基于梁山派电子物料收纳盒 - 嘉立创EDA开源硬件平台

一、背景

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现在处于一个电子信息的时代，一些从事有关电子的公司、学校教室、店铺等都需要储备一些电子元器件物料，由于物料种类繁多,拿取很不方便。

 

展示：

立创梁山派--电子物料收纳盒

 

PCB实物：

 

二、实现功能

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（1）能搜索某个电子物料摆放哪个柜子并自动打开柜子亮灯提示；

（2）可以添加/删除一个柜子，添加/清除一种电子物料；

（3）可以查询所有存放电子物料详细；

（4）可以查询剩余空柜子；

（5）有信息掉电保存功能；

（6）交互方式要有屏幕触摸、语音识别、手机查找；

待增加部分：实现收纳盒放错提醒，通过RFID实现。

 

三、控制方式

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  本来想用无线方式的，但是无线的方式需要每一个货柜都要有一个无线模块加电池，对我来说成本有点高，就舍弃了无线方案。

 

1、主机

在主机上安装16路的从机接口，即最大接入货柜为16个；通过5条线来控制从机，分别是5V电源正负极、舵机控制线、信号灯控制线、入盒检测开关线。

通过595和165 控制16路从机，屏幕采用淘晶驰串口屏（7寸电容触摸屏），语音识别使用机芯智能SU-03T，手机控制通过WIFI模块ESP8266控制。

 

2、从机

控制方式是通过舵机将货柜弹出并亮灯提示。再安装一个行程开关，检测货柜是否归位。将从机安装在收纳盒后面，当从机接收到主机的信号，则控制舵机推出货柜并且亮灯提示。

 

 

四、技术指标

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1、能搜索某个电子物料摆放哪个柜子并亮灯提示；

因为每添加一次物料，就要填写这个物料的信息并保存它的货柜号，只要查找flash中保存的16个货柜信息，有数据与查找的物料数据相同则弹出并亮灯。

 

2、可以添加/删除一个柜子，添加/清除一种电子物料；

在首页时，判断是否有按下触摸屏的添加物料或者删除物料模式，有则进入对应的模式。

添加货柜：在添加物料模式，在触摸屏界面编辑新增的物料信息即可完成添加柜子或者物料。

删除货柜：在删除物料模式，选择对应的物料货柜进行删除即可。

 

3、可以查询所有存放电子物料详细；

每次添加物料都有将物料数据保存在芯片的flash中，只要把全部数据调出来显示即可。

 

4、可以查询剩余空柜子；

实时检测从机线中的入盒检测开关线，当检测到是无柜状态时（没有接入货柜的情况下），则说明对应的货柜接口没有接入货柜，将没有接入货柜的接口显示出来即可。

 

5、查找到物料并自动打开柜子；

有3种查找方式，分别是：手机查找、语音查找、触摸屏查找。

手机查找：制作一个安卓软件，主要使用socket与WIFI模块ESP8266进行通信。在手机上输入要查找的物料信息，通过WIFI发送给主机识别。需要有手机连接检测、物料信息的传输功能。

语音查找：将一些常用的电子元件设置为语音命令，说出对应的电子元件数值+名称，例1K电阻，识别成功则弹出对应货柜。因为语音命令条数有限制，故该功能缺陷较大。

触摸屏查找：在查找物料模式下，将显示所有的物料信息并分类显示，也可以通过触摸屏自带的拼音输入法进行查找。

 

五、硬件设计

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1、电源部分

使用3节电池供电，搭配TC4056进行充电，最大充电电流1A。使用两个不同的USB口，防止没有充电线的情况。

原本想使用按键实现长按开关机的，后面发现确实能实现了，但是没有接入开发板，被迫飞线。。

 

