一种用于密室逃脱的控制系统的制作方法

1.本实用新型属于计算机自动控制领域技术领域，具体涉及一种用于密室逃脱的控制系统。


背景技术：

2.密室逃脱是一种新型的游戏，玩家可以进入密室里面进行机关探索、情节体验。特别是最近比较流行的真人角色扮演、npc沉浸式密室。而密室机关控制系统在游戏过程中发挥着重要作用。
3.密室机关控制系统通常采用以下几种通信方式：2.4g无线射频、zigbee、，rs485总线、wifi或者433无线连接方式等；其中2.4g无线射频、wifi、433、zigbee等无线通信方式在实际使用中，因密室墙体布局紧凑复杂，墙体隔断较多会造成无线信号传输不稳定，并且容易受到其他信号干扰，出现机关失灵或输出异常从而造成游戏中断、npc控场失效的问题，玩家游戏体验感较差。对比无线通信方式，rs485总线采用有线连接，在稳定性方向具有一定的增强，但rs485总线毕竟是一种比较老旧的工业总线技术，不利于推动整个密室行业的推广与发展；同时rs485总线布线安装方式繁琐的，操作不方便，工程布线材料消耗多，成本投入高；使用过程中出现故障时不易排查维修，对维护人员的专业技术水平要求较高，日常维护保养也很困难，并且也很难实现技术升级。
4.因此现有技术中缺少一种既能够确保密室机关控制的稳定性、便捷性及扩展性，同时安装布线、维修保养操作方便的用于密室逃脱游戏的控制系统。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种用于密室逃脱的控制系统，既能够确保密室机关控制的稳定性、便捷性及扩展性，同时安装布线、维修保养操作方便。
6.本实用新型所采用的技术方案为：
7.一种用于密室逃脱的控制系统，包括有一个或者多个微控制单元，每个所述微控制单元分别通过can电路经can控制器连接至can总线，每个所述微控制单元分别连接有电源电路、can电路、输入检测电路、输出控制电路、地址配置电路、jtag电路和外扩串口电路；
8.所述微控制单元用于接收can总线发送的信号，并运算处理为输入检测指令、输出指令、音频指令和/或串口指令；
9.所述电源电路用于连接直流电源，并为所有电路元件供电；
10.每个所述微控制单元并联连接有若干条输入检测电路，每条输入检测电路的一端连接到外部机关的触发设备，另一端连接至微控制单元，所述输入检测电路用于接收外部机关的短路和开路信号；
11.每个所述微控制单元并联连接有若干条输出控制电路，每条输出控制电路的一端连接至微控制单元，另一端连接至外部机关的触发设备；所述输出控制电路用于接收微控
制单元的输出指令，并控制外部机关的触发设备执行输出指令；
12.所述地址配置电路用于根据外部机关指令设置can地址；
13.所述jtag电路的一端连接至微控制单元，另一端连接至外部arm仿真器，所述jtag电路用于程序烧录及调试；
14.所述外扩串口电路一端连接至微控制单元，另一端连接至第三方串口设备；所述外扩串口电路用于完成第三方串口设备的调用。
15.进一步地，每个所述微控制单元采用mcu微控制器u1；
16.所述电源电路包括有依次连接的一级电源电路、二级电源电路和三级电源电路，所述一级电源电路包括有dc插头，一级电源电路通过dc插头连接至12v直流电源；
17.所述二级电源电路用于将12v直流电源降压转换为5v电压；二级电源电路包括有开关电源芯片u2，开关电源芯片的输入侧连接至12v电源，开关电源芯片的输出侧输出5v电压；
18.所述三级电源电路用于将5v电压降压转换为3.3v电压；三级电源电路包括有正向低压降稳压d2，正向低压降稳压器d2的输入侧连接至5v电压，正向低压降稳压器d2的输出侧输出3.3v电压；
19.所述电源电路通过一级电源电路、二级电源电路和三级电源电路为所有电路元件提供3.3v电压。
