一种共享单车智能检测系统的设计与实现

陈业 贾斌 丰家富

摘 要：“互联网+”时代，共享单车在给人们出行带来便利的同时也逐渐暴露出诸多问题，如乱停乱放、随便出入各公共场所、运营维护不到位等，这些问题严重扰乱了社会公共秩序。基于此，本文以STC89C52单片机为核心，利用无线通信原理，设计了一个共享单车智能检测系统。该系统的实施不仅可以解决单车乱停乱放、随便进出公共场所的问题，而且能够大大降低人工清理单车的成本，有效的节约城市管理的社会资源，加快“智慧城市”建设的步伐，具有极为广阔的应用前景。

关键词：共享单车；单片机；无线通信；智能检测

中图分类号：TN92；TP311.52 文献标识码：A 文章编号：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

近年来，随着“互联网+”、大数据、移动支付等技术的迅猛发展，催生了一种新的、世界首创的出行方式——共享单车，并得到了迅速扩张[1]。目前，支持共享单车的平台在不断增加，共享单车的市场也在从一线城市向二、三线城市拓展。据中国互联网信息中心的数据统计，共享单车注册用户已超过2亿，骑行已累计超过299.47亿公里，减少碳排放量达699万吨，“共享单车+地铁”的出行方式要比全程私家车出行效率提高17.9%[2]。这些数据表明，共享单车在解决人们出行“最后一公里”问题，缓解交通拥堵和构建绿色低碳环保出行方式方面发挥了积极的作用，受到了大众的青睐。但是，共享单车在为人们带来便利的同时也逐渐暴露出一些问题，如单车乱停乱放、随便出入各公共场所、运营维护不到位等，这些问题严重扰乱了社会公共秩序。李克强总理在考察共享单车电子驿站时曾说，可以通过新技术来完善共享单车这个新事物，让老百姓的出行更便利，管理更有序[3]。因此，为改变严峻的城市单车乱停乱放、随意进出公共场所的现象，实现资源的合理有效利用，本文设计了一种共享单车智能检测系统，以提高共享单车的智能识别效率，避免出现单车在非正规停车区停放的现象，减少政府与社会管理成本，提升城市形象，推动智慧城市建设。

1 系统组成

共享单车智能检测系统主要包含三个模块：共享单车接收模块、公共场所发射模块和停车区发射模块，系统拓扑图如图1所示。公共场所发射模块和停车区发射模块采用315M遥控模块[4]发送无线信号、PT2262[4]作为编码芯片，共享单车接收模块采用315M遥控模块接收无线信号、PT2272[4]作为解码芯片，将LED指示灯、蜂鸣器和NOKIA5110 LCD显示屏三者结合作为输出，对共享单车进行控制。控制系统以STC89C52单片机[5]为核心，对其进行编程，通过无线信号进行控制。

2 业务流程和技术路线

2.1 业务流程

（1）单车开锁：骑行者使用各共享单车APP扫码，通过蓝牙、机械密码等方式开锁，保持流程一致；

（2）骑行过程：在骑行过程中，单车平台正常计费；

（3）驶入公共场所：单车在驶入各公共场所时，公共场所安装的无线信号发射模块与单车上的無线信号接收模块频率一致，单车上的蜂鸣器发出警报并且电子屏提示“禁止入内”；

（4）单车停放：单车寻找到正规停放区域时，停车区安装的无线信号发射模块与单车上的无线信号接收模块频率一致，可以正常停放，单车上的LED指示灯亮，模拟表示单车可以正常上锁，单车平台停止计费；如单车不在正规停车区域停放，则单车收不到与其接收频率一致的无线信号，单车上的蜂鸣器发出警报并且电子屏提示“请勿停放”，同时单车上的LED指示灯灭，模拟表示单车不能上锁，单车平台一直计费。

2.2 技术路线

（1）共享单车：安装“单车身份识别模块”，主要包括：STC89C52单片机、315M无线接收模块、PT2272解码器、LED指示灯、蜂鸣器和NOKIA5110 LCD显示屏，如果单车不按规定停放或者驶入公共场所，单车上的蜂鸣器就会发出警报并且电子屏也会进行警告提示，模拟表示单车不可以正常上锁；

