【導(dǎo)讀】童鎖認(rèn)證電路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)洗衣機(jī)的洗滌、漂洗、甩干工作狀態(tài)的智能控制。其中童鎖認(rèn)證功能是為解決兒童使用安全問(wèn)題而特別設(shè)計(jì)的。軟件部分的設(shè)計(jì)包括：。要過(guò)程控制及顯示。通過(guò)Keil軟件編程來(lái)控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)、12864液晶顯示等主要?jiǎng)?。其中液晶菜單界面的顯示設(shè)計(jì)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采用12864液晶的圖形顯示功能，通過(guò)不同的反白及非反白圖片之間的切換，設(shè)計(jì)了良好的人機(jī)交互界面。

　　

【正文】 。不過(guò)需要注意的是，對(duì)于 PCB 庫(kù)也要仔細(xì)的檢查。如果出錯(cuò)，則制作出來(lái)的電路板也就會(huì)出錯(cuò)，造成時(shí)間、精力、金錢(qián)上的浪費(fèi)。 圖 43 數(shù)據(jù)手冊(cè)中的繼電器尺寸圖 25 圖 44 MAX3232 芯片封裝圖 PCB 基本布線(xiàn)規(guī)則 將制作好的 PCB 封裝庫(kù)與原理圖的元器件對(duì)應(yīng)后，就可以直接將對(duì)應(yīng)的 PCB 封裝導(dǎo)入到 PCB 圖中。由于我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是一個(gè)低速系統(tǒng)，所以沒(méi)有考慮到 EMC 等設(shè)計(jì)規(guī)則。將封裝排列好，根據(jù)相應(yīng)的電氣連接線(xiàn)將引腳之間連接好。 注意不要有銳角。另外，電源線(xiàn)應(yīng)該設(shè)計(jì)的粗一點(diǎn)，一般要求是對(duì)于 500mA 的電流，線(xiàn)寬應(yīng)為20mil 左右（ ）。信號(hào)線(xiàn)則可以相對(duì)細(xì)一些。根據(jù)不同情況來(lái)定。 最后制作好定位孔及挖空一個(gè)電機(jī)放置槽后， PCB 板的設(shè)計(jì)基本上就初步完成了。使用規(guī)則檢查一遍，看看有沒(méi)有電氣引腳沒(méi)有連接上的。改好后，就可以發(fā)網(wǎng)上專(zhuān)門(mén)的 PCB 加工商進(jìn)行加工。效果圖見(jiàn)附錄三。 硬件檢測(cè) 俗話(huà)說(shuō)，一個(gè)成熟的項(xiàng)目，大部分時(shí)間和精力都是花在了調(diào)試上。這對(duì)于更新系統(tǒng)功能及削減 BUG 是必須經(jīng)歷的過(guò)程。對(duì)于調(diào)試，只有硬件通過(guò)檢測(cè)沒(méi)問(wèn)題 ，才能進(jìn)行軟件方面的調(diào)試。所以，我首先進(jìn)行硬件方面的調(diào)試。 嵌入式系統(tǒng)的硬件調(diào)試與軟件調(diào)試是密不可分的。只有首先排除明顯的硬件問(wèn)題后，才能和軟件結(jié)合起來(lái)調(diào)試。我按照以下三步進(jìn)行硬件調(diào)試： 第一步，核對(duì)元器件的型號(hào)并查看元件是否都焊接完畢，確認(rèn)沒(méi)有遺漏。 第二步，在沒(méi)有通電前，使用萬(wàn)用表測(cè)試元件的引腳有沒(méi)有沒(méi)有焊接好。注意 26 電源的正負(fù)極以及電源之間是否有短路問(wèn)題。 第三步，通電后，首先燒寫(xiě)一個(gè)測(cè)試程序，比如流水燈?？纯磫纹瑱C(jī)能不能正常工作。再之后燒寫(xiě)每一個(gè)模塊的程序，單獨(dú)檢測(cè)這個(gè)模塊的硬件。如果能達(dá)到要求，則可 以斷定這個(gè)模塊的硬件是合格的。如果達(dá)不到要求，則需要檢測(cè)相應(yīng)的硬件問(wèn)題。 經(jīng)過(guò)以上硬件都檢測(cè)完畢，沒(méi)有問(wèn)題。接下來(lái)我就進(jìn)入到軟件環(huán)節(jié)。 軟件調(diào)試 對(duì)于復(fù)雜一點(diǎn)的系統(tǒng)，如果有硬件仿真器的就用硬件仿真器進(jìn)行調(diào)試。