基于STM32的家用真空封口機(jī)的設(shè)計(jì)摘要在現(xiàn)代家庭中，食品存儲(chǔ)和保鮮是一個(gè)重要的問(wèn)題。真空封口機(jī)作為一種常見的食品包裝設(shè)備，在延長(zhǎng)食品保存時(shí)間和保持食品新鮮方面起著關(guān)鍵作用。本項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)一款基于STM32的智能家用真空封口機(jī)，結(jié)合電氣、機(jī)械和軟件技術(shù)，使其具有自動(dòng)化、精準(zhǔn)化和用戶友好的特點(diǎn)。本文首先介紹了家用真空封口機(jī)的背景和意義，闡述了設(shè)計(jì)的需求和目標(biāo)。然后詳細(xì)描述了硬件設(shè)計(jì)，包括電路設(shè)計(jì)、真空泵控制等。接著介紹了軟件設(shè)計(jì)，包括主控程序設(shè)計(jì)、氣路控制算法、溫度控制策略等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用了STM32F103C8T6微控制器作為主控制芯片，結(jié)合傳感器反饋數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)真空封口機(jī)的控制。利用控制算法實(shí)現(xiàn)封口溫度的精確控制，同時(shí)設(shè)計(jì)了氣路控制邏輯，保證封口過(guò)程的穩(wěn)定性和可靠性。通過(guò)本文的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，成功開發(fā)了一款基于STM32F103C8T6的家用真空封口機(jī)原型。該封口機(jī)具備穩(wěn)定的封口溫度控制、精準(zhǔn)的氣路控制功能，能夠有效地完成真空封口操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)具有良好的性能和穩(wěn)定性。這款家用真空封口機(jī)的設(shè)計(jì)采用STM32F103C8T6單片機(jī)作為控制核心，通過(guò)精確的氣路控制和傳感器反饋實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。關(guān)鍵詞：STM32F103C8T6單片機(jī)；溫度控制；自動(dòng)化DESIGNOFSTM32-BASEDVACUUMSEALERFORHUMEUSEABSTRACTFoodstorageandfreshnessisanimportantissueinmodernhouseholds.Vacuumsealer,asacommonfoodpackagingequipment,playsakeyroleinprolongingfoodstoragetimeandkeepingfoodfresh.TheaimofthisprojectistodesignanintelligentSTM32-basedhouseholdvacuumsealerthatcombineselectrical,mechanicalandsoftwaretechnologiestomakeitautomated,preciseanduser-friendly.Thispaperfirstlyintroducesthebackgroundandsignificanceofthehouseholdvacuumsealer,anddescribestheneedsandobjectivesofthedesign.Thenitdescribesthehardwaredesignindetail,includingcircuitdesign,vacuumpumpcontrolandsoon.Thenitdescribesthesoftwaredesign,includingthemaincontrolprogramdesign,gascircuitcontrolalgorithm,temperaturecontrolstrategyandsoon.Inthedesignprocess,STM32F103C8T6microcontrollerisusedasthemaincontrolchip,combinedwiththesensorfeedbackdatatorealizethecontrolofthevacuumsealingmachine.Thecontrolalgorithmisusedtorealizetheprecisecontrolofthesealingtemperature,andtheaircircuitcontrollogicisalsodesignedtoensurethestabilityandreliabilityofthesealingprocess.Throughthedesignandrealizationofthispaper,aprototypehouseholdvacuumsealerbasedonSTM32F103C8T6hasbeensuccessfullydeveloped.Thesealerisequippedwithstablesealingtemperaturecontrol,accurategascircuitcontrolfunction,andcaneffectivelycompletethevacuumsealingoperation.Theexperimentalresultsshowthatthedesignhasgoodperformanceandstability.ThedesignofthishouseholdvacuumsealerusestheSTM32F103C8T6microcontrollerasthecontrolcore,andrealizestheautomatedoperationthroughthepreciseaircircuitcontrolandsensorfeedback.Keywords:stm32f103c8t6microcontroller;temperaturecontrol;automation目錄TOC\o"1-3"\h\u24479基于STM32的家用真空封口機(jī)的設(shè)計(jì) 218273摘要 22886ABSTRACT 3255461緒論 8277981.1課題來(lái)源、目的和意義 8241571.1.1課題來(lái)源 8232871.1.2課題目的 8281891.1.3課題意義 8271861.2本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 9185501.2.1主要設(shè)計(jì) 925191.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 10302382項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證 1144092.1功能要求 11225722.2設(shè)計(jì)方案 11311712.2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 1143612.2.2真空功能設(shè)計(jì) 13104442.3本章小結(jié) 1350393系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 1570853.1硬件整體設(shè)計(jì)概述及功能分析 15195073.2設(shè)備選型 15148043.2.1主控芯片 16205323.2.2電磁閥 16248623.2.3真空泵 17114733.2.4氣壓開關(guān) 17244093.3子電路設(shè)計(jì) 1851313.4本章小結(jié) 18106274系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 20176964.1軟件組成 20148874.2模塊程序設(shè)計(jì) 21122034.2.1氣壓傳感子系統(tǒng) 21189894.2.2執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng) 22109434.2.3主控與外圍設(shè)備連接子系統(tǒng) 23148274.3本章小結(jié) 2560955系統(tǒng)調(diào)試 27121835.1硬件調(diào)試 27257665.1.1氣壓開關(guān) 2753025.1.2通信協(xié)議設(shè)置錯(cuò)誤 2724315.2軟件調(diào)試 2710645.2.1按鍵反饋延遲 27147935.2.2真空機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行重啟 28186045.2.3真空機(jī)切換功能響應(yīng)緩慢 2826505.2.4功能不符合預(yù)期且軟件自發(fā)奔潰 28162405.3整機(jī)調(diào)試 29114165.3.1真空度不夠 29253365.3.2功能已啟用真空機(jī)無(wú)響應(yīng) 2983255.3.3真空機(jī)進(jìn)入保護(hù)仍可運(yùn)行 298335.4本章小結(jié) 3017256參考文獻(xiàn) 31140656結(jié)論 321038致謝 346782附錄 3516138附錄A系統(tǒng)電路原理圖 353258附錄B器件清單 3621731附錄C程序代碼 371緒論1.1課題來(lái)源、目的和意義1.1.1課題來(lái)源時(shí)代的發(fā)展驅(qū)使越來(lái)越多的電子產(chǎn)品走進(jìn)人們的生活，家用真空機(jī)即是其中一員。