2:JB P2.0,L1 MOV 35H,34H 产品水温度显示 LJMP LP2 JB P2.0,L2 LJMP L16 L0:JB P2.1,L16 判断设定键是否按下 20 L6:JB P2.2,L4 CLR C MOV A,37H 进烟上下限设定 ADD 36H,#01H ADDC A,#00H
MOV 37H,A MOV 35H,37H LJMP LP2 L4:JB P2.3,L5 CLR C MOV A,37H SUBBC 36H,#01H SUBBC A,#00H MOV 37H,A MOV 35H,37H LJMP LP2 L5:JB P2.4,L6 L9:JB P2.2,L7 INC 38H MOV 35H,38H 21 L7:JB P2.3,L8 DEC 38H MOV 35H,38H
LJMP LP2 L8:JB P2.4,L9 INC 39H MOV35H,39H LJMP LP2 L10:JB P2.3,L11 DEC 39H MOV 35H,39H LJMP LP2 L11:JB P2.4,L12 L15:JB P2.2,L13 INC 40H MOV 35H,40H LJMP LP2 L13:JB P2.3,L14 产品水上下限设定 L12:JB P2.2,L10 MOV 35H,40H LJMP LP2 L14:JB P2.4,L15
L16:POP DPL 恢复现场POP DPH POP PSW POP ACC RETI 返回 结 论
由于许多数据采集、显示的实时性要求不是很高，因此单片机的执行速度相对于这些过程要快得多，若分时选通各个采样或显示通道，虽然单片机对各个通道的处理是依次进行的，但是只要这一过程大到一定速度，总的看来几乎同时执行，不断重复这一过程，就产生了循环扫描的思想，它在单片机系统设计中得到了广泛的应用。
在当今越来越趋向于自动化的社会，该系统的可用性及简易性更加能取得广泛的应用。通过这次竞赛我们从中学到了许多东西，也了解到在电子制作方面的很多独特发明。他们得发明并不是偶然取得，而是通过长期的学习积累，我们也学到了他们那种坚决不放弃得制作精神。这次毕业设计让自己懂得了，做任何学问都要一丝不苟，对出现的任何问题和偏差都不能轻视，要通过正确的途径区解决，做事情的时候要有耐心和毅力，不要一遇到困难就打退堂鼓，只要坚持下去就能找到解决问题的思路和办法，在工作中要学会与人合作，认真听取别人的意见，这样做事也会事半功倍。当然整个实验过程中自己也收获颇多，对电路的设计有一大致的了解并能自己动手完成一些简单的电路设计、制板及调试的过程，极大地提高了自己的动手能力，也让自己懂的了实践才是检验真理的唯一标准，当然也是检验学习成果的标准。
在经过一段时间的学习之后，我们需要了解自己的所学应该如何应用在实践中，因为任何知识都源于实践，归于实践，所以要将所学的知识在实践中来检验。通过这次写课程论文，我感觉有很大的收获：首先，通过学习使自己这学期对课本上的专业知识可以应用于实际，使得理论与实际相结合，加深自己对课本知识的更好理解，同时短学期也锻炼了自己个人的动手能力；能够充分利用图书馆、网络资源去查阅相关资料，增加了许多课本以外的知识，慢慢地能达到学以致用。对我们学生来说，理论与实际同样重要，但对于我们非师范类学生，毕业以后，掌握一定 的技术，有一定的动手能力，才是我们今后走向社会所要具备的，这也我们以后在工作中说明自己能力的一个重要标准。
参考文献 [1]胡汉才编《单片机原理及其接口技术》第2版 清华大学出版社； [2]求是科技编 《单片机典型模块设计实例导航》第5版人民邮电出版社； [3]原著 邱关源 修订 罗先觉 《电路》（第5版）2006年5月第5版，北京：高等教育出版社
[4]康华光.《电子技术基础》数字部分（第五版）2006年1月第5版，北京：高等教育出版社。
[5]胡宴如 耿苏燕 《高频电子线路》 2004年12月第1版，北京：高等教育出版社
[6]张洪建，蒙建波.自动检测技术与装置[M].北京：化学工业出版社，2004 [7]芯片速查手册．中国自动化技术公司出版[M]，1995 [8]牛峰霞.水电站集水井水位自动控制[J].河北水利水电技术，2002 [9]王新房，夏建明.模糊控制在灌区水位自动控制中的应用[J].微电子学与计算机
