[發(fā)明專利]一種基于CPS的共享單車車鎖嵌入式實(shí)時(shí)控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010846167.5
• 申請(qǐng)日: 2020-08-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112172974B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張晶;賀媛媛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué);云南梟潤(rùn)科技服務(wù)有限公司
• 主分類號(hào): B62H5/00
• 分類號(hào): B62H5/00;B62H5/18;B62H5/20
• 代理公司: 昆明人從眾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 53204
• 代理人: 沈艷尼

1.一種基于CPS的共享單車車鎖嵌入式實(shí)時(shí)控制裝置，包括車鎖外殼（1）和設(shè)置在車鎖外殼（1）表面的二維碼掃描區(qū)（11），其特征在于：所述車鎖外殼（1）下方設(shè)有一個(gè)拱形孔洞（12），所述車鎖外殼（1）內(nèi)部拱形孔洞（12）的上側(cè)設(shè)有動(dòng)力核心發(fā)電模塊（101）、鋰電池（102）、NB-IOT通信模塊（103）、二維碼識(shí)別模塊（104）、STM32單片機(jī)（105）、北斗導(dǎo)航模塊（108）和音頻模塊（109），所述車鎖外殼（1）兩側(cè)的內(nèi)部均設(shè)有壓敏傳感器（1061），兩個(gè)所述壓敏傳感器（1061）組成壓敏傳感器組（106），所述車鎖外殼（1）內(nèi)側(cè)的下方且在拱形孔洞（12）的兩側(cè)均設(shè)有平移伸縮架組（14），平移伸縮架組（14）伸縮桿上的連接塊（142）通過(guò)拱形孔洞（12）兩側(cè)的通孔從車鎖外殼（1）內(nèi)部伸出且連接塊（142）末端連接有剎車片（13），動(dòng)力核心發(fā)電模塊（101）連接鋰電池（102），所述鋰電池（102）分別連接壓敏傳感器組（106）、STM32單片機(jī)（105）、NB-IOT通信模塊（103）和音頻模塊（109），壓敏傳感器組（106）、北斗導(dǎo)航模塊（108）和二維碼識(shí)別模塊（104）輸入連接STM32單片機(jī)（105），STM32單片機(jī)（105）輸出連接平移伸縮架組（14）、音頻模塊（109）、NB-IOT通信模塊（103），所述NB-IOT通信模塊（103）連接網(wǎng)點(diǎn)（2）；

所述STM32單片機(jī)（105）的電路元件包括STM32F103CRCT6單片機(jī)芯片U1、程序下載端口P3、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電容C3、電容C4、電容C5、電容C12、電容C13、電容C14、電容C15、晶振Y1，電路連接方式如下：所述TM32F103CRCT6單片機(jī)芯片U1的5號(hào)引腳分別連接電阻R4的一端以及晶振Y1的一端和電容C4的一端，6號(hào)引腳分別連接電阻R4的另一端和晶振Y1的另一端和電容C5的一端，電容C4以及電容C5的另一端接地， 所述STM32F103CRCT6單片機(jī)芯片U1的13號(hào)引腳、19號(hào)引腳、32號(hào)引腳、48號(hào)引腳、64號(hào)引腳同時(shí)連接電容C12、電容C13、電容C14、電容C15的一端以及接地，所述STM32F103CRCT6單片機(jī)芯片U1的7號(hào)引腳連接電容C6和電阻R5的一端，電阻R5的另一端接3.3V電源，電容C6的另一端接地，所述STM32F103CRCT6單片機(jī)芯片U1的12號(hào)引腳、18引腳、31號(hào)引腳、47號(hào)引腳、63號(hào)引腳同時(shí)連接電容C12、電容C13、電容C14、電容C15的另一端以及3V3電源，所述STM32F103CRCT6單片機(jī)芯片U1的16號(hào)引腳、17號(hào)引腳接GD5801語(yǔ)音模塊U3的14號(hào)引腳、15號(hào)引腳，所述STM32F103CRCT6單片機(jī)芯片U1通過(guò)PA6的22號(hào)引腳接運(yùn)算放大器的3號(hào)引腳，所述STM32F103CRCT6單片機(jī)芯片U1的42號(hào)引腳、43號(hào)引腳接NB-IOT模塊的SIM7080G芯片，所述STM32F103CRCT6單片機(jī)芯片U1的60號(hào)引腳接電阻R3的一端，電阻R3的另一端接地，所述STM32F103CRCT6單片機(jī)芯片U1的46號(hào)引腳、49號(hào)引腳接程序下載端口P3的2號(hào)引腳、3號(hào)引腳，所述程序下載端口P3的1號(hào)引腳接3V3電源，所述程序下載端口P3的4號(hào)引腳接地；