家用真空封口機(jī)，是一款多用途的、集真空和封口于一體的家用廚房設(shè)備,據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前家用真空機(jī)的受眾群體非常廣泛[1]，在國(guó)內(nèi)的需求量逐年遞增，在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家中更是大受歡迎。經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展，如今家用真空封口機(jī)已經(jīng)不再需要人力按壓來(lái)使其抽氣封口，而是利用自動(dòng)裝置，使真空機(jī)完成兩次抽氣，第一次抽氣使真空倉(cāng)下壓，第二次抽氣將袋中空氣抽到指定壓力值完成工作。本課題源于廣東威林科技股份有限公司的實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目，技術(shù)指標(biāo)基本參照實(shí)際產(chǎn)品要求。1.1.2課題目的本研究旨在通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成，提升家用真空機(jī)在家庭環(huán)境中的高效穩(wěn)定運(yùn)行水平。具體而言，研究將深入分析氣壓開關(guān)、微型真空泵和微型泄氣閥的性能特點(diǎn)與工作要求，通過(guò)調(diào)整它們的配置和性能，確保真空機(jī)可以出現(xiàn)在越來(lái)越多人的家中，并且可以成為安全、可靠、高效的家用真空封口機(jī)。此外，研究將重點(diǎn)探討主控芯片STM32F103C8T6在整個(gè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用，以及通過(guò)編程和調(diào)試實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的有效方法和技術(shù)。同時(shí)，著重介紹主控芯片STM32F103C8T6在整個(gè)系統(tǒng)中的集成作用，以及通過(guò)編程和調(diào)試實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的方法和技術(shù)。通過(guò)對(duì)各部件的精細(xì)調(diào)整和整合，本研究旨在為家用真空機(jī)系統(tǒng)的性能優(yōu)化和功能完善提供探索和實(shí)踐，為行業(yè)發(fā)展提供新思路和實(shí)用方案。1.1.3課題意義優(yōu)化家用真空機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以提升其在多樣化家庭環(huán)境下的性能和穩(wěn)定性，具有顯著的實(shí)際意義。這一領(lǐng)域的深入研究與實(shí)踐不僅能夠改善人們的生活品質(zhì)，而且還有助于能源的有效利用。通過(guò)系統(tǒng)的研究探討和實(shí)踐應(yīng)用，設(shè)計(jì)師能夠?yàn)榧矣谜婵諜C(jī)行業(yè)的未來(lái)發(fā)展注入新的活力與動(dòng)力，探索出更為創(chuàng)新的解決方案。這種探索不僅僅是對(duì)技術(shù)的不斷進(jìn)步，更是對(duì)于社會(huì)生活中環(huán)境友好型產(chǎn)品需求的積極響應(yīng)。在這個(gè)過(guò)程中，可以借鑒先進(jìn)的技術(shù)理念和方法，結(jié)合用戶的實(shí)際需求，打造出更加智能、高效的家用真空機(jī)系統(tǒng)，從而推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，并為人們的生活帶來(lái)更多的便利和舒適。1.2本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容1.2.1主要設(shè)計(jì)基于STM32的家用真空封口機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)旨在開發(fā)一款智能化、高效能的家用封口設(shè)備。該設(shè)備利用STM32微控制器實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的控制和監(jiān)測(cè)功能，以確保封口過(guò)程穩(wěn)定可靠。設(shè)計(jì)任務(wù)涵蓋硬件和軟件方面，包括傳感器集成、用戶界面設(shè)計(jì)、真空泵控制以及封口程序優(yōu)化等內(nèi)容。這項(xiàng)任務(wù)旨在為家庭提供一種便捷而可靠的食品保存解決方案，同時(shí)結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)，提升用戶體驗(yàn)并確保食品長(zhǎng)時(shí)間保鮮。本設(shè)計(jì)中使用氣壓倉(cāng)進(jìn)行代替人工按壓，基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)改善連續(xù)封口的次數(shù)，使機(jī)器運(yùn)行平穩(wěn)，可靠性大大提升，抽氣時(shí)間及冷卻等待時(shí)間大幅降低，同時(shí)解決家用真空機(jī)只能抽指定大小的真空袋的問(wèn)題。（1）確定主控制器選擇一款適合的STM32系列微控制器，考慮到性能、IO數(shù)量和成本等因素進(jìn)行選擇。（2）設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案確定真空封口機(jī)的工作流程及各個(gè)部件之間的關(guān)聯(lián)。制定系統(tǒng)的整體架構(gòu)，包括傳感器、執(zhí)行器、控制器等的連接方式和通信協(xié)議。（3）電氣設(shè)備選型選擇適合的電機(jī)、傳感器和其他電氣設(shè)備，確保其與主控制器的兼容性和穩(wěn)定性。（4）相應(yīng)子模塊的設(shè)計(jì)①電氣部分繪制電路原理圖和PCB布局圖，設(shè)計(jì)供電電路、傳感器接口、執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)等子模塊。進(jìn)行電磁兼容性（EMC）和安全性方面的考慮，確保設(shè)計(jì)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。②機(jī)械部分設(shè)計(jì)真空封口機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括密封裝置、真空腔體等?？紤]機(jī)械部件的耐久性、易維護(hù)性和安全性。（5）軟件設(shè)計(jì)編寫嵌入式軟件，包括控制算法、傳感器數(shù)據(jù)處理、執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)等。確保軟件系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，整機(jī)能夠正常運(yùn)行，考慮錯(cuò)誤處理和故障恢復(fù)機(jī)制。1.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求（1）面板：本機(jī)設(shè)計(jì)面板功能鍵，其中包含干抽、濕抽、單封口、點(diǎn)抽、取消這五個(gè)鍵位（2）干抽：雙擊干抽功能鍵時(shí)，啟動(dòng)干抽功能進(jìn)行抽真空，使真空袋中氣壓達(dá)到-60KPa，抽真空完成后封口。（3）濕抽：雙擊濕抽功能鍵時(shí)，啟動(dòng)濕抽功能進(jìn)行抽真空，使真空袋中氣壓達(dá)到-25KPa，抽真空完成后封口。（4）單封口：雙擊功能鍵后，單封口功能啟動(dòng)，真空倉(cāng)下降，發(fā)熱絲開始工作，將真空袋進(jìn)行封口。（5）點(diǎn)抽：按下點(diǎn)抽功能鍵不松手，機(jī)器將會(huì)持續(xù)抽真空，直至用戶不在點(diǎn)擊該功能。（7）取消：在任一功能使用時(shí)都可使用，按下將會(huì)立即停止現(xiàn)在正在運(yùn)行的功能。2項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證2.1功能要求（1）功能鍵燈顯；使用小燈點(diǎn)亮使用的功能，指引用戶使用。（2）微動(dòng)開關(guān)安全保護(hù)；使用微動(dòng)開關(guān)與電源同時(shí)控制機(jī)器啟動(dòng)，雙保險(xiǎn)保證使用者不觸電不被燙傷，微動(dòng)開關(guān)設(shè)置在水盒處，需將水盒緊閉才可啟動(dòng)機(jī)器使其工作。（3）自動(dòng)下壓升起；對(duì)比傳統(tǒng)家用真空機(jī)，實(shí)現(xiàn)解放雙手，通過(guò)兩段抽氣與真空倉(cāng)的配合使機(jī)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)下壓與升起，只需插入真空袋點(diǎn)擊功能等待幾秒即可完成工作。（4）干抽；點(diǎn)擊干抽功能鍵時(shí)，啟動(dòng)干抽功能進(jìn)行抽真空，使真空袋中氣壓達(dá)到-60KPa，抽真空完成后封口。（5）濕抽：點(diǎn)擊濕抽功能鍵時(shí)，啟動(dòng)濕抽功能進(jìn)行抽真空，使真空袋中氣壓達(dá)到-25KPa，抽真空完成后封口。（6）單封口：點(diǎn)擊功能鍵后，單封口功能啟動(dòng)，真空倉(cāng)下降，發(fā)熱絲開始工作，將真空袋進(jìn)行封口。（7）點(diǎn)抽：按下點(diǎn)抽功能鍵不松手，機(jī)器將會(huì)持續(xù)抽真空，直至用戶不在點(diǎn)擊該功能。