[10]赵利明，张广辉.水塔水位自动控制系统[J].重庆电力高等专课学校学报，2000.[11]吴今哲，金永镐，崔叙进.水位自动控制器的研究[J].延边大学学报（自然科学版），2004，[12]刘刚 《弹片机原理及应用》 中国林业出版社主编； 致谢
这次毕业设计得到了很多老师、同学和同事的帮助，其中我的导师肖利君老师对我的关心和支持尤为重要，每次遇到难题，我最先做的就是向肖老师寻求帮助，而肖老师每次不管忙或闲，总会抽空来给我们大家上课面谈，然后一起商量解决的办法。在这里再次谢谢肖老师您辛苦了！
感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的伍远露、秦雄、高阳等同学，特别是伍远露同学，他在本次设计中给予我的无私帮助和厚爱，不只一次地帮助我，倾尽了他的所有心血给我提供技术上的指导，在这里再次谢谢伍远露同学，伍远露同学你辛苦了！和曾经在各个方面给予过我帮助的兄弟们，在大学生活即将结束的最后的日子里，我们再一次演绎了团结合作的童话，把一个比较复杂的，从来没有上手的课题，圆满地完成了。正是因为有了你们的帮助，才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识，更让我感觉到了知识以外的东西，那就是团结的力量。
滚筒的最大特点就是省水、费时间，如果你想具体了解工作原理和适用范围，可以先看下之前的“滚筒or波轮的选择”。另外要说明的一点，滚筒和波轮的洗净比所用的对照组是不同的，所以不能通过洗净比来衡量滚筒和波轮之间的洗净能力，感谢太阳西边出网友的指正。
下面我们就来具体说说滚筒洗衣机中常见的一些问题。那么多的电机都是什么意思？
市面上有非常多的电机类型，这些电机到底都有什么区别，让很多人都非常困惑。现在比较有名的洗衣机电机，有DD电机、BLDC电机，还有海尔与美国GE合作的S-D Plus、东芝的S-DD以及串激电机。
DD电机，即direct driver直接驱动马达，DD直驱主要改变就是从以往用皮带作为介质的运转方式，变成了电机直接驱动，有提升效能、降低振动、减小噪音的优点，去掉了皮带等部件，还能减小一定的空间，算是目前比较先进的连接模式。而DD电机现在主要使用的品牌是LG、三洋、松下等
BLDC电机，即Brushless Direct Current 无刷直流电机。无刷直流电机不需要机械电刷，使用霍尔IC控制，比有刷更加先进，但并非真正直流电机。依然使用皮带进行运转。目前使用BLDC电机的品牌比较多，松下、博世等几乎所有品牌都有用。S-D Plus电机，同样是取消了机械电刷，降低电磁辐射，与BLDC区别并不大，是海尔和美国GE合作研发的电机，目前只有海尔再用。
S-DD电机，是DD电机的改良版，更加节能、震动更小，传说中的东芝滚筒王就是S-DD电机，但是定位较高端市场（6.5kg 6000+）并不是适合所有家庭使用。
串激电机，普通非变频低端洗衣机，很多都是用串激电机，这种电机原理相对简单，面向低端市场，之前的神价滚筒格兰仕A708就是串激电机。斜筒到底有什么区别、适合什么人？
很多人对斜筒都不是很了解，在卖场中，销售员有时也会推荐斜筒，理由通常是“方便拿取衣物”、“省水”等等这些。斜筒的主要品牌：
斜筒主要有松下、三洋、东芝三家销售，而每家的倾斜角度也不太相同，不过主要都是10°/15°。斜筒的外观通常都比较新潮，比如松下的“大视窗”、“大眼睛”系列，设计风格与传统滚筒有一定的不同，吸引了不少去卖场挑选的人。
斜筒的好处与误区： 真的不用弯腰了？ 在宣传时，斜筒总以不需要弯腰就可以拿取衣物为卖点。但只要在卖场尝试一下就会发现，十几度的角度，即使是卖场下面垫起一定高度，依然不可能不弯腰，不过弯腰的力度肯定是会更小，不过斜筒设计更大的好处，是在拿取衣物时，很容易就能看到是否拿干净，小件衣物不会忘记拿出来。省水？洗净度低？
滚筒主要是靠高处自由下落来进行洗涤的，但斜筒由于存在一定的角度，所以高度就会略微下降，导致摔打力度不如同样内壁直径的滚筒，这也是为什么滚筒的角度越来越小的原因之一,但斜筒可以通过斜置的举升筋揉搓衣物,类似于波轮的洗涤效果，所以洗涤效果差别并不大。
而在用水方面，斜筒内存在一定角度，达到同一水位的用水量相对少一些，并且衣物也会向桶内倾斜，但这种情况对于衣物较多的时候，效果就不明显了，因为靠筒外侧的水量较少，衣物浸润时间就会增加。
