高清一区二区三区日本久,国产精品亚洲一区二区三区,黑人异族巨大巨大巨粗,久久久精品中文字幕麻豆发布

學(xué)校名稱

長沙理工大學(xué)

學(xué)生姓名

學(xué)  號

專      業(yè)

性 別

入 學(xué) 年 份

李瀚淼

201623060423

計算機科學(xué)與技術(shù)

男

2016年

周亮

201650080213

計算機科學(xué)與技術(shù)

男

2016年

陳斌

201650080521

計算機科學(xué)與技術(shù)

男

2016年

吳頔

201650080610

計算機科學(xué)與技術(shù)

男

2016年

李江林

201650080615

計算機科學(xué)與技術(shù)

男

2016年

指導(dǎo)教師

湯強

職稱

講師

項目所屬

一級學(xué)科

計算機科學(xué)與技術(shù)

項目科類(理科/文科)

理科

學(xué)生曾經(jīng)參與科研的情況

項目組成員李翰淼，周亮在2017年參與了“互聯(lián)網(wǎng)+‘中共長沙黨史’建設(shè)項目的開發(fā)”橫向科研課題，主要參與了系統(tǒng)移動客戶端的維護以及服務(wù)器的維護工作。

此外，項目成員以非核心成員參加過如下比賽和科技立項：

1：2017年全國大學(xué)生計算機設(shè)計大賽

2：2017年博創(chuàng)杯全國大學(xué)生嵌入式設(shè)計大賽

3：2017年第三屆中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽

4：“基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通系統(tǒng)”科技立項（已結(jié)題）

指導(dǎo)教師承擔(dān)科研課題情況

指導(dǎo)老師湯強承擔(dān)科研課題及研究成果情況如下：

1）參與國家自然科學(xué)基金2項，獲得省級科技進步獎2項，主持省教育廳項目1項，主持互聯(lián)網(wǎng)+“長沙黨史”建設(shè)項目1項。

2）主要科研成果有：在IEEE Internet of Things Journal（IEEE出版社，中科院1區(qū)，2016影響因子7.596）, Globecom 2017（IEEE旗艦國際學(xué)術(shù)會議）, Mobile Networks and Applications（Springer出版社，中科院3區(qū)，2016影響因子3.5）等國內(nèi)外期刊，會議發(fā)表論文10余篇。

3）學(xué)術(shù)交流經(jīng)歷：2016年9月到2017年6月在英國埃塞克斯大學(xué)（University of Essex）進行為期8個月的學(xué)術(shù)訪問。

項目研究和實驗的目的、內(nèi)容和要解決的主要問題

項目研究和實驗的目的：

自行車作為傳統(tǒng)的交通工具，曾經(jīng)一段時間隨著摩托車，汽車的普及而逐漸淡出了人們的視線。但是，最近幾年時間，隨著健康理念逐漸深入人心，自行車不再單獨具有通勤的功能，而且是越來越時尚的鍛煉健身方式。據(jù)分析，騎自行車主要具有以下幾點好處：（1）能預(yù)防大腦老化，提高神經(jīng)系統(tǒng)的敏捷性。（2）能提高心肺功能，鍛煉下肢肌力和增強全身耐力。（3）能減肥。騎自行車時，由于周期性的有氧運動，使鍛煉者消耗較多的熱量，可收到顯著的減肥效果。

特別是2016年，共享單車的爆發(fā)式增長，讓全國人民體驗了騎自行車所帶來的便利和健康。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和IT技術(shù)的快速發(fā)展，自行車的相關(guān)騎行裝備特別是自行車鎖逐漸實現(xiàn)了智能化和信息化。例如，摩拜和ofo小黃車的共享單車之所以能夠正常地運營和管理，全部依靠其設(shè)計的智能化馬蹄鎖（自行車鎖一般分為兩種：鏈條鎖，馬蹄鎖）。該馬蹄鎖集成了定位，報警，無線開鎖等功能，可與管理后臺實時通信。但是，該鎖的功能設(shè)計僅停留在商業(yè)運營層面，以確保能夠正常地管理自行車以及正確地收取用戶騎行費用。對與運動健康相關(guān)的用戶體驗并沒有給予太多考慮，僅有的考慮體現(xiàn)在客戶端程序中的卡路里數(shù)據(jù)和基于GPS信號定位的里程數(shù)據(jù)。

