基于STM32的共享单车智能锁系统的设计与实现.docx
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基于STM32的共享单车智能锁系统的设计与实现
摘要
进入21实际,人们的生活质量与消费水平日益提高,交通出行也越来越便捷,随着生活质量的的提高,家家户户也开上了私家车。
方便来到的同时,也对地球的环境造成了很大的影响,为了低碳环保,共享单车深受上班族的青睐。
然而对共享单车进行管理与计费,同样是一个很复杂的问题。
该设计实现了对共享单车管理以及计时收费的功能,用户可以用手机通过蓝牙模块实现对共享单车的解锁缴费功能,就可以使用。
由于实际资源的缺乏,该设计选择用一个led来指示共享单车的车锁开闭情况,当系统上电时,led灯点亮,表示车锁上锁。
手机APP与单片机配对成功以后,选择解锁,用户使用完毕以后即可缴费然后上锁。
整个过程涉及到的模块包括3部分:
TIcc2541BLE蓝牙模块还有STM32F103C8T6模块,还有开关电路连接在led灯上,单片机通过蓝牙模块与手机APP进行通信,然后连接电子锁开关电路实现功能,该系统满足了设计的需求以及物联网通信的理念。
关键词:
通信,STM32F103C8T6,TIcc2541BLE蓝牙,智能电子锁
Enteringthe21st,people'squalityoflifeandconsumptionlevelsareincreasing,andtransportationisbecomingmoreandmoreconvenient.Withtheimprovementofthequalityoflife,everyhouseholdhasalsoopenedaprivatecar.Whenitcomestoconvenience,italsohasagreatimpactontheenvironmentoftheearth.Forlow-carbonandenvironmentalprotection,sharedbicyclesarefavoredbyofficeworkers.However,managingandbillingsharedbicyclesisalsoaverycomplicatedissue.Thedesignrealizesthefunctionofsharingbicyclemanagementandtimingcharging.TheusercanusethemobilephonethroughtheBluetoothmoduletorealizetheunlockpaymentfunctionofthesharedbike,andcanbeused.Duetothelackofactualresources,thedesignchoosestousealedtoindicatetheopeningandclosingofthesharedbicycle.Whenthesystemispoweredon,theledlightison,indicatingthatthelockislocked.AfterthemobileAPPandthesingle-chipmicrocomputeraresuccessfullypaired,youcanchoosetounlockit.Aftertheuserfinishesusingit,youcanpaythefeeandthenlockit.Themoduleinvolvedinthewholeprocessincludes3parts:
TIcc2541BLEBluetoothmoduleandSTM32F103C8T6module,andtheswitchcircuitisconnectedtotheledlamp.TheMCUcommunicateswiththemobilephoneAPPthroughtheBluetoothmodule,andthenconnectstheelectroniclockswitchcircuittorealizethefunction.MeettheneedsofdesignandtheconceptofIoTcommunication.
Keywords:
Communication,Stm32f103c8t6,Ticc2541blebluetooth,Intelligentelectroniclock
前言
近几年来,物联网大数据人工智能等字眼火遍了互联网界内,随着科技的不断发展与进步,又正值5G时代的来临之际,我们身边越来越多大大小小的事情正在不断地走向智能化。
小到一个智能垃圾桶,大到整个自动化互联化的网络,极大的改变了人们的生活方式。
交通出行是人们生活中必须的行为,进入21世纪以来,经济大幅增长,私家车的使用数量也越来越多,随之而来的是空气的污染,资源的过度开采,还有市中心交通紧张,堵车现象严重等问题。
为了更加低碳环保的出行以及减轻交通压力,共享单车应运而生。
然而为了对共享单车进行更好的管理,我们可以选用智能电子锁这样一个嵌入式型系统进行管理与使用。
该装置可以让用户用手机APP与电子锁进行蓝牙配对,然后用户发送密码,即可在手机APP上的界面中对该智能电子锁进行操作。
该装置实现了解锁的功能,上锁的功能,并且在手机APP中可以进行时间和距离的记录,当用户用完共享单车后即可调用支付程序让用户进行支付,该系统易于操作,为用户提供了极大的便利。
该装置的主控模块采用了32位数据处理的stm32单片机,然后通过TI公司的蓝牙模块TIcc2541来进行单片机与手机之间的通信,通过这个蓝牙模块,用户就可以使用手机APP来操作单片机,进而控制开关电路,实现电子锁的解锁与开锁。