2.2設(shè)計(jì)方案2.2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖1-1展示了各個(gè)模塊之間的層次關(guān)系和功能分配。主控制模塊作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)輸送。在這個(gè)系統(tǒng)中，主控制模塊扮演著核心角色，其職責(zé)包括整體控制和調(diào)度。它不僅負(fù)責(zé)監(jiān)督系統(tǒng)的整體運(yùn)行，還承擔(dān)與其他各個(gè)模塊之間的通信和數(shù)據(jù)交換任務(wù)。通過(guò)主控制模塊的協(xié)調(diào)管理，各個(gè)模塊能夠有機(jī)地協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的高效運(yùn)行。傳感器模塊負(fù)責(zé)與傳感器通信，獲取真空倉(cāng)內(nèi)壓力值、下壓倉(cāng)體位置等信息，并將數(shù)據(jù)傳輸給主控制模塊。氣路控制模塊控制電磁閥的開關(guān)狀態(tài)，將電磁閥安裝在氣路上，便可通過(guò)電磁閥的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)氣路的開關(guān)，完成進(jìn)氣時(shí)間、進(jìn)氣量的控制，以實(shí)現(xiàn)氣路上的自動(dòng)化控制[2]。真空泵控制模塊被委派管理真空泵的操作狀態(tài)，包括啟動(dòng)和停止。其職責(zé)不僅僅是簡(jiǎn)單地控制泵的運(yùn)行，更重要的是根據(jù)傳感器反饋的信息，精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)真空泵的工作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)真空倉(cāng)內(nèi)空氣的抽出操作。通過(guò)持續(xù)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整，這個(gè)模塊能夠確保系統(tǒng)中的真空水平達(dá)到預(yù)期的要求，從而保障整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。用戶界面模塊是整臺(tái)機(jī)器面見使用者的“臉”，用戶界面上有著明顯的功能現(xiàn)實(shí)，還能使用戶能夠通過(guò)按鍵來(lái)控制整臺(tái)家用真空機(jī)的功能選擇、啟動(dòng)與停止等，而且當(dāng)出現(xiàn)異常狀況時(shí)，會(huì)顯現(xiàn)出警告來(lái)告知使用者。異常處理模塊被賦予處理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各種異常情況的任務(wù)，其中包括但不限于真空倉(cāng)未能完全合并、機(jī)器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)載等問(wèn)題。其主要職責(zé)是及時(shí)識(shí)別并響應(yīng)這些異常情況，采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)保證設(shè)備的安全運(yùn)行。異常處理模塊能夠快速做出反應(yīng)，并采取必要的措施以防止異常情況進(jìn)一步惡化，從而維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。圖1-12.2.2真空功能設(shè)計(jì)真空泵選擇：在選擇適合家用真空封口機(jī)的真空泵時(shí)，我們需要綜合考慮多個(gè)因素。首先是抽真空速度，即真空泵能夠在單位時(shí)間內(nèi)抽出的空氣量。需要確保選用的真空泵具有足夠的抽真空速度，以滿足家用封口機(jī)對(duì)于快速抽真空的需求。其次是噪音水平，特別是對(duì)于家庭環(huán)境使用的產(chǎn)品，噪音水平的控制顯得尤為重要。傾向于選擇噪音水平較低的真空泵，以提升用戶的使用體驗(yàn)。最后是功耗，需要選用功耗較低的真空泵，以確保節(jié)能環(huán)保并降低運(yùn)行成本真空度檢測(cè)：真空負(fù)壓表用于檢測(cè)封口腔內(nèi)的真空度，是確保封口過(guò)程順利進(jìn)行的關(guān)鍵組件之一。其主要作用在于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)封口腔內(nèi)的真空度，通過(guò)持續(xù)地監(jiān)測(cè)真空度變化，能夠精確調(diào)整真空泵的工作，確保封口腔內(nèi)的空氣被有效抽出，從而保障封口質(zhì)量。因此，選用適合的真空負(fù)壓表對(duì)于確保封口機(jī)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。真空保持：設(shè)計(jì)系統(tǒng)使其能夠保持一定時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定真空狀態(tài)，以確保封口效果。真空釋放：提供真空釋放功能，方便用戶在需要時(shí)快速釋放真空。安全保護(hù)：針對(duì)真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全保護(hù)機(jī)制，避免因真空泵過(guò)熱、過(guò)載等問(wèn)題導(dǎo)致安全隱患。2.3本章小結(jié)本章對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了初步的探討。首先，對(duì)系統(tǒng)功能要求進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，明確了設(shè)計(jì)目標(biāo)和需求。隨后，設(shè)計(jì)方案被清晰地呈現(xiàn)出來(lái)，其中包括系統(tǒng)各個(gè)模塊的布局和功能分配。這項(xiàng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)主要集中在機(jī)器程序的調(diào)試以及進(jìn)出氣口的排管問(wèn)題。特別是，電磁閥的進(jìn)出氣控制也是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。針對(duì)這些難點(diǎn)，將采取一系列有效的策略和措施，以確保設(shè)計(jì)方案的順利實(shí)施和系統(tǒng)功能的穩(wěn)定運(yùn)行。本章主要確定了新型家用真空機(jī)的整體方案，并針對(duì)主要整體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，具體而言，將重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面：（1）根據(jù)制作需求，確定了家用真空機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式，并設(shè)計(jì)出了真空機(jī)的功能要求，以確保其能夠有效地滿足用戶的需求。（2）在整體模塊設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了一系列關(guān)鍵模塊，包括主控制模塊、傳感器模塊、氣路控制模塊、真空泵控制模塊、異常處理模塊等，以確保家用真空機(jī)具備完整的功能。這些模塊的協(xié)同作用為設(shè)備的正常運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（3）在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，遵循了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)流程。從需求分析、技術(shù)選型、方案設(shè)計(jì)到功能測(cè)試，每個(gè)步驟都經(jīng)過(guò)認(rèn)真的考量和驗(yàn)證，以確保設(shè)計(jì)的可行性和穩(wěn)定性。這樣的嚴(yán)謹(jǐn)流程不僅確保了產(chǎn)品的質(zhì)量，也提高了項(xiàng)目的成功率。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1硬件整體設(shè)計(jì)概述及功能分析圖1-2圖1-2為硬件系統(tǒng)組成圖，其由導(dǎo)氣管、電磁閥、真空泵、氣壓開關(guān)以及真空倉(cāng)組成。其中真空倉(cāng)為由亞克力打造，其將于真空水盒形成一個(gè)可以確保真空袋能夠伸縮的空間，抽真空的功能即在真空倉(cāng)中完成。3.2設(shè)備選型3.2.1主控芯片STM32F103C8T6是一款基于ARM