因此，本項目擬對智能化馬蹄鎖進行相對全面的設(shè)計與實現(xiàn)，將實時測速功能，里程計數(shù)，無線遠(yuǎn)程開鎖，GPS定位，防盜報警等功能進行綜合集成，實現(xiàn)自行車鎖的智能化管理，最終以實現(xiàn)無線智能測速自行車馬蹄鎖原型以及開發(fā)完成相關(guān)的手機客戶端和服務(wù)管理后臺系統(tǒng)為項目研究的主要目的。

項目研究的內(nèi)容：

本項目設(shè)計的無線智能測速自行車馬蹄鎖及其相關(guān)的手機客戶端和后臺管理系統(tǒng)的主要功能如下：

1）無線鎖車，開鎖功能，遠(yuǎn)程鎖車開鎖功能，配備無線遙控鑰匙；

2）集成自行車測速功能，自行車?yán)锍探y(tǒng)計功能，配備碼表顯示盤；

3）集成防盜報警功能，GPS追蹤定位功能；

4）集成低功耗藍牙數(shù)據(jù)無線傳輸接口，可實時傳送數(shù)據(jù)到附近的手機客戶端和碼表顯示盤；

5）手機客戶端可傳輸接收的數(shù)據(jù)給遠(yuǎn)程服務(wù)器，也可與周圍的多個手機客戶端建立騎行數(shù)據(jù)共享，方便團體騎行；也可通過手機客戶端進行鎖車，開鎖，解除報警等操作；

6）后臺集成數(shù)據(jù)分析管理功能，統(tǒng)計各種自行車?yán)锍讨笜?biāo)，速度指標(biāo)，位置數(shù)據(jù)，報警數(shù)據(jù)等。

項目擬要解決的主要問題：

1）解決了用戶開鎖方式多樣化的問題，防止開鎖方式單一化：有以下途徑可以開鎖：服務(wù)器遠(yuǎn)程開鎖，手機客戶端開鎖，無線遙控鑰匙開鎖。

2）解決了還需要單獨安裝測速器的問題：測速元件與智能化馬蹄鎖集成，安裝了馬蹄鎖即安裝了測速元件。碼表顯示盤安裝簡單方便。碼表顯示盤與馬蹄鎖之間無線通信。

3）解決了用戶如何實時知道運動消耗數(shù)據(jù)的問題：利用低功耗藍牙模塊實時傳輸數(shù)據(jù)到手機客戶端和卡路里數(shù)據(jù)便攜式碼表，用戶實時動態(tài)知道自己騎行活動耗了多少熱量，有利于提高用戶的騎行體驗獲得感。

4）解決了防盜問題以及被盜后如何追蹤自行車下落的問題：集成的防盜報警功能以及GPS追蹤定位功能可以降低自行車的被盜概率，同時可以實時追蹤自行車的方位，有助于尋找被盜自行車。

5）解決了多個用戶組團騎行問題：通過手機客戶端，可實現(xiàn)多人組團騎行，選出領(lǐng)隊帶領(lǐng)往前面騎行，以標(biāo)識出每個隊員應(yīng)該騎行的路徑方向。同時，可觀察后面騎行隊員的距離，速度等指標(biāo)，以協(xié)調(diào)團隊的騎行節(jié)奏。

6）通過利用手機客戶端傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)給后臺系統(tǒng)，利用GPS系統(tǒng)將定位數(shù)據(jù)傳輸給后臺系統(tǒng)等多途徑，解決了騎行數(shù)據(jù)搜集問題，為后期進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，甚至進行大數(shù)據(jù)分析，提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)

目前，自行車鎖在國內(nèi)外市場上種類非常多，特別是在我國，由于自行車數(shù)量龐大，且國人熱愛騎自行車，因此，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和IT技術(shù)進步，智能化的自行車鎖逐漸流行起來。國內(nèi)外智能化自行車鎖主要分為以下幾大類：

