摘 要

随着当今社会科技发展的日新月异，人们的出行方式也多种多样，由交通导致的环境污染问题日益加重。于是出现了一种新兴的交通方式—共享单车，不仅有利于环境保护，还大大降低了出行成本。但在用户行驶过程中依然存在着不容忽视的安全问题。

本文主要是设计适用于共享单车的自行车测速监测系统，MCU选用STC12C5A60S2，利用3144霍尔传感器对模拟自行车轮转动的电机进行测速，超速时有声光报警。此外，还加入了测温和定位功能。利用GPRS模块将数据传输至手机APP并显示。

本文最终完成了硬件系统及APP的设计，实现测速报警、测温及定位显示功能，并通过误差分析和经济性分析证明了本次设计的可行性。该测速监测系统具有速度越快精度越高、及时报警、实时定位的特点，与APP传输有效，用户使用方便。

关键词：共享单车；霍尔传感器；单片机；安卓应用

Abstract

Nowadays, people's travel methods are also diverse, and the environmental pollution problems caused by transportation are becoming more and more serious. As a result, a new mode of transportation, bike sharing, has not only benefited environmental protection, but also greatly reduced travel costs. However, there are still safety issues that cannot be ignored while the user is driving.

This article is mainly for the speed monitoring system designed for shared bicycles, with 51 single-chip as the core, 3144 Hall sensor is used for speed measurement, the motor is used to simulate the bicycle speed, and there is an audible and visual alarm when over-speed. In addition, temperature measurement and positioning functions are also added. Use GPRS module to transmit data to mobile APP and display.

This article finally completed the functional design of the physical and APP, realized the functions of speed alarm, temperature measurement and positioning display, and proved the feasibility of this design through error analysis and economic analysis.The speed monitoring system has the characteristics of faster speed, higher accuracy, timely alarm, real-time positioning, effective transmission with APP, and convenient user use.

Key Words：Bicycle sharing; Hall sensor; MCU; APP

目录

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 课题研究目的及意义 2

1.3 国内外现状 3

1.4 研究内容及结构安排 4

第二章 测速监测系统的硬件方案设计 6

2.1 任务分析与实现 6

2.2 单片机芯片的选择 7

2.3 霍尔传感器的选择 8

2.4 温度传感器的选择 8

2.5 定位模块的选择 9

2.6 无线模块的选择 10

第三章 测速监测系统的硬件设计 12

3.1 系统总体设计及原理框图 12

3.2 最小系统、电源电路及存储电路设计 13

3.3 测速模块设计 14

3.4 报警模块设计 15

3.5 测温模块设计 16

3.6 显示模块设计 16

3.7 定位模块和无线模块设计 17

第四章 测速监测系统的下位机软件设计 18

4.1 总体程序设计 18

4.2 中断子程序设计 19

4.3 数据处理子程序设计 19

4.3.1 里程子程序设计 19

4.3.2 速度子程序设计 21

4.3.3 报警子程序设计 21

4.3.4 温度子程序设计 22

4.4 显示子程序设计 22

4.5 定位子程序设计 23

第五章 测速监测系统的APP设计 24

5.1 APP的总体设计 24

5.2 APP的设计流程 25

5.3 APP的界面设计 26

5.3.1 主界面设计 26

5.3.2 定位界面设计 27

第六章 测速监测系统的实现 28

6.1 系统硬件的实现 28

6.2 系统APP的实现 30

6.3 误差分析 33

6.4 经济性分析 33

第七章 总结与展望 34

7.1 总结 34

7.2 展望 34

参考文献 35

附录A 电路原理图 36

附录B 元器件清单 37

致谢 38

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

自行车的发明及使用至今已有两百多年。1791年，法国人西夫拉克发明了历史上第一辆自行车，经过之后几十多年人们的不断改进与创新，到了1874年基本形成现代自行车的雏形。欧洲人不仅将其智慧放在自行车创造方面，在自行车应用上也做出了巨大贡献^[1]。

1965年荷兰政府免费提供自行车，即最早的共享单车。之后丹麦和英国也推出类似的模式。最早施行自行车租赁计划的是法国，旨在给市民提供自行车以解决交通堵塞问题。之后几年法国其他城市也不断推出新型的共享单车模式，在二十一世纪巴黎推行的“Velib”应是法国共享单车租赁系统最著名的例子。为此法国建立了自行车车道供其使用，并建立了许多租车点，以便用户可以在任意租车点租车，也可以在使用完毕后停在任意租车点。同时此模式还提倡“骑行安全”的概念，为了提醒公众遵守规则还在每辆自行车上印有安全提示^[2]。

2007年中国引进了共享单车，主要是由政府主导管理的有桩单车。2008年杭州共享单车租赁计划取得了较大成功，为中国的共享单车行业的发展奠定了基础。两年后也就是2010年，永安行成立并成为企业运营投放共享单车的开端。在国家政策的支持下，共享单车在我国迅速发展起来。2014年，由于网络的普及与发展，无桩共享单车逐渐流行起来。2016年起到现在，我国市场至少已有70家共享单车，它的发展如今已盛行全国。其中最令人熟知的包括OFO，摩拜，哈啰等等。如今共享单车主要集中发展在北京、上海、杭州等省会城市，并将很快达到饱和，三四线城市的共享单车市场还有很大的拓展机会^[3]。总之，共享单车的发展在我国前景还是很广阔的。