如果沒(méi)有，就用軟件仿真或者串口來(lái)進(jìn)行調(diào)試。軟件調(diào)試主要是對(duì)于邏輯問(wèn)題上的修改。使用硬件仿真器，并且在有問(wèn)題的地方設(shè)置斷點(diǎn)。然后再斷點(diǎn)處，一步一步執(zhí)行程序，就可以非常方便地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。單步和斷點(diǎn)調(diào)試后，還應(yīng)進(jìn)行連續(xù)調(diào)試，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的運(yùn)行是在嚴(yán)格的時(shí)序下進(jìn)行的，單步運(yùn)行成功并不代表連續(xù)運(yùn)行成功。待全部調(diào)試完成后，應(yīng)反復(fù)運(yùn)行多次。沒(méi)問(wèn)題才表示調(diào)試完成。 菜單界面的制作 對(duì)于程序的調(diào)試，主要是集中在菜單界面的制作上。 對(duì)于菜單界面，我首先想到了這款液晶的繪圖功能?？梢詫⒚恳患?jí)菜單制作成相應(yīng)的圖片，并制作相應(yīng)的反白圖表示選中。這樣，使用上、下、左、右按鍵來(lái)選擇菜單時(shí)，就可以使用相應(yīng)的圖片來(lái)進(jìn)行替換，達(dá)到目的。 于是在程序中，我給所有的菜單圖片進(jìn)行了編號(hào)， 如圖 45 所示。 對(duì)于同一菜單的反白與非反白圖也另外進(jìn)行了編號(hào)。通過(guò)這兩組編號(hào)，來(lái)記憶相應(yīng)的操作。通過(guò)加、減運(yùn)算來(lái)轉(zhuǎn)換編號(hào)以此來(lái)改變相應(yīng)的顯示。 并且加入了相應(yīng)的判斷，防止編號(hào)溢出。 我一共制作了三組菜單，分別是“洗衣流程”、“功能設(shè)置”、“作品簡(jiǎn)介”。這樣，第一級(jí)菜單就制作完畢。 如圖 46 所示。 27 圖 45 一級(jí)菜單圖 28 圖 46菜單 流程 圖 接著，著手制作二級(jí)菜單界面，首先我準(zhǔn)備先從最簡(jiǎn)單的“作品簡(jiǎn)介”開(kāi)始。想著做出那種電子書(shū)的效果。通過(guò)上、下鍵可以滾動(dòng)文字顯示，左、右鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)翻頁(yè)效果。如果顯示完，按上、下鍵則不會(huì)繼續(xù)。按確認(rèn)鍵進(jìn)入或退出二級(jí)界面。 如圖 47 所示。 首先，我先想到的是將我要顯示的文字制作成圖片，然后按上、下、左、右鍵瀏覽就直 接切換圖片就可以達(dá)到效果。但是，我發(fā)現(xiàn)這種方法不好。一方面，如果文字多的話(huà)，要制作很多圖片，占用很大的存儲(chǔ)空間。另一方面，如果要對(duì)文字進(jìn)行修改的話(huà)，又需要重新制作圖片，不利于以后的修改。 于是我想到 12864 液晶的字庫(kù)功能，由于我使用的 12864 液晶是帶字庫(kù)的?？?29 以直接輸入相應(yīng)文字的 ASCII 碼來(lái)顯示對(duì)應(yīng)的文字。并且輸入相應(yīng)的地址，可以使文字從對(duì)應(yīng)的地址開(kāi)始顯示。這樣就方便多了，我通過(guò)一定的算法，將一段文字拆開(kāi)，并將沒(méi)段文字做上編號(hào)并賦予相應(yīng)的顯示地址。當(dāng)按上、下、左、右鍵時(shí)，實(shí)時(shí)改變每一段文字的編號(hào)及地址 就能完成符合要求的顯示。對(duì)于確認(rèn)鍵返回主菜單。我思考了很久，沒(méi)想到好的方法，使用了 goto 語(yǔ)句進(jìn)行強(qiáng)制返回。 圖 47 作品簡(jiǎn)介二級(jí)菜單圖 對(duì)于制作一個(gè)重要的二級(jí)菜單“洗衣流程”。需要能設(shè)置并顯示：洗衣量、洗滌、漂洗、甩干、停止及倒計(jì)時(shí)。 如圖 48 所示。 于是，我設(shè)置洗衣量為三個(gè)選項(xiàng)：少、中、多。用戶(hù)根據(jù)需要來(lái)選擇。對(duì)于洗滌、漂洗。用戶(hù)可以設(shè)置相應(yīng)的洗衣時(shí)間及次數(shù)。