1）集成報警功能的自行車鎖

這類鎖常見的有碟剎鎖，碟剎鎖以鎖住摩托車和自行車的碟剎盤以卡住車輪旋轉(zhuǎn)的方式實現(xiàn)鎖車。如圖1所示。

(a)鎖車方式                  (b)樣式

圖1 集成報警功能的碟剎鎖

碟剎鎖以鑰匙開鎖方式居多，部分碟剎鎖集成了報警功能，當(dāng)不法分子碰觸或故意破壞碟剎鎖時，自動發(fā)出報警響聲，以警示不法分子。常見的品牌有：INBIKE電動車自行車碟剎鎖，臺灣真圖碟剎鎖。除了報警功能外，碟剎鎖集成的其它智能化功能很少。

除了碟剎鎖，還可見報警功能于鏈條鎖和U型鎖，比如DF智能山地車報警鎖屬于U型鎖，該鎖在鎖柱內(nèi)部集成了報警器，利用手動開關(guān)控制該報警器是否工作，如圖2(a)所示。鏈條鎖的報警功能也集成在鎖頭，比如飛馳自行車鏈條鎖，在鎖頭集成了鎖芯，可更換的紐扣電池槽，報警控制旋鈕等組件，以控制鏈條鎖的工作狀態(tài)，如圖2(b)所示。

(a)U型鎖報警器             (b)鏈條鎖報警器

圖2 U型鎖和鏈條鎖報警裝置

除了以上三種鎖集成了報警功能外，還有一些鎖也集成了報警功能，但是它們集成的功能要更加豐富，將在后面逐漸提到。

2）無線開鎖功能的自行車鎖

僅集成了無線開鎖功能與報警功能的自行車鎖以鏈條鎖或鋼圈鎖類型居多。Nokelock智能鋼圈鎖集成了藍牙開鎖功能，通過手機客戶端注冊并綁定包裝盒內(nèi)二維碼的方式，指定該鎖被特定用戶使用，然后通過掃碼或者手機客戶端的開鎖功能，實現(xiàn)無線開鎖，但是該鎖沒有集成報警功能。該鎖如圖3(a)所示。

Solebe鎖樂貝鋼圈鎖和鏈條鎖兩個類型均集成了手機客戶端無線藍牙開鎖功能，此外還集成了防盜報警功能。該鎖無需機械鑰匙，按上鎖鍵等待幾秒可自動上鎖。手機客戶端可實現(xiàn)藍牙無線解鎖功能，報警系統(tǒng)可感應(yīng)震動，剪斷，擰扯等動作并進行報警。手機客戶端可解除報警。該鎖如圖3(b)所示。

(a) Nokelock智能鋼圈鎖           (b) Solebe鎖樂貝

圖3 無線開鎖功能的自行車鎖

無線開鎖功能已經(jīng)初步實現(xiàn)了智能化車鎖，但是由于智能化手段比較單一，除了開鎖就是報警，因此，需要進一步豐富車鎖所集成的功能，以給用戶提供更多的智能化體驗。

3）智能化多功能自行車鎖

智能化多功能自行車鎖以馬蹄鎖最為常見，集成的功能一般有：GPS定位，安卓客戶端無線開鎖，防盜報警，掃碼開鎖等。比如，Nokelock智能馬蹄鎖可以發(fā)出蜂鳴報警，可通過手機APP實現(xiàn)藍牙和遠(yuǎn)程雙保險開鎖，可以回傳自行車位置信息，方便定位自行車位置。此外，在手機APP端，可以授權(quán)哪些好友可以打開該馬蹄鎖，可以顯示馬蹄鎖當(dāng)前的實時電量，方便更換電池或充電。該鎖圖片如圖4(a)所示。

(a) Nokelock馬蹄鎖          (b) ZT馬蹄鎖          (c) 濼平馬蹄鎖

圖4 智能化馬蹄鎖

除了Nokelock馬蹄鎖外，還有ZT馬蹄鎖（如圖4(b)所示），該鎖集成了手機APP無線藍牙開鎖，一人控制多個鎖，授權(quán)好友開鎖等功能。具有類似功能的還有濼平智能化馬蹄鎖（如圖4(c)所示）。

