一种基于ZigBee的共享单车系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于ZigBee的共享单车系统，共享单车采用密码或扫码开锁，通过设置通信站、射频通信站、登记控制器或红外登记装置的方式，使共享单车实现有序停放登记，用户共管和无障碍定位，并通过Zigbee射频通信方式联网，实现登记信息经共享单车、登记控制器传递至通信站再上传至总站控制器。

A shared single car system based on ZigBee

The invention relates to a bicycle sharing system based on ZigBee, using the password or scan code sharing bicycle lock, by setting the communication station and radio communication station, registration or registration of infrared controller device, to achieve the orderly parked bicycle registration sharing, co management and user accessible location, and through the Zigbee RF communication network implementation the registration information sharing by bicycle, registration transferred to a controller communication station and then uploaded to the terminal controller.

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZigBee的共享单车系统(一)
：本专利技术涉及一种基于ZigBee的共享单车系统，共享单车采用密码或扫码开锁，通过设置通信站、射频通信站、登记控制器或红外登记装置的方式，使共享单车实现有序停放登记，用户共管和无障碍定位，并通过Zigbee射频通信方式联网，实现登记信息经共享单车、登记控制器传递至通信站再上传至总站控制器。(二)
技术介绍
：满大街的共享单车，小蓝车、小绿车、小黄车、小红车各式各样到处乱放，杂乱无章，影响市容有碍人们的出行。但是共享单车为市民绿色出行提供便捷，只要有手机就能骑走，用完走人十分便捷，解决了很多上班族乘公交的“最后一公里”不能直达目的地的问题。共享单车的技术关键在车锁上，有机械密码锁、键盘密码锁和智能锁，其中机械密码锁只设一个不变的密码，造成经常按的数字就会松动锁圈和密码锁盘，还会出现了个别人利用密码没有打乱而免费骑用的情况；键盘锁只要输入密码再按下密码盘下方的按钮，即可成功开锁；还有智能锁只要点击手机APP打开“扫描二维码”的界面，对准单车前把位置或者车座下面的二维码扫描即可打开智能锁，最后手动拉开车锁即可。共享单车的充电方式采用发电花鼓或太阳能板发电方式，成本比较高，其定位方式采用GSM/GPRS和GPS定位模块。用户可以通过手机APP来搜索附近的单车。GPS定位遇障碍影响效果，而且仅对附近单车少没有公交车又迫切需要单车时才有价值。(三)
技术实现思路