20.进一步地，所述开关电源芯片u2输入侧的vin输入引脚连接至12v直流电源，开关电源芯片u2的vin输入引脚与on/off开关引脚之间连接有贴片铝电解电容c5，贴片铝电解电容c5还并联有电容c4和电容c6；
21.所述开关电源芯片u2输出侧通过vout输出引脚输出5v电压；开关电源芯片u2的vout输出引脚与fb馈线引脚之间并联设置有二极管d1、贴片铝电解电容c7、电容c1和发光二极管hl3；二极管d1还连接有贴片电感l1；
22.所述正向低压降稳压d2输入侧的vin输入引脚连接至5v直流电源，vin输入引脚与gnd负极引脚之间连接有贴片铝电解电容c22；
23.正向低压降稳压d2输出侧通过vout输出引脚输出3.3v电压；vout输出引脚与gnd负极引脚之间并联连接有贴片铝电解电容c18、电容c20和电容c21。
24.进一步地，所述can电路包括有can收发器d3，can收发器d3的txd发送数据引脚连接至mcu微控制器u1的pb9_can_tx引脚，can收发器d3的rxd接受数据引脚连接至mcu微控制器u1的pb8_can_rx引脚，can收发器d3的rs引脚通过连接电阻r33接地；can收发器d3的xs12连接器中设置有终端电阻r34。
25.再进一步地，每个微控制单元并联连接有12路输入检测电路，每条输入检测电路分别设置有晶体管输出光电耦合器nn，每个晶体管输出光电耦合器接收端的input n引脚分别连接至mcu微控制器u1的pa、pb、pc引脚；
26.每个晶体管输出光电耦合器的控制端引脚连接至外部机关的触发设备的连接器xsn；
27.n为输入检测电路编号1～12。
28.再进一步地，每个微控制单元并联连接有12路输出控制电路，每条所述输出控制电路分别设置有mos管vmm、三极管vtm和连接器xsm,每个三极管vtm均采用npn三极管；
29.每个三极管vtm的基极output m分别连接至mcu微控制器u1的pa、pb、pc引脚；
30.每个三极管vtm的集电极分别经mos管vmm连接至外部机关触发设备的插座xsm
31.每个mos管vmm均采用pnp耗尽型mos管，每个mos管vmm的栅极连接至三极管vtm，源极连接至vin_12v，漏极连接至外部机关触发设备的插座xsm；
32.m为输出控制电路编号1～12。
33.再进一步地，所述地址配置电路设置有8p双排针插座xs17，8p双排针插座xs17通过八个控制引脚addr0～addr7连接至mcu微控制器u1，八个控制引脚中的addr7引脚连接至mcu微控制器u1的pa0/wkup/usart2_cts/adc_in0/tim2_ch1_etr引脚。
34.再进一步地，所述jtag电路包括有双排间距为1.27的10p贴片双排针p2；
35.10p贴片双排针p2的swdio脚连接至mcu微控制器u1的pa13；
36.10p贴片双排针p2的swdclk脚连接至mcu微控制器u1的pa14；
37.10p贴片双排针p2的nrst脚连接至mcu微控制器u1的nrst。
38.再进一步地，所述外扩串口电路通过4p连接器xs31和4p连接器xs32与第三方串口设备连接，4p连接器xs31通过uart3_tx和uart3_rx连接至mcu微控制器u1的pc10和pc11引脚，4p连接器xs32通过uart2_tx和uart2_rx连接至mcu微控制器u1的pa2和pa3引脚。
39.再进一步地，每个微控制单元还分别连接有音频模块；所述音频模块一端连接至微控制单元，另一端连接至外部音频设备，所述音频模块用于实现音频播放与接收；
40.所述音频模块包括有两个单排母插连接器xs19、一个3p连接器xs33和一个2p连接器xs20，两个单排母插连接器xs19的busy、audio rx和audio tx引脚连接至mcu微控制器u1的pc14、pa8和pa9引脚；两个单排母插连接器xs19的dacr和dacl引脚连接至外部音频设备的3p连接器xs33，