斜筒具体适合什么人？
首先，斜筒更适合之前就一直在用滚筒的人，在使用横滚筒的过程中，在拿取衣服方面比较反感，可能经常看不到小件的衣服而忘拿，这方面斜筒比较有优势。
另外，斜筒在洗衣过程中，可以随时开盖增添衣物，这也是很多一直在用横筒的人所头疼的问题。还需要注意的是，斜筒没有抽水泵，所以都是采用下排水设计。最后要提的一点是，如果你或家中有人腰不好，真的不能弯腰拿取衣服，那么建议你定制一个洗衣机垫柜，我没有搜索到太多有关垫柜的信息，但如果你想要定制的话，这篇mobile01的帖子是很有必要看的。烘干是否有必要？
这个问题更多的是面向南方的网友们，由于湿度较大，在外晾干需要很长时间，如果遇到梅雨季节，那就更加的麻烦了。如果洗衣机带有烘干功能，可以大大的减少晾晒时间，也有单独的烘干机可以选择。不过需要注意的是，目前大多数烘干都是用的水冷凝技术，衣物中的水蒸气冷凝成水后排出，而冷凝的用水量是比较大的，而西门子的3D空气冷凝，是利用常温空气来冷却干式交换机，并不需要额外用水。
烘干功能还能将滚筒内的水分蒸干，能起到桶内消毒、防止细菌自身的效果。但是带有烘干功能的洗衣机通常要比普通洗衣机贵几千块。如果是南方梅雨较多的城市，很有必要购买，其他地方就看自己需求了。记得要拆固定螺丝和调平
很多人在买完洗衣机后都会抱怨，洗衣机的振动太大，甚至还会自己乱动，比较严重的还有可能蹦起来。这是因为在洗衣机安装好后，并没有拆下后面的固定螺丝的原因。固定螺丝就在洗衣机后面，很容易就能找到，拧下取出就可以了。
如果拆下固定螺丝后依然感觉振动有些异常，可以尝试对洗衣机进行调平。而水平仪也非常好找，带重力感应的手机都可以，装个工具箱App，里面通常都有水平仪工具。
滚筒洗衣机推荐：
其实不同价位的洗衣机，差别主要就在于噪音程度、洗净程度、洗净速度和是否具有烘干功能上，所以对于不同的需求和预算，可以有不同的选择重点。
如果想要尽可能的低价，对洗衣机的要求也不太多，或者你上一台洗衣机还是古老的双杠洗衣机的话，你不妨试试最低价的滚筒，格兰仕XQG60-A708，A708的最大优点就是便宜，洗涤容量达到6KG，内筒不锈钢材质，支持15分钟快洗和内筒加热（温度最高可达到90℃），还内置多种洗衣模式，洗涤功率200W，洗净比1.03，一级能效，外形尺寸（宽*深*高）：595*530*845mm，不带液晶屏。
这款洗衣机我也在用，当时是北京近似Bug价739入手，现在常年999（节能补贴后），用起来噪音稍大，洗净度和脱水都还可以接受，夏天的衣服每天洗一下肯定是能洗干净的，还有一个问题是默认洗衣时间较长，并且无法进行修改，除非使用15分钟快洗功能。可以看下之前的晒单帖。
如果希望静音，又不想花费太多，可以选择一些低端的DD电机滚筒，比如最近主站最近发过的三洋XQG60-F1028BW或者LG的WD-N12430D，两者都是6KG容量，1级能耗，最高1200转，都带加热，支持童锁、预约，LG这款支持智能手洗和智能诊断功能，而三洋这款支持自编程，可以自由选择洗涤时间和次数，其他没有什么区别了。
如果你需要洗很多或者厚重的衣服，可以选择一款大容量的滚筒，比如LG的WD-T14415D，容量8KG，DD电机，具有儿童锁、预约、30分钟快洗、电辅加热洗涤、自动断电及智能断电记忆，还有95度除菌高温及6种智能手洗功能，国家1级能效标准，洗净比1.03，外部尺寸：600*590*850mm。
我家的洗衣机
《作文:我家的洗衣机》我家的洗衣机
洗衣机在我们家可是最受欢迎的一种电器啦!
洗衣机的样子很可爱。它的身子接近于长方形，穿着乳白色的外衣，上面披着妈妈特地为它做的“头巾”，非常漂亮。正前方有一扇圆形的门，就像是一张大嘴巴，在嘴巴的上方有好几个按钮，身后还有两根“小辫子”和一条“黑尾巴”，它们便是洗衣机的水管和电源线。你别看它外表显得呆头呆脑的，可它对待工作可认真了。
每次，我抱着成堆的衣服来到它跟前，它就会张开那张“大嘴巴”，把衣服全吞进肚子里，再闭上嘴。当我按下按钮后，它就会“轰隆轰隆”地转起来。经过几种洗衣程序，直到把衣服洗干净后，它才停下来，并发出“嘀嘀”的声音，好像在说：“小主人，衣服已经洗干净了，快把它拿去晾了吧。”它就是这样不知疲倦地为我们服务，成了我们家的好帮手。《我家的洗衣机》
我家的洗衣机
我家的洗衣机
洗衣机在我们家可是最受欢迎的一种电器啦!