2、串口调试

因为WIFI模块和语音识别这些是通过串口进行通信的，我见加了USB却不用USB调试功能，怪浪费的。

所以加了一个340N，在H6这个排针这里，可以通过跳线帽短接340与WiFi模块（U1RXTX），或者短接340与语音模块(B2B3)，实现电脑串口调试。

3、升压电路

因为电池的电是不稳定的，所以将电池电压升压至5V，再由这个5V去转需要的3.3V。

因为有很多的吃电大户，7寸屏幕、语音识别的喇叭、WIFI模块、16个舵机。所以我分别给他们都从电池处升压至5V，就是每一个部分都加升压电路，实测发现没有缺电问题了。

4、模块电源门控

起初想到的低功耗设计就是将没有用到的模块，断开它的电，减低功耗；所以怎么断开电源？我用了个mos管控制，当信号端（如图CPKCON）给低电平MOS管导通，电池电压输出至CKPIN，再由CKPIN经过该模块的升压电路。信号端（如图CPKCON）给高电平MOS管就截止了。

 

（这里只截图了串口屏的电源门控）

六、软件设计

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代码有些垃圾，如果有一些地方可以节省的话，请大佬指出（鞠躬）

1、电量检测显示部分

通过两个电阻分压，再通过分压公式进行计算

使用adc采集100次通过dma传输，滤波显示。

 

2、WIFI部分

主要实现两个功能，一是实现获取网络时间进行校准；二是与手机APP互传数据。

下载的固件是MQTT固件，1MB的那个。（如果是WIFI模块是AT固件，那么改一下指令 AT+RST 的回复是 OK 就可以了）

 

代码太多了。。。。写不来了。。。跳过吧。

五、实现

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1、屏幕UI

资料链接：http://wiki.tjc1688.com/doku.php?id=start

该屏幕功能强大，我直接将时间计算显示功能放在屏幕上自己运行（屏幕自带RTC功能）；只要一开始单片机传输一个起始时间给屏幕，屏幕就能运行时钟效果。

附件中的【七寸屏电子物料管理柜.HMI】就是基于该项目设计的UI界面

 

 

2、手机APP

使用 Android stdio 设计。附件中的【app-debug.apk】就是基于该项目设计的安卓app；大小为3.73MB

涉及权限:

1、访问网络（判断是否连接收纳盒的WIFI成功）

2、获取网络信息状态（判断是否连接收纳盒的WIFI成功）

3、获取WIFI状态（判断是否连接收纳盒的WIFI成功）

4、获取定位权限（想不加这个权限的，但是发现不加的话就闪退）

5、内存读写权限（把收纳盒发来的货柜信息保存，关闭软件后会自动删除货柜信息，所以不用内存担心越来越大）

声明：我只会安卓APP简单的设计应用，苹果的就对不起了（·哭唧唧·）

 

总结

感谢嘉立创的吴工，使我的PCB在指导下能够一次过，并给了我很多思路！

感谢群友大佬【要喝可乐不】，对我代码思路进行指导，直接让我开启新世界！

非常感谢！！

因为我是大四狗一枚，找了一个实习，导致作品有很多部件没有及时购买，浪费了很多的时间，并且还阳性了，躺了几天。

但是后面还是会持续完善功能，因为这也是我的毕设。。。

 

 

调试记录：

2022-12-25

大致框架搭建完毕，实现基本功能。

目前未完成部分：

将每一个货柜都能使用

出柜指示灯（LED）

入柜检测开关（行程开关）

超过一定时间自动息屏

尽量低功耗

 

2022-12-31  

增加语音识别功能，可以在【首页】、【查看所有物料模式】和【存取物料模式】进行语音弹出；

完善大部分货柜的弹出功能；

完善时间部分，界面跳转之后时间不会缺分少秒；增加网络校准，完善手动校准；

找到新问题：

在初始化界面获取网络时间时，点击【取消】按键后，虽然界面进行了跳转，但是程序仍然卡在获取网络时间部分，直到获取成功或者超时。

 

2023-07-06

调通了货柜检测。但是！！

毕设被上交了！实物没了。（痛苦哀嚎）