本發明涉及交通工具的安全防盜領域，具體涉及一種應用gps技術、gsm網絡通信技術、步進電機、多種傳感器和單片機的智能自行車車鎖系統。

背景技術：

自行車與人們的生活息息相關，無論是代步還是健身，自行車都以其輕巧便捷，低碳環保等優點作為許多人的選擇。但是隨著自行車的日益增多，自行車逐漸被不法分子盯上，偷盜事故層出不窮。尤其是在許多自行車聚集使用的地區，如學校、工廠等地，自行車偷盜現象異常嚴重。

以gps為代表的衛星導航應用產業已成為當今國際公認的八大無線產業之一。隨著技術的進步、應用需求的增加，gps以全天候、高精度、自動化、高效率等顯著特點及其所獨具的定位導航、授時校頻、精密測量等多方面的強大功能，已涉足眾多的應用領域，使gps成為繼蜂窩移動通信和互聯網之后的全球第三個it經濟新增長點。

gsm通信模塊，是將gsm射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨立的操作系統、gsm射頻處理、基帶處理并提供標準接口的功能模塊。經過多年的發展完善，現在已經非常成熟，盲區少，信號穩定，自動漫游，并且通訊距離不受周圍環境影響。

步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。

單片機體積小巧、質量輕、價格便宜，在各種領域應用廣泛。單片機的最明顯的優勢，就是可以嵌入到各種儀器、設備中。同時隨著世界的不斷發展，人們不再滿足于手工操作，因而對自動化、機械化的要求越來越多。傳感器的出現則實現了自動檢測和自動控制的首要環節。在人類進入信息時代的今天，人們的一切社會活動都是以信息獲取與信息轉換為中心的，傳感器作為信息獲取與信息轉換的重要手段，是信息科學最前端的一個陣地，是實現信息化的基礎技術之一。

技術實現要素：

為提高自行車的安全性和有效性，本發明提供一種簡單、便捷、人性化的智能自行車車鎖系統。

本發明通過以下技術方案來實現：智能自行車車鎖系統，其特征包括：獨立電源模塊、單片機控制模塊、gps模塊、gsm通信模塊、振動傳感器模塊以及步進電機開鎖模塊；所述gps模塊接收定位信息并將數據發送給單片機；所述gsm通信模塊可以讀發短信，實現用戶與車鎖之間的互動；所述振動傳感器模塊采集振動信息并轉化為電信號，該模塊的輸出連接所述單片機系統；所述步進電機開鎖模塊與單片機系統相連可以控制步進電機的正轉反轉，進而控制車鎖的開關；所述單片機系統的輸出，連接gsm通信模塊；

1)所述獨立電源模塊包括：通過電源轉換lm2596穩壓模塊做降壓處理，使電源降到5v要求電壓，lm2596穩壓模塊使穩定；

2)所述gps模塊包括：芯片gps-neo-6的3腳通過led和電阻r1接3.3v電源，7腳接地，8、9腳通過電阻r4與芯片sma的1腳和芯片ipex的2腳相連，10、12腳接地，11腳與芯片ipex的2腳相連，13腳接地，18腳與芯片24c32的5腳相連，19腳與芯片24c32的6腳相連，20腳與單片機控制模塊的j1接口的1腳相連，21腳與單片機控制模塊的j1接口的2腳相連，22腳接對地紐扣電池并通過二極管d1接對地電容c1，23腳接入3.3v電源，24腳接地；芯片rt9193—33的1、3腳接入5v電源，2腳接地，4腳接對地電容c6，5腳接對地電容c4、c5；芯片24c32的1、2、3、4腳接地，7腳接地和電容c2，8腳接3.3v電源；

3)所述gsm通信模塊包括：sim900a通信模塊，1、2腳分別接到單片機控制模塊的42、43腳，3腳接地，4腳接vcc；

4)所述振動傳感器模塊：芯片lm393的1腳接地，2腳通過電阻r4與單片機控制模塊的31腳相連，3腳接入5v電源，4腳連接電位器r2；振動傳感器并聯電容c1對地連接lm393芯片的5腳；

5)所述步進電機開鎖模塊：包括步進電機驅動板和步進電機，芯片uln2003的1、2、3、4腳分別與單片機的37、36、35、34腳相連，8腳接地，9腳接對地電容連接5v電源，13、14、15、16腳分別通過溫度保險絲rp1、rp2、rp3、rp4與led燈d1、d2、d3、d4相連，步進電機通過j2接口與步進電機驅動板相連；

