【开源】智能柜设计（包括设计方案与设计资料）
本帖最后由 往前走 于 2022-9-17 22:38 编辑最近帮客户做了一款针对实验柜的舵机控制系统，本着完美主义，我在这里将用T5L屏设计一款高端大气时尚的智能柜管理系统。（资料陆续更新，欢迎大家提出批评建议）（dgus工程所用图片均来自于网络，仅供各位朋友交流参考，请勿商用）
首先说一下本智能的优势
1、兼容性：
（1）液晶屏（操作面包）兼容性：在设计上采用了T5L标准屏作为主控，直接驱动串行总线舵机，传感器汇总到辅助控制器（如STC系列单片机），再将数据通过串口4发送给液晶屏，在实际开发过程中，只需要根据采用的液晶屏的分辨率改变DGUS工程就行。
（2）舵机兼容性：采用飞特的STS系列串行总线舵机作为驱动，这类舵机的力矩涵盖了4.5KG到40KG，且它们的协议通用
2、安全性：串行总线舵机具有电流、力矩、温度、电压保护功能，其使用安全性要高于常规的电机。
3、可拓展性：串行总线舵机，理论上来说，一个串口支持同时控制254个舵机，即一块液晶屏作为主控，可以带动254个舵机。
以下是设计资料（资料随时更新）
演示视频：链接: https://pan.baidu.com/s/19_-gfqtCd4SaAHN9-SsLMQ?pwd=4967 提取码: 4967 复制这段内容后打开百度网盘手机App，操作更方便哦
关于演示视频的几点说明：
1.视频中采用的舵机为飞特SCS115型与SCS40两种型号的舵机，电源为24V开关电源，经,降压至8-9V接入舵机
2.DGUS工程为800*480的，但我的80480的屏摔坏了，所以用的7寸1024*600的液晶屏
3.由于论坛里有大神已经做了时间更新与flash操作的代码（迪文温控器代码），所以我就不做演示
4.关于舵机动作顺序，开门：门栓舵机动作完成，开门舵机再动作；关门：开门舵机动作完成，然后门栓舵机再动作
如下图所示，为本文设计的智能柜的框架，迪文屏作为主控制器，通过串口2直接输出指令控制串行总线舵机，串口4与辅助控制器连接，用于拓展传感器，例如用于化学实验柜，可以拓展用以检测温度、气体、火焰检测等传感器。灯光系统用于智能柜内部照明使用，采用行程开关与光耦传感器共同控制，即在照明不良、柜门打开时，点亮照明灯光，电路见下文。
为了防止停电时，智能柜门处于失控状态，本设计采用了双舵机的设计，即开门舵机负责柜门的开关动作，门闩舵机负责门闩动作，停电后，由于门闩的存在，即使开门舵机卸力，智能柜也依然处于上锁状态，当然，如果用户觉得双舵机的成本太高，可以选择不加门闩舵机，对本设计的系统运行并不产生影响。机械结构如图所示：
接下来说明一下本设计的程序框架，程序是C51语音，在液晶屏中运行
电路原理图分为三部分：主电路板（舵机驱动电路+辅助控制器+接口）、降压电路、灯光电路（安装在柜子里边）
我在这里使用STM32F103RCT6作为辅助控制器，单片机的串口1与液晶屏的串口4相连接，液晶屏串口2直接驱动舵机，同时设计有一路输入，一路输出，用于紧急情况
辅助控制器与传感器使用的电压多为5V，而舵机的电压直接与舵机型号相关，例如SCS115型的电压为7-8V，因此本设计采用了LM2596S-5.0输出5V电压，LM2596S-ADJ可调输出7.5V电压用于舵机，不同的电压，调节电阻R_ADJ的阻值即可。
由于使用的降压芯片为LM2596S，支持最大输入电压40V
这里采用了光耦电阻检测亮度，行程开关与柜门相接，当柜门打开时，行程开关导通，如果光线太暗，小灯泡就可以点亮。
降压板与驱动板安装在如下图所示的小盒子里（3D图纸见附件），底层为降压板，上层为主电路板，
1.温湿度检测与刷新，时间更新（由辅助控制器驱动AHT21，将温湿度数据写入迪文屏）
/*****************温湿度更新**********************/
void dwin_Tempe_humi_update( void)
{
uint8_tTempe_humi_date;//发送给液晶屏的指令
AHT20_Read_CTdata(CT_data);//读取温度和湿度
Tempe_humi_date=0x5A;
Tempe_humi_date=0xA5;
Tempe_humi_date=0x07;
Tempe_humi_date=0x82;
Tempe_humi_date=(ADDR_TEMP_HUMI>>8)&0xff;
Tempe_humi_date=ADDR_TEMP_HUMI&0xff;
Tempe_humi_date=((CT_data *200*10/1024/1024-500)>>8)&0xff;
Tempe_humi_date=((CT_data *200*10/1024/1024-500))&0xff;//计算得到温度值（放大了10倍，如果t1=245，表示现在温度为24.5℃）
Tempe_humi_date=((CT_data*1000/1024/1024)>>8)&0xff;
Tempe_humi_date=((CT_data*1000/1024/1024))&0xff;//计算得到湿度值（放大了10倍,如果c1=523，表示现在湿度为52.3%）
