基于STM32的自主调配奶茶机系统设计.pdf
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1、第 卷湖北师范大学学报(自然科学版)第 期 ()基于 的自主调配奶茶机系统设计段玉龙高红亮赵宇科(湖北师范大学 电气工程与自动化学院湖北 黄石)摘要:随着奶茶饮品的流行店铺间的竞争日益激烈如何在满足顾客需求的前提下节约成本、提高饮品生产效率已经成为该行业的重要问题而实现奶茶调配过程的半自动化可以有效地解决这一问题 为了实现奶茶调配半自动化以 为硬件基础搭配 外部中断器通过移植 操作系统在 上使用 语言进行编程实现了自主调配奶茶机系统 实验过程中代码运行无错误无警告且实现了预期的功能 在该系统中操作员可根据顾客的需求自主选择加入各种配料达到了减少人工成本、提高工作效率的目的关键词:奶茶机中图分类
2、号:.文献标志码:文章编号:():./.引言在人流密集的商业场所中纯手工的奶茶调配流程已无法确保奶茶的及时供应同时各个店铺之间竞争激烈如何有效地降低奶茶制作成本、提高奶茶制作效率已然成为每个店铺所面临的问题 由于每个人对奶茶口味的喜好不同全自动化的奶茶调配设备难以适用因此在奶茶调配的过程中更需要半自动化的调配设备在满足顾客的需求下提高奶茶的调配效率在设计系统的过程中需要考虑到奶茶的配比问题这需要系统具有一定的精确性以保证奶茶的良好品质同时为了节约奶茶制作的时间需要系统具备多模块同步工作的能力因此本系统采用 移植 操作系统的方式保证饮品的高生产效率及配比的准确 为 位微控制器与常见的 单片机相比
3、虽然价格略高但 可多任务运行、功耗更低、功能更齐全所以本文选择 作为硬件基础 在操作系统的选择上 是一款开源免费的实时操作系统可以在较小 的单片机上运行能够在保证功能齐全的同时降低设备的成本因此本系统选择使用 操作系统 整体系统设计以 为硬件基础移植 后可进行多任务运行可以有效的提高奶茶制作效率本系统创建三个任务任务一控制奶茶机出水口阀门任务二控制配料 阀门任务三控制配料 阀门初始状态下任务二与任务三不执行任务一执行当任务一执行完后可通过 按键使程序重新运行 在程序运行期间用户可以根据自己的喜好选择按下 或 键加入指定的配料从而达到自主选择配料的功能原理如图 所示:收稿日期:基金项目:湖北省自
4、然科学基金()湖北省高等学校省级教学研究项目()作者简介:段玉龙()男安徽阜阳人在读硕士研究生研究方向为嵌入式系统的设计与应用.通讯作者:高红亮()男湖北黄冈人副教授博士研究方向为嵌入式系统与智能控制 :.图 自主调配奶茶机原理图本系统在设计的过程中涉及到的主要原理包括 外部中断、多任务运行、消息队列的使用以下则是对各原理的简要介绍:外部中断:是外部中断/事件控制器其管理了 根中断/事件线每根线都有对应的边缘检测器并且每根线都可以单独配置可以检测输入信号的上升沿和下降沿 本系统中将与 配置为中断线分别通过 与 按键触发对应中断 多任务管理:与裸机系统相比 移植 后可进行多任务运行合理地配置任务
5、优先级可以大大增加系统的实时性 在 操作系统中任务与中断类似都拥有优先级但区别在于优先级的配置方法和高低次序不同中断中数字越小则优先级越高但任务优先级中数值越大则优先权越高 在程序运行时优先级高的任务会率先被系统执行当高优先级的任务处于阻塞态、挂起态时系统才可以执行优先级较低的任务消息队列:消息队列是用于任务间通信的数据结构也可以实现中断与任务间的通信使任务可以接收来自中断的消息当消息队列为空时可设置读取消息的任务以阻塞状态等待消息当队列中有新消息时该任务将会从阻塞状态下被唤醒并处理新的消息综合上述原理本系统将任务二与任务三设为高优先级任务在任务首部加入消息队列读取函数可以使任务二与任务三在初
6、始状态下处于阻塞态通过中断服务函数向消息队列发送消息的方式唤醒任务二与任务三将中断配置为按键触发从而达到通过按键触发任务二或任务三开启的效果进而通过任务二和任务三控制机器配料口的开关阀门可实现自主选择奶茶配料的功能 移植 操作系统需要在裸机项目模板的基础上进行移植在裸机项目模板中应注意选择对应的芯片型号避免因芯片引脚不同导致程序运行失败本系统采用的芯片为.移植 操作系统时应确保系统的完整性和正确性移植的关键在于项目文件和 中断服务函数在物理层加入指定文件后需要在工程项目中创建两个分组分别为/和/并将指定的文件加入到各个分组且在 分组中加入.头文件最后在.文件中加入 中断服务函数即可完成操作系统
7、的移植 移植完成后 中部分项目组的文件结构如图 所示:图 移值 后部分项目文件结构 实例系统设计本系统使用 语言进行设计主程序中设置了三个 灯任务以三种不同颜色的 灯的开关来模拟三个原料的开关阀门其中用控制红灯的亮灭来模拟控制奶茶机出水阀门的开关绿灯与蓝灯分别模拟原料 与原料.系统通过 灯的点亮与关闭直观地反映奶茶机系统运行时的状态.硬件初始化在主程序设计之前首先需要进行硬件初始化硬件初始化需要配置 函数、函数以及 函数配置 函数与配置 函数相对简单打开相对应的时钟配置指定的 端口注意配置 灯时选择推挽输出配置 函数时选择浮空输入最后在 函数中加入按键扫描函数即可在配置 函数时要首先需要配置中
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