一种基于ZigBee的共享电动自行车系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于ZigBee的共享电动自行车系统，其中共享电动自行车采用键盘密码开锁，通过设置通信站、充电登记控制器或红外登记装置的方式，使共享电动自行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电动自行车、充电登记控制器传递至通信站再上传至总站控制器。

A shared electric bicycle system based on ZigBee

The invention relates to an electric bicycle sharing system based on ZigBee, which shared the electric bicycle with keyboard password lock, by setting the communication station, charging controller or infrared device registration registration, the registration of electric bicycle parked in order to achieve sharing, co management and user accessible location, and through the Zigbee radio communication system network, implementation of registration by sharing information, registration of electric bicycle charging controller is transmitted to the communication station and then uploaded to the terminal controller.

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZigBee的共享电动自行车系统(一)
：本专利技术涉及一种基于ZigBee的共享电动自行车系统，其中共享电动自行车采用键盘密码开锁，通过设置通信站、充电登记控制器或红外登记装置的方式，使共享电动自行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电动自行车、充电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
：街头悄然出现了数量不多的共享电动单车，它们整齐地摆放在自行车停放区的共享单车之中，。共享电动单车解决的是3到10公里的出行需求，使用方法与共享单车大同小异，每辆电动单车后设置有标牌，标牌上包括二维码与车辆编号，用户可以通过扫描二维码的方式来解锁车辆，从而达到完成骑行。街头出现的共享电动单车外观几乎都为电动摩托车样式，不具备脚踏功能违反国标规定，车速较快，一旦驾驶操作不当，存在较大安全隐患，极易引发交通安全事故根据现行国家技术标准《电动自行车通用技术条件》规定：电动自行车的设计时速在20公里以内、重量含电池不超过40公斤、必须具备脚踏骑行功能。但是，电动自行车按交通安全法属于非机动车，同样享有路上行驶权。其次，电动自行车可以满足远距离的行驶需求。现在城市范围拓展越来越大，因此共享电动自行车特别适合二线城市和农村乡镇的需求。(三)
技术实现思路
：共享电动自行车采用密码开锁，无需安装手机APP。密码由总站和各共享电动自行车自动按统一规则生成，生成规则对外保密，密码设置使用期限，密码期限分短期的1天期和2天期、4天期及非短期的15天期和30天期，期限到后短期的除1天期外每2天有一期限到期，均生成4天期密码，15天期和30天期用于个人用户，到期均生成30天期限密码，上述未到期的期限减2天或15天，租车时即可保持为2天期、4天期及15天期限和30天期限，密码数量不足时再作补充。短期期限用于义务自行车巡逻队、单位集体用车、街头广告宣传队用车及集体旅游用车等等，用户登记租赁后即集中结账，使用密码开锁无需手机无需安装APP，就近收集共享电动自行车，用完在自行车停放区锁车登记后走人即可，还可随时随地继续使用直到密码到期自动失效。