41.两个单排母插连接器xs19的spk1和spk2引脚连接至外部音频设备的2p连接器xs20。
42.本实用新型的有益效果为：
43.一种用于密室逃脱的控制系统；一个或者多个微控制单元分别通过can电路经can控制器连接至can总线，can电路接收can总线上的信号经can控制器处理后传递给微控制单元；每个微控制单元分别控制一条输入输出控制电路，若干输入输出控制电路并联连接至can总线；每个微控制单元分别设置电源电路、can电路、输入检测电路、输出控制电路、地址配置电路、jtag电路、音频模块和外扩串口电路；
44.微控制单元内部程序对can信息加工处理为内部可执行的输入检测指令、输出指令、音频指令和串口指令，并通过输入检测电路、输出控制电路、音频模块和外扩串口电路分别完成输入规则检测、输出口控制、音频控制和第三方设备控制；
45.基于can总线通信方式有效提高密室机关控制的稳定性；基于can总线为分布式控制，每一个控制电路通过can总线互联，控制电路可随每个或多个机关就近安装，布线操作方便；通过can总线并入新的控制电路即可完成玩法升级，扩展方便；为既能够确保密室机关控制的稳定性、便捷性及扩展性，同时安装布线、维修保养操作方便，结构简单紧凑，节约成本。
附图说明
46.图1是本实用新型实施例一用于密室逃脱的控制系统的mcu微控制器u1的电路结构示意图；
47.图2是本实用新型实施例一用于密室逃脱的控制系统的电源电路结构示意图；
48.图3是本实用新型实施例一用于密室逃脱的控制系统的can电路结构示意图；
49.图4是本实用新型实施例一用于密室逃脱的控制系统的输入检测电路结构示意图；
50.图5～图16是本实用新型实施例一用于密室逃脱的控制系统的输出控制电路结构示意图；
51.图17是本实用新型实施例一用于密室逃脱的控制系统的地址配置电路结构示意图；
52.图18是本实用新型实施例一用于密室逃脱的控制系统的jtag电路结构示意图；
53.图19是本实用新型实施例一用于密室逃脱的控制系统的音频模块电路结构示意图；
54.图20是本实用新型实施例一用于密室逃脱的控制系统的外扩串口电路结构示意图；
55.图21是本实用新型实施例一用于密室逃脱的控制系统的流程原理示意图。
具体实施方式
56.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
57.如图1～19所示，本实用新型实施例一提供一种用于密室逃脱的控制系统，整体策划方案为：在密室逃脱场地的多个机关就近安装一个或者多个微控制单元，微控制单元的具体数量和位置设置可以根据密室逃脱现场的外部机关设备布置情况进行适应性选择，例如在外部机关设备数量不多，只需要一个微控制单元就能覆盖所有外部机关设备的控制需求时可以只设置一个微控制单元，通过一个微控制单元连接控制所有外部机关设备。
58.在外部机关设备数量比较多时，可以设置多个微控制单元，每个微控制单元分组连接控制相应数量的外部机关设备。
59.每个微控制单元分别通过can电路经can控制器连接至can总线，一个或者多个微控制单元通过can总线联网控制所有外部机关设备的协调运行。
60.每个微控制单元可随一个或多个机关就近安装，布线容易；通过can总线并入新的控制电路即可完成玩法升级，扩展方便。基于can总线通信方式有效提高密室机关控制的稳定性。
61.每个微控制单元分别连接有电源电路、can电路、输入检测电路、输出控制电路、地址配置电路、jtag电路和外扩串口电路；
62.每个微控制单元分别通过can电路经can控制器连接至can总线，电源电路、输入检测电路、输出控制电路、地址配置电路、jtag电路、音频模块和外扩串口电路均连接至微控
制单元；
