一種共享單車智能檢測系統的設計與實現

陳業 賈斌 豐家富

摘 要：“互聯網+”時代，共享單車在給人們出行帶來便利的同時也逐漸暴露出諸多問題，如亂停亂放、隨便出入各公共場所、運營維護不到位等，這些問題嚴重擾亂了社會公共秩序。基于此，本文以STC89C52單片機為核心，利用無線通信原理，設計了一個共享單車智能檢測系統。該系統的實施不僅可以解決單車亂停亂放、隨便進出公共場所的問題，而且能夠大大降低人工清理單車的成本，有效的節約城市管理的社會資源，加快“智慧城市”建設的步伐，具有極為廣闊的應用前景。

關鍵詞：共享單車；單片機；無線通信；智能檢測

中圖分類號：TN92；TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）04-0163-03

Design and Implementation of a Shared Bicycle Intelligent Detection System

CHEN Ye，JIA Bin，FENG Jiafu

（Xinzhou No.1 Middle School，Xinzhou 034000，China）

Abstract：In the era of “internet plus”，sharing bicycles brings convenience to people’s travel，but also gradually exposes many problems，such as random parking，random access to public places，operation and maintenance are not in place. These problems seriously disrupt public order. Based on this，this paper designs a shared bicycle intelligent detection system with STC89C52 MCU as the core and wireless communication principle. The implementation of this system can not only solve the problem of random parking and random access of bicycles to public places，but also greatly reduce the cost of manual bicycle cleaning，effectively Save social resources of urban management and accelerate the pace of construction of “smart city”，which has a very broad application prospects.

Keywords：shared bicycle；microcontroller；wireless communication；intelligent detection

0 引 言

近年來，隨著“互聯網+”、大數據、移動支付等技術的迅猛發展，催生了一種新的、世界首創的出行方式——共享單車，并得到了迅速擴張[1]。目前，支持共享單車的平臺在不斷增加，共享單車的市場也在從一線城市向二、三線城市拓展。據中國互聯網信息中心的數據統計，共享單車注冊用戶已超過2億，騎行已累計超過299.47億公里，減少碳排放量達699萬噸，“共享單車+地鐵”的出行方式要比全程私家車出行效率提高17.9%[2]。這些數據表明，共享單車在解決人們出行“最后一公里”問題，緩解交通擁堵和構建綠色低碳環保出行方式方面發揮了積極的作用，受到了大眾的青睞。但是，共享單車在為人們帶來便利的同時也逐漸暴露出一些問題，如單車亂停亂放、隨便出入各公共場所、運營維護不到位等，這些問題嚴重擾亂了社會公共秩序。李克強總理在考察共享單車電子驛站時曾說，可以通過新技術來完善共享單車這個新事物，讓老百姓的出行更便利，管理更有序[3]。因此，為改變嚴峻的城市單車亂停亂放、隨意進出公共場所的現象，實現資源的合理有效利用，本文設計了一種共享單車智能檢測系統，以提高共享單車的智能識別效率，避免出現單車在非正規停車區停放的現象，減少政府與社會管理成本，提升城市形象，推動智慧城市建設。

1 系統組成

共享單車智能檢測系統主要包含三個模塊：共享單車接收模塊、公共場所發射模塊和停車區發射模塊，系統拓撲圖如圖1所示。公共場所發射模塊和停車區發射模塊采用315M遙控模塊[4]發送無線信號、PT2262[4]作為編碼芯片，共享單車接收模塊采用315M遙控模塊接收無線信號、PT2272[4]作為解碼芯片，將LED指示燈、蜂鳴器和NOKIA5110 LCD顯示屏三者結合作為輸出，對共享單車進行控制。控制系統以STC89C52單片機[5]為核心，對其進行編程，通過無線信號進行控制。

2 業務流程和技術路線

2.1 業務流程

（1）單車開鎖：騎行者使用各共享單車APP掃碼，通過藍牙、機械密碼等方式開鎖，保持流程一致；

（2）騎行過程：在騎行過程中，單車平臺正常計費；

（3）駛入公共場所：單車在駛入各公共場所時，公共場所安裝的無線信號發射模塊與單車上的無線信號接收模塊頻率一致，單車上的蜂鳴器發出警報并且電子屏提示“禁止入內”；

（4）單車停放：單車尋找到正規停放區域時，停車區安裝的無線信號發射模塊與單車上的無線信號接收模塊頻率一致，可以正常停放，單車上的LED指示燈亮，模擬表示單車可以正常上鎖，單車平臺停止計費；如單車不在正規停車區域停放，則單車收不到與其接收頻率一致的無線信號，單車上的蜂鳴器發出警報并且電子屏提示“請勿停放”，同時單車上的LED指示燈滅，模擬表示單車不能上鎖，單車平臺一直計費。