Cortex-M內(nèi)核STM32系列的32位的微控制器如圖1-3，程序存儲(chǔ)器容量是64KB[3]，需要電壓2V~3.6V，工作溫度為-40°攝氏度~85攝氏度。且STM32F103C8T6集成了多種外設(shè)，包括多個(gè)定時(shí)器、通用串行總線、SPI接口和I2C接口等，以及強(qiáng)大的DMA控制器和內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)器。這些外設(shè)可以滿足家用真空機(jī)的各種功能需求，如控制氣路、傳感器數(shù)據(jù)的采集和處理等。STM32F103C8T6是一款價(jià)格相對(duì)較低的微控制器，但它仍然具有許多高端芯片的特性和功能，同時(shí)STM32F103C8T6是一款功能較為強(qiáng)大的處理芯片，它能夠?qū)崿F(xiàn)本設(shè)計(jì)所需的信號(hào)采集處理以及檢測(cè)功能[4]，因此在家用真空機(jī)這樣的應(yīng)用場(chǎng)景中，可以提供高性價(jià)比的方案。綜上所述，STM32F103C8T6作為一款性能高、功耗低、外設(shè)豐富、易于開發(fā)和調(diào)試，以及成本效益高的微控制器，非常適合用來(lái)設(shè)計(jì)家用真空機(jī)這樣的嵌入式系統(tǒng)，因此我們選擇了它作為此設(shè)計(jì)的主控芯片。圖1-33.2.2電磁閥微型電磁閥二位三通氣閥DQF3-A，用于控制氣路的切換，包括下壓過(guò)程和放氣過(guò)程中的氣路控制。它的壓力范圍為400mmhg-750mmhg，使用溫度范圍在攝氏度0攝氏度到60攝氏度之間，微型電磁閥DQF3-A具有小型化設(shè)計(jì)，適合家用設(shè)備的空間限制，尤其是真空機(jī)內(nèi)部空間可能較為狹小，選用尺寸小的電磁閥可以更好地適應(yīng)。DQF3-A型微型電磁閥具有較高的可靠性，能夠在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行和頻繁使用的情況下保持穩(wěn)定的性能，這對(duì)于家用設(shè)備至關(guān)重要。最重要的一點(diǎn)

微型電磁閥DQF3-A具有易于控制的特性，與STM32F103CT6這樣的微控制器集成相對(duì)容易，有利于整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制。因此，綜合考慮尺寸、可靠性、控制性能和適配性等因素，微型電磁閥DQF3-A是此設(shè)計(jì)家用真空機(jī)的合適選擇。3.2.3真空泵微型真空泵DQB380-FB，流量5L，負(fù)壓-65Kpa，壓力范圍在400-750mmhg之間。微型真空泵DQB380-FB相對(duì)較小，適合家用真空機(jī)這種空間有限的場(chǎng)景。尺寸小巧的設(shè)計(jì)有利于整體設(shè)備的緊湊性和便攜性。通常情況下，家用設(shè)備需要盡可能保持安靜。微型真空泵DQB380-FB具有低噪音的特點(diǎn)，將氣泵之下墊5cm之海綿,距噪音計(jì)30cm之處噪音小于62dB，能夠?yàn)橛脩籼峁┮粋€(gè)安靜的使用環(huán)境。家用設(shè)備需要考慮能耗和節(jié)能問(wèn)題。DQB380-FB具有較低的功耗，有助于提高設(shè)備的能效性，降低使用成本和環(huán)保。且DQB380-FB具有穩(wěn)定的性能，能夠在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行和頻繁使用的情況下保持穩(wěn)定的真空抽取效果，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。DQB380-FB適用于家用真空機(jī)的真空吸附系統(tǒng)，性能和規(guī)格更符合家用設(shè)備的要求，提供更好的真空效果。此真空泵為市面上大多數(shù)家用真空機(jī)所使用的真空泵，其作為家用真空機(jī)的真空泵優(yōu)點(diǎn)眾多，尺寸小巧、低噪音、低功耗、穩(wěn)定性好、易于安裝和維護(hù)以及適配性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠較好地滿足家用真空機(jī)的需求。因此選用微型真空泵DQB380-FB作為此設(shè)計(jì)的真空泵。3.2.4氣壓開關(guān)氣壓開關(guān)KBQ-02B1，工作壓力范圍為0.5Kpa到85Kpa，誤差范圍在工作壓力的±0.5Kpa之間，且適用于負(fù)氣壓。KBQ-02B1表現(xiàn)出穩(wěn)定可靠的性能，確保氣壓開關(guān)的準(zhǔn)確性和一致性，從而增加家用真空機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。氣壓開關(guān)KBQ-02B1是家用真空機(jī)普遍選用的氣壓開關(guān)，其工作穩(wěn)定以及成本低廉等特點(diǎn)，都是此設(shè)計(jì)選用它的重要因素，最重要的是氣壓開關(guān)KBQ-02B1與STM32F103C8T6微控制器兼容，可以無(wú)縫集成至系統(tǒng)中。這將簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，減少潛在的兼容性問(wèn)題。所以選擇將氣壓開關(guān)KBQ-02B1用于基于STM32F103C8T6的家用真空機(jī)設(shè)計(jì)可能是出于兼容性、性能要求、穩(wěn)定性和成本等多方面綜合考慮的結(jié)果。3.3子電路設(shè)計(jì)（1）氣壓開關(guān)電路設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)采用靈敏度高、響應(yīng)速度快的氣壓傳感器，結(jié)合精密的電路設(shè)計(jì)，以確保準(zhǔn)確感知真空袋或容器內(nèi)氣壓的變化。通過(guò)將氣壓傳感器輸出信號(hào)接入主控芯片的模擬輸入引腳，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣壓狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋。（2）微型真空泵驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)：為保證微型真空泵的正常工作，設(shè)計(jì)了有效的驅(qū)動(dòng)電路。該電路采用PWM（脈沖寬度調(diào)制）技術(shù)，通過(guò)主控芯片輸出的PWM信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電路，從而精確控制微型真空泵的工作狀態(tài)，并采用過(guò)流、過(guò)壓等保護(hù)電路，確保微型真空泵在安全范圍內(nèi)運(yùn)行。（3）微型電磁閥控制電路設(shè)計(jì)：微型電磁閥的控制電路設(shè)計(jì)考慮了快速響應(yīng)和精確控制的需求。通過(guò)主控芯片的數(shù)字輸出引腳，控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)微型電磁閥的開啟和關(guān)閉，從而調(diào)節(jié)真空袋或容器內(nèi)的氣壓，保證真空度的準(zhǔn)確控制。（4）主控芯片與外圍設(shè)備連接電路設(shè)計(jì)：主控芯片與外圍設(shè)備的連接電路設(shè)計(jì)充分考慮了通信穩(wěn)定性和可靠性。采用合適的通信協(xié)議（如SPI、I2C等），并設(shè)計(jì)必要的隔離和保護(hù)電路，確保主控芯片與外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸安全可靠。（5）電源管理電路設(shè)計(jì)：電源管理電路設(shè)計(jì)包括電源選擇、濾波、穩(wěn)壓等方面[5]。通過(guò)合理設(shè)計(jì)電源管理電路，確保系統(tǒng)各部分得到穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)，同時(shí)采用過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)載等保護(hù)電路，保障系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。以上子電路設(shè)計(jì)將為家用真空機(jī)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)和穩(wěn)定運(yùn)行提供必要的支持和保障。3.4本章小結(jié)在本章中，我們重點(diǎn)討論了家用真空機(jī)的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，涵蓋了所選用的各種關(guān)鍵組件，包括氣壓開關(guān)、微型真空泵、微型泄氣閥以及主控芯片STM32F103C8T6。這些組件的選擇和設(shè)計(jì)對(duì)于確保家用真空機(jī)的性能和功能至關(guān)重要。通過(guò)詳細(xì)分析和論證，我們確定了最適合項(xiàng)目需求的硬件方案，我們將繼續(xù)優(yōu)化和完善硬件設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，并為后續(xù)的軟件開發(fā)和集成奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。以下是本章的小結(jié)：（1）氣壓開關(guān)KBQ-02B1：作為家用真空機(jī)中的重要組成部分，氣壓開關(guān)KBQ-02B1承擔(dān)著監(jiān)測(cè)真空倉(cāng)內(nèi)空氣壓力的任務(wù)。其穩(wěn)定性和可靠性確保了系統(tǒng)在工作過(guò)程中對(duì)抽真空動(dòng)作的完成。（2）微型真空泵DQB380-FB：微型真空泵DQB380-FB是家用真空機(jī)中的核心部件之一，負(fù)責(zé)將真空倉(cāng)內(nèi)的空氣抽出，以實(shí)現(xiàn)真空封口的功能。其小巧、高效的特點(diǎn)確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性[6]。