：共享单车采用键盘密码锁，用密码或扫码开锁。打开手机APP对准共享单车的二维码扫码后，手机通过蓝牙发出开锁指令即可手动开锁，手机APP开始计时，当用户到达目的地锁车到位时，锁车开关动作记录车锁状态，用户即可依计时时间结账。对于长时间使用频繁开关车锁时，可在手机APP中设置简单密码，与车锁控制器作扫码开锁通信后，即可用所述简单密码开锁，到达目的地结账后所述简单密码失效。当几个人集体旅游用车、街头广告宣传队用车等均可用一部手机APP的集体用车界面分别对每一部车作扫码开锁，同时设置简单密码，用完车通过手机蓝牙对每一部共享单车发出结账确认，关锁后，所有简单密码失效。作为过路人或义务员的临时用户可从键盘输入密码开锁，不用安装手机APP可随时对乱停放未登记车或故障车利用手机根据共享单车车牌提供的信息，向总站控制器拨打电话，电话末尾加共享单车号，总站控制器回复开锁密码短信，临时用户即可用密码开锁，这时共享单车如果是正确停放登记将拒绝开锁，当临时用户将乱停放车纠正停放位置并登记锁车后，车锁控制器记录使用时间和专用密码，通过登记控制器和通信网络向总站控制器汇总累计奖励或费用，总站根据计时时间，在设定时间内锁车登记有奖，超过设定时间费用由电话费扣除。当两个通信站之间障碍物较少时采用无线通信与总站控制器联网，两个通信站分别设置射频通信Zigbee模块，Zigbee模块定时以设定的站间无线通信频率实现登记信息传递，这时按设置的顺序，前方通信站保持无线通信的接收状态，进行单向信息传输。射频通信采用CC2530模块，其芯片集成了2.4GHZ直接序列扩频RF收发器、工业级增强型8051微处理器，ZigBee是低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，ZigBee协议栈的绝大部分代码都是公用的，这样就大大增加了项目的可移植性，其应用层特征信息均被保存在ZigBee.def文件中，作为应用程序开发的一部分，要根据实际情况修改该文件设置。通信站的登记控制器中单片机STC12C5A60S2通过其SPI接口与CC2530模块中8051微处理通信，单片机STC12C5A60S2还通过另一个SPI接口与蓝牙模块通信，通信数据保存在非易失存储器中。ZigBee支持跳频扩频，可使通信站有效的避免自身的频段干扰，也可用其扩展频段避开蓝牙干扰，并支持冲突避免的载波多路侦听技术，还可以对模块进行发射功率,信道等网络拓扑参数的配置。通信时根据需要设置信道，并设置成发送器模式或接收器模式，系统采用TI公司设计的2.4GHz倒F型天线以增加通信距离。当设置的通信站数较少时，在单片机STC12C5A60S2控制下，通信站的登记信息通过通信站间无线通信实现联网，并经总站控制器射频通信CC2530模块送到总站控制器处理。在单车停放区设置通信站或安装登记控制器或射频通信站或红外登记装置，登记控制器中装有微控制器、非易失存储器、红外线收发装置和蓝牙模块。通信站中包含Zigbee模块和登记控制器，各通信站将收集到的登记信息经数据处理后上传至总站控制器，由总站控制器监测各处车流量，并实现共享单车有序停放用户共管和无障碍定位。共享单车中装有车锁控制器，车锁控制器装有单片机、非易失存储器、红外收发装置、蓝牙模块和键盘，红外收发装置接于单片机的I/O口，单片机的串行口与蓝牙模块直接相联。红外收发装置中包含由红外发射管和红外接收管及透镜构成的红外收发探头。射频通信站用于不便设置自行车停放区的窄人行道的道路边对骑行中的共享单车交换信息。射频通信站安装有微控制器、非易失存储器和蓝牙模块，其中微控制器采用AT89C55，并采用CC2541芯片串口透传的蓝牙模块，AT89C55与CC2541芯片通过串口通信传输数据，并将数据保存在非易失存储器中以作进一步处理。当骑行中的共享单车进入射频通信站蓝牙信号覆盖区时，共享单车蓝牙模块被唤醒接入微微网，进入微微网的共享单车依次与射频通信站进行登记信息交换，登记信息交换后的共享单车蓝牙模块置于休眠状态。在闹市区的主干道路边标有非机动车停车位标线的单车停放区设置通信站或登记控制器，设置通信站用于构成通信网络，共享单车的红外收发装置设置定位用红外收发探头和接力用红外收发探头。各登记控制器采用在单车停放区的路面下埋设红外收发探头或在路面上立杆安装红外收发探头，其红外收发探头对准停放位置的一辆共享单车的定位用红外收发探头，红外收发探头都装有透镜，发射与接收角度及红外光波长配对由红外发射二级管与接收二级管的参数和透镜参数的选择和现场发射与接收的试验确定。