上篇文章,通过状态机编程,实现了全自动洗衣机的逻辑控制,并通过串口打印的方式显示各个状态。

本篇,为了更加直观的感受状态机的运行,使用0.96寸OLED来显示各个状态,并搭配对应的动态图标来体现洗衣机工作的各个状态。

先来看下演示效果:

1 OLED图片显示

为了能方便的在OLED上显示文字和图片,可以借助一些图形库来帮我们显示,这里使用的是U8g2图形库。

1.1 U8g2库移植

U8g2库在STM32上的移植,之前的文章已经介绍过,具体的移植过程可以参考这篇:

移植成功后,可以使用测试例程验证U8g2库的显示效果。

1.2 图片显示

图片相比较文字,可以展示更加丰富的内容,因此本篇通过简单的单色图片来展示洗衣机的工作状态。

U8g2库显示图片,可以使用u8g2_DrawXBM函数,需要先将图片转为数组。

可以使用这个在线网页来进行图片数据的转换:https://tools.clz.me/image-to-bitmap-array

这里可以使用自己喜欢的图片,进行展示,比如我选取了不同水量的洗衣机图标来显示洗衣机的当前水量,使用多张图片的交替显示产生洗衣机在清洗的动画效果。

2 更多状态输出

OLED屏幕要想显示洗衣机的工作状态,就需要获取状态机的具体工作状态。这里自定义了一些展示需要用到的数据,组成一个结构体,状态机在运行过程中,对各个成员变量进行修改,然后OLED端获取这些数据,再进行展示。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
typedef struct
{
WASHER_STATUS washerStatus; /*洗衣机的工作状态*/
int targetWaterLevel; /*洗衣机的目标水位*/
int targetWashTimes; /*洗衣机的目标清洗次数*/
int remainingTime; /*洗衣机的剩余工作时间(暂未使用)*/
int curWaterLevel; /*洗衣机当前的水位*/
bool hasNewData; /*是否有新的数据(用于告诉OLED是否刷新显示)*/
}WASHER_OUTPUT_DATA;

对于OLED的展示逻辑,这里是在状态机的每个循环结束后,调用下面的程序逻辑进行展示:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
void show_washer_status(WASHER_OUTPUT_DATA washerOutPutData)
{
if (washerOutPutData.hasNewData)
{
WASHER_STATUS s = washerOutPutData.washerStatus;
printf("u8g2 get status:%d(%s)\r\n", s, washer_status_name[s]);
switch(s)
{
case WS_INIT: showWasherInit(&u8g2, washerOutPutData); break;
case WS_IDLE: showWasherIdle(&u8g2, washerOutPutData); break;
case WS_ADD_WATER: showWasherAddWater(&u8g2, washerOutPutData); break;
case WS_WASH: showWasherWash(&u8g2, washerOutPutData); break;
case WS_DRAIN_WATER: showWasherDrainWater(&u8g2, washerOutPutData); break;
case WS_SPIN_DRY: showWasherSpinDry(&u8g2, washerOutPutData); break;
case WS_PAUSE: showWasherPause(&u8g2, washerOutPutData); break;
case WS_DONE: showWasherDone(&u8g2, washerOutPutData); break;
default: break;
}
}
}

当此轮状态循环有新的数据产生时,则根据状态机的主状态,分别显示对应状态下的图片或动画。

比如加水状态,会根据当前加的水位,不断更新图片展示的水位:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
void drawCurWaterLevel(u8g2_t *u8g2, int level)
{
switch(level)
{
case 0: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_0); break;
case 1: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_1); break;
case 2: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_2); break;
case 3: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_3); break;
case 4: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_4); break;
case 5: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_5); break;
case 6: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_6); break;
case 7: u8g2_DrawXBM(u8g2,64, 16, 48, 48, pic_water_7); break;
default: break;
}
}

void showWasherAddWater(u8g2_t *u8g2, WASHER_OUTPUT_DATA data)
{
char strStatus[14] = "AddWater";
u8g2_ClearBuffer(u8g2);
u8g2_SetFont(u8g2,u8g2_font_ncenB10_tr);
u8g2_DrawStr(u8g2,0,15,strStatus);

drawCurWaterLevel(u8g2, data.curWaterLevel);

u8g2_SendBuffer(u8g2);
}

对于主程序的结构,和上篇一样,只是增加了OLED的显示:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
int main(void)
{
delay_init(); //延时函数初始化
LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
oled_init();

KEY_Init();
uart_init(115200);
TIM3_Int_Init(500-1,7200-1); //调用定时器使得50ms产生一个中断

printf("hello\r\n");

while(1)
{
washer_run_loop();

WASHER_OUTPUT_DATA data = get_washer_output_data();

show_washer_status(data);

delay_ms(100);
}
}

在状态机每运行一个循环,获取一下具体的状态数据,然后使用OLED将具体的状态数据展示出来。

3 具体演示

再来对比看下这个状态图,实验测试状态机的执行。

  • 正常的洗衣流程

不考虑暂停这个状态,洗衣机上点开始后,依次经历空闲、加水、清洗、排水、甩干这几个流程即结束,若清洗计数设置了不知1次,则加水、清洗、排水这3个动作会循环执行对应的次数。

  • 洗衣流程中暂停再继续

在洗衣机的运行状态:加水、清洗、排水、甩干,通过暂停按钮,可以暂停这些状态的执行,此时状态机会运行于暂停模式,再按继续(暂停/继续的一个按钮),则会继续执行洗衣工作。

  • 暂停后修改水量或次数后再继续

在洗衣过程中,如果想要修改洗衣的水量或次数,可以先通过暂停键来暂停洗衣机的运行,然后通过水位或次数按钮,使状态机从暂停状态先切换到空闲状态,进行水位或次数的调整后,再继续,即会按照新的设置参数继续运行洗衣程序。

比如本来的清洗水位是3,清洗次数是1,在第一次清洗的加水时按下暂停,再将清洗参数进行修改,比如水位设为5,次数设为2,再继续后,会再次进入加水状态,并将水位补到5后,继续清洗,并清洗2遍结束。

注:本状态机还有继续优化的空间,比如:

  • 水量只会补加,多了此轮清洗不会排出。比如先设置的水位是5,在加到3个时候,暂停并修改为2,再继续后,判断大于目标水位则会直接开始清洗,不会先由水位3再排水到水位2再清洗
  • 任何清洗状态(加水、清洗、排水)按下暂停调整水位后,再继续,都会默认跳到加水重新新的清洗循环,如果是在排水状态,调整了水位后,此次的水还没有排位,就又重新加水开始洗,不太合理

以上3种测试方式的演示效果,可以再对比看下演示视频:

4 总结

本篇在上篇全自动洗衣机的状态机编程实例的基础上,增加了OLED来更新直观的展示洗衣机的工作状态,并通过3种测试场景来展示洗衣机工作状态机的执行。