Usart_SendString( USART_DWIN,Tempe_humi_date,10);
}
/*****************时间更新**********************/
uint8_tDGUS_RTC_date;
void dwin_time_update( u32 time_value)
{
struct rtc_time time;
unsigned int days,hour_min_sec;
unsigned int i;
days = time_value / 86400;//一天有86400秒
hour_min_sec = time_value % 86400;//一天有86400秒
time.hour = hour_min_sec / 3600;//一小时有3600秒
time.mintute =( hour_min_sec % 3600 ) / 60;//一分钟有60秒
time.second =( hour_min_sec % 3600 ) % 60;
//年份判断，从1970年开始
for ( i=1970;days>=days_in_years(i);i++)
{
days-=days_in_years(i);
}
time.year=i;
//判断月份
if (leapyear(i))
days_in_month=29;
else
days_in_month=28;
for ( i=1;days>=days_in_month;i++)
{
days-=days_in_month;
}
time.month = i;
//日期计算
time.day = days + 1 ;
time.week=RTC_Get_Week(time.year,time.month, time.day);
DGUS_RTC_date=0x5A;
DGUS_RTC_date=0xA5;
DGUS_RTC_date=0x18;
DGUS_RTC_date=0x82;
DGUS_RTC_date=(ADDR_RTC_TIME>>8)&0xff;
DGUS_RTC_date=ADDR_RTC_TIME&0xff;
DGUS_RTC_date=0x00;
DGUS_RTC_date=time.hour;//时
DGUS_RTC_date=0x00;
DGUS_RTC_date=time.mintute;//分
DGUS_RTC_date=00;
DGUS_RTC_date=time.second;//秒
DGUS_RTC_date=(time.year>>8)&0xff;//年
DGUS_RTC_date=time.year&0xff;//年
DGUS_RTC_date=00;
DGUS_RTC_date=time.month;//月
DGUS_RTC_date=00;
DGUS_RTC_date=time.day;//日
DGUS_RTC_date=ascii_8hex;//(time.week>>8)&0xff;//ascii_8hex[];//
DGUS_RTC_date=ascii_8hex;// time.week&0xff;//当前星期
Usart_SendString( USART_DWIN,DGUS_RTC_date,26);
}
//星期运算
uint16_t weeks(int weekday)
{
// uint16_t asic_2_h;
if(weekday>6)
weekday-=7;
return weekday;
}
（上传空间有限，需要详细资料的请邮箱联系1462818330@qq.com）
本节主要是简单说一下飞特舵机指令协议，供大家做个参考。
飞特舵机STS系列采用TTL通信，指令格式为8-N-1，波特率默认1000000，可以更改为1000000，500000，250000，128000，115200，76800，57600，38400
1.指令
字头 ID号 数据长度 指令 参数 校验和
0XFF 0XFF ID Length Instruction Parameter1 ...Parameter N Check Sum
字头：连续收到两个 0XFF ,表示有数据包到达。
ID: 每个舵机都有一个 ID 号。 ID 号范围 0～253,转换为十六进制 0X00～0XFD。
广播 ID: ID 号 254 为广播 ID,若控制器发出的 ID 号为 254(0XFE)，所有的舵机均接收指令，除 PING 指令外其它指令均不返回应答信息(多个舵机连接在总线上不能使用广播 PING指令)。
数据长度：等于待发送的参数长度 N 加上 2，即“N+2”。
参数：除指令外需要补充的控制信息，参数最大支持双字节参数表示一个内存值，字节顺序参考舵机使用手册(不同型号舵机字节顺序不一样)。
校验和：校验和 Check Sum，计算方法如下：Check Sum = ~ (ID + Length + Instruction + Parameter1 + ... Parameter N)
