Track & Trace για μικρά καταστήματα: 9 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Αυτό είναι ένα σύστημα που είναι φτιαγμένο για μικρά καταστήματα και υποτίθεται ότι τοποθετείται σε ηλεκτρονικά ποδήλατα ή ηλεκτρονικά σκούτερ για παραδόσεις μικρής εμβέλειας, για παράδειγμα ένα αρτοποιείο που θέλει να παραδώσει αρτοσκευάσματα.

Τι σημαίνει Track and Trace;

Το Track and Trace είναι ένα σύστημα που χρησιμοποιείται από μεταφορείς ή εταιρείες ταχυμεταφορών για την καταγραφή της μεταφοράς δεμάτων ή αντικειμένων κατά τη μεταφορά. Σε κάθε τοποθεσία επεξεργασίας, τα αγαθά προσδιορίζονται και τα δεδομένα μεταφέρονται στο κεντρικό σύστημα επεξεργασίας. Αυτά τα δεδομένα χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για να δώσουν την κατάσταση/ενημέρωση της θέσης των εμπορευμάτων στους αποστολείς.

Το σύστημα που θα φτιάξουμε θα δείχνει επίσης τη διαδρομή που ακολουθήσατε και την ποσότητα των κραδασμών και χτυπημάτων που εισπράχθηκαν. Αυτά τα εκπαιδευτικά υποθέτουν επίσης ότι έχετε βασικές γνώσεις για βατόμουρο pi, python και mysql.

Σημείωση: αυτό έγινε για ένα σχολικό έργο, επομένως λόγω του χρονικού περιορισμού υπάρχουν πολλά περιθώρια βελτίωσης

Προμήθειες

-Raspberry Pi 4 μοντέλο Β

-Βατόμουρο PI Τ-τσαγκάρης

-Μπαταρίες ιόντων λιθίου 4x3, 7V

-2x διπλή θήκη μπαταρίας

-DC Buck Step-down Converter 5v

-2x μεγάλα πορτοκαλί led

-διακόπτης on/off/on

-κουμπί

-adafruit ultimate gps v3

-mpu6050

-Οθόνη LCD 16x2

-βοηθητικό μοτέρ

Βήμα 1: Τροφοδοσία του κυκλώματος και του Pi

Όταν πρόκειται να τροφοδοτήσετε το κύκλωμα pi με μια μπαταρία, έχετε μερικές επιλογές για το πώς να το κάνετε.

Θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε ένα powerbank και να τροφοδοτήσετε το pi μέσω USB, ίσως τοποθετείτε τη συσκευή σε ένα e-bike ή ένα e-scooter που διαθέτει θύρα USB, ίσως έχετε μια μπαταρία τηλεφώνου 5V που περιμένει να χρησιμοποιηθεί ή θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε 2 σετ μπαταριών 3,7V παράλληλα με μετατροπέα βήμα προς τα κάτω όπως φαίνεται στις εικόνες

Οτιδήποτε είναι εντάξει αρκεί να μπορεί να παρέχει συνεχή 5V και να έχει μια ζωή με την οποία είστε ευχαριστημένοι.

Βήμα 2: Το MPU6050

Εισαγωγή Η μονάδα αισθητήρα MPU6050 είναι μια ενσωματωμένη συσκευή παρακολούθησης κίνησης 6 αξόνων.

• Διαθέτει γυροσκόπιο 3 αξόνων, επιταχυνσιόμετρο 3 αξόνων, ψηφιακό επεξεργαστή κίνησης και αισθητήρα θερμοκρασίας, όλα σε ένα μόνο IC.
• Διάφορες παράμετροι μπορούν να βρεθούν με την ανάγνωση τιμών από διευθύνσεις ορισμένων καταχωρητών που χρησιμοποιούν επικοινωνία I2C. Η ανάγνωση γυροσκοπίου και επιταχυνσιόμετρου κατά μήκος των αξόνων Χ, Υ και Ζ διατίθενται σε μορφή συμπληρώματος 2.
• Οι ενδείξεις γυροσκοπίου είναι σε μονάδες μοίρες σε δευτερόλεπτο. Οι ενδείξεις του επιταχυνσιόμετρου είναι σε g μονάδα.