洗衣机的样子很可爱。它的身子接近于长方形，穿着乳白色的外衣，上面披着妈妈特地为它做的“头巾”，非常漂亮。正前方有一扇圆形的门，就像是一张大嘴巴，在嘴巴的上方有好几个按钮，身后还有两根“小辫子”和一条“黑尾巴”，它们便是洗衣机的水管和电源线。你别看它外表显得呆头呆脑的，可它对待工作可认真了。
每次，我抱着成堆的衣服来到它跟前，它就会张开那张“大嘴巴”，把衣服全吞进肚子里，再闭上嘴。当我按下按钮后，它就会“轰隆轰隆”地转起来。经过几种洗衣程序，直到把衣服洗干净后，它才停下来，并发出“嘀嘀”的声音，好像在说：“小主人，衣服已经洗干净了，快把它拿去晾了吧。”它就是这样不知疲倦地为我们服务，成了我们家的好帮手。
我家的电视机
我家的电视机
我家有许多电器，比如电脑、电冰箱、空调、电话、洗衣机、电视机……，我最喜欢电视机。
我家的电视机是长虹的，边是银光闪闪的到了晚上，电视机的边就变黑了，真好玩。我家的电是正方形的有40个视道。我最喜欢炫动卡通。我觉得电视机就像知识，因为电视机教我们怎么做人。
到了晚上，我们围着电视机看，电视机有时给我带来欢笑，有时给我带来悲伤。
电视机给我们带了无穷的乐趣。
我家的电视机
我家的电视机
我家有许多电器，比如电脑、电冰箱、空调、电话、洗衣机、电视机……，我最喜欢电视机。
我家的电视机是长虹的，边是银光闪闪的到了晚上，电视机的边就变黑了，真好玩。我家的电是正方形的有40个视道。我最喜欢炫动卡通。我觉得电视机就像知识，因为电视机教我们怎么做人。
到了晚上，我们围着电视机看，电视机有时给我带来欢笑，有时给我带来悲伤。
电视机给我们带了无穷的乐趣。
我家的电视机
我家的电视机
我家有许多电器，比如电脑、电冰箱、空调、电话、洗衣机、电视机……，我最喜欢电视机。
我家的电视机是长虹的，边是银光闪闪的到了晚上，电视机的边就变黑了，真好玩。我家的电是正方形的有40个视道。我最喜欢炫动卡通。我觉得电视机就像知识，因为电视机教我们怎么做人。
到了晚上，我们围着电视机看，电视机有时给我带来欢笑，有时给我带来悲伤。
电视机给我们带了无穷的乐趣。
我家的变化
《作文:我家的变化》我家的变化
临泽县板桥镇壕洼小学
三年级
王文龙
经过今年一年的辛勤劳动，爸爸妈妈的`收入又创新高，秋未当我家的植种玉米换成一摞摞钞票时，我家又有了很大的变化。
首先，增添了不少的家具：在客厅里，除了原来有的沙发、茶几、彩色电视机外，今年又新装了暖气，因为今年遇到了近几年来最冷天气，在装有暖气的房里学习多舒服啊!在饭厅，原来的小饭桌换上了一张大的新饭桌，除原来的电冰箱、组合柜，今年又增添了微波炉。
妈妈爸爸卧室的衣柜里，增加了很多漂亮的衣服。爷爷奶奶的卧室里的床，换上了新的席梦丝。我的卧室里除了我的学习机外，爸爸又给我买了一台新的电脑，我最喜欢的是那台电脑，因为我很喜欢打电脑游戏。
我们家的浴室间里有洗衣机、浴缸。今年又架上了太阳能我最喜欢那个新的淋浴房，因为夏天可以在里面泡澡，舒服极了。
小朋友，你们觉得我家的变化大吗?这全靠党的政策好，靠爸爸妈妈、爷爷奶奶、叔叔阿姨的辛勤劳动。我相信，我家今后的变化一定会更大。
指导教师：胡玉娟《我家的变化》
我们家的“家用电器”
《作文:我们家的“家用电器”》我们家的“家用电器”
我们家有三口人，每个人都是一个好玩的“家用
电器”
晚上,回到家里妈妈总是会喊：“小写作业机，快点写作业。”于是我高高兴兴地去写作业。写完作业，我们全家人在一起吃饭，吃完饭后，我和爸爸会喊：“大洗衣机，快去洗衣服吧。”于是，妈妈就去洗衣服了。
到了睡觉的时候，我会喊一声：“故事机，快来给我讲故事。”这时爸爸就会过来给我讲故事。
瞧，这就是我家的“家用电器”。《我们家的“家用电器”》这篇优秀的“二年级作文”由作文网收集，来源于互联网和会员投稿，仅供参考和学习，请注明出处。
我们家的“家用电器”
我们家的“家用电器”
我们家有三口人，每个人都是一个好玩的“家用
电器”
晚上,回到家里妈妈总是会喊：“小写作业机，快点写作业。”于是我高高兴兴地去写作业。写完作业，我们全家人在一起吃饭，吃完饭后，我和爸爸会喊：“大洗衣机，快去洗衣服吧。”于是，妈妈就去洗衣服了。
到了睡觉的时候，我会喊一声：“故事机，快来给我讲故事。”这时爸爸就会过来给我讲故事。
模糊控制就是利用模糊集合理论,把人的模糊控制策略转化为计算机所能接受的控制算法,进而实施控制的一种理论和技术。模糊控制能够模拟人的思维方式,因而对一些无法构建数学模型的系统可以进行有效的描述和控制,除了用于工业,也适用于经济学、环境学及医学等各类复杂系统。近年来,模糊控制在家用电器中得到广泛的应用,采用模糊控制的洗衣机,具有自动识别衣质、衣量、脏污程度、脏污性质,自动决定水量、投入恰当的洗涤剂、控制洗涤时间等功能,不仅实现了洗衣机的全面自动化,也大大提高了洗衣的质量,具有很强的实用性和广阔的发展前景[1,2]。本文在概述了模糊控制器的基本原理后,详细介绍了洗衣机模糊控制系统的设计及模糊推理系统的仿真。
