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一、项目简介

        使用STM32F103C8T6、舵机、继电器、加热片、蜂鸣器、两个按键、LCD及DHT11传感器等硬件。进一步，结合FreeRTOS和状态机等软件实现了一个微波炉系统；实现的功能包含：人机交互、时间及功率设置、异常情况处理及固件升级等。

二、功能需求

     （一）、初始状态
        1、当STM32初始化后，LCD显示LCD屏幕显示欢迎界面（例如“Microwave Demo V1.1”），持续2秒后进入待机模式；
        2、LED状态：腔体内部LED灯常亮（模拟门未关闭时的照明）；
        3、舵机状态：SG90舵机处于“开门”位置（角度0°，门锁未闭合）。
    （二）、用户操作流程
        1、用户手动关闭门，第一次按下按键KEY1关门，舵机旋转90°代表关闭，此时LED灯灭；
        2、LCD显示默认时间和加热功率挡位：倒计时为0s；功率挡位为Medium；
        3、用户短按KEY2开始设置倒计时，此时LCD打印“time setting”,然后通过再次短按
        KEY2循环切换倒计时打印在LCD屏幕上，短按一次加20s，最大为60s;设置好时间后长按              KEY2切换功率设置，此时LCD打印“Power setting”，然后通过短按KEY2循环切换加热挡位           打印在LCD屏上（low/medium/high可选择），之后继续长按KEY2，又切换到“time setting”。
        4、选择好时间及挡位后启动加热：
            （1）长按KEY1启动加热，此时PWM开始控制加热片；
            （2）转盘（用360°sg90舵机模拟）以恒定速度旋转；
            （3）蜂鸣器短鸣两声“滴滴”代表开始运行；
            （4）倒计时启动打印在LCD上；
            （5）用DHT11实时显示温度在LCD上；
            （6）LCD显示状态“Heating”表示正在加热。
        5、加热完成
            （1）倒计时归零，PTC加热片断电；
            （2）转盘停止旋转；
            （3）蜂鸣器短鸣三声“滴滴滴”代表结束；
            （4）打印时间及温度在LCD上；
            （5）打印“completed”状态在LCD上。
        6、当第5步加热完成之后，门自动打开，此时LED灯亮；LCD显示默认时间设置及挡位设置。
    （三）、异常情况处理流程
        1、加热过程中断情况：
            （1）当加热过程中，用户按下KEY1开门，此时加热片断电，转盘停止，LED灯亮起；
            （2）倒计时暂停在LCD屏上，并且显示“Heating stopped!”;
        2、恢复加热：
            （1）用户按下KEY1关闭门，LED灯熄灭，需再次长按KEY1才能启动加热操作并且继续倒计时。
        3、温度过高：
            （1）DHT11监测温度超过设定阈值，此时加热片断电，转盘停止，LED灯亮起,门自动打开；
            （2）蜂鸣器短鸣四声“滴滴滴滴”；
            （3）LCD打印“Heating stopped!”。
        4、门未关闭时启动：
            （1）蜂鸣器短鸣一声，加热片和转盘不工作；
            （2）LCD屏打印“Close door first”。
    （四）、固件更新功能
        （1）通过串口加DMA接收APP升级程序；
        （2）编写Bootloader任务，将APP程序从RAM写到Flash上；
        （3）设置SP及PC寄存器，重定向中断向量表；
        （4）跳转到APP程序执行。

三、软件架构

四、硬件接线图

五、硬件设计

1、180°舵机驱动

        舵机的控制通常要求约20ms的参考脉冲，其高电平区间通常为0.5-2.5毫秒，其总间距为2ms。而1.5ms转90度，因此也就是需要百分之五的占空比转90度，其舵机转动角度与脉冲宽度关系如图所示：

2、360°舵机驱动

        

        其他硬件比较简单，不再过多叙述。

六、软件设计

        设计亮点如下：

        （1）使用面向对象思想编写BSP，方便移植以及维护，使用户仅关心接口而无需在意底层实现细节。

        （2）使用状态机来实现两个按键的多功能切换需求。

        （3）移植FreeRTOS源码并进行内核裁剪以适应STM32F103C8T6单片机。

        （4）使用二值信号量完成多任务之间同步与通信。

        （5）使用串口加DMA接收APP程序，减轻CPU负担。

        （6）编写Bootloader任务，跳转到APP程序后实现固件升级。

        （7）编写按键检测算法来识别长按/短按。

七、源代码

        以下仅展示内核裁剪的程序，完整源程序请查看笔者其他帖子进行获取。

八、调试记录

   1、程序下载进去时发生HardFault，调试一看是进入定时器中断了，说明TIM_Cmd(TIM2,DISABLE)函数不能关闭中断，仅能将定时器的计数器关闭，只能关闭中断自动触发功能，但未完全关闭中断，需要调用TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,DISABLE)函数才能完全关闭掉。重新启用时也需要再次调用该函数打开中断。
    2、当倒计时归零正常结束烹饪时，此时门会自动弹开，但是如果你现在再次短按KEY1，不会发生关门响应，这是因为没有对门状态复位。
    3、由于我使用了TIM2的中断以及两路PWM，但是我设置TIM2中断频率与TIM2的PWM频率不一致，这导致PWM无法工作，造成冲突；因此，将TIM2中断换成TIM4中断，问题解决！
 

九、实物演示

IAP

基于FreeRTOS的微波炉