可伸缩式防丢失行李箱

2021-08-21王怀松黄安吴姗姗

电子制作 2021年14期

王怀松，黄安，吴姗姗

（安徽新华学院，安徽合肥，230088）

1 结构设计

■1.1 伸缩结构设计

行李箱的伸缩，依靠的是箱面与伸缩杆的移动实现的。其正面视图如图1所示，行李箱正面中间的两个板块由密码锁进行配合连接，后面的一侧箱面之间连接，则使用铰链连接中间的两板面。每一块板面与该段对应的伸缩杆焊接在一起，最中间的两段伸缩杆是断开的，靠近中间的两段伸缩杆比两侧的伸缩杆大。两侧的伸缩杆可以在中间的伸缩杆形成的导轨内移动，两侧伸缩杆移动则会使两侧的板面移动，当伸缩杆伸缩到合适的位置时，固定伸缩杆表面的柱销式按钮，进而限制壳体的位移，以此使行李箱两侧的尺寸发生改变。将行李箱的上方位置与侧面的合适位置设置方便提拉的手提式把手，以便用户在上下楼梯、台阶等情况下搬运，侧面视图如图2所示。

图1 行李箱正面视图

图2 行李箱侧面视图

同时，在箱体后面的一侧中间板块设有拉杆，使用者能够将拉杆伸长，方便在行走时拉动行李箱前行。行李箱后方中间右侧板面的拉杆从底部一直延伸接近顶部，除了可以储存拉杆的伸缩杆，还可以增强板面稳定性，后方中间左侧的板块左端也有一条从底部直达顶部的筋板，与拉杆的板条尺寸近乎一致，当行李箱向后放置时，这两条板条再和四个角的三角块组成一个支撑面，可以有效保证行李箱平整的放置。

另外，行李箱前后板面中间有横向的两段凸起的燕尾槽，利用燕尾槽独有的结构特点。竖直方向保证板面与板面间滑动时不会分离，四条棱柱能够相互平行，横向保证底座与箱顶间距稳定，从而大大加强整个箱体的稳定性，如图3所示。

图3 燕尾槽局部视图

■1.2 减震移动

行李箱的底盘使用的轮子为减震万向轮，其结构图如图4所示，该减震轮装置包括了与行李箱连接的固定座、与固定座连接并且可以随意转动的减震轮；减震轮包括减震架、竖直连接减震架的支撑柱、与支撑柱一端铰接的横轴体、横轴体两端设置滚动轮；横轴体贯穿减震架，支撑柱采用二轴套接的方式实现伸缩运动，支撑柱内置有轴向压缩的弹簧以及弹性连杆，从而使得整个支撑柱的长度能够根据底座施加的力进行变化，结合使减震轮自由转动的固定构件，轮子的材质均选用进口橡胶轮，这种橡胶轮相较于普通橡胶轮具有更强的耐磨性，并且负重和静音的效果俱佳，价格比普通橡胶轮稍高。这样组合设计使得减震轮能够在平面内任意方向随意转动，提高其适应复杂路况的能力以及稳定性。

图4 减震轮结构图

2 定位装置及设计

定位追踪系统需要实现以下功能：是否有新信息的判断、信息的读取与信息内容的判断，信息的删除，接收机对GPS信号进行提取，微处理器判断是否收到用户发来的位置请求，通过通信模块选择GPS数据信息的发送等功能。

定位追踪装置是以微处理器STC12C5A60S2为核心，由其来控制整个定位系统实现定位功能，该单片机与GPS模块和GSM/GPRS的通信模块都是由串口进行数据传输的，该单片机可以实现定位系统的初始化、将解算好的定位数据进行处理以及将数据传输至通信模块，通过GSM/GPRS网络进行发送定位信息。

具体实现定位发送流程如下：GPS接收机获得定位信号，由中断的方式传输至微处理器，微处理器通过接受到的中断程序后，将GPS卫星定位信号有效数据进行处理，并提取出有效的经纬度数据，判断数据是否有效，有效则返回并存储经纬度值，无效则返回并显示无效标志，当单片机接收到无效数据时，程序会释放内存，并使用GSM的STK命令进行网络定位数据的获取，从而当GPS接收机无法准确获取位置信息时尝试网络进行定位。当定位系统接收到用户发来的定位请求信息时，微处理器将接收处理完成好的经纬度数据，通过GSM/GPRS通信模块发送给用户。定位装置的主程序流程图如图5所示。

图5 定位追踪系统主程序流程图

目前GPS常用的数据格式是UBX格式和NMEA格式，本论文使用的GPS接收机以上两种常用格式都支持。接收机可以通过配置引脚来选择应用那种数据格式，本论文使用的是NMEA 0813协议格式。GGA是该协议标准信息格式的一种，表示的是全球定位系统中的固定数据信息。GGA数据格式为：

$GPGGA，072932,3529.3721,N,13624.2547,E,1,10,0.8,133.4,M,,,,＊LF

参照协议的格式说明可以解读出其表示的含义为：格林威治时间为：7点29分32秒。北纬35度29.3721分，西经136度24.2547分。因为接收到的是数据流信息，无法直接地筛选出想要的信息，所以需要对得到的数据进行简单的处理，提取目标信息，GGA的格式数据有较为显著的特征，其开头是以$作为标示符，因此只需要利用程序通过寻找“$”是否作为首个标示符，以此来判断是否是GGA格式数据，因为其数据格式固定不变，所以通过其数据中“，”号的位置，来确定各个数据在协议格式中所代表的参数值，此处需要提取的是定位数据中的经度、纬度值。其GPS位置数据信息提取流程图如图6所示。

当定位系统完成GPS数据定位后，需要将定位信息准确及时的发送到使用者的手机上，此时就需要用到GSM/GPRS通信模块，此通信模块除了能进行网络定位、检测SIM卡的状态、查看网络质量之外，最主要的就是完成信息的反馈传送给使用者，该模块在完成初始化之后，处于待机状态。当模块收到定位请求信息时，需要进一步判断是否是使用者的手机号，是否为用户请求流程如图7所示。

图7 是否为用户请求流程图

3 解锁及其他功能

■3.1 智能解锁

经过查阅书籍与资料，本文采用的指纹识别模块的设计原理如下：使用指纹识别模块型号为ATK–AS608。初始进行指纹识别时，先通过指纹模块内置的指纹传感器，收录用户三组不同的指纹特征，当有指纹解锁需求时，通过指纹传感器对时下采集的指纹数据进行分析处理，提取相关指纹特征，将时下得到的指纹与系统中录入的用户指纹数据进行对比和判断[4]。指纹识别模块的基本工作原理是以微处理器和Uart串口为数据中枢，通过数据采集分析，对MCU发送指纹识别的处理结果，然后指纹模块中的主控芯片根据分析处理的结果，选择是否向电机模块发送工作指令，指纹模块以此工作原理实现指纹录入与指纹判断，实现快速解锁操作[5]。指纹解锁流程图如图8所示。

图8 指纹解锁流程图

■3.2 摄像及警报

除了可以在微信小程序了解到位置信息外，还可以通过微信小程序进行简单的远程控制，通过行李箱内部搭载的芯片以及SIM卡，借助自身摄像头、扬声器，在用户发觉行李箱遗失后能够通过APP进行远程控制，开启行李箱自带的扬声器警报及摄像头采集图像。协助用户找寻遗失的行李箱。此外行李箱还搭载了一个10000mA的可拆卸移动电源，用户在外出手机或者平板电量续航不足时，可以通过移动电源为其进行及时的供能。