1 洗衣机模糊控制系统的设计
传统洗衣机从控制角度看,实际上是一台按事先设定好的参数进行顺序控制的机器,它不能根据情况和条件的变化来改变参数。而模糊逻辑控制的智能洗衣机,它能够完成除开启电源、放取衣物之外的全部功能,智能洗衣机的核心是单片机控制板,它具有检测和控制功能。检测功能是指通过一系列传感器来检测衣量、衣质、脏污程度、脏污性质等指标;控制功能是指根据所检测到的信息模糊控制系统自动来决定水流方式、洗涤剂投放量和洗涤时间等,并可动态地改变参数,以达到在洗干净衣服的情况下还要尽量不伤衣服、省水和省时。
模糊控制系统的组成核心是具有智能性的模糊控制器,在控制原理上它应用模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理知识,模拟人的模糊思维方法,对复杂过程进行控制。洗衣机模糊控制系统基本结构如图1所示,模糊控制系统的主要部件是模糊化、模糊推理和决策(含知识库和规则库的形成)和清晰化。
图1中虚线部分为系统的模糊控制器,它是控制系统的核心。模糊控制器的确定量输入必须经过模糊化后,转换成一个模糊矢量才能用于模糊控制,具体可按模糊化等级进行模糊化;推理就是根据输入模糊量和知识库(数据库、规则库)完成模糊推理,并求解模糊关系方程,从而获得模糊控制量的功能部分,模糊控制规则也就是模糊决策,它是人们在控制生产过程中的经验总结;通过模糊决策所得到的输出是模糊量,要进行控制必须经过清晰化将其转化成精确量。
1.1 确定输入、输出量
考虑智能型模糊洗衣机应能自动判断洗涤衣物,选择最佳洗涤程序完成洗衣过程,在设计模糊控制器时,主要考虑衣质(指含棉量)、衣量、脏污程度(指污泥含量)及脏污性质(指油脂含量)这几个条件,从而求取水位、洗涤时间、水流强度和脱水时间等,设计的模糊洗衣机是一个多输入、多输出(MIMO)的模糊控制系统。模糊控制规则的数目随着输入量数目的增加呈几何增加,人类的感知是有限的,因此,本文以衣质、脏污程度及脏污性质作为输入量,水流强度和洗涤时间作为输出量。
1.2 定义输入、输出量的模糊分布
洗衣机通过安装在排水口的红外光浑浊度传感器分析出透光率的变化而检测出脏污程度和脏污性质,测出洗涤液中的脏污程度x∈[0,100]%和脏污性质y∈[0,100]%;洗涤衣物的衣质可通过在一定水位下衣物阻尼的大小判断,测出衣物含棉量z∈[0,100]%。模糊控制器则根据x、y和z的数据,选定水流强度s∈[20,100]和洗涤时间t∈[0,60]分钟。为简化推理及演算和缩小存储容量,输入量、输出量的隶属度函数采用简单的三角隶属度函数。
①选定三个模糊子集:
不太脏(SD)、一般脏(MD)和很脏(LD),用于涵盖输入量脏污程度x的论域[0,100],它们的隶属函数分布如图2所示。
②选定三个模糊子集:
含油脂少(NG)、含油脂中等(MG)和含油脂多(LG),用于涵盖脏污性质y的论域[0,100],它们的隶属函数分布如图3所示。
③选定三个模糊子集:
化纤偏多(SC)、棉和化纤各半(MC)和含棉偏多(LC),用于涵盖衣质含棉量z的论域[0,100],它们的隶属函数分布如图4所示。
④选定五个模糊子集涵盖输出量水流强度t的论域[20,100]:
特强(ES)、强(S) 、中等(M) 、弱(W)和特弱(EW),它们的隶属函数分布如图5所示。
⑤选定五个模糊子集涵盖输出量洗涤时间s的论域[0,60]:
很短(VSt)、短(St) 、中等(Mt) 、长(Lt)和很长(VLt),它们的隶属函数分布如图6所示。
1.3 建立模糊规则
智能洗衣机的模糊控制规则即洗衣机控制策略,是实现最佳洗涤效果的经验结晶。根据人们的操作经验:“衣物很脏,油脂越多,衣质含棉量越高,则水流强,洗涤时间长”;“衣物一般脏,油脂适中,衣质化纤与棉各半,则水流强度适中,洗涤时间适中”等。采用IF-THEN规则,可以归纳总结出下述规则:
IF x is(衣物的某种脏污程度)and y is(衣物的某种脏污性质)and z is(衣质的含棉量)then s is(某种水流强度)and t is(某种洗涤时间),由于衣物脏污程度、脏污性质、含棉量各分三档,进行组合搭配后,可设27条模糊规则,如表1所示,每条模糊规则都给出一个蕴涵关系Ri(i=1,2,…,27),这27条模糊蕴涵关系Ri的并,就构成系统总的模糊蕴涵关系R,即:R=R1∪R2∪…∪R26∪R27。
1.4 近似推理
水流强度和洗涤时间的近似推理总输出为:
总的蕴涵关系R由27条模糊蕴涵关系Ri构成,但每次的输入量并不能把它们全部激活,用被激活的控制规则Rj进行近似推理。若某时刻测得的清晰输入量为x=60,y=70,z=80,则根据图2-4可知,清晰量x=60模糊化后映射到模糊子集MD(x)和LD(x)上,清晰量y=70模糊化后映射到模糊子集MG(y)和LG(y)上,清晰量z=80模糊化后映射到模糊子集MC(z)和LC(z)上。从模糊规则表1可知,这样的输入量只激活8条规则,水流强度激活的8条规则为:M(14)、M(15)、S(17)、S(18)、M(23)、S(24)、S(26)、ES(27);洗涤时间激活的8条规则为:Mt(14)、Lt(15)、Lt(17)、Lt(18)、Mt(23)、Lt(24)、Lt(26)、VLt(27)。
计算由上述每条规则推得的输出模糊量Ui(t)。对于水流强度的控制规则M(14):由于MD(60)=0.8,MG(70)=0.6,MC(80)=0.4,则输出:
对于洗涤时间的8条规则,同理可计算得:U14(t)=(0.4Mt)(t),U15(t)=(0.4Lt)(t),U17(t)= (0.2Lt)(t),U18(t)=(0.2Lt)(t),U23(t)=(0.6Mt)(t),U24(t)=(0.4Lt)(t),U26(t)=(0.2Lt)(t),U27(t)=(0.2VLt)(t)。
最后水流强度、洗涤时间总输出的模糊子集U(s)和U(t)分别是8个模糊子集的并,它们总输出的模糊子集如图7-8所示。由图可知总输出仍是模糊子集,它们的隶属函数是不规则形状。想要直接用它们去控制驱动系统控制水流强度和洗涤时间,显然是不可能的,必须对它们进行清晰化处理,即寻求一个清晰化的值代表模糊集合。
1.5 输出模糊量的清晰化
模糊量清晰化方法有多种[3,4],这里用最大隶属度方法计算。由图7可知,在论域[35,100]上,最大隶属度为0.6,与其对应的点设为[s1,s2],它们应满足M(s1)=M(s2)=0.6,代入隶属函数则水流强度最大隶属度对应从47到63的一段,于是可知最小值法的水流强度为s1=47,最大值法的水流强度为s2=63,平均值法的水流强度为s=55;同理根据Lt(t1)=Lt(t2)=0.6可计算得:最小值法的洗涤时间为t1=34,最大值法的洗涤时间为t2=48,平均值法的洗涤时间为t=41。
1.6 洗衣机模糊推理系统的设计与仿真
由前面的分析可知,把测得的衣质含棉量、衣物脏污程度及脏污性质,作为模糊控制器的输入量,据此近似推理,得到输出量水流强度和洗涤时间。用Matlab中的图形用户界面(GUI)设计洗衣机的模糊推理系统(FIS),即在Mamdani型单输入-单输出FIS编辑界面[5],增加两个输入量,一个输出量,得到三输入-双输出的FIS编辑界面,设置逻辑算法、定义覆盖输入量、输出量的模糊子集、编辑模糊规则。
模糊推理过程集中显示在规则观测窗界面,如图9所示,洗衣机Rule观测窗的内容表明,该FIS有三个输入量x、y和z,两个输出量t和s;有27条模糊控制规则;图示表明当前输入量x=60,y=70, z=80,“清晰化”采用平均值法对应的洗涤时间t=41.1,水流强度s=54.8,这与计算结果一致。FIS编辑器和Rule观测窗是互相动态连接的,在FIS编辑器中改变参数时,Rule观测窗上的参数就会相应地发生变化,同理,也可以研究其他模糊逻辑算法对输出量t和s的影响。
对模糊控制系统的调试,经常是把实际控制效果和观测窗的图线结合起来进行分析、调试,以便改进控制系统的设计参数。从编辑过程可见,用GUI进行FIS的编辑,简捷、方便,而且还可以随时通过GUI的观测窗检查设计的效果,及时修正原定的设计方案。
2 结束语
模糊控制技术在家用电器领域的运用有着广阔的前景,智能家电正成为模糊控制技术运用的一个新领域。本文给出智能洗衣机模糊控制系统的基本原理以及设计方法,并应用Matlab建立验证模糊洗衣机的推理系统,以及对该系统调试和仿真,可以看出该方法既简便、直观,又节约时间,而且可以实现最佳控制效果,仿真表明,系统的跟踪特性优良。实践表明,采用模糊控制技术的智能洗衣机在洗涤效果和节能等方面优于传统洗衣机。
参考文献
[1]李湘闽,方平进.PLC实现洗衣机模糊控制算法[J].江西理工大学学报,2011,32(1):38-42.
[2]卢晶,赵远东,杨雄.基于补偿模糊神经网络的洗衣机仿真研究[J].微计算机信息,2006,22(10):295-298.
[3]汤兵勇,路林吉.模糊系控制理论与应用技术[M].北京:清华大学出版社,2002.
[4]姜长生,王从庆,魏海坤,等.智能控制与应用[M].北京:科学出版社,2007.
