技術集成的校園公共自行車管理系統的設計探討

馮雪蘭

摘 要：隨著各院校招生數量不斷增加，學校規模在不斷擴大。在這種情況下，校內師生的出行問題就成了院校較為重視的問題之一。針對這一點，主要對技術集成的校園公共自行車管理系統的設計進行了探討。

關鍵詞：技術集成；校園公共自行車；管理系統；ZigBee

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.110

“校園公共自行車”這一理念的提出，不僅為院校內師生出行提供了相應的出行工具，同時也是“低碳環保”理念的體現。正因為如此，很多院校都安排了相應的自行車點，以此來為校內師生提供出行工具。但是，在具體實踐過程中，校園公共自行車本身也存在著一定的問題，就比如說，在使用過程中很難掌握車輛狀態，部分學生借車不還等。而為了有效避免這些現象的發生，學校就需要對公共自行車進行管理。為了有效提高管理質量，筆者將對自行車管理系統進行具體分析。

1 公共自行車管理系統組成與運行原理

在對校園公共自行車管理系統進行設計的過程中，其管理系統主要有5個部分，分別是現場監控單元、校園有線局域網、ZigBee校區傳輸網、數據倉庫和監控平臺。而在實際運行過程中，這一管理系統主要是將無線網絡和有線局域網結合在一起，這樣就能有效地完成數據傳輸，從而能最大程度地降低系統構建的經濟成本，同時也能提高組網的靈活性。而在這一系統中，現場監控單元的主要作用就是對自行車存取這一方面進行管理，在具備這一單元后，一旦用戶成功借出或歸還自行車，其中所存在的微控制器就會將用戶編碼、車輛編碼、存車點編碼、借還狀況等信息都一起發送到終端，管理人員最終能及時、有效地掌握這些數據。在實現過程中，現場監控平臺的核心控制器主要使用了性能較高的STM32微控制器。這與傳統的ZigBee網絡有著較大的差異。使用這一控制器能夠最大程度地減輕終端傳輸節點的工作負擔，讓其能夠有效地進行網絡信息傳輸。

2 校園公共自行車管理系統硬件設計

在對校園公共自行車管理系統硬件方面進行設計的過程中，主要需要對以下幾個方面進行設計：①ZigBee傳輸模塊的設計。在對自行車ZigBee傳輸模塊進行設計的過程中，為了保證ZigBee網絡的穩定性，在對這一模塊各個節點進行設計的過程中，可以使用Chipcon公司所生產的CC2430F64芯片。這樣就能真正實現嵌入式ZigBee應用的片上系統，并且在應用這一芯片之后，只需要較少的外圍器件就能有效地滿足組網的需求，而且其還具有較多的工作模式，能夠最大程度地滿足系統對功耗這方面的需求。②監控單元的設計。在對現場監控單元硬件進行設計的過程中，每一個存車點都存在相應的監控單元，并且每個監控單元都能對一輛自行車的存取工作進行控制，同時將串口與終端傳輸節點連接在一起，這樣就能形成相應的多機通信網絡。③微控制器模塊設計。在對微控制器模塊進行設計的過程中，主要采用ST公司所生產的控制器STM32F205ZCT6。這一控制器有著較為良好的性能，工作頻率較高，并且通信接口也較多。④讀卡器設計。在對讀卡器進行設計的過程中，其NFC通信芯片具體使用PN532這一具備較高集成化的非接觸式通信收發器。在使用過程中，其工作頻率能夠達到13.56 MHz，并且有6種不同的運行模式。⑤LCD顯示模塊設計。在對LCD顯示模塊進行設計的過程中，其顯示控制器主要選用芯片ILI9320，然后將其與微控制器的FSMC接口連接在一起，這樣就能有效地顯示相應的操作信息。⑥電磁鎖及其電源模塊設計。在對電磁鎖及其電源模塊進行設計的過程中，兩者都可以使用威宜斯公司所生產的產品。

3 校園公共自行車管理系統軟件設計

在對校園公共自行車管理系統軟件方面進行設計的過程中，主要需要對以下幾個方面進行設計：①現場監控單元。在對這一單元軟件進行設計的過程中，所采用的方式依然是傳統的“等待+中斷”，這樣就能在一定程度上減少移植操作系統所帶來的內存消耗問題。應用這一軟件設計方式，現場監控單元主程序在完成硬件初始化操作之后，就會及時進入到低功耗這一模式當中，最終等待中斷子程序這一現象的發生。②ZigBee協議棧的移植。在對校園公共自行車管理系統軟件進行設計的過程中，為了最大程度地降低建立ZigBee這一網絡的難度，在對其軟件進行設計的過程中，在每個節點上都移植了基于ZigBee2006標準的協議棧Z-Stack。在使用這一協議的過程中，用戶可以直接調用，并且還能最大程度地增強無線網絡的安全性，確保整個系統在使用過程中的可靠性。③LwIP網絡協議的移植。在管理系統設計過程中，雖然STM32F207VCT6內部已經集成了相應的以太網控制器，但是其所實現的功能僅僅是MAC層的功能，所以，在軟件設計過程中，為了能夠有效地和接入互聯網設備通信，還需要移植相應的TCP/IP協議棧，而其中較為適合的就屬LwIP網絡協議。因為該協議本身就屬于一種輕量級的協議棧，在使用過程中只需要少量的內存，所以在系統設計開發過程中十分適合。④數據倉庫的設計。在對管理系統軟件進行設計的過程中，數據倉庫這一部分屬于較為關鍵的部分，其主要的作用就是存儲整個系統會使用到的數據。這一部分設計是否合理會直接對系統的運行造成影響。因此，在對其進行設計的過程中，一定要按照系統業務數據和地圖數據的實際情況進行合理的設計。

4 結束語

綜上所述，本文主要對技術集成的校園公共自行車管理系統的設計進行了分析，通過對系統組成部分與運行原理進行相關概述，然后提出該系統硬件和軟件方面的具體設計，以期能夠有效提高校園公共自行車管理的質量。

參考文獻

[1]于寶堃，胡瑜，尤琦涵.多技術集成的校園公共自行車管理系統的設計[J].單片機與嵌入式系統應用，2016，16（5）：57-60.

[2]蘭威.大學校園公共自行車及停車系統設計研究——以西南交通大學為例[D].成都：西南交通大學，2016.

〔編輯：劉曉芳〕