6)所述單片機控制模塊，采用stc12c5a60s2單片機控制模塊，其電路晶振連接接地電容c7、c8并與單片機控制模塊14、15腳相連，形成振蕩電路；電容c6通過對地電阻r4連接單片機控制模塊4腳，形成復位電路。

本發明的有益效果是：

1)所述一種智能自行車車鎖系統，使用sim900a通信模塊與單片機相連，用戶可以通過短信控制步進電機開鎖模塊，實現自動控制。

2)所述一種智能自行車車鎖系統，采用gps定位技術，用戶可以通過短信隨時獲取自己自行車的位置信息。

3)所述一種智能自行車車鎖系統，使用振動傳感器，可以通過振動的強弱，自動發送報警信息，智能化程度高，無需人為控制。

4)所述一種智能自行車車鎖系統，采用分模塊設計方法，設計沖孔板布線均勻，使整個裝置易于拆卸和組裝。

附圖說明

圖1為智能自行車車鎖系統結構框圖

圖2為系統整體電路原理圖

圖3為單片機控制模塊原理圖

圖4為電源轉換穩壓原理圖

圖5為gps模塊原理圖

圖6為振動傳感器模塊原理圖

圖7為步進電機開鎖模塊原理圖

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式做進一步說明。

如圖1、2所示，本發明所述電路包括：獨立電源模塊、單片機控制模塊、gps模塊、gsm通信模塊、振動傳感器模塊以及步進電機開鎖模塊；gps模塊通過j1接口與單片機相連，將接收到的gps數據發送給單片機，用戶可以通過向gsm通信模塊發送短信得到單片機處理后的gps數據。步進電機開鎖模塊受單片機控制，用戶可以通過向gsm通信模塊發送短信觸發相應不同單片機程序，控制車鎖的開與關。振動傳感器感知振動強弱變化，隨著振動頻率穩定，連接lm393比較器電壓變大并最終超過參考電平，導致輸出電壓翻轉并被單片機察覺這一動作，在車鎖關閉狀態期間會實現振動觸發，相應觸發單片機程序，用戶會收到報警短信通知。

如圖3所示，單片機控制模塊中單片機為stc12c5a60s2。14腳、15腳接有振蕩電路，其中晶振頻率為11.0592mhz。當給單片機加上工作所需直流電源時，振蕩器就開始振蕩起來。振蕩電路的目的是為單片機工作提供所需的時鐘脈沖信號。其中14腳和15腳分別對地接了一個22pf的電容，目的是防止單片機自激。同時在4腳也就是rst端外接了一個復位電路，目的是使單片機上電開始工作時，內部電路從初始狀態開始工作。

如圖4所示，電源轉換穩壓通過電源轉換lm2596穩壓模塊做降壓處理，使電源降到5v要求電壓，lm2596穩壓模塊使穩定，給stc12c5a60s2單片機供電。

如圖5所示，當gps模塊處于定位到位置信息狀態時，led燈閃爍，gps模塊將接收到的gps數據不停發送給單片機，當單片機程序檢測到gsm通信模塊收到“gps”短信時，觸發相應程序，自動將處理后的gps數據以短信形式發送給用戶，供用戶查看。

如圖6所示，振動傳感器產生0～4.7v的模擬電壓，其中隨著振動強度的增大，輸出電壓也隨之增大。當振動增大到一定值時，超過比較器的額定電壓，則發生反轉并向單片機輸入數字信號“0”或“1”。在車鎖處于關閉狀態期間，若單片機接收到來自振動傳感器的低電平信號，則啟動相應單片機程序，自動發短信向用戶報警。

如圖7所示，當單片機程序檢測到gsm通信模塊收到“on”或“off”短信時，單片機控制模塊的37、36、35、34腳輸出高電平，即芯片uln2003的輸入端1、2、3、4腳會接入高電平，芯片uln2003的輸出端16、15、14、13腳會輸出高電平，led燈d1、d2、d3、d4點亮，方便觀察，此時步進電機導通開鎖或關鎖。溫度保險絲rp1～rp4可以在電機電流過大時熔斷，起到保護作用。

上述實施例僅僅是為清楚的說明本發明所做的實施舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。