（3）微型泄氣閥二位三通氣閥DQF3-A：微型泄氣閥DQF3-A在家用真空機(jī)中扮演著重要的角色，負(fù)責(zé)控制氣路的放氣過(guò)程。其精準(zhǔn)的氣流控制和穩(wěn)定的響應(yīng)速度保證了系統(tǒng)放氣過(guò)程的穩(wěn)定性和可靠性。（4）主控芯片STM32F103C8T6：作為家用真空機(jī)的核心控制單元，STM32F103C8T6具有強(qiáng)大的計(jì)算能力和豐富的外設(shè)特性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的靈活控制和調(diào)度。其高性能、低功耗、易開發(fā)性和成本效益性使其成為本設(shè)計(jì)的理想選擇。通過(guò)本章的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，我們確保了家用真空機(jī)在實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能時(shí)具有穩(wěn)定性、高效性和可靠性。這些硬件組件的選擇和設(shè)計(jì)為后續(xù)的軟件開發(fā)和系統(tǒng)集成提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。118414系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)166264.1軟件組成圖1-4圖1-4為系統(tǒng)系統(tǒng)軟件運(yùn)行的系統(tǒng)流程圖（1）初始化階段：系統(tǒng)上電后，主控芯片進(jìn)行初始化，包括配置IO口、外設(shè)初始化等，確保系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。（2）氣壓監(jiān)測(cè)階段：主控芯片通過(guò)氣壓傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)真空袋或容器內(nèi)的氣壓變化，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。（3）氣壓控制階段：根據(jù)監(jiān)測(cè)到的氣壓數(shù)據(jù)，主控芯片控制微型泄氣閥的開關(guān)狀態(tài)，調(diào)節(jié)真空袋或容器內(nèi)的氣壓，以達(dá)到所需的真空度。（4）真空泵控制階段：當(dāng)氣壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，主控芯片控制微型真空泵開始工作，將空氣抽出真空袋或容器，實(shí)現(xiàn)真空封口或儲(chǔ)存功能。（5）工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)階段：系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測(cè)氣壓、真空泵工作狀態(tài)等參數(shù)，并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和控制，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。（6）用戶交互階段：系統(tǒng)通過(guò)指示燈向用戶展示當(dāng)前工作狀態(tài)，同時(shí)接收用戶的操作指令，如啟動(dòng)、停止等。（7）異常處理階段：系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到異常情況（如溫度異常、電源異常等），會(huì)通過(guò)停止工作的方式提醒用戶，并采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。（8）系統(tǒng)關(guān)閉階段：當(dāng)用戶完成操作或系統(tǒng)檢測(cè)到任務(wù)完成時(shí)，主控芯片執(zhí)行關(guān)閉程序，關(guān)閉相關(guān)設(shè)備并進(jìn)入低功耗模式，以節(jié)省能源并延長(zhǎng)設(shè)備壽命。以上流程描述了家用真空機(jī)系統(tǒng)軟件的運(yùn)行過(guò)程，涵蓋了從初始化到監(jiān)測(cè)控制再到用戶交互和異常處理的全面流程。166264.2模塊程序設(shè)計(jì)4.2.1氣壓傳感子系統(tǒng)圖1-5圖1-5為氣壓子系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖，氣壓開關(guān)電路上電后，氣壓開關(guān)開始監(jiān)測(cè)真空袋或容器內(nèi)的氣壓變化。氣壓開關(guān)可以將采集到的氣壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為用戶要求的[7]模擬信號(hào)。模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)[8]。數(shù)字信號(hào)傳輸給主控芯片，主控芯片根據(jù)氣壓數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和控制。這樣，氣壓傳感子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)真空袋內(nèi)氣壓變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸給主控芯片，為系統(tǒng)的控制提供必要的信息。以下為程序代碼：/**壓力到位開關(guān)檢測(cè)*參數(shù)*返回值：1到未，0未到位*/uint8_tPress_Check(){ uint8_tP1=HAL_GPIO_ReadPin(P1_GPIO_Port,P1_Pin); if(!P1) { return1; } else {4.2.2執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)圖1-6圖1-6為執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖。當(dāng)微型真空泵驅(qū)動(dòng)電路啟動(dòng)，主控芯片發(fā)送控制信號(hào)給微型真空泵驅(qū)動(dòng)電路[9]。驅(qū)動(dòng)電路接收到信號(hào)后，根據(jù)信號(hào)控制微型真空泵的啟停。驅(qū)動(dòng)電路監(jiān)測(cè)微型真空泵的工作狀態(tài)，如過(guò)流、過(guò)壓等異常情況。若出現(xiàn)異常情況，驅(qū)動(dòng)電路采取相應(yīng)的保護(hù)措施，保護(hù)微型真空泵不受損壞。微型泄氣閥控制電路啟動(dòng)主控芯片發(fā)送控制信號(hào)給微型泄氣閥控制電路?？刂齐娐犯鶕?jù)信號(hào)控制微型泄氣閥的開啟或關(guān)閉[10]。控制電路監(jiān)測(cè)微型泄氣閥的工作狀態(tài)，確保其正常運(yùn)行。若出現(xiàn)異常情況，控制電路采取相應(yīng)的措施，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。以下為程序代碼/**下壓流程*/voidPushDown_Process(){ //1.真空泵啟動(dòng)抽氣 Pump_Control(1); //2.電磁閥1通電 F1_Control(1); //3.延時(shí)等待下壓倉(cāng)體到指定位置，暫定1s鐘 HAL_Delay(1000); //4.電磁閥1斷電，電磁閥2通電 F1_Control(0); F2_Control(1); //5.循環(huán)等待PCB板上的壓力開關(guān)啟動(dòng) while(!Press_Check()); //6.停止真空泵 Pump_Control(0);}4.2.3主控與外圍設(shè)備連接子系統(tǒng)圖1-7圖1-7為主控與外圍設(shè)備連接子系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖主控芯片（MCU）初始化，將外圍設(shè)備連接至主控芯片。設(shè)定通信協(xié)議，確保主控芯片與外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。主控芯片發(fā)送指令給氣壓開關(guān)，請(qǐng)求氣壓數(shù)據(jù)。氣壓開關(guān)接收指令并采集氣壓數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過(guò)通信協(xié)議發(fā)送給主控芯片。主控芯片接收氣壓數(shù)據(jù)并處理。根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)，主控芯片發(fā)送指令控制外圍設(shè)備工作[11~14]。設(shè)備接收指令，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。循環(huán)執(zhí)行上述步驟，保持主控芯片與外圍設(shè)備的正常通信和控制。