【導(dǎo)讀】童鎖認(rèn)證電路的設(shè)計，實現(xiàn)了對洗衣機(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題而特別設(shè)計的。軟件部分的設(shè)計包括：。要過程控制及顯示。通過Keil軟件編程來控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)、12864液晶顯示等主要動。其中液晶菜單界面的顯示設(shè)計是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采用12864液晶的圖形顯示功能，通過不同的反白及非反白圖片之間的切換，設(shè)計了良好的人機(jī)交互界面。

　　

【正文】 。不過需要注意的是，對于 PCB 庫也要仔細(xì)的檢查。如果出錯，則制作出來的電路板也就會出錯，造成時間、精力、金錢上的浪費(fèi)。 圖 43 數(shù)據(jù)手冊中的繼電器尺寸圖 25 圖 44 MAX3232 芯片封裝圖 PCB 基本布線規(guī)則 將制作好的 PCB 封裝庫與原理圖的元器件對應(yīng)后，就可以直接將對應(yīng)的 PCB 封裝導(dǎo)入到 PCB 圖中。由于我設(shè)計的系統(tǒng)是一個低速系統(tǒng)，所以沒有考慮到 EMC 等設(shè)計規(guī)則。將封裝排列好，根據(jù)相應(yīng)的電氣連接線將引腳之間連接好。 注意不要有銳角。另外，電源線應(yīng)該設(shè)計的粗一點，一般要求是對于 500mA 的電流，線寬應(yīng)為20mil 左右（ ）。信號線則可以相對細(xì)一些。根據(jù)不同情況來定。 最后制作好定位孔及挖空一個電機(jī)放置槽后， PCB 板的設(shè)計基本上就初步完成了。使用規(guī)則檢查一遍，看看有沒有電氣引腳沒有連接上的。改好后，就可以發(fā)網(wǎng)上專門的 PCB 加工商進(jìn)行加工。效果圖見附錄三。 硬件檢測 俗話說，一個成熟的項目，大部分時間和精力都是花在了調(diào)試上。這對于更新系統(tǒng)功能及削減 BUG 是必須經(jīng)歷的過程。對于調(diào)試，只有硬件通過檢測沒問題 ，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題后，才能和軟件結(jié)合起來調(diào)試。我按照以下三步進(jìn)行硬件調(diào)試： 第一步，核對元器件的型號并查看元件是否都焊接完畢，確認(rèn)沒有遺漏。 第二步，在沒有通電前，使用萬用表測試元件的引腳有沒有沒有焊接好。注意 26 電源的正負(fù)極以及電源之間是否有短路問題。 第三步，通電后，首先燒寫一個測試程序，比如流水燈?？纯磫纹瑱C(jī)能不能正常工作。再之后燒寫每一個模塊的程序，單獨檢測這個模塊的硬件。如果能達(dá)到要求，則可 以斷定這個模塊的硬件是合格的。如果達(dá)不到要求，則需要檢測相應(yīng)的硬件問題。 經(jīng)過以上硬件都檢測完畢，沒有問題。接下來我就進(jìn)入到軟件環(huán)節(jié)。 軟件調(diào)試 對于復(fù)雜一點的系統(tǒng)，如果有硬件仿真器的就用硬件仿真器進(jìn)行調(diào)試。如果沒有，就用軟件仿真或者串口來進(jìn)行調(diào)試。軟件調(diào)試主要是對于邏輯問題上的修改。使用硬件仿真器，并且在有問題的地方設(shè)置斷點。然后再斷點處，一步一步執(zhí)行程序，就可以非常方便地發(fā)現(xiàn)問題。單步和斷點調(diào)試后，還應(yīng)進(jìn)行連續(xù)調(diào)試，因為單片機(jī)的運(yùn)行是在嚴(yán)格的時序下進(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。沒問題才表示調(diào)試完成。 菜單界面的制作 對于程序的調(diào)試，主要是集中在菜單界面的制作上。 對于菜單界面，我首先想到了這款液晶的繪圖功能?？梢詫⒚恳患壊藛沃谱鞒上鄳?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、右按鍵來選擇菜單時，就可以使用相應(yīng)的圖片來進(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， 如圖 45 所示。 對于同一菜單的反白與非反白圖也另外進(jìn)行了編號。通過這兩組編號，來記憶相應(yīng)的操作。通過加、減運(yùn)算來轉(zhuǎn)換編號以此來改變相應(yīng)的顯示。 并且加入了相應(yīng)的判斷，防止編號溢出。 