各种期限密码由总站出售，各共享电动自行车提供服务，出售时个人用户需交定金，密码使用时由被使用的共享电动自行车记录使用情况，使用情况数据由共享电动自行车传递经充电登记控制器和通信站向总站控制器汇总，个人用户几天内结算。用户可以登陆总站控制器的网址查询用单情况。密码期限到时密码自动作废，总站控制器通过通信网络查询用户用车情况。密码由6位十进制数构成，期限到时将每一位十进制数转换成二进制数作不规则循环左移或右移一位，即每个循环移位次数不等，移位后的ACSⅡ码字符0—F分别对应一个固定的十进制随机数，这样，总站控制器和各车锁控制器就能始终保持密码一样，用户输入购买的密码即可开锁无需通信。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。共享电动自行车安装有智能限速器和数字式车速计，并具备脚踏功能，最高时速小于20公里。在共享电动自行车停放区设置通信站或安装电动自行车的充电登记控制器或红外登记装置。充电登记控制器包含单片机、充电控制器、非易失存储器、红外收发装置和蓝牙模块，单片机的串行口与蓝牙模块直接相联。通信站中包含Zigbee模块和充电登记控制器，各通信站将收集到的登记信息进行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，并实现共享电动自行车有序停放用户共管和无障碍定位。共享电动自行车中装有电动车控制器和智能限速器，电动车控制器包含单片机、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。单片机的I/O口分别与共享电动自行车的电门锁和固定于前轮架的马蹄锁连接。非共享电动自行车使用的机械式电门锁不用，改由继电器及其驱动电路构成，其开关信号由单片机经I/O口提供，当用户用车时电动车控制器获得开锁指令后向电门锁发送开锁信号，串联于蓄电池供电电路的继电器常开触头闭合，从而取代非共享电动自行车使用的钥匙打开电门锁，共享电动自行车的不同状态由转换开关控制。电动车控制器还同时将开锁信号发送给马蹄锁，马蹄锁由常见的开锁电机和开锁机构组成，由电动车控制器开锁后就可以手动拉开车锁。安装马蹄锁是加强电动自行车的防盗功能。共享电动自行车中智能限速器是由电动车控制器通过单片机控制脉宽调制电路的输出，从而改变功率管输出功率，并根据数字式车速计的测量数据和车速设定值改变最高时速。根据出行的登记站点道路拥挤情况在设定时间内最高时速被限定在10至15公里，当生手骑行或道路拥挤出现骑行速度变化大时，最高时速被限定在8至12公里。共享电动自行车的电池组安装铂热电阻，由电动车控制器通过A/D转换器测量电池组环境温度，当温度超过25℃时开启风扇降温，当温度超过50℃时报警并降低电池组输出功率。在闹市区的主干道路边标有非机动车停车位标线的自行车停放区设置通信站或充电登记控制器，设置通信站用于构成通信网络，一个充电登记控制器包括一个或多个充电桩，充电桩的充电控制器装有热敏电阻测温装置，并具有防水和充满断电功能，超过25℃时开启风扇降温保护，当共享电动自行车接入充电桩后，延时10分钟开始充电并由LED显示充电状态。共享电动自行车停放时，用户依其车上电量表，选择停放于充电桩位置或紧靠充电桩顺序排列的停放位置，如果电量表显示需要充电时不去充电不予结账并被扣款惩罚，去充电奖励。每个充电桩均安装红外收发装置，由充电登记控制器轮巡扫描安装于充电桩的红外收发装置对接入充电桩的共享电动自行车编号登记。此后由接于充电桩的共享电动自行车对停靠在充电桩旁边的共享电动自行车开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ZigBee的共享电动自行车系统,共享电动自行车采用密码开锁，其特征是，无需安装手机APP，密码由总站和各共享电动自行车自动按统一规则生成，生成规则对外保密，密码设置使用期限，密码期限分短期的1天期和2天期、4天期及非短期的15天期和30天期，期限到后短期的除1天期外每2天有一期限到期，均生成4天期密码，15天期和30天期用于个人用户，到期均生成30天期限密码，上述未到期的期限减2天或15天，租车时即可保持为2天期、4天期及15天期限和30天期限，密码数量不足时再作补充；短期期限用于义务自行车巡逻队、单位集体用车、街头广告宣传队用车及集体旅游用车等等，用户登记租赁后即集中结账，使用密码开锁无需手机无需安装APP，就近收集共享电动自行车，用完在自行车停放区锁车登记后走人即可，还可随时随地继续使用直到密码到期自动失效；各种