共享单车的红外收发探头除与登记控制器对射外，还装于车把的后视镜架顶部或另装一个用于标识或装饰的立杆顶部的接力用红外收发探头，接力用红外收发探头具有统一安装高度和位置向单车左右对射，相应作左或右标记，其发射的信号不被其它单车所阻挡。在蓝牙网络构成算法的支持下，可以在很短的时间内自动组成一个独立的无线网络而无需其他网络硬件或网络设施支持。蓝牙设备的链路管理协议控制微微网中的设备的操作，同步至共用时钟及跳频图的一组设备将共享一个物理无线电信道，提供同步基准的设备称为主设备，所有其它设备称为从设备。一个主设备最多与7个活跃的从设备相连接，主设备发送链路管理器协议连接请求数据单元，与请求信息匹配的蓝牙模块被激活或从休眠状态被唤醒，进行参数等相关协商，并建立异步无线连接链路为数据传输做准备，如有多个多余活跃的从设备将被通知进入休眠模式，之后还会根据需要邀请目标休眠从设备变成活跃的从设备。每日登记控制器作为主设备安装在道路上的红外线收发装置起动后的设定时间内，共享单车依次进入停放区依序停放作接力编号登记，随意停放则无法登记无法结账。所述接力编号登记是指由道路上的红外收发探头所对应的共享单车开始登记，登记后的共享单车再以成功登记时接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ZigBee的共享单车系统,共享单车采用键盘密码锁，用密码或扫码开锁；打开手机APP对准共享单车的二维码扫码后，手机通过蓝牙发出开锁指令即可手动开锁，手机APP开始计时，当用户到达目的地锁车到位时，锁车开关动作记录车锁状态，用户即可依计时时间结账；其特征是，对于长时间使用频繁开关车锁时，可在手机APP中设置简单密码，与车锁控制器作扫码开锁通信后，即可用所述简单密码开锁，到达目的地结账后所述简单密码失效；当几个人集体旅游用车、街头广告宣传队用车等均可用一部手机APP的集体用车界面分别对每一部车作扫码开锁，同时设置简单密码，用完车通过手机蓝牙对每一部共享单车发出结账确认，关锁后，所有简单密码失效；作为过路人或义务员的临时用户可从键盘输入密码开锁，不用安装手机APP可随时对乱停放未登记车或故障车利用手机根据共享单车车牌提供的信息，向总站控制器拨打电话，电话末尾加共享单车号，总站控制器回复开锁密码短信，临时用户即可用密码开锁，这时共享单车如果是正确停放登记将拒绝开锁，当临时用户将乱停放车纠正停放位置并登记锁车后，车锁控制器记录使用时间和专用密码，通过登记控制器和通信网络向总站控制器汇总累计奖励或费用，总站根据计时时间，在设定时间内锁车登记有奖，超过设定时间费用由电话费扣除；当两个通信站之间障碍物较少时采用无线通信与总站控制器联网，两个通信站分别设置射频通信Zigbee模块，Zigbee模块定时以设定的站间无线通信频率实现登记信息传递，这时按设置的顺序，前方通信站保持无线通信的接收状态，进行单向信息传输；射频通信采用CC2530模块，通信站的登记控制器中单片机STC12C5A60S2通过其SPI接口与CC2530模块中8051微处理通信，单片机STC12C5A60S2还通过另一个SPI接口与蓝牙模块通信，通信数据保存在非易失存储器中；系统采用TI公司设计的2.4GHz倒F型天线以增加通信距离；当设置的通信站数较少时，在单片机STC12C5A60S2控制下，通信站的登记信息通过通信站间无线通信实现联网，并经总站控制器射频通信CC2530模块送到总站控制器处理；在单车停放区设置通信站或安装登记控制器或射频通信站或红外登记装置，登记控制器中装有蓝牙模块，共享单车中装有车锁控制器，车锁控制器装有蓝牙模块和键盘，红外收发装置接于单片机的I/O口，单片机的串行口与蓝牙模块直接相联；红外收发装置中包含由红外发射管和红外接收管及透镜构成的红外收发探头；射频通信站用于不便设置单车停放区的窄人行道的道路边对骑行中的共享单车交换信息；射频通信站安装有微控制器和蓝牙模块，其中微控制器采用AT89C55，并采用CC2541芯片的蓝牙模块，当骑行中的共享单车进入射频通信站蓝牙信号覆盖