Ενεργοποίηση του I2C

Όταν χρησιμοποιείτε ένα MPU6050 με Raspberry Pi, πρέπει να διασφαλίσουμε ότι το πρωτόκολλο I2C στο Raspberry Pi είναι ενεργοποιημένο. Για να το κάνετε αυτό, ανοίξτε το τερματικό του pi μέσω στόκου ή άλλου λογισμικού και κάντε τα εξής:

1. πληκτρολογήστε "sudo raspi-config"
2. Επιλέξτε Διαμόρφωση διασύνδεσης
3. Στην επιλογή Διασύνδεση, επιλέξτε "I2C"
4. Ενεργοποιήστε τη διαμόρφωση I2C
5. Επιλέξτε Ναι όταν ζητά επανεκκίνηση.

Τώρα, μπορούμε να δοκιμάσουμε/σαρώσουμε οποιαδήποτε συσκευή I2C συνδεδεμένη με την πλακέτα Raspberry Pi εγκαθιστώντας εργαλεία i2c. Μπορούμε να πάρουμε εργαλεία i2c χρησιμοποιώντας το apt package manager. Χρησιμοποιήστε την ακόλουθη εντολή στο τερματικό Raspberry Pi.

"sudo apt-get install -y i2c-tools"

Τώρα συνδέστε οποιαδήποτε συσκευή βασίζεται σε I2C στη θύρα λειτουργίας χρήστη και σαρώστε αυτήν τη θύρα χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εντολή, "sudo i2cdetect -y 1"

Στη συνέχεια, θα απαντήσει με τη διεύθυνση της συσκευής.

Εάν δεν επιστρέψει καμία διεύθυνση, βεβαιωθείτε ότι το MPU6050 είναι σωστά συνδεδεμένο και δοκιμάστε ξανά

Κάνοντας το να λειτουργήσει

τώρα που είμαστε σίγουροι ότι το i2c είναι ενεργοποιημένο και το pi μπορεί να φτάσει στο MPU6050, θα εγκαταστήσουμε μια βιβλιοθήκη χρησιμοποιώντας την εντολή "sudo pip3 install adafruit-circuitpython-mpu6050".

αν κάνουμε ένα αρχείο δοκιμής python και χρησιμοποιήσουμε τον ακόλουθο κώδικα μπορούμε να δούμε αν λειτουργεί:

χρόνο εισαγωγής

πίνακας εισαγωγής

εισαγωγή busi

oimport adafruit_mpu6050

i2c = busio. I2C (board. SCL, board. SDA)

mpu = adafruit_mpu6050. MPU6050 (i2c)

ενώ True:

εκτύπωση ("Επιτάχυνση: X: %. 2f, Y: %.2f, Z: %.2f m/s^2" %(mpu. επιτάχυνση))

εκτύπωση ("Gyro X: %. 2f, Y: %.2f, Z: %.2f βαθμοί/s" %(mpu.gyro))

εκτύπωση ("Θερμοκρασία: %.2f C" % mpu.temperature)

Τυπώνω("")

ώρα. ύπνος (1)

όταν θέλουμε τώρα την επιτάχυνση στον άξονα Χ/Υ/Ζ μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τα εξής:

accelX = mpu.acceleration [0] accelY = mpu.acceleration [1] accelZ = mpu.acceleration [2]

συνδυάζοντας αυτό με μια απλή πρόταση if σε έναν σταθερό βρόχο μπορούμε να μετρήσουμε την ποσότητα των σοκ σε ένα ταξίδι

