论文总字数：23186字

目 录

1绪论 1

1.1 选题背景与意义 1

1.2本文需解决的问题 1

1.3本章小结 2

2设计方案论证与选择 3

2.1 自动上锁功能的实现方案 3

2.2 智能发电模块方案论证 3

2.3报警模块方案设计 4

2.4解锁模块方案设计 5

2.5系统总体方案设计 6

2.6本章小结 7

3系统硬件设计 8

3.2主控模块 9

3.3显示模块OLED 11

3.4测速模块 12

3.5触摸模块 12

3.6压力检测模块 13

3.7蓝牙模块 13

3.8 GSM模块 14

3.9本章小结 15

4系统软件设计 16

4.1 软件平台介绍 16

4.2系统总体程序设计 16

4.3 GPIO初始化 17

4.4测速模块程序设计 19

4.5 OLED显示模块程序设计 22

4.6蓝牙模块程序设计 25

4.7 GSM模块程序设计 26

4.8本章小结 26

第五章 总结与展示 27

5.1实物展示 27

5.2 全文总结 29

5.3工作展望 29

参考文献 31

致谢 32

智能单车控制系统

许军

, China

Abstract:Single bicycle is a very popular traffic tool and has an irreplaceable advantage in other forms of transportation. With the development of science and technology, many things have entered into the age of intelligence and the traditional bicycle will also be developing in an intelligent direction. Based on the experience of daily use of bicycle, this paper focuses on the anti-theft performance, efficiency and other aspects of cycling so as to design a set of intelligent control system for bicycles.

This design uses the sensor and the singlechip to provide four kinds of improvement functions. It includes the function of automatic locking after nobody use the bicycle, the function of intelligent storage, the function of bluetooth lock and the function of SMS alarm. The system mainly uses STM32 singlechip, GSM module, bluetooth module and related sensors.

This design solves the problem that the traditional bicycle and most intelligent bikes are not solved. The design uses sensor and GSM module to provide more accurate and real-time alarm information for users which improves the anti-theft performance and efficiency of the bicycle.

Key word: stm32f103 Bluetooth GSM Sensor

1绪论

1.1 选题背景与意义

自行车又叫脚踏车，是一种适合单人使用操纵的小型代步工具，也常用作体育、健身活动或短途送货的工具。自行车经过二百多年的发展，已逐渐世界各国人民生活中不可缺少的用具。对经济实力差的家庭来说，他是廉价又实用的代步工具。即使对于富裕的家庭，也可以作为健身器械来使用，单车已经成为使用越来越多的交通工具。

随着社会经济的快速发展、生活节奏的加快和现代科学技术的突飞猛进，各种交通工具都在朝着智能化的方向发展，无人驾驶汽车等一系列新技术正成为各大主流科技公司争先发展的新宠。自行车也不例外，近年来兴起的共享单车以飞快的速度发展着，逐渐成为城市里的一道亮丽的风景线。智能单车正逐渐走进我们的日常生活。

智能单车以传统单车为基础，运用计算机技术、自动化技术、传感器技术以及现代通讯技术等多种技术把单车的各项参数传输到主控制器单元上进行集中系统化管理，该主控单元可以实现单车的定位，智能解锁等功能。

随着科学技术的快速发展，上世纪八九十年代初期世界上出现了初级的智能单车系统，自行车开始逐渐进入了智能化化时代；随着近年来微控制器技术的快速发展和互联网技术的不断进步，智能单车开始从概念慢慢走进人们的生活；近年来各大科技公司也开始进入智能单车领域，很多企业和巨头都在研发智能自行车。这些智能单车有的装有心率检测，有的拥有专门的社交app,有的具有gps导航系统。但是这些智能单车大多依然没能解决用户关心的一些重点问题，比如单车的防盗能力，用户的使用体验等等，反而增加了很多不必要的功能，增加了开发成本和维护成本，所以难以推广。

本设计主要根据目前传统单车以及是市场上的部分智能单车存在的问题，结合本人日常生活中使用单车遇到的问题，提出了一种单车智能控制系统，该系统通过传感器获取单车的各种状态，并传输给STM32进行处理和判断，将处理后的结果发送给相应的控制模块进行控制，以实现对单车的智能控制，提高了单车的防盗性能和使用效率。