关键词：产品设计 水位检测 城市涵洞 界面设计
中国分类号：TG802
文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2015）03-0028-02
城市涵洞水位检测警示仪是一款用来检测涵洞积水情况后作出有效信息提示，及时告知驶入涵洞的驾驶者的产品。通过网络资料检索，水位检测技术主要应用在江河湖泊、水井、水塔及蓄水池等地方。其中，李志刚提出了—种面向城市涵洞水位检测系统，对涵洞水位信息进行采集、传输报警等处理，实现水位监测的实时性和自动化。刘文亮提出了针对城市排水系统问题，利用无线传感网络和超声水位传感器的技术提出了系统的解决方案。传统的水位尺仅仅通过阿拉伯数字显示水位信息，有的甚至在涵洞墙上直接标写水位数字，存在许多问题。而针对现有的城市涵洞积水问题，还没有—款可以陕速检测水位、集声音、灯光和图像的直观而有效的水位检测警示产品。
文中通过分析城市涵洞现状、汽车底盘数据信息、现有产品和驾驶者心理等问题，提出产品的设计要求，应用关键技术，并从产品的功能、结构、外观、界面设计制作样机与实验测试等方面进行详细叙述。为城市涵洞积水问题提出—种有效的解决方案，避免驾驶者的经济损失和人员伤亡。
1 问题分析
1.1 城市涵洞现状
涵洞是指在公路工程建设中，为了使公路顺利通过水渠不妨碍交通，修筑于路面以下的排水孔道。文中论述的涵洞是指位于城市桥梁、道路下方，采用钢筋混凝土材料经浇筑或砌筑而成的构筑物，用于人、车通行的通道。城市涵洞一般具有以下几个问题：（1）照明条件差：由于处在桥梁和道路下方，自然光难以进入，甚至有人工照明也难以查明道路情况，需要借助机动车灯光照明；（2）排水系统差：涵洞地势相对较低，下水道排水量设计小等原因，往往在台风、强降雨等突发性极端天气时造成涵洞排水系统瘫痪，导致涵洞被水淹没；（3）通过性较差：由于涵洞宽度相对有限，导致行驶受限，雨天行驶比普通道路更容易堵车形成排长龙现象，甚至发生车辆故障或事故；因此，雨天地势较低的城市涵洞往往水中含有大量砂石和垃圾，极易导致下水道堵塞，形成涵洞积水，驾驶者难以识别浑浊积水的道路情况而导致车辆故障或熄火。
1.2 现有产品分析
目前的水位检测技术主要有浮子式水位检测技术、电容式水位检测技术、压力式水位检测技术、超声波式水位检测技术和气泡式水位检测技术等。这些水位检测技术主要应用在排水、水文采集、灌溉、河道、太阳能热水器等方面，而针对城市涵洞积水开发的相关产品还尚未出现，传统的水位尺因显示方式单一，安装位置不佳等，存在许多问题：
（1）提示方式单一：通过数字标示水位，往往无法正确有效地传达给驾驶者，需要从灯光、声音、图像等进行综合提示，才能发挥最大的警示效果；
（2）安装位置不佳：水位尺一般位于涵洞入口侧面墙上，驾驶者因观察角度不佳和位置太远无法识别水位尺上的信息情况，驾驶者容易盲目行驶造成危险；
因此，应用合适的水位检测技术，并结合城市涵洞的特点，设计一种有效的水位提示产品非常必要。
1.3 驾驶者心理分析
在驾驶过程中，当人、车、路三个因素失去平衡或存在不安全因素时，就可能发生交通事故，而三个因素中最不稳定的因素是人。安全驾驶往往与人的心理状态相关。主要影响安全驾驶的心理有：
（1）麻痹心理：由于驾驶员具有一定的驾驶经验和技能后，往往容易产生麻痹心理，对城市积水涵洞的安全隐患存在侥幸心理，容易忽视细节而盲目行驶。
（2）紧张心理：当驾驶员进入城市积水的涵洞，遇到熄火等突发情况时，往往容易产生紧张情绪，紧张心理易造成操作不当，从而影响安全行车。
（3）刺激心理：在平时生活、工作中受到伤害、损失、刺激或发生矛盾时，心理会产生焦虑、郁闷甚至赌气和报复心态，从而危险驾驶引发事故。
1.4 汽车底盘信息
通过网络和实地调查，搜集了大量机动车地盘高度信息。一般汽车底盘离地间隙数据：轿车一般在112～200mm，城市suv一般在180～220mm，客车一般在180～290mm，货车一般在180～300mm，矿用自卸汽车一般大于320mm，越野汽车一般在260～370mm，经过数据分析归类，归纳以下三类主要车辆的数据作为设计参考。具体见下表1。
2 设计实例
2.1 设计要求
城市涵洞常处于交通要道，交通流量大，环境情况复杂，在这种特殊环境中的产品需要具备防水、防尘、结构牢固、性能稳定、易维修安装等特点。具体有以下要求：
（1）防水防尘要求：城市涵洞往往处在地势较低位置，大雨天气雨水容易倒灌形成积水，因此产品设计要有较高的密封性；同时涵洞处交通流量非常大，尘土和垃圾多极易堆积，对产品的防水防尘要求比较高。
（2）性能稳定要求：选用适合涵洞水质条件下的检测技术，采用稳定的电源供电，保证产品能长期稳定地工作。
（3）安装与维护要求：由于处在交通复杂路段，产品设计时需要考虑产品的安装和维护，尽量简化结构，采用可多次拆卸固定方式。
