快乐智造营 | 13 物品存放柜
本帖最后由 怀若谷 于 2021-6-2 10:25 编辑本系列教程主要分享基于开源硬件和激光建模的创客作品的制作，每个作品涉及两三个电子模块的使用，让学习者能够轻松、扎实地掌握创客制作的知识和技能，并体会到智造的乐趣。
【目录】1.快乐智造营 | 01 贪吃的小鸡2.快乐智造营 | 02 抢答器3.快乐智造营 | 03 电子蜡烛4.快乐智造营 | 04 小夜灯5.快乐智造营 | 05 台灯6.快乐智造营 | 06 温度计
7.快乐智造营 | 07 警报器8.快乐智造营 | 08 盆栽浇水提示器9.快乐智造营 | 09 桌面温度计
10.快乐智造营 | 10 多功能测量仪
11.快乐智造营 | 11 遥控电风扇
12.快乐智造营 | 12 电子像素画板
13.快乐智造营 | 13 物品存放柜
v 13.1项目概述
图13-1
“物品存放柜”，如图13-1所示，是一个模拟实现生活中已存在设备的一个项目，可以帮助学习者了解该设备的实现原理。通过该项目的学习，可以掌握碰撞传感器和NFC近场通讯模块的使用。
功能介绍：将贴有电子标签的动物造型卡片靠近物品存放柜的感应区，相对应的柜门会解锁，此时可以拉开柜门放入东西或者取出柜子里的东西。放进物品后，将柜门合上，门会自动上锁，这时用手无法拉开。
https://v.qq.com/x/page/p3245teyd7n.html演示视频
v 13.2材料准备
图13-2
本项目所需要的硬件材料，如图13-2所示，分别为：
（1）DFRduino Uno R31块
（2）IO扩展板 1块
（3）NFC近场通讯模块1个
（4）180°舵机2个
（5）碰撞传感器 2个
（6）NFC电子标签贴纸2张
v 13.3电子模块的使用
13.3.1NFC近场通讯模块
NFC（近场通讯），是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输（在十厘米内）交换数据。NFC技术被广泛用于POS机移动支付、公交卡、银行卡、门禁卡、饭卡、水卡等多种场合。本项目中使用的是DFrobot出品的NFC近场通讯模块，具有IIC和UART双接口，可以通过拨动开关进行切换。使用时，可以根据自己的需求选择其中的一种连接方式。
图13-3
在与Arduino Uno主控板连接时可以连接到IIC（A4、A5）引脚，连接示例如图13-3所示。
图13-4
在编程软件Mind+中，NFC近场通讯模块包含的积木有8个，如图13-4所示，需到【扩展】中的【通讯模块】下找到【NFC模块】，然后选择添加才会在积木区出现。在使用时，需要先进行初始设置，示例程序如图13-5所示，该程序执行的结果是将接在IIC引脚上的NFC模块读取到卡片的UID号通过串口打印方式显示出来。
图13-5 将电子标签或者成品卡片靠近NFC模块，如图13-6所示，即可读取到该电子标签或卡片的UID。如图13-7所示，显示的是本项目使用的两张电子标签的UID信息。
图13-6图13-7 除了读取卡片的UID外，还可以读取存储在卡片中各个数据块中的数据；并且可以向指定数据块写入指定数据。
13.3.2 碰撞传感器
碰撞传感器，也叫微型开关，是一种由很小的物理力启动的电子开关（使用了杠杆原理）。其实质上和数字按钮模块是相同的，属于数字模拟输入设备，在不同的状态下会向主控板输入1或者0两种数字信号。
图13-8 在与Arduino Uno主控板连接时，参照数字按钮模块，可连接到除D0、D1外的任一引脚。连接示例如图13-8所示，GND、VCC、数据三个引脚要分别对应。
图13-9 在编程软件Mind+中，可以使用【引脚操作】中【读取数字引脚（2）】积木来读取碰撞开关的输入信号。使用前，一般需要了解该碰撞传感器的特性，示例程序如图13-9所示，该程序执行的结果是将接在引脚D2上的碰撞传感器的输入信号显示在串口调试窗口。
图13-10 显示结果如图13-10所示，由此可判断本项目使用的两个碰撞传感器的特点为：非碰撞状态下数字信号为1，碰撞状态下信号为0。
v 13.4 项目制作
13.4.1 硬件搭建
将碰撞传感器连接到扩展板的D2和D3引脚、舵机连接到A2和A3引脚、NFC模块连接到IIC引脚，如图13-11所示。
图13-1113.4.2 编写程序
编程思路：（1）将两个舵机初始化为110°，是柜门处于上锁状态；（2）让NFC通讯模块不停侦测电子标签的信息，如果感应到某个电子标签的信息则控制对应的舵机置于20°，即为柜门解锁；（3）当碰撞传感器的信号为0时（说明处于碰撞状态下），将对应的舵机置于110°，即为柜门上锁。
电子标签、碰撞传感器和舵机必须分为两组进行匹配。
根据编程思路，在Mind+软件中进行编程，示例程序如图13-12所示。编写好程序后，上传到设备，进行初步调试。
图13-12
12.4.3 设计、切割外型
使用制图软件进行外型的设计，设计图如图13-13所示。为了更好地区分，卡片外型采用了不同动物造型，柜门上也做了对应的标记。
图13-13 图纸设计好后，使用激光切割机进行切割。切割好的木板件如图13-14所示。其中感应卡片使用了亚克力材料，柜子部件使用了椴木板材料。
图13-14
13.4.4 装配调试
将切割好的木板和硬件进行组装，步骤如图13-15所示。
图13-15
（1）将NFC模块和碰撞传感器安装在木板件的预留位置（2）组装部分木板件，固定主控板并连接好硬件（3）装上两块侧板（4）固定舵机（5）装上前面的木板件（6）装上柜门
除木板件外，柜门与柜体的连接还使用了不锈钢合页。
最后，将电子标签贴在亚克力材料部件上，如图13-16所示，制成开门用的卡片。
图13-16 装配好后，需要进行调试，保证柜门能正常开合、能顺利锁上和解锁。你可能需要根据门锁的运行情况调整舵机的角度。
v 13.5 思维拓展
本项目受电子模块使用数量的限制，只能实现简单的开关柜门的功能。如果想进一步完善的话，可以考虑增加语音提示、屏幕显示等功能模块，使人机交互做得更完美。
如果从储物柜这一主题出发，对使用电子模块不设限的话，还可以使用AI视觉模块来制作一个具有人脸识别功能的智能储物柜。不过，这需要进一步学习更多的电子模块。
你还有好的想法呢？
{:5_128:}我学生在用你的教程
hnyzcj 发表于 2021-5-14 08:48
我学生在用你的教程
很高兴！希望给更多的老师或者孩子以参考。 我学生非常喜欢，适合他们快速上手 希望分享下切割图纸，谢谢 zhangliang 发表于 2021-5-24 00:12
希望分享下切割图纸，谢谢
已添加附件 老师好，图纸可以再分享一下吗，打不开了 爱玩积木的轩轩 发表于 2022-3-10 16:20
老师好，图纸可以再分享一下吗，打不开了
看看软件是不是一样的
帖子更新的蛮快的 我还一直都没做过带锁的作品
我家里的卡片识别不了了，
可以向你请教一下吗？ 诩 发表于 2022-4-14 12:00
帖子更新的蛮快的
作品不错
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