以下為程序代碼：*泵控制*參數(shù)en使能*/voidPump_Control(uint8_ten){ if(en==0) { HAL_GPIO_WritePin(M1_GPIO_Port,M1_Pin,GPIO_PIN_RESET); } else { HAL_GPIO_WritePin(M1_GPIO_Port,M1_Pin,GPIO_PIN_SET); }}/**電磁閥1控制*參數(shù)en使能*/voidF1_Control(uint8_ten){ if(en==0) { HAL_GPIO_WritePin(F1_GPIO_Port,F1_Pin,GPIO_PIN_RESET); } else { HAL_GPIO_WritePin(F1_GPIO_Port,F1_Pin,GPIO_PIN_SET); }}/**電磁閥2控制*參數(shù)en使能*/voidF2_Control(uint8_ten){ if(en==0) { HAL_GPIO_WritePin(F2_GPIO_Port,F2_Pin,GPIO_PIN_RESET); } else { HAL_GPIO_WritePin(F2_GPIO_Port,F2_Pin,GPIO_PIN_SET); }}/**壓力到位開關(guān)檢測(cè)*參數(shù)*返回值：1到未，0未到位*/uint8_tPress_Check(){ uint8_tP1=HAL_GPIO_ReadPin(P1_GPIO_Port,P1_Pin); if(!P1) { return1; } else { return0; }}166264.3本章小結(jié)在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，針對(duì)家用真空機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，需要針對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行和穩(wěn)定性。以下是針對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）氣壓傳感子系統(tǒng)：在軟件設(shè)計(jì)中，需要編寫相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，用于讀取氣壓傳感電路輸出的模擬信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)供主控芯片處理。可以設(shè)置適當(dāng)?shù)牟蓸宇l率和數(shù)據(jù)處理算法來(lái)確保傳感器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。（2）執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)：針對(duì)微型真空泵和微型泄氣閥的控制，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制邏輯，并編寫驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)啟停和控制功能。同時(shí)，還需要考慮過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)的處理措施，以確保執(zhí)行器的安全運(yùn)行。（3）主控與外圍設(shè)備連接子系統(tǒng)：在主控與外圍設(shè)備的連接上，需要編寫適配外設(shè)的通信協(xié)議的驅(qū)動(dòng)程序，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸和通信的穩(wěn)定性。這包括主控引腳連接電路的設(shè)計(jì)和編程，以及SPI、I2C等通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)針對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)，配合系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中對(duì)應(yīng)的子電路，可以實(shí)現(xiàn)家用真空機(jī)系統(tǒng)的完整功能，并確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行和可靠性。在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，需充分考慮系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和功能需求，保證軟件與硬件的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的高效運(yùn)行。142845系統(tǒng)調(diào)試25705.1硬件調(diào)試5.1.1氣壓開關(guān)在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)機(jī)器一直持續(xù)抽真空的情況，具體表現(xiàn)為啟動(dòng)機(jī)器功能后，下壓動(dòng)作完成進(jìn)入抽氣階段，機(jī)器一直抽氣不進(jìn)行封口，且真空度未達(dá)到要求。想解決此問(wèn)題的方法只能逐步排查：首先檢查真空袋是否破損，發(fā)現(xiàn)真空袋無(wú)破損后開始排查機(jī)器內(nèi)部硬件，用手堵塞導(dǎo)氣管E感受是否有吸力來(lái)判斷導(dǎo)氣管是否漏氣，發(fā)現(xiàn)有吸力證明真空泵正常工作以及導(dǎo)氣管無(wú)漏氣現(xiàn)象，且電磁閥無(wú)堵塞不工作通氣的情況，在接下來(lái)檢查氣壓開關(guān)，發(fā)現(xiàn)氣壓開關(guān)引腳接口未焊接完好，焊接完畢后發(fā)現(xiàn)仍存在機(jī)器一直抽氣的現(xiàn)象，將氣壓開關(guān)打開，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)置的氣動(dòng)桿以斷裂，其氣壓開關(guān)為不良品本身就存在故障，換了一個(gè)氣壓開關(guān)后解決。5.1.2通信協(xié)議設(shè)置錯(cuò)誤在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，主控芯片已經(jīng)啟動(dòng)，外圍設(shè)備卻沒有反應(yīng)，除了主控芯片以外全部硬件均無(wú)響應(yīng)，可以直接判斷為主控芯片設(shè)置出現(xiàn)問(wèn)題，其他全部硬件一同出錯(cuò)幾乎不可能發(fā)生。介入后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是通信協(xié)議設(shè)置錯(cuò)誤，導(dǎo)致外圍設(shè)備無(wú)法正確識(shí)別主控芯片發(fā)送的指令，從而無(wú)法做出相應(yīng)的響應(yīng)動(dòng)作，例如氣壓開關(guān)無(wú)法啟用、真空泵無(wú)法啟停等。且會(huì)影響系統(tǒng)的整體性能和穩(wěn)定性。為解決此問(wèn)題，我仔細(xì)核對(duì)通信協(xié)議規(guī)范，確保主控芯片發(fā)送的指令與外圍設(shè)備的通信協(xié)議要求一致，包括指令格式、頻率、校驗(yàn)方法等。并修改主控芯片的程序代碼，使其生成符合通信協(xié)議要求的指令，確保與外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸正常。184285.2軟件調(diào)試5.2.1按鍵反饋延遲經(jīng)調(diào)試發(fā)現(xiàn)，在使用干抽、濕抽、點(diǎn)抽等操作時(shí)，偶爾會(huì)出現(xiàn)按鍵響應(yīng)不靈敏，反饋存在一定延遲的情況。這可能由于軟件對(duì)硬件信號(hào)處理不夠及時(shí)，或是按鍵消抖處理不恰當(dāng)所致。首先通過(guò)優(yōu)化中斷服務(wù)程序提高了按鍵事件的檢測(cè)效率；然后調(diào)整消抖邏輯，設(shè)定合理的時(shí)間閾值以減少誤判；最后提高了按鍵事件處理的系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)，確保在按鍵被激活時(shí)能夠快速響應(yīng)。5.2.2真空機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行重啟在持續(xù)運(yùn)行多個(gè)工作周期后，真空機(jī)偶發(fā)性出現(xiàn)崩潰、重啟現(xiàn)象。經(jīng)排查，是內(nèi)存管理不善導(dǎo)致的內(nèi)存泄漏所致。運(yùn)用內(nèi)存泄漏檢測(cè)工具定位到問(wèn)題代碼，并對(duì)疑似泄漏的部分進(jìn)行了修補(bǔ)；同時(shí)，增加了異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)制，確保連續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)定性。為了保證機(jī)器的運(yùn)行工作質(zhì)量還增加了過(guò)熱保護(hù)，使機(jī)器運(yùn)行15次后，休息20秒才能重新開始繼續(xù)運(yùn)行。5.2.3真空機(jī)切換功能響應(yīng)緩慢在調(diào)試真空機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)在切換不同的真空功能（如干抽、濕抽、點(diǎn)抽）時(shí)，真空機(jī)響應(yīng)緩慢，需要點(diǎn)按幾次才會(huì)有反應(yīng)。將原有的控制邏輯復(fù)雜，將軟件控制邏輯重新構(gòu)建，將各個(gè)功能操作獨(dú)立成模塊，并簡(jiǎn)化每個(gè)模塊內(nèi)部的處理流程。此舉不僅提高了代碼的可讀性和可維護(hù)性，也縮短了真空功能切換的響應(yīng)時(shí)間，增強(qiáng)了機(jī)器操作的流暢性。