若括号内的计算和超出 255,则取最低的一个字节，“~”表示取反。
例如，控制舵机转到1500位置，则指令为FF FF 01 0A 03 29 32 E8 03 00 00 E8 03 C0 ，该指令控制舵机位置与转动速度、加速度
2.应答
字头 ID 数据长度 当前状态 参数 校验和
0XFF 0XFF ID Length ERROR Parameter1 ...Parameter N Check Sum
返回的应答包包含舵机的当前状态 ERROR，若舵机当前工作状态不正常，会通过这个字节反映出来，若 ERROR 为 0，则舵机无报错信息。
若指令是读指令 READ DATA，则 Parameter1 ...Parameter N 是读取的信息。
详细舵机指令说明，大家可以自行查找官网。 本帖最后由 往前走 于 2022-8-28 22:48 编辑
主要功能程序说明：2.舵机内存表宏定义（节选）
#define SCSCL_ID 5
#define SCSCL_BAUD_RATE 6
#define SCSCL_RETURN_DELAY_TIME 7
#define SCSCL_RETURN_LEVEL 8
#define SCSCL_MIN_ANGLE_LIMIT_L 9
#define SCSCL_MIN_ANGLE_LIMIT_H 10
#define SCSCL_MAX_ANGLE_LIMIT_L 11
#define SCSCL_MAX_ANGLE_LIMIT_H 12
#define SCSCL_LIMIT_TEMPERATURE 13
#define SCSCL_MAX_LIMIT_VOLTAGE 14
#define SCSCL_MIN_LIMIT_VOLTAGE 15
#define SCSCL_MAX_TORQUE_L 16
#define SCSCL_MAX_TORQUE_H 17
#define SCSCL_ALARM_LED 19
#define SCSCL_ALARM_SHUTDOWN 20
#define SCSCL_COMPLIANCE_P 21
#define SCSCL_COMPLIANCE_D 22
#define SCSCL_COMPLIANCE_I 23
#define SCSCL_PUNCH_L 24
#define SCSCL_PUNCH_H 25
#define SCSCL_CW_DEAD 26
#define SCSCL_CCW_DEAD 27
#define SCSCL_PROTECT_TORQUE 37
#define SCSCL_PROTECT_TIME 38
#define SCSCL_OVLOAD_TORQUE 39
#define SCSCL_TORQUE_ENABLE 40
#define SCSCL_GOAL_POSITION_L 42
#define SCSCL_GOAL_POSITION_H 43
#define SCSCL_GOAL_TIME_L 44
#define SCSCL_GOAL_TIME_H 45
#define SCSCL_GOAL_SPEED_L 46
#define SCSCL_GOAL_SPEED_H 47
#define SCSCL_LOCK 48
3.舵机服务子程序(其他子程序，由于篇幅有限，这里就不写）
int writePos(uint8_t ID, uint16_t Position, uint16_t Time, uint16_t Speed, uint8_t Fun)
{
uint8_t buf;
flushSCS();//清空缓冲区
u16_to_u8(buf+0, buf+1, Position);
u16_to_u8(buf+2, buf+3, Time);
u16_to_u8(buf+4, buf+5, Speed);
writeBuf(ID, SCSCL_GOAL_POSITION_L, buf, 6, Fun);
return Ack(ID);
}
//写位置指令
//舵机ID，Position位置，运行时间Time，速度Speed
int WritePos(uint8_t ID, uint16_t Position, uint16_t Time, uint16_t Speed)
{
return writePos(ID, Position, Time, Speed, INST_WRITE);
}
//异步写位置指令
//舵机ID，Position位置，运行时间Time，速度Speed
int RegWritePos(uint8_t ID, uint16_t Position, uint16_t Time, uint16_t Speed)
{
return writePos(ID, Position, Time, Speed, INST_REG_WRITE);
}
void RegWriteAction(void)
{
writeBuf(0xfe, 0, NULL, 0, INST_ACTION);
}