区时，共享单车蓝牙模块被唤醒接入微微网，进入微微网的共享单车依次与射频通信站进行登记信息交换，登记信息交换后的共享单车蓝牙模块置于休眠状态；在闹市区的主干道路边的单车停放区设置通信站或登记控制器，共享单车的红外收发装置设置定位用红外收发探头和接力用红外收发探头；各登记控制器红外收发探头对准停放位置的一辆共享单车的定位用红外收发探头，共享单车的红外收发探头除与登记控制器对射外，还装于车把的后视镜架顶部或另装一个用于标识或装饰的立杆顶部的接力用红外收发探头，接力用红外收发探头具有统一安装高度和位置向单车左右对射，相应作左或右标记，其发射的信号不被其它单车所阻挡；每日登记控制器作为主设备安装在道路上的红外线收发装置起动后的设定时间内，共享单车依次进入停放区依序停放作接力编号登记，随意停放则无法登记无法结账；所述接力编号登记是指由道路上的红外收发探头所对应的共享单车开始登记，登记后的共享单车再以成功登记时接力用红外收发探头的左或右接收，向右或左的未登记共享单车进行编号登记，并传递登记和编号信息，直到最后无法对下一辆登记和编号或到设定时间，最后一辆被成功登记和编号的共享单车标记为接力车从休眠状态被唤醒接入主设备中蓝牙模块控制的微微网，并将通过接力传递的所有已登记和编号的共享单车信息无线发送至主设备，发送后接力车蓝牙模块进入休眠模式完成接力编号登记，成为第一批登记和编号的共享单车，此后由登记控制器对共享单车编号进行接力登记和编号；接力登记和编号过程：先对已进入登记控制器中蓝牙信号覆盖区并锁车后未登记的共享单车被唤醒接入微微网，由登记控制器对微微网内每辆共享单车依序分配“新编号”，用于红外接力登记，分配新编号后的共享单车蓝牙模块即置于休眠状态，接着，登记控制器对已登记和编号的共享单车以其编号为地址实现登记控制器与共享单车蓝牙模块串口通信的登记信息交换，并且登记控制器将所有新编号发送给所有已登记和编号的共享单车，然后从接力车开始依新编号为地址对新编号共享单车依序扫描应答后作红外接力登记；所述红...

【技术特征摘要】
1.一种基于ZigBee的共享单车系统,共享单车采用键盘密码锁，用密码或扫码开锁；打开手机APP对准共享单车的二维码扫码后，手机通过蓝牙发出开锁指令即可手动开锁，手机APP开始计时，当用户到达目的地锁车到位时，锁车开关动作记录车锁状态，用户即可依计时时间结账；其特征是，对于长时间使用频繁开关车锁时，可在手机APP中设置简单密码，与车锁控制器作扫码开锁通信后，即可用所述简单密码开锁，到达目的地结账后所述简单密码失效；当几个人集体旅游用车、街头广告宣传队用车等均可用一部手机APP的集体用车界面分别对每一部车作扫码开锁，同时设置简单密码，用完车通过手机蓝牙对每一部共享单车发出结账确认，关锁后，所有简单密码失效；作为过路人或义务员的临时用户可从键盘输入密码开锁，不用安装手机APP可随时对乱停放未登记车或故障车利用手机根据共享单车车牌提供的信息，向总站控制器拨打电话，电话末尾加共享单车号，总站控制器回复开锁密码短信，临时用户即可用密码开锁，这时共享单车如果是正确停放登记将拒绝开锁，当临时用户将乱停放车纠正停放位置并登记锁车后，车锁控制器记录使用时间和专用密码，通过登记控制器和通信网络向总站控制器汇总累计奖励或费用，总站根据计时时间，在设定时间内锁车登记有奖，超过设定时间费用由电话费扣除；当两个通信站之间障碍物较少时采用无线通信与总站控制器联网，两个通信站分别设置射频通信Zigbee模块，Zigbee模块定时以设定的站间无线通信频率实现登记信息传递，这时按设置的顺序，前方通信站保持无线通信的接收状态，进行单向信息传输；射频通信采用CC2530模块，通信站的登记控制器中单片机STC12C5A60S2通过其SPI接口与CC2530模块中8051微处理通信，单片机STC12C5A60S2还通过另一个SPI接口与蓝牙模块通信，通信数据保存在非易失存储器中；系统采用TI公司设计的2.4GHz倒F型天线以增加通信距离；当设置的通信站数较少时，在单片机STC12C5A60