【电子DIY设计】+ 基于GD32F470的电子物料收纳盒

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a老怪

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发表于 2023-11-20 14:29:45

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一、背景

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。

二、实现功能

（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

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。

3.1 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。

3.2  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
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
5.1  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。。

5.2 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。

5.3 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。

5.4 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

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）

6.1  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