63.微控制单元用于接收can总线发送的信号，并运算处理为输入检测指令、输出指令、音频指令和/或串口指令；
64.电源电路用于连接直流电源，并为所有电路元件供电；
65.每个微控制单元并联连接若干条输入检测电路，每条输入检测电路的一端连接到外部机关的触发设备，另一端连接至微控制单元；输入检测电路用于接收外部机关的短路和开路信号；
66.每个微控制单元并联连接有若干条输出控制电路，每条输出控制电路的一端连接至微控制单元，另一端连接至外部机关的触发设备；输出控制电路用于接收微控制单元的输出指令，并控制外部机关的触发设备执行输出指令；
67.输出控制电路的数量与输入检测电路的数量可以相同也可以不相同，可以根据密室逃脱现场设置的外部机关的使用要求进行适应性选择设置，可以增加也可以减少数量；每条输出控制电路可以与输入检测电路互相对应，也可以不互相对应；每个微控制单元统一接收游戏指令和本组外部机关的反馈信息，并运算处理为输入检测指令、输出指令、音频指令和/或串口指令后，传输到本组的电源电路、can电路、输入检测电路、输出控制电路、地址配置电路、jtag电路和外扩串口电路执行相应指令。
68.地址配置电路用于根据外部机关指令设置can地址；可通过外部发送指令设置can地址，也可加装屏显及按键设置can地址。
69.jtag电路的一端连接至微控制单元，另一端连接至外部arm仿真器，jtag电路用于程序烧录及调试；
70.外扩串口电路一端连接至微控制单元，另一端连接至第三方串口设备；外扩串口电路用于完成第三方串口设备的调用。
71.控制电路通信方式采用can总线通信，can总线通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性有效提高了机关控制的稳定性、便捷性和扩展性。can电路接收can总线上的信号经can控制器处理后传递给微控制单元,微控制单元内部程序对can信息加工处理为内部可执行的输入检测指令、输出指令、音频指令和串口指令，指令分别完成输入规则检测、输出口控制、音频控制和第三方设备控制。
72.基于can总线通信方式有效提高密室机关控制的稳定性。基于can总线为分布式控制，每一个控制电路通过can总线互联，控制电路可随每个或多个机关就近安装，布线容易；通过can总线并入新的控制电路即可完成玩法升级，扩展方便。
73.微控制单元采用stm32f103rct6意法半导体，stm32f103rct6是一种嵌入式-微控制器的集成电路(ic)，芯体规格是32位，速度是72mhz，程序存储器容量是256kb，程序存储器类型是flash，ram容量是48k。
74.can电路主要结构是can收发器d3，can收发器d3的txd发送数据引脚连接至mcu微控制器u1的pb9_can_tx引脚，can收发器d3的rxd接受数据引脚连接至mcu微控制器u1的pb8_can_rx引脚，can收发器d3的rs引脚通过连接电阻r33接地，则进进斜率控制方式，该方式可以通过改变电阻的阻值来调节斜率，适用于低速和较短的总线长度的应用场合。
75.can收发器d3设置一个xs15连接器、xs18连接器和xs12连接器，其中xs12连接器中设置终端电阻r34，减少总线信号反射，提高信号质量，保证can通信稳定。
76.地址配置电路的addr7引脚连接至mcu微控制器u1的pa0/wkup/usart2_cts/adc_in0/tim2_ch1_etr引脚，作为待机模式唤醒条件。
77.电源电路通过一级电源电路、二级电源电路和三级电源电路依次将12v直流电源转换为5v电压和3.3v电压，最终为所有电路元件提供3.3v电压。
78.1)电源部分电路采用12v直流电源供电，负责所有电路元件的供电；
79.2)微控制单元(mcu)，接收到can电路发送的信号，内部程序加工处理成输入检测指令、输出指令、音频指令及串口指令；每种指令中均携带can地址信息，内部程序根据当前控制电路地址与指令携带的地址是否一致确定是否执行。