除了上述三種馬蹄鎖以外，目前國內(nèi)廣泛流行的共享單車均大量采用馬蹄鎖，以最著名的摩拜和ofo小黃車為例，摩拜單車的自行車鎖包括了遠(yuǎn)程開鎖和定位系統(tǒng)，實現(xiàn)這個功能的則是車鎖內(nèi)的嵌入式芯片、GPS以及SIM模塊。當(dāng)用戶通過手機APP掃一下單車上的二維碼，手機即向服務(wù)器發(fā)送指令并申請開鎖，服務(wù)器收到指令后與相應(yīng)的車輛進行通信和驗證，發(fā)送開鎖指令，單車內(nèi)置模塊收到指令后進行開鎖，這就是遠(yuǎn)程開鎖的工作原理。至于定位系統(tǒng)，則是智能鎖里面安裝了GPS模塊，當(dāng)我們需要用車時，打開APP，系統(tǒng)會自動定位，地圖上就會出現(xiàn)附近的單車，點擊想要的單車，系統(tǒng)還會自動地規(guī)劃出最佳的路徑。更人性化的是，為了提前安排好出行，摩拜單車還有預(yù)約的功能，點擊“預(yù)約用車”，在APP上就會出現(xiàn)預(yù)約的車輛編碼及保留時間，保留時間為15分鐘，在靠近單車時點擊“尋車鈴”，便會有響聲，引導(dǎo)你找到已經(jīng)預(yù)約的單車。這樣一套智能的定位解鎖程序，是摩拜單車最突出的亮點和核心技術(shù)。

相比于摩拜單車的智能鎖，ofo單車的機械鎖相對就簡單一點，同樣是從APP里面來開鎖，但是ofo是需要你輸入想要租借的車輛的車牌號后，后臺系統(tǒng)發(fā)給你該車的密碼，然后你撥動鎖上面的密碼鍵，按下圓形的按鈕，即可成功開鎖。除此之外，ofo的單車還需要手動鎖車，當(dāng)用完車輛時，必須鎖車并再次撥動密碼盤將其打亂，否則下個騎行人就不用輸密碼了。對比與摩拜單車的智能鎖，ofo的機械鎖的工作原理會簡單很多，單車也并未與服務(wù)器和手機取得智能的聯(lián)系，造成無法查找定位，但是這種鎖的成本會比摩拜單車的智能鎖低很多。

雖然上述智能化馬蹄鎖集成了較多的功能，但是仍然有一些功能需要集成，比如與用戶運動相關(guān)的功能，因為目前民眾選擇自行車出行更多的考慮是如何得到健康的身體，具體到量化指標(biāo)就是消耗量多少熱量，自行車速度多少，里程多少等等，通過實時數(shù)據(jù)來提高用戶騎行過程中的體驗感。而實現(xiàn)該體驗最直接的設(shè)備就是碼表。

碼表一般用于自行車行駛速度的測量，大多數(shù)碼表是由安裝于前車圈鋼條上的感應(yīng)磁鐵、前叉上的感應(yīng)器、順著連接線、置于握把上面的碼表座和座上面的碼表組成。碼表的工作原理是：車圈旋轉(zhuǎn)時感應(yīng)器捕捉到感應(yīng)磁鐵帶來的信息，通過傳感線傳輸至碼表，主機碼表對此進行處理后計算出時速、里程等信息。隨著無線傳輸技術(shù)的發(fā)展，碼表必然也將實現(xiàn)無線傳輸，減少安裝工作量。

本項目在綜合考慮當(dāng)前智能化馬蹄鎖的發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合碼表的特點，提出將智能化馬蹄鎖集成碼表測速功能的設(shè)計方案，將碼表的測速元件集成到馬蹄鎖內(nèi)，通過藍牙模塊將速度，里程等數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱a表顯示盤。騎行數(shù)據(jù)還可傳輸?shù)绞謾C客戶端以及遠(yuǎn)程服務(wù)器端，在手機端可實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，組建多人騎行模式，在服務(wù)器端可對數(shù)據(jù)進行后期分析管理。自行車數(shù)據(jù)，比如位置，報警等信息可實時傳輸?shù)绞謾C客戶端和服務(wù)器端。總之，本項目所設(shè)計和實現(xiàn)的智能化馬蹄鎖以集成用戶運動體驗功能為主要目標(biāo)，同時采用多種手段實現(xiàn)開鎖，數(shù)據(jù)采集和管理，報警等功能。

