一种基于FPGA控制的储物柜及存物、取物方法技术

本发明专利技术公开一种基于FPGA控制的储物柜及存物、取物方法。该储物柜包括：FPGA主板、外接键盘、显示屏和多个储物柜主体；储物柜主体包括继电器、电磁锁、关门动作捕捉触发器和超声波探测装置；各个关门动作捕捉触发器的输出端均与FPGA主板的输入端连接；FPGA主板的输出端与各个继电器连接，各继电器连接在对应的电磁锁所在的回路中；FPGA主板与超声波探测装置双向通信连接；外接键盘的输出端与FPGA主板的输入端连接，FPGA主板的输出端与显示屏的输入端连接；FPGA主板用于生成开柜密码、控制打开柜门、判断柜子是否为空柜以及验证密码是否正确。本发明专利技术能够使用户在存放物品后无需携带任何解锁物品。

A Method of Storage Cabinet and Storage and Collection Based on FPGA Control

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA控制的储物柜及存物、取物方法
本专利技术涉及公共储物柜领域，特别是涉及一种基于FPGA控制的储物柜及存物、取物方法。
技术介绍
随着社会公共服务业的发展，商场、学校、图书馆等场所需要大量的储物，以方便人们临时放置个人物品。现有的储物柜包括机械锁储物柜和条形码储物柜等。机械锁储物柜和条形码储物柜均需要用户携带对应的解锁物品，例如机械锁储物柜需要携带钥匙，而条形码储物柜需要携带条形码，虽然给用户提供了存储物品的便利，但同时却给用户增加了需携带解锁物品的负担，无法给用户提供无需携带物品的便利。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于FPGA(Field-ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)控制的储物柜及存物、取物方法，使用户在存放物品后无需携带任何解锁物品。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于FPGA控制的储物柜，包括：FPGA主板、外接键盘、显示屏和多个储物柜主体；所述储物柜主体包括继电器、电磁锁、关门动作捕捉触发器和超声波探测装置；各个所述关门动作捕捉触发器的输出端均与所述FPGA主板的输入端连接；所述FPGA主板的输出端与各个所述继电器连接，各所述继电器连接在对应的所述电磁锁所在的回路中；所述FPGA主板与所述超声波探测装置双向通信连接；所述外接键盘的输出端与所述FPGA主板的输入端连接，所述FPGA主板的输出端与所述显示屏的输入端连接；所述外接键盘用于将用户输入的开柜请求、记住密码的反馈和开柜密码输出给所述FPGA主板；所述FPGA主板用于在用户输入开柜请求时检查是否有空柜，有空柜时生成开柜密码并输出到所述显示屏显示，无空柜时生成无空柜的提示信息并输出到所述显示屏显示；在用户输入记住密码的反馈时向对应的所述继电器发送通电信号使分配给用户的柜子的柜门打开；在获取到关门动作捕捉触发器发送的关门触发信号时向对应的超声波探测装置发送探测指令，并接收对应的所述超声波探测装置传回的探测信号，判断是否为空柜；在接收到开柜密码时，验证开柜密码是否正确，正确时向对应的所述继电器发送通电信号使柜子的柜门打开，错误时生成错误提示信息并输出到所述显示屏显示。可选的，该储物柜还包括树莓派开发板；所述树莓派开发板通过GPIO管脚与所述FPGA主板连接；所述树莓派开发板通过路由器连接到无线网络；所述树莓派开发板用于通过无线网络获取用户的存物请求以及用户的存物用户名和密码，并根据存储的各柜子的状态判断是否有空柜，有空柜时为用户分配柜子，向所述FPGA主板发送开启所分配的柜子的开柜请求并存储所述存物用户名和存物密码，无空柜时通过所述无线网络向用户反馈无空柜的提示信息；还用于通过无线网络获取用户的取物请求、取物用户名和密码，通过将所述取物用户名和密码与所述存物用户名和密码进行对比确定存物的柜子，并向所述FPGA主板发送开启所述存物的柜子的开柜请求；所述FPGA主板还用于在接收到所述树莓派开发板发送的开柜请求后向对应的所述继电器发送通电信号从而使对应的柜子打开。可选的，所述超声波探测装置包括第一超声波探测器和第二超声波探测器；所述第一超声波探测器和所述第二超声波探测器分别安装在柜子的相邻的两个侧面的中央；所述第一超声波探测器的探测方向与所述第二超声波探测器的探测方向垂直。可选的，该储物柜还包括蜂鸣器；所述蜂鸣器的输入端与所述FPGA主板的输出端连接；所述FPGA主板还用于统计所述开柜密码的连续错误次数，当所述连续错误次数达到预设次数时向所述蜂鸣器发送报警信号；所述蜂鸣器在接收到所述报警信号后发出报警。