//写位置指令
//舵机ID[]数组，IDN数组长度，Position位置，运行时间Time，速度Speed
void SyncWritePos(uint8_t ID[], uint8_t IDN, uint16_t Position, uint16_t Time, uint16_t Speed)
{
uint8_t buf;
u16_to_u8(buf+0, buf+1, Position);
u16_to_u8(buf+2, buf+3, 0);
u16_to_u8(buf+4, buf+5, Speed);
snycWrite(ID, IDN, SCSCL_GOAL_POSITION_L, buf, 6);
}
//读位置，超时返回-1
int ReadPos(uint8_t ID)
{
return readWord(ID, SCSCL_PRESENT_POSITION_L);
}
//速度控制模式
int WriteSpe(uint8_t ID, int16_t Speed)
{
if(Speed<0){
Speed = -Speed;
Speed |= (1<<10);
}
return writeWord(ID, SCSCL_GOAL_TIME_L, Speed);
}
//读负载，超时返回-1
int ReadLoad(uint8_t ID)
{
return readWord(ID, SCSCL_PRESENT_LOAD_L);
}
//读电压，超时返回-1
int ReadVoltage(uint8_t ID)
{
return readByte(ID, SCSCL_PRESENT_VOLTAGE);
}
//读温度，超时返回-1
int ReadTemper(uint8_t ID)
{
return readByte(ID, SCSCL_PRESENT_TEMPERATURE);
}
//Ping指令，返回舵机ID，超时返回-1
int Ping(uint8_t ID)
{
int Size;
uint8_t bBuf;
flushSCS();
writeBuf(ID, 0, NULL, 0, INST_PING);
Size = readSCS(bBuf, 6);
if(Size==6){
return bBuf;
}else{
return -1;
}
}
void writeBuf(uint8_t ID, uint8_t MemAddr, uint8_t *nDat, uint8_t nLen, uint8_t Fun)
{
uint8_t i;
uint8_t msgLen = 2;
uint8_t bBuf;
uint8_t CheckSum = 0;
bBuf = 0xff;
bBuf = 0xff;
bBuf = ID;
bBuf = Fun;
if(nDat){
msgLen += nLen + 1;
bBuf = msgLen;
bBuf = MemAddr;
writeSCS(bBuf, 6);//MemAddr保存的是目标位置在舵机SRAM中的保存地址，如果有目标参数（判断nDat==1），则会从这一位开始输出
}else{
bBuf = msgLen;
writeSCS(bBuf, 5);//如果没有目标参数（判断nDat==0）则不输出目标地址，也就只有五位数
}
CheckSum = ID + msgLen + Fun + MemAddr;
if(nDat){
for(i=0; i<nLen; i++){
CheckSum += nDat;
}
writeSCS(nDat, nLen);
}
CheckSum = ~CheckSum;
writeSCS(&CheckSum, 1);
}
//普通写指令
//舵机ID，MemAddr内存表地址，写入数据，写入长度
int genWrite(uint8_t ID, uint8_t MemAddr, uint8_t *nDat, uint8_t nLen)
{
flushSCS();
writeBuf(ID, MemAddr, nDat, nLen, INST_WRITE);
return Ack(ID);
}
//读指令
//舵机ID，MemAddr内存表地址，返回数据nData，数据长度nLen
int Read(uint8_t ID, uint8_t MemAddr, uint8_t *nData, uint8_t nLen)
{
int Size;
uint8_t bBuf;
flushSCS();
writeBuf(ID, MemAddr, &nLen, 1, INST_READ);
if(readSCS(bBuf, 5)!=5){
return 0;
}
Size = readSCS(nData, nLen);
if(readSCS(bBuf, 1)){
return Size;
}
return 0;
}
太棒了，顶顶顶！！！ 你的3d模型用什么画的
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