80.a.当执行的指令类型为输入检测时，微控制单元此时实时监测输入信号是否满足设定的输入规则(如：1，2，3输入口顺序触发)，当输入规则满足时，微控制单元通过can
81.电路发送成功结果到can总线；
82.b.当执行的指令类型为输出指令时，微控制单元通过内部程序控制相应的输出口执行打开或关闭动作；
83.c.当执行的指令类型为音频指令时，微控制单元通过内部程序发送内部信息给音频电路完成相应播放动作，包括播放、停止播放、循环播放。
84.d.当执行的指令类型为串口指令时，微控制单元通过内部程序发送串口信息给外扩串口电路完成第三方串口设备的控制。
85.can电路，can芯片其中两个针脚通过接线方式与can总线连接，can芯片其中两个针脚与微控制单元(mcu)连接，完成can信号的接收与发送。xs12中设有终端电阻，减少总线信号反射，提高信号质量，保证can通信稳定。
86.输入检测电路中的12路，一端与外部机关触发设备连接，接收外接设备的短路和开路信号，另一端与微控制单元(mcu)连接，完成输入信号的监测。
87.输出控制电路中的12路，一端与微控制单元(mcu)连接，接收输出指令，另一端与外部机关触发设备连接，执行输出指令进行输出，当输出口打开时，输出电压12v，电流上限5a。
88.音频电路，包括音频模块接口、喇叭接口、耳机接口，一端与微控制单元(mcu)连接，通过外接串口音频模块实现音频播放与接收。
89.外扩串口电路，一端与微控制单元(mcu)连接，完成第三方串口设备的调用。
90.jtag电路,一端与微控制单元(mcu)连接，通过外接arm仿真器可进行控制电路的程序烧录及调试。
91.进一步地，微控制单元采用mcu微控制器u1；
92.电源电路包括有依次连接的一级电源电路、二级电源电路和三级电源电路，一级电源电路设置dc插头，一级电源电路通过dc插头连接至12v直流电源；
93.二级电源电路用于将12v直流电源降压转换为5v电压；二级电源电路设置一个开关电源芯片u2，开关电源芯片u2的输入侧连接至12v电源，开关电源芯片的输出侧输出5v电压；
94.三级电源电路用于将5v电压降压转换为3.3v电压；三级电源电路设置一个正向低压降稳压d2，正向低压降稳压器d2的输入侧连接至5v电压，正向低压降稳压器d2的输出侧输出3.3v电压；
95.电源电路通过一级电源电路、二级电源电路和三级电源电路为所有电路元件提供3.3v电压。
96.进一步地，开关电源芯片u2输入侧的vin输入引脚连接至12v直流电源，开关电源芯片u2的vin输入引脚与on/off开关引脚之间连接有贴片铝电解电容c5，贴片铝电解电容c 5还并联有电容c4和电容c6；以便确保稳压滤波功能。
97.开关电源芯片u2输出侧通过vout输出引脚输出5v电压；开关电源芯片u2的vout输出引脚与fb馈线引脚之间并联设置有二极管d1进行整流，设置贴片铝电解电容c7、电容c1进行稳压滤波，设置发光二极管hl3作为电压指示灯；二极管d1还连接有贴片电感l1，以便进行开关调节。
98.正向低压降稳压d2输入侧的vin输入引脚连接至5v直流电源，vin输入引脚与gnd负极引脚之间连接有贴片铝电解电容c22；
99.正向低压降稳压d2输出侧通过vout输出引脚输出3.3v电压；vout输出引脚与gnd负极引脚之间并联连接有贴片铝电解电容c18、电容c20和电容c21，实现稳压滤波。
100.进一步地，can电路设置一个can收发器d3，can收发器d3的txd发送数据引脚连接至mcu微控制器u1的pb9_can_tx引脚，can收发器d3的rxd接受数据引脚连接至mcu微控制器u1的pb8_can_rx引脚，can收发器d3的rs引脚通过连接电阻r33接地；can收发器d3的xs12连接器中设置有终端电阻r34。