手机APP的编写用eclipse用JAVA语言进行编写,在编写过程中要调用云端的时钟来实现该系统的计时缴费功能。
由于时间上的不足以及各种因素的限制,所以没有直接拿一辆共享单车来设计系统,而是采用了模拟的方式,用一个发光二极管来模拟电子锁的开关情况,当用户点击APP控制界面的“解锁”时开关电路会控制led关闭,当用户点击APP控制界面的“上锁”时,开关电路会控制led打开,用于指示电子锁的开闭情况。
目前,这种智能电子锁的系统已经比较成熟,市面上的产品较多,但是没有采用蓝牙的方式。
该设计通过蓝牙来连接手机APP与STM32单片机,为以后智能电子锁的开发提供了一种思路与方向,满足物联网的思想,在后期的使用中,该设计的前景是不可限量的。
1绪论
1.1选题背景
进入21世纪,科技发展速度越来越快,然而对环境的危害也越来越大,人们为了出行方便,很多都选择了买私家车用于出行,而随着车辆的增多二氧化碳的排放量越来越多,不符合低碳环保主题的新时代。
于是兴起了符合低碳环保理念的共享单车项目,即人们可以共享自行车。
为了让不法分子不钻漏洞,所以共享单车需要一块方便安全的智能电子锁的维护。
而我们平时的出行是离不开手机的,因此该系统的实现主要依靠于蓝牙通信对单片机进行控制,控制电子锁的开关以及计时缴费的功能。
1.2课题意义
由于该系统设计符合新时代低碳环保的思想,并且为了对共享单车的智能电子锁进行维护,该系统利用蓝TIcc2541模块与手机APP进行通信从而实现开锁的功能,该APP可以直接在手机上进行计时然后调用手机的程序来实现缴费的功能,该设计实现了功能,且使用方便满足新时代互联网的思想。
随着5G技术的到来,其应用将会得到广泛的提高。
由于手机APP是用eclipseJAVA进行编写的,因此可开源性较高,后期可以不断的进行维护。
1.3国内外发展概况
纵观国内物联网企业的发展之路,在发展到一定规模后,“出海”几乎成为必然的“套路”。
从整体趋势看,目前全国多个大中型城市共享单车保有量达到了较高的水平,市场增速将逐步放缓。
海外市场成为各大车企转攻的方向。
1.4指导思想
本系统的设计基于STM32F103C8T6单片机,利用c语言与集成的开发环境keil进行项目的开发,由于使用的时32位的单片机,所以数据处理速度较快,且运行稳定。
除此之外,利用蓝牙模块与手机APP进行通信,蓝牙模块使用了德州仪器TI公司推出的TIcc2541蓝牙模块,并用JAVA进行手机APP的编写,在eclipse中实现计时缴费的功能,总体来说该系统使用起来非常方便,且易于上手,操作简单。
2开发工具与MCU简介
2.1MCU简介
顾名思义,MCU即为MicrocontrollerUnit,通常是指我们的嵌入式系统中的主控部分,也就是单片机或者微型处理器,目前市面上最主流的单片机有以下几种:
(1)51单片机:
51单片机是一款8位数据处理的单片机,同时支持汇编跟c语言两种编程方式,但是在处理大数据以及一些视频资料时,很明显51单片机的速度与内存收到了极大的限制。
(2)AVR单片机:
AVR单片机是Atmel公司推出的一款单片机,它取消了机器周期,而是直接采用时钟周期作为它的指令周期,但是相对于STM32以及51单片机来说,编程较为复杂。
(3)STM32F1XX系列单片机:
STM32系列的单片机性能好,且性价比较高,且目前STM32的开源例程较多,开发起来非常方便,直接调用库函数实现相应地功能,可以直接用最小系统板进行开发。
因此综合上述MCU选型来考虑,用STM32F1XX系列的单片机来实现共享单车智能锁系统的设计是最好的选择。
且选用STM32F103最小系统板。
以下是对STM32F103单片机的简要介绍:
(1)内核:
拥有32位mcu处理器,频率为72MHz,采用单周期乘法,不容易受到其他设备电流的干扰,稳定性比其它类型单片机更好。
(2)存储器:
拥有片上集成32-512KB的闪存和6-64KB的只读存储器。
(3)时钟、复位和电源管理:
晶振为16MHz(频率是可以设置的,可根据外部设备而定)。
8MHzRC电路,上电使电路自动复位40kHz的RC振荡电路(可外接振荡电路,也可以利用自身有的振荡电路)。
CPU时钟的校准功能是由32kHz的晶振单独完成。
(4)低功耗模式:
三种低功耗模式,分别是:
停止,休眠和待机模式。
(5)调试模式:
串行调试接口和JTAG接口。
(6)支持的外设:
包括定时器,ADC,DAC,SPI,IIC和UART。
(7)3个12位的us级的A/D转换器:
A/D测量范围为0-3.6V,具有双采样和保持能力。
(8)D/A转换器的种类多,可根据外部设备进行选择,可变性强。
(9)快速I/O端口:
所有端口都可以链接到外部中断。
在排除模拟量的输入的情况下,所有的端口都可以接受输入5V以内的信号。
(10)定时器:
4个16位定时器,每个定时器都配有4个IC/OC/PWM或者脉冲计数器。
2个16位控制定时器:
最多6个通道可用于PWM输出除此还有2个看门狗定时器,可满足不同外设的不同需求[1]。
(11)拥有3个SPI接口和两个IIS复用端口。
包含一个2.0B的CAN接口,一个2.0USB接口含5个USART接收端口,13个通信接口,2个IIC接口和一个SDIO接口。
2.2KEILMDK开发环境
当然,选定了单片机以后我们需要对硬件进行编程,常见的对STM32编程的IDE有KEIL5还有STM32CubeIDE1.0.0等,由于STM32的开发模式分为库函数与寄存器两种,而ST公司为我们提供了标准库与HAL库两种方式,所以考虑到
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- 基于 STM32 共享 单车 智能 系统 设计 实现