2024届毕设（智能纸巾盒控制系统）（Linux）

设计背景

        其实我大二的时候就想做一个这样的产品了，因为在食堂吃饭的时候老是忘记带纸巾，主要是懒得带，而且感觉塞那么一小包在裤兜里老是有点不自在。老是蹭蹭舍友的，笑死！

        就在不久后，食堂里面有些摊位就开始配纸巾了，但是我靠，我爱吃的鸡排饭那家没配。每次买鸡排饭去隔壁猪脚饭摊位抽纸巾都感觉老板在看着me，我甚至想掏手机给老板付点纸巾费了。而且它们配的纸巾好劣质啊！一擦嘴全是毛是什么鬼。

        所以我就感觉，要是有个共享的纸巾在那多好，是抽纸！！不是一小包的！！这样我就不用往我裤兜里面塞一包没用完的纸巾膈应自己了。而且我也不想每次付一块两块这么昂贵的纸巾费（等我有钱就舍得了）

        当时想着，放一包质量好的抽纸和付款码在那，大学生素质高，让他们自主付款。我舍友却说：你搞来，我一整包纸巾给你拿走，你能咋办？清洁阿姨都有可能当垃圾收走。学校同不同意？当时一直没想着利用自己的专业知识来解决这些收费、安全问题，所以大二的想法在大四才得以实现。

共享抽纸的期望功能：

1.能计算你每次抽取的纸巾来少量收费，比如一张2毛钱之类的。？（毕竟用的是质量好的纸巾）

2.纸盒的开关是可控的。

3.进行身份认证，通过刷卡？指纹？人脸？（杜绝不付款还想用纸巾行为）

实物

没做壳子，3D打印太贵啦！！！亚克力都好贵啊。

硬件架构

系统架构

主要实现的功能

人脸认证

功能描述

        使用opencv读取USB免驱动摄像头来实现画面的捕捉，画面信息先由LubanCat-1进行处理。采用opencv常用的人脸级联分类器来识别人脸的位置，截取人脸有效区域，通过无线WIFI模块进行联网，上传百度智能云进行人脸认证以及人脸库管理。

实现流程

        读取视频，用级联分类器识别人脸。级联分类器人脸识别链接，文章里面还有美女  >0<

截取人脸部分，就是基于人脸识别出的x、y、w、h，将frame进行数组切片就OK啦（当然w、h改大一点，保证完整人脸区域）

# 获取人脸区域并赋值给self.face_roi
self.face_roi = frame[y:y+h, x:x+w]

这一步是为保证上传百度智能云的图片是有人脸的，减少API调用次数（调用太多要钱的！！！）

怎么上传百度智能云，以及如何进行人脸库管理，请看我另一篇文章《百度智能云调用》

GUI界面

功能描述

GUI的页面有三个：

1.显示封面的首页。

2.使用页面，有摄像头拍摄的完整画面显示，截取人脸的画面显示。有用户注册、用户注销、结算金额、打开纸盒的功能按键以及是否人脸识别的复选键，还有功能对应的对话框提示。

3.用户使用数据页面，用于显示所有使用用户的用纸信息，就是用户的欠条或者存的额度，避免频繁地进行收费行为。

实现流程

        GUI是基于pyside6进行设计开发的，参考了Qt Designer框架（git链接）。其实界面开发无非就是显示、按键的信号与槽、对话框、文件交互、布局，宏观的东西没多少。较为繁琐的是一些样式的配置，部件怎么拼在一起更美观，模态和非模态的对话框调用虚拟键盘配置问题，更注重的是设计审美和细节。系统的pyside6学习建议看这个系列的视频。（针对快速开发或者不会C++的情况）有时间的话，本人还是更推荐用C++的QT去开发，功能完整。本次毕设赶时间，就用pyside6快速开发了，双标就是我了。

纸盒开关

功能描述

        通过控制MG996R舵机的翻转来模拟纸盒的顶盖翻转，实现纸盒的自动开合。

实现流程

        舵机控制也简单啦，就是板子PWM控制，给个指定的极性、频率和脉宽（或者说占空比）就可以控制舵机了。当然，想要丝滑的翻转还需要比例控制。实现代码可看我写的这篇舵机控制。

语音交互

功能描述

        通过麦克风收集用户下达的功能指令（等同GUI按键功能），语音模块去识别处理后，将信息通过串口协议发给主控板，调用相应的功能。还能通过喇叭播报如人脸认证是否正确、抽取了几张纸巾等信息。

实现流程

        本次设计采用CI-03T语音模块，并在拓展板里面加入喇叭和麦克风，这个模块是通过网站来自定义其语音指令逻辑和串口协议，我们主控板只需要有串口就可以使用，非常简单快捷的开发。具体描述请看我另外一篇——CI-03T开发，固件烧录成功后按照自己的串口通信协议进行发送和接收指令，就可以实现语音代替触控了。

纸张数计量 

功能描述

        每个人每一次取纸的量不一样，所以得按量收费。

实现流程

        当时想过几种方案，比如红外测距？（测量纸张的剩余的厚度），光电传感器？（去检测每次抽取的动作）但后面想到那种压力传感器的方法更为准确，因为每张纸的重量大多是一致的，然后HX711这个模块测试重量又很准确（静置水平位置），所以检测每次抽取重量，就能知道抽取的纸张数了。通讯方式是ADC, 开发可参考这篇文章树莓派控制HX711

数据存储

功能描述

        存储每个注册用户的用纸数，如果每次抽纸都要付款，大家也比较烦，所以设计了这个数据存储的功能，可以先存几块钱，就能有相应纸张的余额，每次取纸的时候再扣就好了。

实现流程
        阿里云有对应的oss数据存储的SDK教程，然后将用户数据写入data.json文件存储更新到阿里云。这样就能实现多机云存储，毕竟消费者可能这个机器抽几张，下次去别的机器。

结语

        本次记录毕设相关的开发过程，目的是为了提供给师弟师妹们参考，多一条毕设思路，毕竟我这个做的有点简陋。期待有大神进行再创。