所述NB-IOT通信模塊（103）的電路組成元件包括SIM7080G芯片S1、SIM模塊U2、GPS模塊P2、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)LTE模塊P1，電感L1、電阻R1、電阻R2、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電容C1、電容C2、電容C3、電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、電容C11、電容C16、電容C17、電容C18、電容C19、發(fā)光二極管D1、發(fā)光二極管D2、發(fā)光二極管D3、發(fā)光二極管D4、三極管Q1、三極管Q2；電路連接方式如下：所述SIM模塊U2的1號(hào)引腳連接電阻R17的一端，電阻R17的另一端連接SIM7080G芯片S1的15號(hào)引腳，電阻R17的另一端連接電容C17的一端，電容C17的另一端接地，所述SIM模塊U2的3號(hào)引腳接地，所述SIM模塊U2的5號(hào)引腳連接電阻R18的一端，電阻R18的另一端連接SIM7080G芯片S1的17號(hào)引腳以及電容C19的一端，電容C19的另一端接地，所述SIM模塊U2的4號(hào)引腳連接電阻R19的一端，電阻R19的另一端連接SIM7080G芯片S1的16號(hào)引腳以及電容C18的一端，電容C18的另一端接地，所述SIM模塊U2的6號(hào)引腳接電容C16的一端，電容C16的另一端接地，所述GPS模塊P2的1號(hào)引腳和3號(hào)引腳接地，GPS模塊P2的2號(hào)引腳連接電感L1的一端以及電容C1的一端，電感L1的另一端連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接VBAT，電容C1的另一端連接SIM7080G芯片S1的68號(hào)引腳，所述網(wǎng)絡(luò)信號(hào)LTE模塊P1的1引腳和3號(hào)引腳接地，所述網(wǎng)絡(luò)信號(hào)LTE模塊P1的2號(hào)引腳接電阻R1的一端和電容C3的一端，電阻R1的另一端接電容C2的一端以及SIM7080G芯片S1的32號(hào)引腳，電容C2和C3的另一端接地，所述SIM7080G芯片S1的30號(hào)引腳、31號(hào)引腳、33號(hào)引腳、66號(hào)引腳、67號(hào)引腳、8號(hào)引腳、13號(hào)引腳、19號(hào)引腳、21號(hào)引腳、27號(hào)引腳、45號(hào)引腳、63號(hào)引腳、69號(hào)引腳、70號(hào)引腳、71號(hào)引腳、72號(hào)引腳、73號(hào)引腳、74號(hào)引腳、75號(hào)引腳、76號(hào)引腳、77號(hào)引腳接地，所述SIM7080G芯片S1的40號(hào)引腳接VDD_EXT, 所述SIM7080G芯片S1的41號(hào)引腳接電阻R6的一端，電阻R6的另一端接發(fā)光二極管D2的正極，發(fā)光二極管D2的負(fù)極接地，所述SIM7080G芯片S1的42號(hào)引腳接電阻R11的一端，電阻R11的另一端接發(fā)光二極管D4的正極，發(fā)光二極管D4的負(fù)極接地，所述SIM7080G芯片S1的34號(hào)引腳、35號(hào)引腳接電容C7、電容C8、電容C9、發(fā)光二極管D1的負(fù)極、電容C10、電容C11的一端以及VBAT和電阻R8的一端，電阻R8的另一端接發(fā)光二極管D3的正極，發(fā)光二極管D3的負(fù)極接地，所述SIM7080G芯片S1的36號(hào)引腳、37號(hào)引腳接電容C7、電容C8、電容C9、發(fā)光二極管D1的正極、電容C10、電容C11的另一端及接地，所述SIM7080G芯片S1的1號(hào)引腳接三極管Q1的發(fā)射極，三極管Q1的基極接電阻R9的一端，電阻R9的另一端接VDD_EXT，三極管Q1的集電極接電阻R7的一端以及STM32F103CRCT6單片機(jī)芯片U1的42號(hào)引腳,電阻R7的另一端接VCC_UP, 所述SIM7080G芯片S1的2號(hào)引腳接三極管Q2的集電極，三極管Q2的集電極接電阻R10的一端，電阻R10的另一端接VCC_UP，三極管Q2的基極接電阻R12的一端，電阻R12的另一端接VDD_EXT，三極管Q2的發(fā)射極接電阻R13的一端以及STM32F103CRCT6單片機(jī)芯片U1的43號(hào)引腳,電阻R13的另一端接VCC_UP；