Βήμα 3: Το Adafruit Ultimate Breakout GPS

Εισαγωγή

Το ξεμπλοκάρισμα είναι χτισμένο γύρω από το chipset MTK3339, μια μη βλακεία, υψηλής ποιότητας μονάδα GPS που μπορεί να παρακολουθήσει έως και 22 δορυφόρους σε 66 κανάλια, έχει έναν εξαιρετικό δέκτη υψηλής ευαισθησίας (-165 dB tracking!), Και μια ενσωματωμένη κεραία Το Μπορεί να κάνει έως και 10 ενημερώσεις τοποθεσίας το δευτερόλεπτο για καταγραφή ή παρακολούθηση υψηλής ταχύτητας, υψηλής ευαισθησίας. Η κατανάλωση ενέργειας είναι απίστευτα χαμηλή, μόνο 20 mA κατά την πλοήγηση.

Ο πίνακας συνοδεύεται από: έναν εξαιρετικά χαμηλό ρυθμιστή εγκατάλειψης 3.3V, ώστε να μπορείτε να τον τροφοδοτείτε με 3.3-5VDC, ασφαλείς εισόδους επιπέδου 5V. Το LED αναβοσβήνει σε περίπου 1Hz ενώ ψάχνει για δορυφόρους και αναβοσβήνει μία φορά κάθε 15 δευτερόλεπτα όταν επιδιορθώνεται. διαπιστώθηκε ότι διατηρεί την ισχύ.

Δοκιμή του gps με arduino

Εάν έχετε πρόσβαση σε ένα arduino, είναι καλή ιδέα να δοκιμάσετε τη μονάδα με αυτό.

Συνδέστε VIN σε +5VΣυνδέστε GND στο Ground Συνδέστε GPS RX (δεδομένα σε GPS) σε 0ηφιακό 0 Συνδέστε GPS TX (δεδομένα από GPS) σε Digitalηφιακό 1

Απλώς εκτελέστε έναν κενό κώδικα arduino και ανοίξτε τη σειριακή οθόνη στο 9600 baud. Εάν λάβετε δεδομένα gps, η μονάδα gps λειτουργεί. Σημείωση: εάν η μονάδα σας δεν έχει επιδιορθωθεί, δοκιμάστε να την βγάλετε από ένα παράθυρο ή έξω σε μια βεράντα

Κάνοντας το να λειτουργήσει

Έναρξη εγκατάστασης της βιβλιοθήκης adafruit gps χρησιμοποιώντας την εντολή "sudo pip3 install adafruit-circuitpython-gps".

Τώρα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον ακόλουθο κώδικα python για να δούμε αν μπορούμε να τον κάνουμε να λειτουργήσει:

import timeimport board import busioimport adafruit_gpsimport serial uart = serial. Serial ("/dev/ttyS0", baudrate = 9600, timeout = 10)

gps = adafruit_gps. GPS (uart, debug = False) gps.send_command (b'PMTK314, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ') gps.send_command (b'PMTK220, 1000')

ενώ True:

gps.update () ενώ δεν gps.has_fix:

εκτύπωση (gps.nmea_sentence) εκτύπωση ('Αναμονή για διόρθωση…') gps.update () time.sleep (1) συνέχεια

εκτύπωση ('=' * 40) # Εκτύπωση διαχωριστικής γραμμής.print ('Γεωγραφικό πλάτος: {0:.6f} μοίρες'.format (gps.latitude)) εκτύπωση ('Γεωγραφικό μήκος: {0:.6f} μοίρες'.format (gps.longitude)) εκτύπωση ("Fix quality: {}". format (gps.fix_quality))

# Ορισμένα χαρακτηριστικά πέρα από το γεωγραφικό πλάτος, το γεωγραφικό μήκος και τη χρονική σήμανση είναι προαιρετικά# και ενδέχεται να μην υπάρχουν. Ελέγξτε εάν δεν είναι κανένας πριν προσπαθήσετε να χρησιμοποιήσετε! Εάν το gps.satellites δεν είναι κανένα:

εκτύπωση ("# δορυφόροι: {}". μορφή (gps.satellites))

αν το gps.altitude_m δεν είναι Κανένα:

εκτύπωση ("Υψόμετρο: {} μέτρα".μορφή (gps.altitude_m))

εάν το gps.speed_knots δεν είναι κανένα:

εκτύπωση ("Ταχύτητα: {} knots".format (gps.speed_knots))

αν το gps.track_angle_deg δεν είναι Κανένα:

εκτύπωση ("Γωνία κομματιού: {} μοίρες".format (gps.track_angle_deg))

εάν το gps.horizontal_dilution δεν είναι Κανένα:

εκτύπωση ("Οριζόντια αραίωση: {}". μορφή (gps.horizontal_dilution))

εάν το gps.height_geoid δεν είναι Κανένα:

εκτύπωση ("Γεωγραφικό αναγνωριστικό ύψους: {} μέτρα". μορφή (gps.height_geoid))

ώρα. ύπνος (1)

Βήμα 4: Η οθόνη LCD 16x2

Εισαγωγή

Οι μονάδες LCD χρησιμοποιούνται πολύ συχνά στα περισσότερα ενσωματωμένα έργα, ο λόγος είναι η φθηνή τιμή, η διαθεσιμότητα και ο προγραμματισμός. Οι περισσότεροι από εμάς θα συναντούσαμε αυτές τις οθόνες στην καθημερινή μας ζωή, είτε σε PCO είτε σε αριθμομηχανές. Η οθόνη LCD 16 × 2 ονομάζεται έτσι επειδή? έχει 16 στήλες και 2 σειρές. Υπάρχουν πολλοί συνδυασμοί όπως, 8 × 1, 8 × 2, 10 × 2, 16 × 1, κ.λπ., αλλά ο πιο χρησιμοποιημένος είναι ο LCD 16 × 2. Έτσι, θα έχει (16 × 2 = 32) 32 χαρακτήρες συνολικά και κάθε χαρακτήρας θα αποτελείται από 5 × 8 Pixel Dots.

Εγκατάσταση smbus

Ο δίαυλος διαχείρισης συστήματος (SMBus) είναι λίγο πολύ παράγωγο του διαύλου I2C. Το πρότυπο έχει αναπτυχθεί από την Intel και τώρα διατηρείται από το SBS Forum. Η κύρια εφαρμογή του SMBus είναι η παρακολούθηση κρίσιμων παραμέτρων στις μητρικές πλακέτες υπολογιστών και στα ενσωματωμένα συστήματα. Για παράδειγμα, υπάρχουν πολλές συσκευές παρακολούθησης τάσης τροφοδοσίας, θερμοκρασίας και ICs ελέγχου/ελέγχου ανεμιστήρα με διασύνδεση SMBus.

Η βιβλιοθήκη που θα χρησιμοποιήσουμε απαιτεί να εγκατασταθεί και το smbus. Για να εγκαταστήσετε το smbus στο rpi χρησιμοποιήστε την εντολή "sudo apt install python3-smbus".

Κάνοντας το να λειτουργήσει

πρώτα εγκαταστήστε τη βιβλιοθήκη RPLCD χρησιμοποιώντας την εντολή "sudo pip3 install RPLCD".

