概述
本文主要讲述的是一款用于消毒的消毒喷雾系统，当然该系统也能用于各种开发领域上。本系统能实现物理开关和软件开关来进行多个档位控制，总共拥有5个档位控制，能喷出从0到100%5种不同的喷雾量，并且能实时监测水箱中的消毒水位，当水位低于阈值时可关闭喷雾并上报信息提示报警。
一.硬件选型
在本次开发中用到的硬件不多，主要是以软件设计逻辑为主：
（1）水箱：用于贮存消毒水；
（2）干簧管：压力传感器，用于检测水位，当水位低于阈值时，压力小于干簧管设定值，干簧管输出低电平，反之则输出高电平；
（3）LED灯x2：红黄两根二极管，用来显示水箱水位状态，根据干簧管输出电平，软件判断并控制两个灯，黄灯代表水位正常，红灯代表水位过低；
（4）喷雾器：用于喷射消毒喷雾，可通过控制输出电压控制喷雾量，工作周期为10.2ms；
（5）风扇：把喷雾器的喷雾往上吹；
（6）可变电阻开关：零件型号为B5K，物理开关，可通过调节可变电阻开关的电阻值，实现不同档位的控制；
（7）STM32F4：32位MCU，控制多个外设，实现功能。
二.软件设计
在准备好上述硬件条件后，就可以进行软件的设计开发了。首先来看看要实现哪些功能：
1.喷雾功能：
使用定时器，设置周期为10.2ms，开启PWM输出，5挡控制可以根据PWM比较输出实现；5档输出分别为20%，40%，60%，80%和100%输出
2.多档控制：
（1）物理开关控制：这里的物理开关用的是一个型号为B5K的三脚可变电阻调节器，产品上有个旋钮，可以选择改变电阻值；在程序上，可以通过设置STM32的ADC接口，通过ADC采集B5K上的电压值，不同的电阻值对应不同电压，把这电压值分成5个等次，可通过判断B5K处于哪个电压值范围，从而软件选择对应的喷雾档位。
（2）软件开关控制：在喷雾系统上有个上位机（安卓屏），主要通过串口RS232连接，可通过STM32的USART1设置，实现串口通信，根据上位机发送的命令触发串口中断，实现5档控制；可自己定义通信协议命令，共8条，分别为：1~5档命令，开始命令，关闭命令和报警命令。
在这里我设置的命令结构是：帧头+长度+命令位+应答位+校验位
（3）交叉开关控制：那么问题来了，同时有物理开关和软件开关，那么哪个先哪个后，不怕乱？
解决方法：首先给创建一个BUF来记录档位的开关事件，5个档位代表5个事件，在进入控制API的时候，首先根据开关标志位判断是物理开关还是软件开关，判断后进入相应的处理函数：比如进入软件开关：根据串口命令认定为1挡，则BUF里事件更新为1档事件，然后跳出处理函数，判断上一次BUF事件和这次BUF是否一致，不一致则档位发生变化，控制输出。不管是物理开关还是软件开关，只要改变档位，则BUF事件更新，改变输出量。
这种方法比较实用，较设置优先级控制适用性强。
（4）优先级考虑：上述也说过，该方法适用性差，不过还是讲讲
控制原理：设置软件开关是比物理开关优先级高。当开启喷雾时，需要软件开启喷雾开关，才能进行进行物理控档或者软件控档，一旦同时调节档位，以软件档位为准。缺点：要先软件开关才能动物理的，还不如直接物理控制。
控制原理：设置物理开关是比软件开关优先级高。当开启喷雾时，需要物理开启喷雾开关，才能进行进行物理控档或者软件控档，一旦同时调节档位，以物理档位为准。缺点：一旦物理开关烧了，直接废掉。
3.水位监测功能：
利用干簧管的重力感应来感应水位，一定水位超过干簧管的压力阈值，干簧管输出低电平，反之则输出高电平。同时在干簧管外接两个LED灯电路，当干簧管输出低电平时，点亮黄灯，反之则红灯。在程序上，水位检测摆在第一位，通过软件获取干簧管电平值，判断是否进入喷雾开关程序。
4.辅助功能：
辅助功能分为移动水位补偿功能和档位记录功能：
（1）移动水位补偿功能：在水箱移动过程中，水会晃，如果水位在接近临界值的时候，水位晃动低于设定水位，系统上报，关闭喷雾。这样就很不方便了，会经常喷喷停停，所以就要做个补偿功能，加入定时器和记录事件，没1秒记录一次水位值，并且每次记录都要和前一次对比。一旦超过10秒记录对比都是一样的，证明是真的没水了。
（2）档位记录功能：当遇到没水或者断电的时候，该系统所有功能都会关闭，缓存都会释放。档位还在设置的值，但是恢复上电或者加上水后，却不会喷雾。这是因为记录档位的buff已经被释放掉了，所以我们在设置档位记录buff的时候，需要volatile或者XDATA把buff记录在堆区地址上，该地址不会随程序跑完而释放。
三.流程图
四.部分程序控制
1.喷雾功能：
Spray.c
#define SPRAY_OUT(value) TIM_SetCompare2(TIM2, value)
void SprayInit(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_TIM2);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=84-1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=10199;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);
TIM_OC2PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);
TIM_ARRPreloadConfig(TIM2,ENABLE);
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //ê1?üTIM3
}
/***********************************************************************
fuction: SprayOut