S2控制下，通信站的登记信息通过通信站间无线通信实现联网，并经总站控制器射频通信CC2530模块送到总站控制器处理；在单车停放区设置通信站或安装登记控制器或射频通信站或红外登记装置，登记控制器中装有蓝牙模块，共享单车中装有车锁控制器，车锁控制器装有蓝牙模块和键盘，红外收发装置接于单片机的I/O口，单片机的串行口与蓝牙模块直接相联；红外收发装置中包含由红外发射管和红外接收管及透镜构成的红外收发探头；射频通信站用于不便设置单车停放区的窄人行道的道路边对骑行中的共享单车交换信息；射频通信站安装有微控制器和蓝牙模块，其中微控制器采用AT89C55，并采用CC2541芯片的蓝牙模块，当骑行中的共享单车进入射频通信站蓝牙信号覆盖区时，共享单车蓝牙模块被唤醒接入微微网，进入微微网的共享单车依次与射频通信站进行登记信息交换，登记信息交换后的共享单车蓝牙模块置于休眠状态；在闹市区的主干道路边的单车停放区设置通信站或登记控制器，共享单车的红外收发装置设置定位用红外收发探头和接力用红外收发探头；各登记控制器红外收发探头对准停放位置的一辆共享单车的定位用红外收发探头，共享单车的红外收发探头除与登记控制器对射外，还装于车把的后视镜架顶部或另装一个用于标识或装饰的立杆顶部的接力用红外收发探头，接力用红外收发探头具有统一安装高度和位置向单车左右对射，相应作左或右标记，其发射的信号不被其它单车所阻挡；每日登记控制器作为主设备安装在道路上的红外线收发装置起动后的设定时间内，共享单车依次进入停放区依序停放作接力编号登记，随意停放则无法登记无法结账；所述接力编号登记是指由道路上的红外收发探头所对应的共享单车开始登记，登记后的共享单车再以成功登记时接力用红外收发探头的左或右接收，向右或左的未登记共享单车进行编号登记，并传递登记和编号信息，直到最后无法对下一辆登记和编号或到设定时间，最后一辆被成功登记和编号的共享单车标记为接力车从休眠状态被唤醒接入主设备中蓝牙模块控制的微微网，并将通过接力传递的所有已登记和编号的共享单车信息无线发送至主设备，发送后接力车蓝牙模块进入休眠模式完成接力编号登记，成为第一批登记和编号的共享单车，此后由登记控制器对共享单车编号进行接力登记和编号；接力登记和编号过程：先对已进入登记控制器中蓝牙信号覆盖区并锁车后未登记的共享单车被唤醒接入微微网，由登记控制器对微微网内每辆共享单车依序分配“新编号”，用于红外接力登记，分配新编号后的共享单车蓝牙模块即置于休眠状态，接着，登记控制器对已登记和编号的共享单车以其编号为地址实现登记控制器与共享单车蓝牙模块串口通信的登记信息交换，并且登记控制器将所有新编号发送给所有已登记和编号的共享单车，然后从接力车开始依新编号为地址对新编号共享单车依序扫描应答后作红外接力登记；所述红外接力登记是指经红外登记后的共享单车再以成功登记时接力用红外收发探头的左或右接收，向右或左的未登记共享单车作扫描应答登记，并传递登记和编号信息，最后一辆被接力登记的共享单车标记为新的接力车接替原接力车，并从休眠状态被唤醒接入微微网，再将本次所有新登记和编号的共享单车信息无线发送至登记控制器，发送后接力车蓝牙模块进入休眠模式完成红外接力登记；此后第二批及以后各批重复上述接力登记和编号，如此周而复始不断更新登记信息；对无法完成登记和编号的新编号共享单车，其新编号做标记成为“待登序号”记录其用户信息；所述登记和编号是指共享单车的车号与编号的一一对应；各共享单车成功登记后其LED灯每隔一定时间闪亮一次绿色；除此而外，停放的共享单车当被管理人员整理移动位置后，需要对登记控制器蓝牙信号覆盖范围内未登记共享单车进行登记，登记控制器采取经接力登记和编号设定的几个批数的间隔后，将所述登记和编号扩展到待登序号；扩展登记和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金木，
申请(专利权)人：福州台江区超人电子有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35