本項目學(xué)生有關(guān)的研究積累和已取得的成績

課題組成員長期學(xué)習(xí)單片機技術(shù)和編程開發(fā)，已經(jīng)熟練掌握了C，C++，匯編，單片機等開發(fā)語言和技術(shù)。小組成員之間長期合作，目前為止已經(jīng)參加了科技立項和實際項目開發(fā)，并參與過相關(guān)競賽活動，詳細(xì)如下：

1：參與過1項學(xué)校的科技立項，主要從事單片機方面的程序設(shè)計任務(wù)，目前已順利結(jié)題。

2：參與過“互聯(lián)網(wǎng)+‘中共長沙黨史’建設(shè)項目開發(fā)”，主要參與手機客戶端相關(guān)的技術(shù)開發(fā)任務(wù)。為本項目的手機客戶端以及后臺開發(fā)提供了較好的技術(shù)儲備。

3：已經(jīng)研究和掌握了智能馬蹄鎖的工作原理，提出了初步的設(shè)計思路。

4：已經(jīng)掌握了碼表的工作原理，掌握了如何將測速元件與單片機電路集成。

5：掌握了低功耗無線藍牙數(shù)據(jù)傳輸模塊的工作原理，掌握了如何在單片機外圍電路上集成藍牙模塊。

6：掌握GPS模塊的工作原理，設(shè)計了如何傳送GPS數(shù)據(jù)到服務(wù)器和手機APP端的初步方案。

7：熟悉手機APP軟件開發(fā)，熟悉后臺服務(wù)器管理程序開發(fā)。

8：熟悉了無線遙控鑰匙的工作原理。

9：熟悉了碼表數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)酱a表盤的工作原理。

10：其它相關(guān)技術(shù)和模塊的學(xué)習(xí)正在有序進行中。比如，團隊已經(jīng)購買2本《Altium Designer 16電路設(shè)計與仿真從入門到精通》，為電路板的綜合設(shè)計提前打好基礎(chǔ)。

項目的創(chuàng)新點和特色

本項目以設(shè)計和實現(xiàn)無線智能測速自行車馬蹄鎖為主要目標(biāo)，同時完成手機客戶端和服務(wù)器后臺管理系統(tǒng)的開發(fā)，項目的創(chuàng)新和特色主要有：

1：將自行車馬蹄鎖與無線測速功能相結(jié)合，將測速元件集成到車鎖。測速的數(shù)據(jù)以無線方式傳輸?shù)酱a表盤顯示；

2：車鎖集成了無線遙控鑰匙開鎖，手機客戶端開鎖等多種開鎖方式；

3：車鎖手機客戶端集成了組團騎行功能，共享隊員之間的騎行數(shù)據(jù)，方便管理所有騎行隊員的狀態(tài)，適合于團隊出行；

4：提供報警和GPS定位功能，可有效降低自行車的被盜概率以及提高被盜自行車的找回概率；

5：智能馬蹄鎖的所有非GPS數(shù)據(jù)以藍牙方式傳輸?shù)绞謾C客戶端，并借助手機客戶端將數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)程服務(wù)器存儲。在馬蹄鎖----手機客戶端----遠(yuǎn)程服務(wù)器三者間建立起一條數(shù)據(jù)鏈。

項目的技術(shù)路線及預(yù)期成果

一：技術(shù)路線

針對核心部件的開發(fā)，擬從如下幾個方面介紹課題實施過程中需要解決的一系列問題時可能采用的技術(shù)措施。

第一步：設(shè)計智能自行車鎖

智能馬蹄鎖已經(jīng)在共享單車行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，比如摩拜，ofo等，其工作原理可參考圖5。

圖5 智能車鎖內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1）鎖定狀態(tài)

鎖定狀態(tài)下，彈簧1處于放松狀態(tài)，卡栓頂在鎖舌的卡口中，鎖舌不能移動。鎖舌穿過自行車輪，車輪被鎖定。馬達模塊處于關(guān)閉狀態(tài)。彈簧2處于壓縮狀態(tài)，頂著卡栓不動。卡栓松動話，手工就能把鎖拉開了。