101.再进一步地，每个微控制单元并联连接有12路输入检测电路并联设置的输入检测电路，可以根据密室逃脱现场设置的外部机关的使用要求进行适应性选择设置，可以增加也可以减少数量；每路输入检测电路分别设置有晶体管输出光电耦合器nn，每个晶体管输出光电耦合器接收端的input n引脚分别连接至mcu微控制器u1的pa、pb、pc引脚；
102.每个晶体管输出光电耦合器的控制端引脚连接至外部机关的触发设备的连接器xsn；
103.n为输入检测电路编号1～12。
104.再进一步地，每个微控制单元并联连接有12路输出控制电路，可以根据密室逃脱现场设置的外部机关的使用要求进行适应性选择设置，可以增加也可以减少数量。每路输出控制电路分别设置有mos管vmm、三极管vtm和连接器xsm,每个三极管vtm均采用npn三极管；
105.每个三极管vtm的基极output m分别连接至mcu微控制器u1的pa、pb、pc引脚；
106.每个三极管vtm的集电极分别经mos管vmm连接至外部机关触发设备的插座xsm；例如继电器、低功率灯或者电磁锁等。
107.每个mos管vmm均采用pnp耗尽型mos管，每个mos管vmm的栅极连接至三极管vtm，源极连接至vin_12v，漏极连接至外部机关触发设备的插座xsm；从而实现电路开关控制。
108.m为输出控制电路的编号1～12。
109.再进一步地，地址配置电路用于根据外部机关指令设置can地址，可以加装屏显如显示屏等，还可以连接输入设备以便设置can地址。
110.地址配置电路具体结构如下：设置有8p双排针插座xs17，8p双排针插座xs17通过八个控制引脚addr0～addr7连接至mcu微控制器u1，八个控制引脚中的addr7引脚连接至mcu微控制器u1的pa0/wkup/usart2_cts/adc_in0/tim2_ch1_etr引脚。
111.再进一步地，jtag电路包括有双排间距为1.27的10p贴片双排针p2；
112.10p贴片双排针p2的swdio脚连接至mcu微控制器u1的pa13；
113.10p贴片双排针p2的swdclk脚连接至mcu微控制器u1的pa14；
114.10p贴片双排针p2的nrst脚连接至mcu微控制器u1的nrst。
115.再进一步地，外扩串口电路通过4p连接器xs31和4p连接器xs32与第三方串口设备连接，4p连接器xs31通过uart3_tx和uart3_rx连接至mcu微控制器u1的pc10和pc11引脚，4p连接器xs32通过uart2_tx和uart2_rx连接至mcu微控制器u1的pa2和pa3引脚。本例中设置两个外扩串口电路，可以根据密室逃脱现场设置的外部机关的使用要求进行适应性选择设置，可以增加也可以减少数量。
116.再进一步地，每个微控制单元还分别连接有音频模块；音频模块一端连接至微控制单元，另一端连接至外部音频设备，可集成独立的音频播放模块完成音频播放和接收。
117.音频模块一端连接至微控制单元，另一端连接至外部音频设备，音频模块用于实现音频播放与接收；音频模块可集成独立的音频播放模块完成音频播放与接收。
118.本实用新中的音频模块由两个单排母插连接器xs19、一个3p连接器xs33和一个2p连接器xs20组合构成；两个单排母插连接器xs19的busy、audio rx和audio tx引脚连接至mcu微控制器u1的pc14、pa8和pa9引脚；两个单排母插连接器xs19的dacr和dacl引脚连接至外部音频设备的3p连接器xs33，有便插接audio模块。
119.两个单排母插连接器xs19的spk1和spk2引脚连接至外部音频设备的2p连接器xs20。
120.本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。