5.2.4功能不符合預(yù)期且軟件自發(fā)奔潰軟件抽真空功能的輸出結(jié)果與預(yù)期不符，達(dá)不到指定預(yù)值無(wú)法正常完成工作，且會(huì)偶發(fā)性自行崩潰，軟件在運(yùn)行時(shí)突然停止工作，伴隨錯(cuò)誤消息或者無(wú)響應(yīng)。首先解決軟件抽真空功能的輸出結(jié)果與預(yù)期不符的問(wèn)題，為涉及的功能編寫單元測(cè)試，用測(cè)試結(jié)果來(lái)確保每個(gè)部分按預(yù)期工作，發(fā)現(xiàn)并無(wú)問(wèn)題，各個(gè)部分均正常按預(yù)期工作。之后開始代碼審查，代碼審查即為查找邏輯錯(cuò)誤或?qū)崿F(xiàn)上的偏差，發(fā)現(xiàn)了邏輯錯(cuò)誤，將邏輯更正后為了防止這種情況再次出現(xiàn)，還檢查了邊界條件，特別關(guān)注處理邊界和異常條件的程序代碼部分，確保所有情況都被妥善處理。為了發(fā)現(xiàn)軟件自發(fā)崩潰的問(wèn)題，在軟件中增加日記錄點(diǎn)，記錄程序的運(yùn)行狀態(tài)，尤其是在進(jìn)行抽真空功能工作后的前后，進(jìn)行運(yùn)行前后對(duì)比。最后再使用Valgrind和VisualStudio的內(nèi)存檢測(cè)工具，檢查內(nèi)存泄漏和訪問(wèn)釋放的內(nèi)存。在檢查后發(fā)現(xiàn)了泄漏問(wèn)題，利用工具提供的信息確定泄漏發(fā)生的具體代碼位置，工具會(huì)指出泄漏的行號(hào)和變量，審查導(dǎo)致內(nèi)存泄漏的相關(guān)代碼邏輯后，理解為什么會(huì)發(fā)生內(nèi)存未釋放的情況，查看是否有分配內(nèi)存后未對(duì)應(yīng)釋放內(nèi)存的情況，或者是因?yàn)檫壿嬪e(cuò)誤導(dǎo)致的跳過(guò)釋放步驟。根據(jù)分析結(jié)果，修改代碼解決內(nèi)存泄漏。修改后，重新使用內(nèi)存檢測(cè)工具運(yùn)行程序，驗(yàn)證內(nèi)存泄漏是否已經(jīng)被修復(fù)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)存泄漏問(wèn)題已經(jīng)被完全修復(fù)。184285.3整機(jī)調(diào)試5.3.1真空度不夠整機(jī)調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)真空度不夠，經(jīng)過(guò)逐步排查發(fā)現(xiàn)是氣壓開關(guān)KBQ-02B1無(wú)法準(zhǔn)確地檢測(cè)到真空度，從而導(dǎo)致系統(tǒng)不能在達(dá)到預(yù)設(shè)壓力值時(shí)停止抽氣。為解決這個(gè)問(wèn)題，首先檢查硬件連接是否正確，電源和信號(hào)線都連接正確。校準(zhǔn)氣壓開關(guān)的閾值，確保其與實(shí)際壓力相匹配。使用ADC讀取氣壓開關(guān)的模擬輸出，并通過(guò)軟件處理來(lái)提高檢測(cè)精度。5.3.2功能已啟用真空機(jī)無(wú)響應(yīng)整機(jī)調(diào)試時(shí)發(fā)生在啟用功能后，機(jī)器沒有反應(yīng)，從整機(jī)運(yùn)行流程第一步開始排查，檢查真空泵。首先檢查電源是否正常供應(yīng)給真空泵，直接給真空泵供電發(fā)現(xiàn)其正常工作，證明真空泵供電并無(wú)異常[15]。之后驗(yàn)證STM32F103C8T6向真空泵的控制引腳是否發(fā)送了正確的啟動(dòng)指令，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)指令邏輯處理有誤，為引腳操作順序不正確，將代碼邏輯調(diào)整后正常運(yùn)行。重新安裝真空泵繼續(xù)調(diào)試機(jī)器，仍然無(wú)法運(yùn)行。檢查兩個(gè)電磁閥，后發(fā)現(xiàn)電磁閥電源連接口焊點(diǎn)掉錫，重新焊接完畢接上機(jī)器后，整機(jī)正常工作。5.3.3真空機(jī)進(jìn)入保護(hù)仍可運(yùn)行在整機(jī)調(diào)試時(shí)，想觸發(fā)機(jī)器進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，保護(hù)狀態(tài)觸發(fā)條件為：當(dāng)機(jī)器連續(xù)運(yùn)行15次后進(jìn)入20秒的保護(hù)狀態(tài)，在此狀態(tài)下機(jī)器無(wú)法再次運(yùn)行。當(dāng)觸發(fā)保護(hù)狀態(tài)后，發(fā)現(xiàn)機(jī)器仍可運(yùn)行，表明保護(hù)機(jī)制的控制邏輯存在問(wèn)。首先，回顧和檢查負(fù)責(zé)保護(hù)機(jī)制的程序代碼部分。確保邏輯正確，即在連續(xù)運(yùn)行15次后能夠正確進(jìn)入20秒的保護(hù)狀態(tài)。代碼應(yīng)該包含計(jì)數(shù)運(yùn)行次數(shù)和計(jì)時(shí)保護(hù)時(shí)間的邏輯。將邏輯和程序代碼部分更改完成后，再次連續(xù)運(yùn)行真空機(jī)15次，能夠進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)且在這期間無(wú)法再次運(yùn)行。5.4本章小結(jié)本章主要圍繞基于STM32F103C8T6的家用真空機(jī)的調(diào)試進(jìn)行了討論，包括硬件調(diào)試、軟件調(diào)試及整機(jī)調(diào)試三個(gè)部分。下面是對(duì)本章內(nèi)容的小結(jié)：（1）硬件調(diào)試部分，我們重點(diǎn)檢查了硬件連接以及各主要組件的功能狀態(tài)。確保所有的硬件連接正確，元件按照設(shè)計(jì)要求工作，并解決了如通信協(xié)議設(shè)置錯(cuò)誤、氣壓開關(guān)檢測(cè)不準(zhǔn)確等具體問(wèn)題。通過(guò)使用電壓表和示波器等工具，我們可以確保每個(gè)部件都能在正確的電壓和信號(hào)下運(yùn)行。（2）在軟件調(diào)試部分，我們聚焦于STM32F103C8T6的程序編寫與錯(cuò)誤修正。通過(guò)編寫特定的測(cè)試代碼，對(duì)控制程序的各個(gè)模塊進(jìn)行了單獨(dú)測(cè)試，包括按鍵功能切換、機(jī)器重啟等，確保軟件邏輯正確無(wú)誤。（3）整機(jī)調(diào)試是將硬件和軟件結(jié)合起來(lái)的全面測(cè)試。在這一階段，我們通過(guò)實(shí)際操作真空機(jī)的各項(xiàng)功能，觀察機(jī)器的響應(yīng)和實(shí)際效果，確保整機(jī)按照預(yù)期工作。同時(shí)，也測(cè)試了機(jī)器的安全保護(hù)功能，如過(guò)載保護(hù)等，確保在任何異常情況下，機(jī)器都能安全可靠地工作。通過(guò)三個(gè)階段的調(diào)試，不僅提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，還確保了真空機(jī)操作的簡(jiǎn)便性和安全性。每個(gè)階段的調(diào)試都是為了讓最終設(shè)計(jì)能在實(shí)際使用中達(dá)到最佳性能。此外，調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題和解決策略，也提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，有助于未來(lái)類似項(xiàng)目的開發(fā)和優(yōu)化。參考文獻(xiàn)[1]陳子薇,任鈺琦.一種新型真空包裝機(jī)械設(shè)計(jì)[J].科技視界,2016,(07):292.[2]莫丹.基于氣泵的連續(xù)反應(yīng)體系中多試劑驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究[D].東南大學(xué),2017.[3]付亞子.基于NB-IoT的集中供暖遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].湖南大學(xué),2019..[4]陳威振.低成本管道巡查機(jī)器人系統(tǒng)研究[D].長(zhǎng)安大學(xué),2018.[5]鄧彬.基于腦機(jī)交互的主動(dòng)式卒中康復(fù)系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].杭州電子科技大學(xué),2018.[6]胡海,仇伯倉(cāng),何晉國(guó),等.高性能976nm寬條半導(dǎo)體激光芯片[J].中國(guó)激光,2018,45(08):37-41.[7]何易晨,楊波,熊仕奇,等.基于醫(yī)學(xué)物聯(lián)網(wǎng)的便攜式肺功能測(cè)試儀的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)醫(yī)療器械雜志,2018,42(02):103-106.[8]張文斌.基于PLC在成型機(jī)上料過(guò)程中應(yīng)用分析[J].世界有色金屬,2018,(03):37+39.[9]韓遠(yuǎn)飛.智能雙路恒溫恒流器大氣連續(xù)采樣器[D].青島科技大學(xué),2018.[10]劉路,孫燕,廖娟,等.基于開放式課題的模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2018,(07):282-283.[11]尹玉平,林霏,陶夢(mèng)杰.基于中繼技術(shù)的車載無(wú)線通信系統(tǒng)[J].