2.2 技術路線

（1）共享單車：安裝“單車身份識別模塊”，主要包括：STC89C52單片機、315M無線接收模塊、PT2272解碼器、LED指示燈、蜂鳴器和NOKIA5110 LCD顯示屏，如果單車不按規定停放或者駛入公共場所，單車上的蜂鳴器就會發出警報并且電子屏也會進行警告提示，模擬表示單車不可以正常上鎖；

（2）單車停車區域：安裝315M無線發射模塊和PT2262編碼器，發射315MHz的無線信號，并由PT2262編碼器對其編碼；

（3）公共場所：安裝315M無線發射模塊和PT2262編碼器，發射315MHz的無線信號，并由PT2262編碼器對其編碼。

3 系統設計開發

3.1 硬件設計

硬件系統以STC89C52單片機為核心，將PT2262和PT2272分別作為編碼和解碼芯片，用315M遙控模塊發送和接收無線信號，將LED指示燈、蜂鳴器和NOKIA5110 LCD顯示屏三者結合作為輸出，利用無線通信原理，實現對共享單車的自動檢測。硬件連接原理如圖2（a）和（b）所示。

3.2 軟件設計

硬件線路設計完成之后，要在Keil C51環境下對STC89C52單片機進行編程，即可實現對共享單車的自動檢測，智能檢測的主程序核心代碼如下。

while（1）

{

if（K1==0） //控制共享單車進入公共場所

{

Lcd_Put_Str（0，1，"禁止入內"）；

BEEP=0；

Delay_1ms（100）；

BEEP=1；

Delay_1ms（100）；

}

else

{

BEEP=1；

Lcd_Put_Str（0，1，" "）；

}

if（LOCK==0） //控制共享單車不按規定停放

{

if（K2==0）

{

Lcd_Put_Str（0，2，" "）；

LED=0；

}

else

{

BEEP=1；

Lcd_Put_Str（0，2，"請勿停放"）；

BEEP=0；

Delay_1ms（100）；

BEEP=1；

Delay_1ms（100）；

LED=1；

}

}

}

4 系統優勢分析

軟硬件設計完成之后，系統的仿真模型如圖3所示。

系統實現后，能解決城市非機動車在管理過程中存在的突出問題，相對于目前共享單車的人工管理技術，具有很大的優勢，其優勢如下。

（1）精準：可精準識別單車，讓其規范停放，真正解決共享單車市政管理難題；

（2）穩定：系統的運行不受氣候、環境等因素的影響；

（3）開放：系統的設計適用于所有單車品牌，有無GPS的電單車、自行車等車輛都可使用；

（4）簡單：單車無須破壞性改裝，操作方便，停車區和公共場所安裝方便，減少了市政建設、無線網絡通信等路面施工；

（5）成本低：安裝本系統的成本對于每輛單車增加的費用不足50元，對各公共場所、停車區增加的費用不足100元。而且相較于人工管理，可節約大量的人力、物力和財力。

5 結 論

本文通過生活實踐中的觀察，發現共享單車在運作過程中存在的問題，并根據日常生活中身份識別和無線上網的常識，提出了解決目前共享單車管理混亂這個難題的辦法——共享單車智能檢測系統設計的思路，并設計和開發了一個共享單車智能檢測系統，以解決傳統共享單車管理模式中存在的嚴重擾亂社會公共秩序的問題。系統的設計自動規范了社會公共秩序，為城市管理者提供了管理各類運營、非營運、電動、非電動等非機動車輛的新思路和新方法。

系統雖然實現了自動檢測共享單車，并在檢測后能對單車進行一定的自動控制，但需要改進的地方還很多，因此，本文進一步的研究內容為：無線信號的發射、接收距離以及穩定性還有待進一步研究；對共享單車是否要停放或進入某公共場所做出準確判斷也是本文下一步要深入研究的內容，這需要通過安裝傳感器判斷單車的速度，進而采集傳感器數據以便準確判斷共享單車是否有停車或進入公共場所的意向。

參考文獻：

[1] 本刊編輯部，張九慶.共享出行的現在和未來：從共享單車到共享轎車 [J].中國科技論壇，2017（5）：1.

[2] 中國互聯網信息中心（CNNIC）.第41次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》 [EB/OL].http//www.cnnic.net.cn/hlwf zyj/hlwxzbg/hlwtjbg/201803/P020180305409870339136.pdf，2018-12-22.

[3] 李琨浩.基于共享經濟視角下城市共享單車發展對策研究 [J].城市，2017（3）：66-69.

[4] [英]Simon，Monk，著.創客電子：電子制作DIY指南 [M].孫宇，譯.北京：人民郵電出版社，2014.

[5] 程國鋼，文坤，王祥仲，等.51單片機常用模塊設計查詢手冊 [M].（第2版）.北京：清華大學出版社，2016.

作者簡介：賈斌（1983-），男，漢族，山西忻州人，本科，中級職稱，研究方向：互聯網+創新創業；豐家富（1980-），男，漢族，山西忻州人，本科，中級職稱，研究方向：現代教育技術。