我一共制作了三組菜單，分別是“洗衣流程”、“功能設(shè)置”、“作品簡介”。這樣，第一級菜單就制作完畢。 如圖 46 所示。 27 圖 45 一級菜單圖 28 圖 46菜單 流程 圖 接著，著手制作二級菜單界面，首先我準(zhǔn)備先從最簡單的“作品簡介”開始。想著做出那種電子書的效果。通過上、下鍵可以滾動文字顯示，左、右鍵來實現(xiàn)翻頁效果。如果顯示完，按上、下鍵則不會繼續(xù)。按確認(rèn)鍵進(jìn)入或退出二級界面。 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，要制作很多圖片，占用很大的存儲空間。另一方面，如果要對文字進(jìn)行修改的話，又需要重新制作圖片，不利于以后的修改。 于是我想到 12864 液晶的字庫功能，由于我使用的 12864 液晶是帶字庫的?？?29 以直接輸入相應(yīng)文字的 ASCII 碼來顯示對應(yīng)的文字。并且輸入相應(yīng)的地址，可以使文字從對應(yīng)的地址開始顯示。這樣就方便多了，我通過一定的算法，將一段文字拆開，并將沒段文字做上編號并賦予相應(yīng)的顯示地址。當(dāng)按上、下、左、右鍵時，實時改變每一段文字的編號及地址 就能完成符合要求的顯示。對于確認(rèn)鍵返回主菜單。我思考了很久，沒想到好的方法，使用了 goto 語句進(jìn)行強(qiáng)制返回。 圖 47 作品簡介二級菜單圖 對于制作一個重要的二級菜單“洗衣流程”。需要能設(shè)置并顯示：洗衣量、洗滌、漂洗、甩干、停止及倒計時。 如圖 48 所示。 于是，我設(shè)置洗衣量為三個選項：少、中、多。用戶根據(jù)需要來選擇。對于洗滌、漂洗。用戶可以設(shè)置相應(yīng)的洗衣時間及次數(shù)。對應(yīng)的時間可選為 15 分鐘。對應(yīng)的次數(shù)可選為 5。 最后，都設(shè)置完畢，會彈出一個確認(rèn)的對話框。這時， 按下確認(rèn)鍵，就會計算剩余所需時間并開始按照設(shè)定的洗衣流程進(jìn)行。 30 圖 48 洗衣流程二級菜單圖 PWM 的生成 對于電機(jī)的操控，我花了一段時間去研究。由于 CPU自帶硬件 PWM，我一開始準(zhǔn)備使用的。不過花了很長時間也沒有弄出來。后來我使用了定時器中斷來實現(xiàn)的。先設(shè)定一個基礎(chǔ)時間，比如說 1ms，每到設(shè)定的時間后，進(jìn)入中斷，計數(shù)器加一。當(dāng)計數(shù)器加到設(shè)定的值時，則可以控制相應(yīng)的輸出口置高或者置低來達(dá)到模擬 PWM的目的。對于洗滌、漂洗和甩干。我各自設(shè)置了三種模式（洗滌、漂洗、甩干）與之對應(yīng)。 在洗衣流 程中，電磁閥門運(yùn)轉(zhuǎn)的同時一般是需要停下電機(jī)的。對于，進(jìn)水、出水是比較重要的。對此，關(guān)閉相應(yīng)相應(yīng)的中斷來達(dá)到目的。 報警器也是采用 PWM 驅(qū)動。是一個無源蜂鳴器。為了防止與電機(jī)的干擾，我又另外使用了一個定時器來解決。 AD 童鎖的設(shè)計 對于童鎖功能，我是使用了 AD 作為驗證。電路板上，我使用了一個 USB 接口，將其中的 DATA+與單片機(jī)的 AD 口相連，另外，自己拿萬用板制作了一個“鑰匙”，如圖 49 所示。 上面焊接了一個電位器分壓來調(diào)節(jié)電壓值。然后在程序中的開機(jī)時，設(shè)置了一個認(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)入一級菜單， 如圖 411。否則會提示認(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)過三個星期的時間完成了基于單片機(jī)的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計，本系統(tǒng)是基于單片機(jī)及其接口技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)綜合應(yīng)用的設(shè)計。實現(xiàn)了對洗衣機(jī)整個洗衣過程的控制包括用戶參數(shù)輸 入、洗滌、漂洗、脫水和結(jié)束五個階段?？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)的工作過程，主要由 STM32F103CBT6 單片機(jī)、 12864 液晶、按鍵、蜂鳴器、 LED 指示燈、電動機(jī)、進(jìn)水排水電磁閥組成。