param: SprayOut value
return: none
**************************************************************************/
void SprayOut(u16 value)
{
if(value<WATER_ZERO)
value= 0;
else
{
value= (value> WATER_MIN)? value:WATER_MIN;
value= (value< WATER_MAX)? value:WATER_MAX;
}
SPRAY_OUT(value);
}
2.多档控制：
(1)物理开关控制:
/***********************************************************************
fuction: 物理控制开关
param: none
return: none
**********************************************************************/
static void B5KControl(void)
{
float adc;
u16 sprayValue;
adcx=GetAdcAverage(ADC_Channel_4,15);
adc = adcx*(3.3/4096);
adcx= (adc/VOLTAGE);//计算改变,电阻电压占总电压的百分比，获取百分比值
sprayValue= (u16)(adcx*WATER_MAX); //计算最大水量的百分比
SprayOut(sprayValue);;
}
(2)软件开关控制:
/***********************************************************************
fuction: 软件开关控制:
param: none
return: none
**********************************************************************/
static void SoftControl(void)
{
if(UsartTag == 1)
{
if(gears==0 || gears>5) //gears档位记录事件
SPRAY_OUT(0);
else
{
switch(gears)
{
case min: SPRAY_OUT(WATER_MIN); break;
case sml: SPRAY_OUT(WATER_SML); break;
case mid: SPRAY_OUT(WATER_MIDDLE); break;
case lar: SPRAY_OUT(WATER_LARG); break;
case max: SPRAY_OUT(WATER_MAX); break;
default: SPRAY_OUT(0); break;
}
}
}
else
SPRAY_OUT(0);
}
(3)交叉开关控制:
/***********************************************************************
fuction: 可调开关和上位机通信，谁挡位高输出哪个
param: none
return: none
**********************************************************************/
static void Cross_Spray(void)
{
static u8 flag = 0;
if(Usart_Tag)
{
flag = gears;
if(flag>3) flag = 0;
Usart_Tag = 0;
}
else
{
B5KControl();
FAN_ON;
if( (B5KgearsFlag != Gearsbuf[0]))
{
flag = B5KgearsFlag;
Gearsbuf[0] = B5KgearsFlag;
}
}
switch(flag)
{
case zero: SPRAY_OUT(0); break;
case min: SPRAY_OUT(WATER_MIN); break;
case mid: SPRAY_OUT(WATER_MIDDLE); break;
case max: SPRAY_OUT(WATER_MAX); break;
default: SPRAY_OUT(0); break;
}
}
3.水位监测功能：
/***********************************************************************
fuction: Check Water low or heavy
param: none
return: none
***********************************************************************/
void WaterCheck(void)
{
u8 i;
static u8 sprcount;
while(1)
{
if(WATER == 0)
{
RED_LED_OFF;
YELLOW_LED_ON;
otherFuction();
}
else
{
delay_ms(200);
sprcount++;
if(sprcount==4)
{
RED_LED_ON;
YELLOW_LED_OFF;
FAN_OFF;
sprcount = 0;
gearsFlag = 0;
for(i=0;i<7;i++)
usart1_send(Waterbuf[i]);
delay_ms(1000);
}
}
}
导入
具体代码后面会上传。