期限密码由总站出售，各共享电动自行车提供服务，出售时个人用户需交定金，密码使用时由被使用的共享电动自行车记录使用情况，使用情况数据由共享电动自行车传递经充电登记控制器和通信站向总站控制器汇总，个人用户几天内结算；用户可以登陆总站控制器的网址查询用单情况；密码期限到时密码自动作废，总站控制器通过通信网络查询用户用车情况；密码由6位十进制数构成，期限到时将每一位十进制数转换成二进制数作不规则循环左移或右移一位，即每个循环移位次数不等，移位后的ACSⅡ码字符0—F分别对应一个固定的十进制随机数，这样，总站控制器和各电动车控制器就能始终保持密码一样，用户输入购买的密码即可开锁无需通信；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；共享电动自行车安装有智能限速器和数字式车速计，并具备脚踏功能，最高时速小于20公里；在共享电动自行车停放区设置通信站或安装电动自行车的充电登记控制器或红外登记装置；充电登记控制器包含蓝牙模块，单片机的串行口与蓝牙模块直接相联；通信站中包含Zigbee模块和充电登记控制器，共享电动自行车中装有电动车控制器和智能限速器，电动车控制器包含单片机、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；单片机的I/O口分别与共享电动自行车的电门锁和固定于前轮架的马蹄锁连接；非共享电动自行车使用的机械式电门锁不用，改由继电器及其驱动电路构成，其开关信号由单片机经I/O口提供，当用户用车时电动车控制器获得开锁指令后向电门锁发送开锁信号，串联于蓄电池供电电路的继电器常开触头闭合，共享电动自行车的不同状态由转换开关控制；电动车控制器还同时将开锁信号发送给马蹄锁，马蹄锁由常见的开锁电机和开锁机构组成，由电动车控制器开锁后就可以手动拉开车锁；共享电动自行车中智能限速器是由电动车控制器通过单片机控制脉宽调制电路的输出，从而改变功率管输出功率，并根据数字式车速计的测量数据和车速设定值改变最高时速；根据出行的登记站点道路拥挤情况在设定时间内最高时速被限定在10至15公里，当生手骑行或道路拥挤出现骑行速度变化大时，最高时速被限定在8至12公里；共享电动自行车的电池组安装铂热电阻，由电动车控制器通过A/D转换器测量电池组环境温度，当温度超过25℃时开启风扇降温，当温度超过50℃时报警并降低电池组输出功率；在闹市区的主干道路边的自行车停放区设置通信站或充电登记控制器，一个充电登记控制器包括一个或多个充电桩，充电桩的充电控制器装有热敏电阻测温装置，并具有防水和充满断电功能，超过25℃时开启风扇降温保护，当共享电动自行车接入充电桩后，延时10分钟开始充电并由LED显示充电状态；共享电动自行车停放时，用户依其车上电量表，选择停放于充电桩位置或紧靠充电桩顺序排列的停放位置，如果电量表显示需要充电时不去充电不予结账并被扣款惩罚，去充电奖励；每个充电桩均安装红外收发装置，由充电登记控制器轮巡扫描安装于充电桩的红外收发装置对接入充电桩的共享电动自行车编号登记；此后由接于充电...

【技术特征摘要】
1.一种基于ZigBee的共享电动自行车系统,共享电动自行车采用密码开锁，其特征是，无需安装手机APP，密码由总站和各共享电动自行车自动按统一规则生成，生成规则对外保密，密码设置使用期限，密码期限分短期的1天期和2天期、4天期及非短期的15天期和30天期，期限到后短期的除1天期外每2天有一期限到期，均生成4天期密码，15天期和30天期用于个人用户，到期均生成30天期限密码，上述未到期的期限减2天或15天，租车时即可保持为2天期、4天期及15天期限和30天期限，密码数量不足时再作补充；短期期限用于义务自行车巡逻队、单位集体用车、街头广告宣传队用车及集体旅游用车等等，用户登记租赁后即集中结账，使用密码开锁无需手机无需安装APP，就近收集共享电动自行车，用完在自行车停放区锁车登记后走人即可，还可随时随地继续使用直到密码到期自动失效；各种期限密码由总站出售，各共享电动自行车提供服务，出售时个人用户需交定金，密码使用时由被使用的共享电动自行车记录使用情况，使用情况数据由共享电动自行车传递经充电登记控制器和通信站向总站控制器汇总，个人用户几天内结算；用户可以登陆总站控制器的网址查询用单情况；密码期限到时密码自动作废，总站控制器通过通信网络查询用户用车情况；密码由6位十进制数构成，期限到时将每一位十进制数转换成二进制数作不规则循环左移或右移一位，即每个循环移位次数不等，移位