本专利技术还公开一种基于FPGA控制的储物柜的存物方法，应用于一种基于FPGA控制的储物柜，所述储物柜包括：FPGA主板、外接键盘、显示屏和多个储物柜主体；所述储物柜主体包括继电器、电磁锁、关门动作捕捉触发器和超声波探测装置；各个所述关门动作捕捉触发器的输出端均与所述FPGA主板的输入端连接；所述FPGA主板的输出端与各个所述继电器连接，各所述继电器连接在对应的所述电磁锁所在的回路中；所述FPGA主板与所述超声波探测装置双向通信连接；所述外接键盘的输出端与所述FPGA主板的输入端连接，所述FPGA主板的输出端与所述显示屏的输入端连接；所述存物方法包括：获取用户通过所述外接键盘输入的开柜请求；响应所述开柜请求，判断是否有空柜，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示否，则生成无空柜的提示信息输出到所述显示屏；若所述第一判断结果表示是，则随机分配一个空柜作为待存柜；生成所述待存柜的开柜密码；将所述开柜密码输出到所述显示屏显示；响应用户通过所述外接键盘输入的记住密码的反馈，向所述待存柜对应的继电器发送通电信号，从而使所述待存柜对应的电磁锁打开所述待存柜；响应所述关门动作捕捉触发器发送的关门触发信号，向所述待存柜内的超声波探测装置发出探测指令，使所述超声波探测装置发出超声波；响应所述超声波探测装置回传的探测信号，判断所述待存柜是否为空柜，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示是，则将所述待存柜标记为空柜并删除所述开柜密码；若所述第二判断结果表示否，则存储所述待存柜的编号和所述开柜密码。可选的，所述生成所述待存柜的开柜密码，具体包括：根据公式计算伪随机数；其中R为伪随机数，C为所述FPGA主板的内置计数器的值，N为柜子的总数，为取模运算；根据公式PW＝R×N+No.生成所述开柜密码；其中PW为所述开柜密码，No.为所述待存柜的编号。可选的，所述响应所述超声波探测装置回传的探测信号，判断所述待存柜是否为空柜，得到第二判断结果，具体包括：在向待存柜内的超声波探测装置发出探测指令后，持续获取所述超声波探测装置回传的高电平信号；响应所述超声波探测装置在接收到超声波回声后所回传的低电平信号；在接收到所述低电平信号后计算所述高电平信号的持续时长；根据所述持续时长计算所述超声波探测装置与探测物体之间的距离，得到探测距离；将所述探测距离与空柜时的探测距离进行对比确定所述待存柜是否为空柜。本专利技术还公开一种基于FPGA控制的储物柜的取物方法，应用于一种基于FPGA控制的储物柜，所述储物柜包括：FPGA主板、外接键盘、显示屏和多个储物柜主体；所述储物柜主体包括继电器、电磁锁、关门动作捕捉触发器和超声波探测装置；各个所述关门动作捕捉触发器的输出端均与所述FPGA主板的输入端连接；所述FPGA主板的输出端与各个所述继电器连接，各所述继电器连接在对应的所述电磁锁所在的回路中；所述FPGA主板与所述超声波探测装置双向通信连接；所述外接键盘的输出端与所述FPGA主板的输入端连接，所述FPGA主板的输出端与所述显示屏的输入端连接；所述取物方法包括：获取用户通过所述外接键盘输出的开柜密码；验证所述开柜密码是否与存储的某一柜子的开柜密码一致，得到第三判断结果；若所述第三判断结果表示否，则生成错误提示信息并将所述错误提示信息输出到所述显示屏显示；若所述第三判断结果表示是，则向开柜密码所对应柜子的继电器发送通电信号，从而使所述开柜密码所对应柜子的电磁锁打开所述开柜密码所对应柜子；响应所述关门动作捕捉触发器发送的关门触发信号，向所述开柜密码所对应柜子内的超声波探测装置发出探测指令，使所述超声波探测装置发出超声波；响应所述超声波探测装置回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA控制的储物柜，其特征在于，包括：FPGA主板、外接键盘、显示屏和多个储物柜主体；所述储物柜主体包括继电器、电磁锁、关门动作捕捉触发器和超声波探测装置；各个所述关门动作捕捉触发器的输出端均与所述FPGA主板的输入端连接；所述FPGA主板的输出端与各个所述继电器连接，各所述继电器连接在对应的所述电磁锁所在的回路中；所述FPGA主板与所述超声波探测装置双向通信连接；所述外接键盘的输出端与所述FPGA主板的输入端连接，所述FPGA主板的输出端与所述显示屏的输入端连接；所述外接键盘用于将用户输入的开柜请求、记住密码的反馈和开柜密码输出给所述FPGA主板；所述FPGA主板用于在用户输入开柜请求时检查是否有空柜，有空柜时生成开柜密码并输出到所述显示屏显示，无空柜时生成无空柜的提示信息并输出到所述显示屏显示；在用户输入记住密码的反馈时向对应的所述继电器发送通电信号使分配给用户的柜子的柜门打开；在获取到关门动作捕捉触发器发送的关门触发信号时向对应的超声波探测装置发送探测指令，并接收对应的所述超声波探测装置传回的探测信号，判断是否为空柜；在接收到开柜密码时，验证开柜密码是否正确，正确时向对应的所述继电器发送通电信号使柜子的柜门打开，错误时生成错误提示信息并输出到所述显示屏显示。...