1.2本文需解决的问题

本文针对本人日常生活中使用单车遇到的问题以及传统单车和一些智能单车存在的一些问题，提出一系列解决方法，通过智能硬件的实现，提高人们对单车的使用体验。通过对单车的某些数据的监控和处理实现对单车的智能控制，主要包括以下几方面的内容：

1. 无人使用自动上锁

通过相应的传感器实时检测单车的使用状态并做出判断，在单车无人使用且为上锁的情况下，自动控制单车上锁，该功能可以减少因为忘记关锁导致单车丢失等情况的发生，同时使用者也可以直接在使用完毕后不主动上锁，降低的单车的使用复杂度，提高了单车的使用效率。

1. 智能控制发电

因为本系统采用的大部分硬件都需要供电，所以需要电源，而且使用者在使用单车的时候也可能需要利用单车单元给手机等设备充电，所以为了保证充足的电能，本设计采用传感器实时检测使用者是否有减速需求，如果需要减速需求，则控制发电机发电机，在降低速度的同时，储存电能。

1. 蓝牙无线解锁

传统的钥匙解锁方式安全性不高，而且钥匙容易丢失，使用起来也不方便，本设计利用手机蓝牙进行无线通信，以方便的使用手机解锁单车

1. 手机短信报警

很多情况下，即使单车上锁，还是有被盗的风险，此时如果不能及时得到报警信息，很可能导致单车被盗，传统的蜂鸣器报警方式传播距离有限，而且判断方式单一，经常在燃放爆竹或其他强噪声环境下产生误报警。本设计根据单车被盗的特征采用相应传感器检测报警条件，判断更为准确，通过手机短信进行报警，传达效率更高。

1.3本章小结

本章分析了目前单车的发展现状和存在的问题，结合日常生活中遇到的一些问题，对传统单车提出了一系列改进设想，为下面的方案实施指明了方向。

2设计方案论证与选择

在设计的第一步，就是确定设计方案，本系统主要包括需要实现以下四个功能：

1. 无人使用自动上锁
2. 手机蓝牙解锁
3. 自动控制发电
4. 短信报警

本章根据这些功能需求，分别进行了相关的方案设计

2.1 自动上锁功能的实现方案

锁控系统的主要目的是判断当单车无人使用时，自动进行上锁。如果在使用者使用过程中产生了误判断，将行驶中的单车进行了自动上锁，将可能产生严重的后果，因此本方案的设计必须尽可能的严谨。在确保安全可靠的情况下寻求最低的成本。

自动上锁的关键在于判断单车有没有人使用，判断的方法有很多，本人总结了如下几个可行的方法

方法一：采用测速模块判断车轮是否有转速。

方法二：采用测压模块判断坐垫是否有压力。

方法三：判断单车脚架是否支起。

方法四：采用触摸模块检测握把是否有触摸。

这些方法都可以判断出单车是否有人使用，但是也都存在自身的缺点，如果知识单一的采用其中一个方法，很容易在某些情况下造成误判断，因此本设计采用以上4个方法的组合作为本设计的判断条件。当车速为零，坐垫无压力，支架支起，握把无触摸的情况下，即判断无人使用，这种情况下几乎不会造成误判断。本人在之前的设计中，曾尝试采用红外人体感应器的方式进行单车是否有人使用，但发现这种方式的检测范围较大，在人流密集的地方也比较容易造成错误的判断。此外本人也曾尝试过在脚踏安装压力传感器进行检测，但发现这种方式虽然也能很大程度上准确的判断出单车的使用状态，但是由于单车在使用时脚踏的受损坏风险较高，所以采用坐垫测压的方式，此方式在实际应用中也更利于布线。

2.2 智能发电模块方案论证

该模块的关键是判断什么时候使用者需要发电。为了更为准确方便的判断，主要进行了以下的方案论证。

方案一：使用角度加速度检测模块（如adxl345）实时测量单车的倾斜角度，以判断单车处于上坡状态还是处于下坡状态。当检测到单车处于下坡状态，则通常情况下需要减速，此时启动发电机发电。该方案虽然能在大多数情况下判断正确，但存在以下缺点：

一、有的时候虽然单车处于下坡状态，但使用者依然希望加速（比如在时间非常紧迫的情况下）。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：23186字

相关图片展示：