對(duì)應(yīng)的時(shí)間可選為 15 分鐘。對(duì)應(yīng)的次數(shù)可選為 5。 最后，都設(shè)置完畢，會(huì)彈出一個(gè)確認(rèn)的對(duì)話(huà)框。這時(shí)， 按下確認(rèn)鍵，就會(huì)計(jì)算剩余所需時(shí)間并開(kāi)始按照設(shè)定的洗衣流程進(jìn)行。 30 圖 48 洗衣流程二級(jí)菜單圖 PWM 的生成 對(duì)于電機(jī)的操控，我花了一段時(shí)間去研究。由于 CPU自帶硬件 PWM，我一開(kāi)始準(zhǔn)備使用的。不過(guò)花了很長(zhǎng)時(shí)間也沒(méi)有弄出來(lái)。后來(lái)我使用了定時(shí)器中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的。先設(shè)定一個(gè)基礎(chǔ)時(shí)間，比如說(shuō) 1ms，每到設(shè)定的時(shí)間后，進(jìn)入中斷，計(jì)數(shù)器加一。當(dāng)計(jì)數(shù)器加到設(shè)定的值時(shí)，則可以控制相應(yīng)的輸出口置高或者置低來(lái)達(dá)到模擬 PWM的目的。對(duì)于洗滌、漂洗和甩干。我各自設(shè)置了三種模式（洗滌、漂洗、甩干）與之對(duì)應(yīng)。 在洗衣流 程中，電磁閥門(mén)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)一般是需要停下電機(jī)的。對(duì)于，進(jìn)水、出水是比較重要的。對(duì)此，關(guān)閉相應(yīng)相應(yīng)的中斷來(lái)達(dá)到目的。 報(bào)警器也是采用 PWM 驅(qū)動(dòng)。是一個(gè)無(wú)源蜂鳴器。為了防止與電機(jī)的干擾，我又另外使用了一個(gè)定時(shí)器來(lái)解決。 AD 童鎖的設(shè)計(jì) 對(duì)于童鎖功能，我是使用了 AD 作為驗(yàn)證。電路板上，我使用了一個(gè) USB 接口，將其中的 DATA+與單片機(jī)的 AD 口相連，另外，自己拿萬(wàn)用板制作了一個(gè)“鑰匙”，如圖 49 所示。 上面焊接了一個(gè)電位器分壓來(lái)調(diào)節(jié)電壓值。然后在程序中的開(kāi)機(jī)時(shí)，設(shè)置了一個(gè)認(rèn)證界面， 如圖 410。 只有插入 鑰匙并且在設(shè)定的阻值范圍內(nèi)，才能夠認(rèn)證成功并進(jìn)入一級(jí)菜單， 如圖 411。否則會(huì)提示認(rèn)證失敗，如圖 412。 31 圖 49 “鑰匙”圖 圖 410 認(rèn)證圖 1 圖 411 認(rèn)證圖 2 32 圖 412 認(rèn)證圖 3 至此，所有的基本調(diào)試介紹完畢。 33 結(jié)論 經(jīng)過(guò)三個(gè)星期的時(shí)間完成了基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)是基于單片機(jī)及其接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)綜合應(yīng)用的設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了對(duì)洗衣機(jī)整個(gè)洗衣過(guò)程的控制包括用戶(hù)參數(shù)輸 入、洗滌、漂洗、脫水和結(jié)束五個(gè)階段?？刂葡到y(tǒng)主要由電源電路、控制電路兩大模塊構(gòu)成。電源電路為控制電路提供穩(wěn)定的5V 直流電壓，為電動(dòng)機(jī)提供 的直流電壓；控制電路負(fù)責(zé)控制洗衣機(jī)的工作過(guò)程，主要由 STM32F103CBT6 單片機(jī)、 12864 液晶、按鍵、蜂鳴器、 LED 指示燈、電動(dòng)機(jī)、進(jìn)水排水電磁閥組成。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中參考了大量相關(guān)的中文和外文資料以及各芯片的廠(chǎng)家數(shù)據(jù)手冊(cè)， 選擇相關(guān)的芯片并了解了其技術(shù)指標(biāo)，最后完成相應(yīng)的模塊的原理圖及 PCB 的繪制 。 