2）開鎖過程

按智能鑰匙開鎖功能后，可以給共享單車下解鎖指令。首先，馬達開始工作，通過齒輪構(gòu)成的傳動裝置，把卡栓往上拉，拉離那個卡口。同時卡栓壓縮了彈簧2。鎖舌的卡口上，沒有了卡栓的阻攔，彈簧1對鎖舌的拉力，會把鎖舌快速拉回來。嗖的一聲，鎖舌就從自行車輪中縮回到車鎖內(nèi)部了，解鎖成功。鎖舌上的卡口的位置移動到別的地方，卡栓不能影響鎖舌。卡栓一端被彈簧2頂著，另一端被鎖舌頂著。馬達不需要去控制卡栓了，馬達關(guān)閉。

3）上鎖過程

    手工用力拉動鎖舌，這個時候彈簧1被拉伸。鎖舌穿過自行車輪，進入鎖定位置后，鎖舌上的卡口剛好對著卡栓。通過手工給彈簧1蓄能了，這個機械能，在下一次解鎖的時候用。

在馬蹄鎖的開鎖和上鎖過程中，最核心的原件是電機部件，如何控制單片機發(fā)送指令，驅(qū)動電機正向和逆向旋轉(zhuǎn)是整個鎖正常工作的核心。經(jīng)過上圖的過程開鎖，解鎖過程，可知智能車鎖的設(shè)計已經(jīng)具備成熟的機械結(jié)構(gòu)，可供本課題參考。

第二步：在馬蹄鎖上集成測速元件功能

測速元件以51單片機為處理核心，用傳感器將車輪的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖，進行處理后送入單片機。里程及速度的測量，是經(jīng)過 MCS-51的定時/計數(shù)器測出總的脈沖數(shù)和每轉(zhuǎn)一圈的時間，再經(jīng)過單片機的計算得出。

圖6 某某共享單車智能車鎖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

由于在自行車鎖上需要安裝單片機，如圖6某共享單車智能車鎖所示。可以將測速元件的單片機與智能車鎖單片機共用。測速的基本原理如下：

假定輪圈的周長為 L，在輪圈上安裝 m個永久磁鐵，則測得的里程值最大誤差為 L/m。經(jīng)綜合分析，本設(shè)計中取 m=1。當(dāng)輪子每轉(zhuǎn)一圈，通過開關(guān)型霍爾元件傳感器采集到一個脈沖信號，并從引腳 P3.2 中斷 0端輸入，傳感器每獲取一個脈沖信號即對系統(tǒng)提供一次計數(shù)中斷。 每次中斷代表車輪轉(zhuǎn)動一圈，中斷數(shù) n輪圈的周長為 L的乘積為里程值。計數(shù)器 T1計算每轉(zhuǎn)一圈所用的時間 t，就可以計算出即時速度 v。當(dāng)里程鍵按下時，里程指示燈亮，LED切換顯示當(dāng)前里程，與當(dāng)速度鍵按下時，速度指示燈亮， LED切換顯示當(dāng)前速度。

第三步：外圍電路集成低功耗藍牙和GPS等通信模塊

低功耗藍牙模塊如TELESKY HC-05或者Risym HC-05等產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛使用，且已經(jīng)有很多案例提供了相關(guān)的集成方案。在軟件方面，手機藍牙模塊可通過客戶端配置調(diào)用后，與車鎖藍牙建立配對連接；碼表盤的藍牙接收端可與車鎖藍牙同樣建立配對連接，實現(xiàn)速度和里程等數(shù)據(jù)的接收。因此，基于低功耗藍牙模塊的應(yīng)用比較成熟，本課題可以比較順利完成藍牙模塊的集成功能。

GPS模塊如NEO-6M UBLOX 衛(wèi)星定位模塊價格便宜，且容易與C51單片機集成，具有成熟的測試軟件和開發(fā)套件。GPS數(shù)據(jù)將通過GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將GPS數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器后臺系統(tǒng)。GPRS需要配備SIM卡，但是由于數(shù)據(jù)量很小，因此幾乎不會產(chǎn)生額外的開銷。因此，GPS模塊的集成也將如藍牙模塊一樣順利完成。

第四步：集成遙控鑰匙和報警功能

報警功能可以采用震動傳感器，通過單片機接收震動信號，然后啟動報警動作。當(dāng)取消報警的時候，可以用遙控鑰匙按下解除報警的按鈕。報警電路設(shè)計可參考下圖7。該圖用于產(chǎn)生連續(xù)的方波信號并輸出到揚聲器，給人聽到以連續(xù)的鳴笛聲。

