项目说明

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此项目的是主要目的是智能化升级一款软蛋(海绵软蛋)发射器（森柏龙壁虎2.0）。 在发射器上安装了一套以ESP32-Pico-D4为主控的设备，配置1.33英寸TFT屏幕，集成IMU:MPU6050 和 8个霍尔传感器。IMU用来使用体感来与系统交互，霍尔传感器配合磁体，用于检测载弹量和上膛状态。使用ESP32集成的蓝牙和Wifi可与其他系统交互，完成数据上报。

 

B站视频：我制作了一把智能枪，还开发了配套的智能应用，恐怕游戏里都玩不到_哔哩哔哩_bilibili 

功能包含： 载弹量检测，上膛和击发检测，射击稳定性检测，持枪稳定性训练，运动状态监测 等。

 

功能介绍

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• 应用切换 -- 设备只设计了一个顶部按钮，没有使用触摸屏，因此要依赖设备的IMU，感知设备的状态来进行操作。 应用切换需要左右倾斜发射器，预设应用一次划过屏幕，摆正屏幕，按下设备上面的按钮即可进入应用。

 

• 载弹量显示 & 上膛击发状态检测 -- 进入应用，屏幕左侧显示弹量和标识，右侧显示上膛和击发状态。装入弹夹后，设备通过弹量检测电路检测是否有弹夹装入，如果有再检测弹量。同时设备还会检测上膛状态，上膛和击发状态切换时，会显示预设的动画效果。绿色为没有上膛状态，红色代表已上膛。

 

• 射击稳定性检测 -- 此应用用来显示扳机击发前后1秒钟内的设备水平和垂直方向指向的变化范围，用2轴的图表展示射击的稳定性。 图表曲线越平整，代表击发时持枪越稳。 此应用只是展示数据，数据采集是在弹量显示界面完成的。设备会记录最近5次的射击记录，标号1-5,1代表最近的一次射击。

 

• 持枪稳定性训练 --这个应用是训练用的，进入应用后会倒计时3秒，倒计时结束后，会在屏幕上显示一个靶标和一个绿色或者红色的圆点。圆点会根据发射器的指向变化位置，圆点在靶标中心附近时是绿色，代表瞄准稳定；变成红色时，表示发射器指向偏离原始方向。训练时，需要努力把圆点保持在靶标中心位置。屏幕左上为计时，右上为实时得分，把圆点保持在中心位置时间越长得分越高，反之得分越低。

 

• 运动状态监测 --进入应用后，设备启动Wifi服务器，设备屏幕显示服务器地址，使用电脑连接此地址后，运行电脑端脚本，即可实时显示3轴加速度曲线，通过加速度曲线可判断持发射器人的运动状态。

 

项目进度

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硬件：已完成，外壳3D文件见附件

软件：已完成   源码：GeekFantasy/BulletGo (github.com)

 

设计原理

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整个项目分3部分，主控板，传感器板和烧录板, 如下图。主控板集成了MCU、MPU6050、LCD和电池管理芯片，运行主控制程序；传感器板集成了一个8Bit GPIO扩展芯片，通过IIC连接主板，8个GPIO分别连接了8个霍尔传感器，用于检测子弹数量和上膛状态；烧录板集成了串口芯片和自动烧录电路，用于主控板的程序烧录和串口通信通过 UART总线连接主控板。

 

电路原理

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• 主控板电路原理：

主控芯片使用的是 ESP32-PICO-D4，是一款基于 ESP32 的系统级封装 (SiP) 模组，可提供完整的 Wi-Fi 和蓝牙 ® 功能。该模组的外观尺寸仅为 7mm × 7 mm × 0.94 mm，整体占用的 PCB 面积最小，已集成1 个 4 MB 串行外围设备接口 (SPI) flash。所以外围电路可以非常简单，能够在比较小的范围内集成更多的器件。CP-RX/TX引脚连接串口芯片，用于和打印Log和烧录程序。IO0和EN引脚链接哦烧录板，用于控制芯片在烧录和LOG模式切换。 LCD-BL/DC/MOSI/SCK/RES用于控制驱动为ST7789的LCD显示屏。GPIO35连接唯一的一个按钮，用于进入和退出应用。SEN-INT/SCL/SDA用于连接传感器板上的GPIO扩展芯片，可以获取载弹量和检测是否上膛。MPU-INT/SCL/SDA用于和MPU6050通信，用户应用程序的体感交互。

 

• 载弹量和上膛状态检测电路原理：

此电路位于传感器板上，安装在发射器的弹夹侧面。为了减少与主控板的线路数量，这里使用了一个I2C接口的GPIO扩展芯片，恩智浦的PCA9554PW,118 扩展出8个GPIO，分别连接8个霍尔传感器。其中7个霍尔传感器对其与弹夹弹量为0-6的位置，托弹板上固定了一颗圆形磁铁，用于触发不同位置的霍尔传感器。随着弹量的减少，磁铁依次向上运动，触发不同位置的霍尔传感器，PCA9554W上报GPIO状态，主控便可采集到载弹量。另外一个霍尔传感器位于枪机的卡扣处，可感应安装在枪机上的磁铁，来确定是否上膛。

 

• 烧录板电路原理

主控板空间有限，因此烧录板独立处理，主要用于程序烧录和串口通信。使用了CP2102，配合2个三极管，实现了程序自动烧录和LOG模式的自动切换。

 

组装步骤:

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1. 按下图组装和测试硬件部分

 

 

 

2. 按走线图把各部分硬件固定在拆解开的发射器上，使用热熔胶或者其他胶水固定（图中蓝色部分是用来遮盖关键部位，否则识别为枪则无法上传）。

 

3. 按照下图安装霍尔传感触发磁铁。

 

4. 把发射器组装回去，测试，完成。

 

设备代码:

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固件代码是在开源项目HoloCubic_AIO的基础上开发：ESP32代码(Arduino):  GeekFantasy/BulletGo (github.com)

 

材料以及组装:

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• PCB: 3块电路板，主控板Main_v2.1（板厚1.2mm）, 烧录板Prog_v2（板厚1.2mm）和传感器板Sensor_v2（板厚0.6mm或者FPC）
• 屏幕：LCD 1.33寸 240X240，ST7789驱动， 焊接式12Pin裸屏，淘宝-中景园电子
• 连接线：3块电路板通过接口端子连接，端子连接线需要自己制作，可在嘉立创商城购买 
• 电池： 3.7伏锂离子电池，型号-902030 500mah（厚：9mm，长:30mm，宽：20mm）请自行选购（我之前购买的已下架）
• 软蛋发射器：所有的设备需要集成到壁虎2.0软蛋发射器。可在淘宝自行购买，搜索关键词：森柏龙壁虎发射器2.0。
• 主控外壳：需要自行打印，模型见附件。

 

固件烧录:

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1. 使用IDE烧录：程序使用 PlatformIO开发，可下载程序，编译后直接烧录。

2. 使用ESP32烧录工具：稍后提供。

 

注意事项:

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1. 打样时请注意板厚主控板Main_v2.1 1.2mm，传感器板Sensor_v2 0.6mm FR-4板或者使用FPC（可以不要补强），过厚将无法安装。
2. 现在传感器和主控部分连线没有特别处理，线束会外漏。介意的朋友可以等以后有解决方案了再进行复刻。

 

参考项目:

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1. 稚晖君的HoloCubic（地址）
2. ClimbSnail的HoloCubic_AIO （地址）