Τώρα δοκιμάζουμε το LCD εμφανίζοντας το ip χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο κώδικα:

από την υποδοχή εισαγωγής RPLCD.i2c CharLCDimport

def get_ip_address ():

ip_address = '' s = socket.socket (socket. AF_INET, socket. SOCK_DGRAM) s.connect (("8.8.8.8", 80)) ip_address = s.getsockname () [0] s.close () επιστροφή ip_address

lcd = CharLCD ("PCF8574", 0x27)

lcd.write_string ('Διεύθυνση IP: / r / n'+str (get_ip_address ()))

Βήμα 5: Servo, Leds, Button και Switch

Εισαγωγή

Ο σερβοκινητήρας είναι ένας περιστροφικός ενεργοποιητής ή κινητήρας που επιτρέπει έναν ακριβή έλεγχο όσον αφορά τη γωνιακή θέση, την επιτάχυνση και την ταχύτητα, δυνατότητες που δεν έχει ένας κανονικός κινητήρας. Χρησιμοποιεί έναν κανονικό κινητήρα και το συνδυάζει με έναν αισθητήρα για ανάδραση θέσης. Το χειριστήριο είναι το πιο εξελιγμένο μέρος του σερβοκινητήρα, καθώς έχει σχεδιαστεί ειδικά για το σκοπό αυτό.

Σύντομο LED για δίοδο εκπομπής φωτός. Μια ηλεκτρονική συσκευή ημιαγωγών που εκπέμπει φως όταν διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα από αυτήν. Είναι πολύ πιο αποδοτικοί από τους λαμπτήρες πυρακτώσεως και σπάνια καίγονται. Οι λυχνίες LED χρησιμοποιούνται σε πολλές εφαρμογές, όπως οθόνες βίντεο επίπεδης οθόνης και όλο και περισσότερο ως γενικές πηγές φωτός.

Ένα κουμπί ή απλά ένα κουμπί είναι ένας απλός μηχανισμός μεταγωγής για τον έλεγχο κάποιας πτυχής ενός μηχανήματος ή μιας διαδικασίας. Τα κουμπιά είναι συνήθως κατασκευασμένα από σκληρό υλικό, συνήθως πλαστικό ή μέταλλο.

Ένας διακόπτης ενεργοποίησης/απενεργοποίησης/ενεργοποίησης έχει 3 θέσεις όπου η μεσαία είναι η κατάσταση απενεργοποίησης. Αυτοί οι τύποι χρησιμοποιούνται κυρίως για απλό έλεγχο κινητήρα όπου έχετε κατάσταση εμπρός, απενεργοποίησης και όπισθεν.

Κάνοντας το να λειτουργήσει: το σερβο

Ο σερβο χρησιμοποιεί ένα σήμα PWM για να καθορίσει ποια γωνία πρέπει να είναι ευτυχώς για εμάς Το GPIO έχει ενσωματωμένη αυτή τη δυνατότητα. Επομένως, μπορούμε απλά να χρησιμοποιήσουμε τον ακόλουθο κώδικα για τον έλεγχο του σερβο: εισαγωγή RPi. GPIO ως GPIOimport time

servo_pin = 18duty_cycle = 7,5

GPIO.setmode (GPIO. BCM)

GPIO.setup (servo_pin, GPIO. OUT)

pwm_servo = GPIO. PWM (servo_pin, 50) pwm_servo.start (duty_cycle)

ενώ True:

duty_cycle = float (input ("Enter Duty Cycle (Left = 5 to Right = 10):")) pwm_servo. ChangeDutyCycle (duty_cycle)

Λειτουργώντας: το led και ο διακόπτης

Λόγω του τρόπου με τον οποίο συνδέσαμε τα led και το διακόπτη, δεν χρειάζεται να ελέγχουμε ή να διαβάζουμε τα led και να αλλάζουμε μόνοι μας. Απλώς στέλνουμε παλμούς στη μάγισσα κουμπιού με τη σειρά μας θα κατευθύνει το σήμα στο led που θέλουμε.

