秀操作：從硬件到軟件，一個(gè)外包產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程
[導(dǎo)讀]二姨的外包平臺(tái)越來越規(guī)范化了，很多小伙伴都希望在工作之余的空閑時(shí)間做一些外包項(xiàng)目。
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這個(gè)設(shè)備需要對(duì)工業(yè)電源的輸出進(jìn)行OCP,OVP,OTP檢測(cè)等相關(guān)功能，并對(duì)相關(guān)測(cè)試量的信息實(shí)時(shí)顯示在數(shù)碼管（由于是幾年前的設(shè)備，液晶比較貴，只能選擇數(shù)碼管的）。由于客戶給出的信息比較寬泛，所以設(shè)計(jì)起來比較自由，首先完成基本參數(shù)的定義，完成原理圖和PCB的設(shè)計(jì)。
一，基本參數(shù)
1.額定電壓：220V 2.額定頻率：50Hz 3.額定功率：20W 4.輸入信號(hào)：由連接器接到相應(yīng)的檢測(cè)負(fù)載 CN1：電源負(fù)載1溫度傳感器 CN2：電源負(fù)載2溫度傳感器 CN3：電源負(fù)載1電流檢測(cè)信號(hào) CN4：電源負(fù)載2電流檢測(cè)信號(hào) KEY1：Stop按鍵 KEY2：Dec按鍵 KEY3：Inc按鍵 KEY4：Star按鍵 5.輸出控制： SEG1：溫度顯示數(shù)碼管 SEG2：電流顯示數(shù)碼管 CN5：電源負(fù)載1 PWM控制信號(hào) CN6：電源負(fù)載2 PWM控制信號(hào) CN7：散熱風(fēng)扇PWM控制信號(hào) CN8：水冷泵PWM控制信號(hào) led1：關(guān)斷指示燈(紅色) led2：電源負(fù)載1正常工作指示燈（綠色） led3：電源負(fù)載2過熱指示燈（黃色） led4：電源負(fù)載1正常工作指示燈（綠色） led5：電源負(fù)載2過熱指示燈（黃色）
相關(guān)的輸出控制單元，比如散熱風(fēng)扇，水冷泵，數(shù)碼顯示管，都是安裝在客戶工業(yè)電源的外觀結(jié)構(gòu)上面，用線束和開發(fā)的控制板連接到一起，隨后和客戶定義了這些控制單元的DC電壓，開始進(jìn)行原理如的設(shè)，使用AD繪制。根據(jù)相關(guān)功能的需求，使用STM32F103C8可以滿足需求，而且也沒有overdesign，基本所有的外設(shè)都用上了。
AC-DC電源部分TNY278為電源芯片，輸出DC-12V，隨后選用LDO輸出DC-5V。雖然12V轉(zhuǎn)3V3的壓差畢竟大，但經(jīng)過計(jì)算3V3的耗電50mA左右，LDO芯片功耗越過400mW左右，選用TO220的插件封裝，再加裝散熱片可以滿足要求。以下是電源部分的電路圖
關(guān)于layout圖紙參考意義就不是很大，由于我們是小樣產(chǎn)品，不會(huì)有EMC和安規(guī)認(rèn)證方面的要求，所以畫的圖紙就很粗糙，就不在這里展示了，哈哈。完成了layout后，發(fā)到大家都喜歡打板的廠家-嘉立創(chuàng)，五天后就收到了板子，手工焊接完成，由于電源是很成熟的方案，只要元件不焊接錯(cuò)誤，基本可以保證一次輸出成功。果然測(cè)試輸出電壓12V,5V,3V3，一次過，沒有什么問題?？蛻粢膊粚?duì)紋波，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性，環(huán)路穩(wěn)定性有指標(biāo)性的要求，只要求功能正常就可以。所以對(duì)硬件就沒有過多的調(diào)試，就開始進(jìn)行軟件的編寫。
關(guān)于軟件怎么實(shí)現(xiàn)，這就要安裝客戶的要求詳細(xì)實(shí)現(xiàn)，通過和客戶多次討論，了解到這個(gè)控制板需要實(shí)現(xiàn)的控制邏輯。
二，控制邏輯
以下是相關(guān)外設(shè)對(duì)軟件的定義：
1. 控制芯片：STM32F103C8T6
2. 溫度檢測(cè)：
（1）溫度傳感器CN1和CN2實(shí)時(shí)檢測(cè)功率負(fù)載1和功率負(fù)載2散熱片的溫度，通過AD采樣轉(zhuǎn)換后，對(duì)應(yīng)R-T表計(jì)算溫度，將當(dāng)前較高溫度顯示在數(shù)碼管SEG2。
（2）溫度傳感器CN1和CN2實(shí)時(shí)檢測(cè)功率負(fù)載1和功率負(fù)載2散熱片的溫度。當(dāng)采集溫度高于設(shè)定安全溫度（85℃），對(duì)應(yīng)路黃色指示燈亮（led3、led5），對(duì)應(yīng)路PWM輸出為0，對(duì)應(yīng)路綠色指示燈滅（負(fù)載2、led4），進(jìn)行過熱報(bào)警和保護(hù)，并將當(dāng)前較高溫度顯示在數(shù)碼管SEG2，數(shù)碼管SEG2按照亮0.5秒關(guān)0.5秒的頻率閃爍提示。