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA控制的储物柜，其特征在于，包括：FPGA主板、外接键盘、显示屏和多个储物柜主体；所述储物柜主体包括继电器、电磁锁、关门动作捕捉触发器和超声波探测装置；各个所述关门动作捕捉触发器的输出端均与所述FPGA主板的输入端连接；所述FPGA主板的输出端与各个所述继电器连接，各所述继电器连接在对应的所述电磁锁所在的回路中；所述FPGA主板与所述超声波探测装置双向通信连接；所述外接键盘的输出端与所述FPGA主板的输入端连接，所述FPGA主板的输出端与所述显示屏的输入端连接；所述外接键盘用于将用户输入的开柜请求、记住密码的反馈和开柜密码输出给所述FPGA主板；所述FPGA主板用于在用户输入开柜请求时检查是否有空柜，有空柜时生成开柜密码并输出到所述显示屏显示，无空柜时生成无空柜的提示信息并输出到所述显示屏显示；在用户输入记住密码的反馈时向对应的所述继电器发送通电信号使分配给用户的柜子的柜门打开；在获取到关门动作捕捉触发器发送的关门触发信号时向对应的超声波探测装置发送探测指令，并接收对应的所述超声波探测装置传回的探测信号，判断是否为空柜；在接收到开柜密码时，验证开柜密码是否正确，正确时向对应的所述继电器发送通电信号使柜子的柜门打开，错误时生成错误提示信息并输出到所述显示屏显示。2.根据权利要求1所述的基于FPGA控制的储物柜，其特征在于，还包括树莓派开发板；所述树莓派开发板通过GPIO管脚与所述FPGA主板连接；所述树莓派开发板通过路由器连接到无线网络；所述树莓派开发板用于通过无线网络获取用户的存物请求以及用户的存物用户名和密码，并根据存储的各柜子的状态判断是否有空柜，有空柜时为用户分配柜子，向所述FPGA主板发送开启所分配的柜子的开柜请求并存储所述存物用户名和存物密码，无空柜时通过所述无线网络向用户反馈无空柜的提示信息；还用于通过无线网络获取用户的取物请求、取物用户名和密码，通过将所述取物用户名和密码与所述存物用户名和密码进行对比确定存物的柜子，并向所述FPGA主板发送开启所述存物的柜子的开柜请求；所述FPGA主板还用于在接收到所述树莓派开发板发送的开柜请求后向对应的所述继电器发送通电信号从而使对应的柜子打开。3.根据权利要求1所述的基于FPGA控制的储物柜，其特征在于，所述超声波探测装置包括第一超声波探测器和第二超声波探测器；所述第一超声波探测器和所述第二超声波探测器分别安装在柜子的相邻的两个侧面的中央；所述第一超声波探测器的探测方向与所述第二超声波探测器的探测方向垂直。4.根据权利要求1所述的基于FPGA控制的储物柜，其特征在于，还包括蜂鸣器；所述蜂鸣器的输入端与所述FPGA主板的输出端连接；所述FPGA主板还用于统计所述开柜密码的连续错误次数，当所述连续错误次数达到预设次数时向所述蜂鸣器发送报警信号；所述蜂鸣器在接收到所述报警信号后发出报警。5.一种基于FPGA控制的储物柜的存物方法，其特征在于，应用于一种基于FPGA控制的储物柜，所述储物柜包括：FPGA主板、外接键盘、显示屏和多个储物柜主体；所述储物柜主体包括继电器、电磁锁、关门动作捕捉触发器和超声波探测装置；各个所述关门动作捕捉触发器的输出端均与所述FPGA主板的输入端连接；所述FPGA主板的输出端与各个所述继电器连接，各所述继电器连接在对应的所述电磁锁所在的回路中；所述FPGA主板与所述超声波探测装置双向通信连接；所述外接键盘的输出端与所述FPGA主板的输入端连接，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖安琪，刘俊武，陈筱雯，李昕阳，李奕辉，李佳琪，薛瑞，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东,44