Κάνοντας το να λειτουργήσει: το κουμπί

Για το κουμπί θα κάνουμε τη δική μας απλή κλάση με αυτόν τον τρόπο βλέπουμε εύκολα όταν πατάται χωρίς να χρειάζεται να προσθέσουμε ένα συμβάν που ανιχνεύεται σε αυτό κάθε φορά που το χρησιμοποιούμε. Θα κάνουμε το αρχείο classbutton.py χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο κώδικα:

από RPi Import GPIOclass Button:

def _init _ (self, pin, bouncetime = 200): self.pin = pin self.bouncetime = bouncetime GPIO.setmode (GPIO. BCM) GPIO.setup (pin, GPIO. IN, GPIO. PUD_UP)@ιδιοκτησία def pressed (self):

ingedrukt = GPIO.input (self.pin) επιστροφή όχι ingedrukt

def on_press (self, call_method):

GPIO.add_event_detect (self.pin, GPIO. FALLING, call_method, bouncetime = self.bouncetime)

def on_release (self, call_method):

GPIO.add_event_detect (self.pin, GPIO. RISING, call_method, bouncetime = self.bouncetime)

Βήμα 6: Το πλήρες κύκλωμα

Τώρα που ξεπεράσαμε όλα τα συστατικά, ήρθε η ώρα να τα συνδυάσουμε όλα.

Ενώ οι εικόνες δείχνουν ότι τα εξαρτήματα δείχνουν τα πάντα στο ίδιο το breadboard, είναι καλύτερο να έχετε LCD, adafruit GPS και κουμπί συνδεδεμένα χρησιμοποιώντας θηλυκά σε αρσενικά καλώδια. Έχετε μόνο το t-cobbler και το mpu6050 σε ένα breadboard. Όταν πρόκειται για led και διακόπτη χρησιμοποιήστε μακρύτερα καλώδια για να βεβαιωθείτε ότι μπορείτε να φτάσετε στις ράβδους αναλαμπής και στο τιμόνι.

Βήμα 7: Ο κώδικας

Για να διατηρήσω αυτό το διδακτικό καθαρό, έχω παράσχει ένα αποθετήριο github με τα αρχεία backend και frontend. Απλώς τοποθετήστε τα αρχεία στο φάκελο frontend στο φάκελο/var/www/html και τα αρχεία στο φάκελο backend σε ένα φάκελο στο/home/ φάκελο [όνομα χρήστη]/[όνομα ονόματος]

Βήμα 8: Η βάση δεδομένων

Λόγω του τρόπου εγκατάστασης αυτού του συστήματος, υπάρχει ένα απλό διαδικτυακό κατάστημα που χρησιμοποιεί μια λίστα προϊόντων σε μια βάση δεδομένων, επιπλέον έχουμε όλα τα σημεία και τις παραγγελίες που αποθηκεύονται εδώ. Ένα σενάριο δημιουργίας μπορεί να βρεθεί στο αποθετήριο github που συνδέεται στο επόμενο βήμα

Βήμα 9: Η υπόθεση

Μόλις μάθουμε την εργασία των ηλεκτρονικών, μπορούμε να τα βάλουμε σε ένα κουτί. Μπορείτε να αποκτήσετε λίγη δημιουργική ελευθερία με αυτό. Πριν το κατασκευάσετε, αρπάξτε απλά ένα χαρτόκουτο που δεν χρειάζεστε πια σαν ένα άδειο κουτί δημητριακών για παράδειγμα και κόψτε το, κολλήστε το και διπλώστε το μέχρι να έχετε κάτι που σας αρέσει. Μετρήστε και σχεδιάστε τη θήκη σας σε ένα κομμάτι χαρτί και φτιάξτε το από ένα πιο ανθεκτικό υλικό όπως το ξύλο, ή αν δεν είναι αυτό που θέλετε να το εκτυπώσετε 3d. Απλά βεβαιωθείτε ότι όλα τα ηλεκτρονικά ταιριάζουν μέσα και έχετε τρύπες για το κουμπί, το καλώδιο που πηγαίνει στον διακόπτη, τα led και το LCD. Μόλις κάνετε τη θήκη σας, είναι απλώς θέμα να βρείτε έναν τρόπο τοποθέτησης στο ποδήλατο ή το σκούτερ σας