對(duì)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的作品，相對(duì)于市面上銷(xiāo)售的普通洗衣機(jī)，有以下兩個(gè) 特點(diǎn)： ，方便人員使用操作。 AD 作為童鎖認(rèn)證的裝置，使用專(zhuān)用鑰匙解鎖，對(duì)于安全性有了很大提高。 本次設(shè)計(jì)可以總結(jié)出：?jiǎn)纹瑱C(jī)的廣泛應(yīng)用使用現(xiàn)在的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)越來(lái)越方便、功能越來(lái)越好、集成度也越來(lái)越高。通過(guò)對(duì)單片機(jī)的重新編程可以很方便的改變洗衣機(jī)的功能。其次單片機(jī)和微電子等技術(shù)是密切相關(guān)的，它們?nèi)绾螒?yīng)用將直接對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果產(chǎn)生影響，應(yīng)用不同的元器件和設(shè)計(jì)方法可以使洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)果截然不同，洗衣機(jī)的性能也將有差別，同時(shí)在本設(shè)計(jì)中應(yīng)用的元器件都是單片機(jī)的應(yīng)用，使該設(shè) 計(jì)只要稍加修改就可以很方便地開(kāi)發(fā)出其他基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)。 34 致 謝 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我體會(huì)頗深，然而更重要的是在責(zé)任心的驅(qū)使下我該采用何種方法更省時(shí)省力的完成此次設(shè)計(jì)。憑著“方法總比困難多”的信念，我首先和同學(xué)分析了任務(wù)本身該從何處著手，該何時(shí)何地查找相關(guān)資料等等尋找突破，充分地解決好問(wèn)題。 對(duì)于遇到不懂的問(wèn)題我學(xué)會(huì)了在網(wǎng)上、書(shū)上查資料。并向很感謝我的輔導(dǎo)老師吳老師及教研室的其他老師，給了我很多有用的建議。抓緊設(shè)計(jì)的每分每秒。 對(duì)于以上之粗淺體會(huì)進(jìn)一步的總結(jié)和提高，需要有更多的 社會(huì)實(shí)踐來(lái)提供，我也相信在不久的將來(lái)踏入社會(huì)，類(lèi)似這樣的設(shè)計(jì)絕不在少數(shù)，只要我們努力學(xué)習(xí)、勇于實(shí)踐、勤學(xué)好問(wèn)我們就會(huì)懂得以前不明白或不懂的道理，就會(huì)很快地成長(zhǎng)和成熟起來(lái)。我也相信憑著我自強(qiáng)不息勇于拼搏的精神一定能夠很快的適應(yīng)類(lèi)似設(shè)計(jì)的需要，適應(yīng)這個(gè)多變的社會(huì)，充分發(fā)揮長(zhǎng)處朝我們的方向不斷前進(jìn)前進(jìn)再前進(jìn)！ 35 參考文獻(xiàn) [1] 康華光 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分．北京 ： 高等教育出版社， 2020． [2] 康華光 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分．北京 ： 高等教育出版社， 2020． [3] 胡向東．傳感器與檢測(cè)技術(shù)．北京 ：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020． [4] 劉松，曹金玲．單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020． [5] 蒙博宇． STM32 自學(xué)筆記．北京：航空航天大學(xué)出版社， 2020． [6] 王治剛．單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)訓(xùn)．北京：清華大學(xué)出版社， 2020. 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