（3）當(dāng)溫度降低至安全窗口之下（55℃），取消報(bào)警狀態(tài)，PWM按之前設(shè)定輸出，數(shù)碼管和指示燈恢復(fù)正常顯示。
（4）根據(jù)CN1、CN2所檢測(cè)當(dāng)前溫度，應(yīng)在CN7、CN8輸出適當(dāng)PWM波，調(diào)節(jié)散熱風(fēng)扇和水冷泵轉(zhuǎn)速，以維持功率負(fù)載1和功率負(fù)載2溫度在適當(dāng)范圍。
3.電流輸出：
（1）按KEY4，CN5、CN6按照設(shè)定電流值和“PWM-電流對(duì)應(yīng)表”，輸出一定占空比PWM波。
（2）定期（10ms）檢測(cè)輸入CN3、CN4當(dāng)前電流值。當(dāng)某路電流和設(shè)定電流值有偏差（超過±100mA），將提高或者減少該路（CN5、CN6）輸出PWM波占空比，從而保證電源芯片輸出恒定電流。
（3）按鍵KEY2提高功率負(fù)載1和功率負(fù)載2電流設(shè)定值，數(shù)碼管SEG1以0.5s間隔閃爍顯示設(shè)定電流值，CN5、CN6輸出仍按照之前設(shè)定電流進(jìn)行輸出和反饋調(diào)節(jié)，然后按下KEY4，修改CN5、CN6 PWM輸出，同時(shí)開始反饋調(diào)節(jié)。
（4）按鍵KEY3降低功率負(fù)載1和功率負(fù)載2電流設(shè)定值，數(shù)碼管SEG1以0.5s間隔閃爍顯示設(shè)定電流值，CN5、CN6輸出仍按照之前設(shè)定電流進(jìn)行輸出和反饋調(diào)節(jié)，然后按下KEY4，修改CN5、CN6 PWM輸出，同時(shí)開始反饋調(diào)節(jié)。
（5）KEY2或KEY3最后一次按鍵后，10秒內(nèi)不按下按鍵KEY4，當(dāng)前按鍵KEY2和KEY3設(shè)定無效，數(shù)碼管SEG1停止閃爍，顯示之前設(shè)定值。
（6）按下按鍵KEY1，停止CN4、CN5輸出PWM波，也即無電流輸出，負(fù)載1點(diǎn)亮，負(fù)載2、led4滅，led3、led5仍按照溫度檢測(cè)規(guī)則顯示。
（7）關(guān)閉電流輸出后，按下按鍵KEY4，將按照當(dāng)前設(shè)定值，CN5、CN6再次輸出PWM波，同時(shí)開始反饋調(diào)節(jié)。
俗話說工欲善其事必先利其器，完成了軟件控制邏輯的定義，就可以具體進(jìn)行軟件代碼的編寫。
三 軟件編寫
使用STM32的開發(fā)工具進(jìn)行代碼的編寫，借鑒原子哥的例程，在相關(guān)的原子哥的例程上面開發(fā)，相信很多人都有這經(jīng)歷，畢竟站在巨人的肩膀上面可以看得更遠(yuǎn)，哈哈；
在這個(gè)產(chǎn)品中，用到ADC采樣，PWM調(diào)節(jié)，數(shù)碼管控制，按鍵掃描控制等相關(guān)功能，所以以下的子函數(shù)需要用到，具體的代碼就不在帖子中就一一列出來，隨后會(huì)作為附件呈現(xiàn)出來的，
對(duì)相關(guān)子函數(shù)進(jìn)行調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)功能后。就開始Main函數(shù)的編寫，調(diào)用子函數(shù)實(shí)現(xiàn)軟件控制邏輯中要求的功能。具體代碼如帖子中呈現(xiàn)出來的，由于當(dāng)時(shí)完全是仿照例程寫的，所以寫的不是很規(guī)范，但是最后產(chǎn)品是完整跑起來了，作為送樣的產(chǎn)品也達(dá)到了要求的，哈哈！
main函數(shù)也有些長(zhǎng)，貼了三次完整的代碼，網(wǎng)頁(yè)都被卡死了，隨便貼兩端代碼做個(gè)示例的，其他code只能作為附件上傳的.還有相關(guān)的數(shù)碼管，溫度傳感器的資料也附上，供有需要的小伙伴使用。
完成代碼的編寫，燒錄進(jìn)電路板后，相關(guān)功能符合要求。生產(chǎn)了十幾套產(chǎn)品，送給客戶展示，符合要求了。
這個(gè)產(chǎn)品從硬件到軟件的設(shè)計(jì)都不太復(fù)雜，在學(xué)校也有足夠多的時(shí)間慢慢琢磨，所以做出來的產(chǎn)品沒有出紕漏。但這僅僅是展示樣機(jī)，還不能算消費(fèi)的產(chǎn)品，所以有差距的。這里呈現(xiàn)僅僅給大家做一個(gè)參考的！
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