【2023海光杯】“智能储物柜系统”项目介绍

前言

        作者心血来潮准备去打个比赛，所以开了这么一个专栏，仅用于记录自己的制作过程，如有错误，请多指教。

项目分析

项目简介

智能储物柜系统

一、题目说明

        设计一个智能储物柜，存储柜的储物格为4*4个3*3*3cm储物格，储物格的下端为储物柜底座板，上端为两层对开的门板，平时两层对开门板闭合，储物柜出于关闭保护状态，当需要打开某储物格的时候，控制系统控制两层对开的门板的移动使得两层门板的开口的交叉部分正好对应指定的储物格，即对应的储物格被打开，使用完储物格后要有关闭功能。

二、基本要求

1. 用亚克力板制作储物柜的底板，上方开口的储物格以及对开门板；
2. 打开任意储物格，从下达指令到打开完成时间不高于5秒，误差不高于0.3cm，关闭时间不高于5s；
3. 打开任意上下或左右相邻的储物格，从下达指令到打开完成时间不高于8s，最大误差不高于0.5cm，关闭时间不高于8s。

扩展功能要求如下：

1. 用户管理：用户可以预定储物格（单个或上下左右连续的），输入用户名密码即可进行储物柜的打开和关闭操作；
2. 历史记录和查询功能；
3. 储物格的状态可以通过短信、云等方式同步给管理员手机；
4. 其他可自由发挥的特色功能。

需求分析

        按照题目要求需要制作16个储物格，对应16扇门（不是我吐槽搞那么多干什么，9个就够了吧，还得买16个电机来联控。。。）按照常理来说，16扇门的开关可以用矩阵键盘来控制，但考虑到扩展功能的需求，初步打算建立个云平台。这样不仅用户管理可以通过数据库和网页（或者小程序）的结合来实现；历史记录和查询功能都可以直接通过软件部分的制作来完成，至于储物格状态同步问题，更是可以通过数据显示来解决。

        本项目的难点有二：一是对门的控制精度，需要尽可能地缩小时间误差（从下达指令到完成动作的时间）和空间误差（从储物格边缘平行望出去，看柜门的偏离程度）；二是扩展功能能实现多少。

制作分析

        这个项目拆分下来大致可以分为三大板块

一、电控与机械

        电控部分初拟定采用STM32F103C8T6作为主控板，柜门开关采用UNL2003五线四相步进电机控制。

        柜体主题采用亚克力板，柜体底部和侧面采用3mm，柜门采用2mm（重量小点防止步进电机因为扭力不够而不能精确控制）。

二、通信

        主要处理两大部分：

        1、主控板与16个电机之间的通信：初步想法是直接接线，F103的IO口应该是够用的，这个部分要到写控制代码的时候具体看一下。若不够，备选方案是级联个F103。

        2、云平台与主控板之间的通信：初步想法是通过WiFi通信来实现主控板与云平台的数据交换。

三、云平台搭建

       云平台的建立，网页或小程序都可以。主要包含以下几个大板块：

        1、用户管理：通过与数据库结合，实现对用户的账户密码，以及预定的储物格等信息的存储。

        2、云端控制：通过WiFi通信实现对柜门的无线控制。

        3、对储物格相关操作的信息存储：如何时开门何时关门，以及储物格状态的云查询（开、关、是否被预定等等）。

后记

2023.12.11

        好吧，很尴尬的一件事是，由于作者那“一坨”一般的写网页的水平，导致通信部分的制作卡在了如何从自己做的网页中，通过点击对应的储物格（有一个4*4的格子，每一个小格子代表一个储物格）来控制柜门这个功能的实现中。换句话说，就是通过在网页中的操作实现对mqtt服务器上的指令串的调用。对，现在就是卡这儿了。本来想的是实现了这部分功能，通过记录网页上的操作就可以实现云端控制和对储物格相关操作的信息存储。结果嘛，人太捞了，导致这部分功能的实现还需要一些时间，但ddl又快到了，感觉现在去学好像有点来不及了，所以情急之下着手开始了用矩阵键盘来控制的plan B。云平台搭建这事儿在试着搞一两天，不行就斩了。

        关于电控部分，大体实现的差不多了，后面就是对16个柜门的联控调试，后续会把材料和代码发出来。补充说明一点：UNL2003这玩意不太行，主要是16个电机太多了，有点载不动，制作的时候换了一个电机。

2023.12.16

        ok，今天把成品做出来了，等整理完相关资料，今晚上或者明天就能把原码等给发出来。当做完了再回头来看自己最初的设计，不得不说一句眼高手低，哎，拓展功能还是没能实现，只做出了一个很基本的矩阵键盘控制柜门开关。现在看着自己做出来的成品，自豪是自豪在至少做出来的对吧，而且联控和响应都挺好的，几乎是完美实现的基本要求吧；但是不尽人意也是真的不尽人意，看着莫名有种自己的乡下儿子进城的错觉。归根结底，还是太菜了，之后加油吧。