（2）单车停车区域：安装315M无线发射模块和PT2262编码器，发射315MHz的无线信号，并由PT2262编码器对其编码；

（3）公共场所：安装315M无线发射模块和PT2262编码器，发射315MHz的无线信号，并由PT2262编码器对其编码。

3 系统设计开发

3.1 硬件设计

硬件系统以STC89C52单片机为核心，将PT2262和PT2272分别作为编码和解码芯片，用315M遥控模块发送和接收无线信号，将LED指示灯、蜂鸣器和NOKIA5110 LCD显示屏三者结合作为输出，利用无线通信原理，实现对共享单车的自动检测。硬件连接原理如图2（a）和（b）所示。

3.2 软件设计

硬件线路设计完成之后，要在Keil C51环境下对STC89C52单片机进行编程，即可实现对共享单车的自动检测，智能检测的主程序核心代码如下。

while（1）

{

if（K1==0） //控制共享单车进入公共场所

{

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） //控制共享单车不按规定停放

{

if（K2==0）

{

Lcd_Put_Str（0，2，" "）；

LED=0；

}

else

{

BEEP=1；

Lcd_Put_Str（0，2，"请勿停放"）；

BEEP=0；

Delay_1ms（100）；

BEEP=1；

Delay_1ms（100）；

LED=1；

}

}

}

4 系统优势分析

软硬件设计完成之后，系统的仿真模型如图3所示。

系统实现后，能解决城市非机动车在管理过程中存在的突出问题，相对于目前共享单车的人工管理技术，具有很大的优势，其优势如下。

（1）精准：可精准识别单车，让其规范停放，真正解决共享单车市政管理难题；

（2）稳定：系统的运行不受气候、环境等因素的影响；

（3）开放：系统的设计适用于所有单车品牌，有无GPS的电单车、自行车等车辆都可使用；

（4）简单：单车无须破坏性改装，操作方便，停车区和公共场所安装方便，减少了市政建设、无线网络通信等路面施工；

（5）成本低：安装本系统的成本对于每辆单车增加的费用不足50元，对各公共场所、停车区增加的费用不足100元。而且相较于人工管理，可节约大量的人力、物力和财力。

5 结 论

本文通过生活实践中的观察，发现共享单车在运作过程中存在的问题，并根据日常生活中身份识别和无线上网的常识，提出了解决目前共享单车管理混乱这个难题的办法——共享单车智能检测系统设计的思路，并设计和开发了一个共享单车智能检测系统，以解决传统共享单车管理模式中存在的严重扰乱社会公共秩序的问题。系统的设计自动规范了社会公共秩序，为城市管理者提供了管理各类运营、非营运、电动、非电动等非机动车辆的新思路和新方法。

系统虽然实现了自动检测共享单车，并在检测后能对单车进行一定的自动控制，但需要改进的地方还很多，因此，本文进一步的研究内容为：无线信号的发射、接收距离以及稳定性还有待进一步研究；对共享单车是否要停放或进入某公共场所做出准确判断也是本文下一步要深入研究的内容，这需要通过安装传感器判断单车的速度，进而采集传感器数据以便准确判断共享单车是否有停车或进入公共场所的意向。

参考文献：

[1] 本刊编辑部，张九庆.共享出行的现在和未来：从共享单车到共享轿车 [J].中国科技论坛，2017（5）：1.

[2] 中国互联网信息中心（CNNIC）.第41次《中国互联网络发展状况统计报告》 [EB/OL].http//www.cnnic.net.cn/hlwf zyj/hlwxzbg/hlwtjbg/201803/P020180305409870339136.pdf，2018-12-22.

[3] 李琨浩.基于共享经济视角下城市共享单车发展对策研究 [J].城市，2017（3）：66-69.

[4] [英]Simon，Monk，著.创客电子：电子制作DIY指南 [M].孙宇，译.北京：人民邮电出版社，2014.

[5] 程国钢，文坤，王祥仲，等.51单片机常用模块设计查询手册 [M].（第2版）.北京：清华大学出版社，2016.

作者简介：贾斌（1983-），男，汉族，山西忻州人，本科，中级职称，研究方向：互联网+创新创业；丰家富（1980-），男，汉族，山西忻州人，本科，中级职称，研究方向：现代教育技术。