在系統(tǒng)設(shè)計中參考了大量相關(guān)的中文和外文資料以及各芯片的廠家數(shù)據(jù)手冊， 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 。 對于本次畢業(yè)設(shè)計的作品，相對于市面上銷售的普通洗衣機(jī)，有以下兩個 特點： ，方便人員使用操作。 AD 作為童鎖認(rèn)證的裝置，使用專用鑰匙解鎖，對于安全性有了很大提高。 本次設(shè)計可以總結(jié)出：單片機(jī)的廣泛應(yīng)用使用現(xiàn)在的電子產(chǎn)品設(shè)計越來越方便、功能越來越好、集成度也越來越高。通過對單片機(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)用將直接對設(shè)計結(jié)果產(chǎn)生影響，應(yīng)用不同的元器件和設(shè)計方法可以使洗衣機(jī)的設(shè)計結(jié)果截然不同，洗衣機(jī)的性能也將有差別，同時在本設(shè)計中應(yīng)用的元器件都是單片機(jī)的應(yīng)用，使該設(shè) 計只要稍加修改就可以很方便地開發(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)計讓我體會頗深，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省力的完成此次設(shè)計。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，該何時何地查找相關(guān)資料等等尋找突破，充分地解決好問題。 對于遇到不懂的問題我學(xué)會了在網(wǎng)上、書上查資料。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)計的每分每秒。 對于以上之粗淺體會進(jìn)一步的總結(jié)和提高，需要有更多的 社會實踐來提供，我也相信在不久的將來踏入社會，類似這樣的設(shè)計絕不在少數(shù)，只要我們努力學(xué)習(xí)、勇于實踐、勤學(xué)好問我們就會懂得以前不明白或不懂的道理，就會很快地成長和成熟起來。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)類似設(shè)計的需要，適應(yīng)這個多變的社會，充分發(fā)揮長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)與實訓(xùn)．北京：清華大學(xué)出版社， 2020. [7] 周航慈 . 單片機(jī)程序設(shè)計基礎(chǔ)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1997. [8] 彭為 . 單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計實例精講．北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [9] 盧艷軍 . 單片機(jī)基本原理及應(yīng)用系統(tǒng)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [10] 周美娟等 . 單片機(jī)技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計．北京：清華大學(xué)出版社， 2020. [11] 永權(quán) . 單片機(jī)與家用電器智能化技術(shù)．北京：電子工業(yè)出版社 ,1995. [12] 丁元杰 . 單片微機(jī)原理及應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020． [13] 林全新 ， 蘇麗娟 . 單片機(jī)原理與接口技術(shù) .北京：人民郵政出版社， 2020． [14] 趙 秀菊等 . 單片微機(jī)與測控技術(shù) .南京：東南大學(xué)出版社， 1996． [15] Phillip E． Allen. Analog Circuit Design． UK： Oxford University Press， 2020． [16] Guiyun Tian． Foundation and Application of Microcontroller． Beijing： Higher Education Press， 2020． 36 附錄一 總體設(shè)計原理圖 37 附錄二 主板 PCB 圖 38 附錄三 主板 PCB 實物圖 39 附錄四 實物圖 40 附錄四 主程序流程 圖