（4）材料工艺要求：采用易成型、强度高、不易生锈的金属材料，使产品具有一定强度而不易损坏。
2.2 关键技术分析
（1）水位检测技术
水位检测技术采用水压力传感器，工作原理是被测水压的压力直接作用于传感器的膜片上，使膜片产生与水压成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，用电子线路检测这一变化，并转换输出一个相对应压力的标准测量信号。水位测量可以通过一个直观的计算公式表达，将实际水位值直接计算得出：
nlc202309051744
H=ADC_res/3L+G
式中：ADC_res-水位测量后转换的信号值
H——测量的水位值，mm；
3L——3倍的涵洞实际水位值，mm；
G——压力传感器的高度值，mm；为了消除传感器高度带来的误差，这个数值可以根据安装条件的不同做相应的调试。
（2）信息处理技术
信息处理技术主要由单片机STC12C5A6052-351-LQFP48G完成，单片机由运算器、控制器、存储器和输入输出设备构成。通过设定水位检测的对应程序，单片机对程序进行读取、运算，将结果通过无线模块发送出去。
（3）无线传输技术
无线传输技术采用2.4G无线模块，它的距离可以稳定传输十几米，在检测模块和显示模块内分别置入2.4G无线模块，检测模块内的水位处理信息经过单片机处理后，通过2.4G无线发射模块传送至一定距离内的显示模块中的2.4G无线接受模块，完成水位信息的发射和传送功能。
（4）显示技术
显示技术采用LED显示屏，由一个个小的LED模块面板组成。通过显示模块内的单片机STC12C5A6052-351-LQFP48G，将接收到的水位信息按照程序的设定，将图标和数值显示在LED显示屏上，完成信息的显示。各种技术的电子元器件见图1。
2.3 产品工作原理
城市涵洞水位检测仪包括检测模块和显示模块两个部分。检测模块位于涵洞侧边最低处，当涵洞开始形成积水时，通过水位传感器感知水位上涨信息，同时处理器开始将水位信息通过无线发射模块发送至显示模块内的无线接受模块，经过处理器将水位信息显示在LED显示屏上，显示时根据水位高度的变化进行图形、色彩和报警声的综合提示，为涵洞过往的车辆提供参考。工作原理如图2。
2.4 产品造型设计
根据前期的问题分析、设计要求及工作原理，通过RHINO软件为平台，对城市涵洞水位检测仪进行三维造型设计，在设计过程中综合考虑形态、结构、工艺、人机界面、灯光信息等条件，进行整体形态的模型创建，后续通过Keyshot软件模拟金属喷漆效果材质进行渲染，采用深灰和浅白两种中性色彩，模拟仿真的视觉效果，为后续样机制作提供参考。
具体从功能、结构、造型、色彩等方面进行具体的产品设计；（1）功能上：产品分两大模块：检测模块位于涵洞内地势较低处用于检测水位信息，并作为信息发送端。内置水压传感器、处理器、无线发射模块、电池模块等部件；显示模块位于涵洞入口处用于接收和显示水位信息，提示车辆进入涵洞前了解涵洞内的积水情况。包括LED显示屏、处理器、无线接收模块、电源模块等；（2）结构上：产品各零件结合处采用卡槽设计用螺钉固定，方便安装和平时的维护，内部电子元器件部分进行统一壳体密封设计；（3）造型上：采用包裹形式设计整体造型简洁大气，细节圆角设计降低产品生硬感觉；（4）色彩上：采用中性深灰和浅白色搭配设计进而凸显信息重要性；整体效果如图3。
2.5 显示设计
检测模块在获取水位信息后传送至涵洞入口处显示模块的LED显示屏上，不同的水位信息通过灯光颜色和图形来区分。（1）水位未到达150mm时，灯光为绿色，提示安全行驶；（2）水位到达150mm时，灯光为橙色，数字图标交替显示禁止轿车通行；（3）水位到达200mm时，灯光为红色，数字图标交替显示禁止城市suv通行；（4）水位到达320mm时，灯光为深红色，数字图标交替显示禁止大型货车通行，并启动报警声；通过以上四种警示模式，有效提醒驾驶者雨后驶入涵洞安全驾驶。四种警示模式如图4。
2.6 样机制作与测试
制作产品样机是为了有效检验产品外观和结构装配的合理性，在完成数字模型创建后，将数据发送至手板厂进行手板制作，并同时展开电子电路的编程设计与制作。后期将内部元器件装配至手板模型中进行功能测试。将检测模块置于透明水箱中，并持续往水箱内灌水，根据设定的不同水位值检查显示模块是否显示出三种不同颜色灯光的图形警示信息，测试结果达到预期效果。测试实验如图5。
3 结论
通过分析现有城市涵洞、传统水位尺和驾驶者的心理，提出了各自存在的问题。在此基础上提出了产品设计的具体要求，并分析了产品涉及的关键技术和工作原理。从产品的功能、造型、结构、色彩、信息显示和样机制作与测试实验等方面展开详细叙述。为雨后城市涵洞积水问题的有效解决，提供了一种有益参考。
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