后的ACSⅡ码字符0—F分别对应一个固定的十进制随机数，这样，总站控制器和各电动车控制器就能始终保持密码一样，用户输入购买的密码即可开锁无需通信；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；共享电动自行车安装有智能限速器和数字式车速计，并具备脚踏功能，最高时速小于20公里；在共享电动自行车停放区设置通信站或安装电动自行车的充电登记控制器或红外登记装置；充电登记控制器包含蓝牙模块，单片机的串行口与蓝牙模块直接相联；通信站中包含Zigbee模块和充电登记控制器，共享电动自行车中装有电动车控制器和智能限速器，电动车控制器包含单片机、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；单片机的I/O口分别与共享电动自行车的电门锁和固定于前轮架的马蹄锁连接；非共享电动自行车使用的机械式电门锁不用，改由继电器及其驱动电路构成，其开关信号由单片机经I/O口提供，当用户用车时电动车控制器获得开锁指令后向电门锁发送开锁信号，串联于蓄电池供电电路的继电器常开触头闭合，共享电动自行车的不同状态由转换开关控制；电动车控制器还同时将开锁信号发送给马蹄锁，马蹄锁由常见的开锁电机和开锁机构组成，由电动车控制器开锁后就可以手动拉开车锁；共享电动自行车中智能限速器是由电动车控制器通过单片机控制脉宽调制电路的输出，从而改变功率管输出功率，并根据数字式车速计的测量数据和车速设定值改变最高时速；根据出行的登记站点道路拥挤情况在设定时间内最高时速被限定在10至15公里，当生手骑行或道路拥挤出现骑行速度变化大时，最高时速被限定在8至12公里；共享电动自行车的电池组安装铂热电阻，由电动车控制器通过A/D转换器测量电池组环境温度，当温度超过25℃时开启风扇降温，当温度超过50℃时报警并降低电池组输出功率；在闹市区的主干道路边的自行车停放区设置通信站或充电登记控制器，一个充电登记控制器包括一个或多个充电桩，充电桩的充电控制器装有热敏电阻测温装置，并具有防水和充满断电功能，超过25℃时开启风扇降温保护，当共享电动自行车接入充电桩后，延时10分钟开始充电并由LED显示充电状态；共享电动自行车停放时，用户依其车上电量表，选择停放于充电桩位置或紧靠充电桩顺序排列的停放位置，如果电量表显示需要充电时不去充电不予结账并被扣款惩罚，去充电奖励；每个充电桩均安装红外收发装置，由充电登记控制器轮巡扫描安装于充电桩的红外收发装置对接入充电桩的共享电动自行车编号登记；此后由接于充电桩的共享电动自行车对停靠在充电桩旁边的共享电动自行车开始依序作红外接力编号登记，随意停放则无法登记无法结账；共享电动自行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；共享电动自行车的红外收发探头除与充电桩对射外，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电动自行车左右对射，相应作左或右标记，其发射的信号不被其它自行车所阻挡；每日充电登记控制器作为主设备安装在充电桩上的红外线收发装置起动后的设定时间内，共享电动自行车依次接入充电桩登记或进入充电桩旁边依序停放作接力编号登记，所述接力编号登记是指由充电桩登记的共享电动自行车的接力用红外收发探头对存放于充电桩旁边的共享电动自行车开始登记，登记后的共享电动自行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电动自行车进行编号登记，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电动自行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电动自行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电动自行车，此后由充电登记控制器对共享电动自行车编号进行接力登记和编号；接力登记和编号过程：先对已进入充电登记控制器中蓝牙信号覆盖区并锁车后未登记的共享电动自行车被唤醒接入微微网，由充电登记控制器对微微网内每辆共享电动自行车依序分配“新编号”，用于红外接力登记，分配新编号后的共享电动自行车蓝牙模块即置于休眠状态，接着，充电登记控...

【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