齊魯工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2018,32(02):33-36.[12]陳浩鑫,鐘雄源,葉格豪,等.基于UCOSⅢ系統(tǒng)的嵌入式智能手表設(shè)計(jì)[J].電子制作,2023,31(15):31-34.DOI:10.16589/11-3571/tn.2023.15.010.[13]毛敏,高志忠,張如超,等.基于微流控芯片的POCT化血凝檢測(cè)裝置[J].電子設(shè)計(jì)工程,2024,32(08):173-176+181.[14]劉斌,王鋒,袁浩,等.零部件倉(cāng)儲(chǔ)無(wú)線智能稱重貨架系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2024,46(03):172-175+180.[15]胡帆,王凌震,楊恒祥,等.BQY-4000氣體活塞式壓力計(jì)的安裝調(diào)試與應(yīng)用[J].儀表技術(shù),2024,(02):39-41+77.6結(jié)論在本項(xiàng)目中，我們?cè)O(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款基于STM32F103C8T6微控制器的家用真空機(jī)器，采用了先進(jìn)的微型真空泵DQB380-FB、氣壓開關(guān)KBQ-02B1及微型泄氣閥二位三通氣閥DQF3-A等關(guān)鍵硬件組件，通過(guò)C++語(yǔ)言編寫控制程序。我們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)具備干抽、濕抽、點(diǎn)抽及單封口功能的真空機(jī)，操作簡(jiǎn)便，能夠適應(yīng)不同的家庭使用需求。通過(guò)細(xì)致的硬件選擇和軟件開發(fā)，這款機(jī)器不僅實(shí)現(xiàn)了基本的功能，還具備了錯(cuò)誤檢測(cè)和系統(tǒng)保護(hù)機(jī)制，從而保障了設(shè)備在異常情況下的安全運(yùn)行。從整體上看，這個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目取得了預(yù)期的成果，機(jī)器的基本性能和功能完全符合設(shè)計(jì)初衷，能夠滿足日常家用的基本需求。在硬件設(shè)計(jì)方面，選用了高度集成的微控制單元(MCU)和經(jīng)濟(jì)可靠的傳感器，確保了控制系統(tǒng)的精確度和穩(wěn)定性。同時(shí)，對(duì)電路板進(jìn)行了精心布局和多次迭代優(yōu)化，以適應(yīng)家用環(huán)境的電磁干擾和熱環(huán)境要求。硬件平臺(tái)的構(gòu)建旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)真空泵、加熱封口元件和其他輔助設(shè)備的精確控制，滿足了家用真空機(jī)在不同狀態(tài)下的功能需求。軟件設(shè)計(jì)方面，項(xiàng)目采用了模塊化編程和代碼重構(gòu)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了軟件架構(gòu)的高內(nèi)聚低耦合，提高了程序的可讀性和可維護(hù)性。在功能選擇上，充分考慮到使用者操作習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)潔直觀的操作界面，盡管項(xiàng)目已經(jīng)初步成功，但在實(shí)際操作和長(zhǎng)期運(yùn)用中仍暴露出一些問(wèn)題與不足。首先，關(guān)于機(jī)器的保護(hù)機(jī)制，我們發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)為進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)時(shí)，偶爾會(huì)出現(xiàn)保護(hù)未能有效觸發(fā)的情況，這可能是由于軟件邏輯錯(cuò)誤或是硬件響應(yīng)延遲造成的。其次，目前的用戶界面較為基礎(chǔ)，缺少足夠的交互性和反饋信息，這在一定程度上影響了用戶的操作體驗(yàn)和對(duì)設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確把握。此外，雖然機(jī)器具備基本的功能，但在功能多樣性和智能化程度上還有較大的提升空間。針對(duì)以上問(wèn)題，建議在后續(xù)的開發(fā)中重點(diǎn)優(yōu)化和升級(jí)軟件的保護(hù)邏輯，確保在所有情況下都能可靠觸發(fā)保護(hù)機(jī)制，有效避免設(shè)備過(guò)載或損壞的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，可以考慮增加更為友好的用戶界面，如圖形化LCD顯示屏或觸控屏，提供更多的操作指導(dǎo)和狀態(tài)顯示，增強(qiáng)機(jī)器的互動(dòng)性和易用性。進(jìn)一步研究和引入智能化技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)（IoT）功能，使得機(jī)器能夠通過(guò)智能手機(jī)遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)更多智能操作，如遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障預(yù)警等，將大大提升用戶體驗(yàn)和產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)這些改進(jìn)，預(yù)計(jì)能夠使產(chǎn)品更加完善。附錄附錄A系統(tǒng)電路原理圖圖A1系統(tǒng)電路原理圖附錄B器件清單附錄C程序代碼#include<string.h>#include"APP.h"#defineRUN2_LED_PinGPIO_PIN_13#defineRUN2_LED_GPIO_PortGPIOC#defineKEY1_PinGPIO_PIN_0#defineKEY1_GPIO_PortGPIOA#defineKEY2_PinGPIO_PIN_1#defineKEY2_GPIO_PortGPIOA#defineF1_PinGPIO_PIN_0#defineF1_GPIO_PortGPIOB#defineF2_PinGPIO_PIN_1#defineF2_GPIO_PortGPIOB#defineRUN1_LED_PinGPIO_PIN_2#defineRUN1_LED_GPIO_PortGPIOB#defineMciroSwitch2_PinGPIO_PIN_10#defineMciroSwitch2_GPIO_PortGPIOB#defineHEAT_PinGPIO_PIN_10#defineHEAT_GPIO_PortGPIOA#defineP1_PinGPIO_PIN_11#defineP1_GPIO_PortGPIOA#defineM1_PinGPIO_PIN_12#defineM1_GPIO_PortGPIOA#defineM2_PinGPIO_PIN_15#defineM2_GPIO_PortGPIOA#defineRUN9_systemrun_PinGPIO_PIN_8#defineRUN9_systemrun_GPIO_PortGPIOB#defineMciroSwitch1_PinGPIO_PIN_9#defineMciroSwitch1_GPIO_PortGPIOB/**加熱過(guò)程*參數(shù)time加熱時(shí)間,單位毫秒voidHEAT_Process(uint16_ttime){ HAL_GPIO_WritePin(HEAT_GPIO_Port,HEAT_Pin,GPIO_PIN_SET); HAL_Delay(time); HAL_GPIO_WritePin(HEAT_GPIO_Port,HEAT_Pin,GPIO_PIN_RESET);}/**泵控制*參數(shù)en使能*/voidPump_Control(uint8_ten){ if(en==0) { HAL_GPIO_WritePin(M1_GPIO_Port,M1_Pin,GPIO_PIN_RESET); } else { HAL_GPIO_WritePin(M1_GPIO_Port,M1_Pin,GPIO_PIN_SET); }}/**電磁閥1控制*參數(shù)en使能*/voidF1_Control(uint8_ten){ if(en==0) { HAL_GPIO_WritePin(F1_GPIO_Port,F1_Pin,GPIO_PIN_RESET); } else { HAL_GPIO_WritePin(F1_GPIO_Port,F1_Pin,GPIO_PIN_SET); }}/**電磁閥2控制*參數(shù)en使能*/voidF2_Control(uint8_ten){ if(en==0){ HAL_GPIO_WritePin(F2_GPIO_Port,F2_Pin,GPIO_PIN_RESET); } else { HAL_GPIO_WritePin(F2_GPIO_Port,F2_Pin,GPIO_PIN_SET); }}/**微動(dòng)開關(guān)1,2檢測(cè)*參數(shù)*返回值：1就緒，0未就緒*/uint8_tMiroSwitch_Check(){ uint8_tS1=HAL_GPIO_ReadPin(MciroSwitch1_GPIO_Port,MciroSwitch1_Pin); uint8_tS2=HAL_GPIO_ReadPin(MciroSwitch2_GPIO_Port,MciroSwitch2_Pin); if(!(S1&&S2)) {