所述音頻模塊（109）電路中的電氣元件包括LM4871功放芯片U4、GD5801語(yǔ)音模塊U3、TF存儲(chǔ)器芯片TF1、喇叭BEEP、電容C20、電容C21、電容C22、電容C23、電容C24、電容C25、電容C26、電容C27、電容C28、電容C29、電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23、電阻R24、電阻R25、電阻R26、電阻R27和發(fā)光二極管D5；電路的連接方式如下：所述TF存儲(chǔ)器芯片TF1的3號(hào)、5號(hào)、7號(hào)引腳分別連接GD5801語(yǔ)音模塊U3的1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)引腳，所述TF存儲(chǔ)器芯片TF1的4號(hào)引腳連接電阻R24和電容C28的一端，電阻R24的另一端連接3V3電源，電容C28的另一端以及TF存儲(chǔ)器芯片TF1的6號(hào)引腳接地，TF存儲(chǔ)器芯片TF1的9號(hào)引腳接地，所述GD5801語(yǔ)音模塊U3的8號(hào)引腳、13號(hào)引腳接地，所述GD5801語(yǔ)音模塊U3的4號(hào)引腳連接電阻R23的一端，電阻R23的另一端連接3V3電源，所述GD5801語(yǔ)音模塊U3的7號(hào)引腳連接電容C29的一端，連接電容C29的另一端接地，所述GD5801語(yǔ)音模塊U3的16號(hào)引腳連接發(fā)光二極管D5的負(fù)極，發(fā)光二極管D5的正極連接電阻R22的一端，電阻R22的另一端接3V3電源，所述GD5801語(yǔ)音模塊U3的12號(hào)引腳連接5V電源以及電容C27的一端，電容C27的另一端接地，所述GD5801語(yǔ)音模塊U3的11號(hào)引腳連接3V3電源以及電容C26的一端，電容C26的另一端接地，所述GD5801語(yǔ)音模塊U3的9號(hào)引腳、10號(hào)引腳分別連接LM4871功放芯片U4的電容C22和電容C20，電容C22的另一端連接電阻R26，電容C20的另一端連接電阻R25，電阻R25的另一端和電阻R26的另一端相連，電阻R25的另一端和電阻R26的另一端同時(shí)連接電容C23的一端，電容C23的另一端和LM4871功放芯片U4的4號(hào)引腳以及電阻R27的一端相連，電阻R27的另一端和LM4871功放芯片U4的5號(hào)引腳相連，所述LM4871功放芯片U4的2號(hào)引腳、3號(hào)引腳共同連接電容C21的一端，電容C21的另一端接地，所述LM4871功放芯片U4的1號(hào)引腳連接電阻R20、電阻R21 的一端，電阻R20的另一端接5V電源，電阻R21的另一端接地，所述LM4871功放芯片U4的7號(hào)引腳接地，所述LM4871功放芯片U4的8號(hào)引腳接喇叭BEEP的負(fù)極，所述LM4871功放芯片U4的6號(hào)引腳接喇叭BEEP的正極以及電容C24的一端以及6V電源，電容C25的一端連接6V電源以及LM4871功放芯片U4的6號(hào)引腳，電容C24、電容C25的另一端接地，所述GD5801語(yǔ)音模塊U3的14號(hào)引腳、15號(hào)引腳分別連接STM32F103RCT6單片機(jī)芯片U1的16號(hào)引腳、17號(hào)引腳；

所述壓敏傳感器（1061）電路中的電氣元件包括R14電阻、R15電橋、R16滑動(dòng)變阻器、運(yùn)算放大器；R15電橋由Rc、Rd、Ra、Rb四個(gè)壓敏應(yīng)變片串聯(lián)而成，電路的連接方式如下：運(yùn)算放大器1號(hào)引腳連接R16滑動(dòng)變阻器以及R15電橋的壓敏應(yīng)變片Rc和壓敏應(yīng)變片Rb的另一端，壓敏應(yīng)變片Ra、壓敏應(yīng)變片Rb的另一端與3V3電源連接，壓敏應(yīng)變片Rc、壓敏應(yīng)變片Rd的另一端接地，壓敏應(yīng)變片Ra、壓敏應(yīng)變片Rd的另一端連接運(yùn)算放大器的2號(hào)引腳，運(yùn)算放大器的3號(hào)引腳連接R14電阻的一端，R14電阻的另一端與運(yùn)算放大器的4號(hào)引腳VCC端口和3V3電源連接，運(yùn)算放大器的5號(hào)引腳接地，運(yùn)算放大器的3號(hào)引腳通過(guò)PA6與STM32F103RCT6單片機(jī)芯片U1的22號(hào)引腳連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CPS的共享單車車鎖嵌入式實(shí)時(shí)控制裝置，其特征在于：所述的平移伸縮架組（14）安裝在剎車片（13）前端的車鎖支架內(nèi)，包括平移伸縮架（141）、連接塊（142）、微型驅(qū)動(dòng)器（143）、推動(dòng)車輪（144）、立桿（145）；立桿（145）包括左側(cè)立桿和右側(cè)立桿，微型驅(qū)動(dòng)器（143）安裝在車鎖左邊的左側(cè)立桿內(nèi)部且與STM32單片機(jī)（105）連接，并與平移伸縮架（141）的一端連接，平移伸縮架（141）的另一端與右側(cè)立桿連接，右側(cè)立桿的底部安裝有推動(dòng)車輪（144），中部外側(cè)固定有連接塊（142），連接塊（142）與剎車片（13）連接。