圖7 報警信號發(fā)生電路

遙控鑰匙主要用于近距離控制自行車開鎖，鎖車的功能，此外還可以取消意外報警。遙控鑰匙本質(zhì)上是基于單片機的紅外遙控器。

紅外傳輸利用載波對信號進行調(diào)制從而減少信號傳輸過程中的光波干擾,提高數(shù)據(jù)傳輸效率。由單片機定時器T0產(chǎn)生周期性的矩形脈沖,即每隔一段時間，定時器T0產(chǎn)生中斷輸出一個相反的信號使輸出端產(chǎn)生周期38KHz脈沖信號。再由單片機將鍵盤信息及系統(tǒng)識別碼等數(shù)據(jù)調(diào)制在紅外載波上經(jīng)紅外發(fā)射頭發(fā)射出去。接收方由紅外一體化接收頭實現(xiàn)對接收信號的放大解調(diào)并還原為數(shù)據(jù)流，經(jīng)由單片機解碼后對相關(guān)IO口進行操作。遙控鑰匙工作原理如圖8所示。

圖8 遙控鑰匙工作原理框圖

第五步：開發(fā)手機APP和服務(wù)器端程序

手機APP端程序主要接收數(shù)據(jù)和發(fā)送指令給車鎖。手機APP的功能主要有：查看里程數(shù)據(jù)，查看速度數(shù)據(jù)，騎行數(shù)據(jù)共享，騎行組隊，歷史騎行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，卡路里消耗，自行車解鎖，自行車加鎖，自行車定位，報警提示等操作。

服務(wù)器端程序功能主要有：接收自行車的騎行數(shù)據(jù)，報警數(shù)據(jù)，定位數(shù)據(jù)等，歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等功能。

第六步：系統(tǒng)測試

通過將自行車鎖安裝到實際單車上，進行實測分析，驗證智能車鎖的各種功能是否完整，性能指標(biāo)情況如何等。通過長期測試，驗證該車鎖正常工作環(huán)境。通過測試結(jié)果，進一步提出改進措施，以期設(shè)計出一款可以推向市場的智能車鎖產(chǎn)品。

二：預(yù)期成果

本課題的預(yù)期成果如下：

1：設(shè)計并實現(xiàn)智能自行車鎖原型以及安卓客戶端和服務(wù)器系統(tǒng)

2：申請專利1項，申請軟件著作權(quán)1項

3：參加省級及以上比賽并獲得獎勵1項

年度目標(biāo)和工作內(nèi)容（分年度寫）

2018年-2019年

1：學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)，熟悉各種模塊工作原理

2：研究并設(shè)計智能馬蹄鎖及其內(nèi)部控制電路

3：集成測速功能和報警功能

4：集成低功耗藍牙模塊和GPS模塊，實現(xiàn)與APP和服務(wù)器通信

5：設(shè)計總體電路結(jié)構(gòu)

6：開發(fā)手機客戶端和服務(wù)器后臺系統(tǒng)

2019年-2020年

1：完善手機客戶端和服務(wù)器后臺系統(tǒng)

2：實現(xiàn)遙控鑰匙：集成無線開鎖，解除報警，啟動報警功能

3：測試系統(tǒng)并持續(xù)改進

4：申報專利和軟件著作權(quán)，參加比賽

5：撰寫項目總結(jié)材料

指導(dǎo)教師意見

本項目擬設(shè)計并實現(xiàn)一款智能化無線智能測速自行車馬蹄鎖，該鎖集成了多項功能，比如報警，霍爾元件測速，無線碼表盤顯示，藍牙通信，GPS定位和數(shù)據(jù)傳輸，手機客戶端控制和管理功能，遙控鑰匙，服務(wù)器后臺管理系統(tǒng)等。

學(xué)生團隊項目經(jīng)驗比較豐富，有過比賽和參加實際項目的經(jīng)驗，且項目前期積累比較豐富，有利于順利完成本課題的開發(fā)。因此，推薦本創(chuàng)新實驗項目立項。

簽字：                   日期：