基于物聯網的智能安防自行車鎖的制作方法

本發明涉及自行車、IC集成電路、太陽能光伏發電、智能傳感器和低功耗藍牙技術領域，具體是一種基于物聯網的智能安防自行車鎖。

背景技術：

在現有專利中，授權公開號為CN205243205U的一種電機藍牙自行車鎖，它屬于自行車技術領域。包括鎖上蓋、鎖下蓋、鎖體、鎖環、電池組、電機、藍牙控制板、主控板、電機驅動板和按鈕板，鎖上蓋和鎖下蓋相互匹配，鎖體和鎖環相連，該鎖體和電池組均安裝在鎖下蓋內，電機、藍牙控制板、主控板、電機驅動板和按鈕板均固定在鎖下蓋內，主控板分別與藍牙控制板和電機驅動板相連，電機通過電機驅動板驅動，藍牙控制板和電機連接。其結構合理，安裝和拆卸方便，安全可靠，智能化程度高。該發明專利一種電機藍牙自行車鎖產品結構復雜，實際操作起來繁瑣，不能快捷高效的進行自行車的解鎖與上鎖，而且該藍牙自行車鎖只是在傳統自行車鎖的基礎上加上智能化元素，在某種意義上來說智能化程度不高。

授權公開號為CN204531700U的 一種帶有藍牙功能的壓力式報警自行車鎖，在鎖體內設有藍牙控制電路板和兩個關于鎖體中心對稱的鎖舌外殼，在鎖舌外殼內設有鎖桿槽、鎖舌復位彈簧及主動齒輪，該主動齒輪安裝在電機的輸出軸上，鎖舌的后部為齒輪，在鎖舌后設有復位彈簧，在鎖桿槽的頂部有一報警墊圈，在鎖舌外殼內有一孔處于報警墊圈的下方，鎖桿上有與鎖舌匹配的凹槽；所述膠套的一端有螺釘一，另一端有螺釘二，鎖體中裝有備用電池倉與揚聲器，膠套內表面緊貼膠套感應層，鎖桿的外表面緊貼鎖桿感應層且在鎖桿感應層上有凸塊。采用藍牙與步進電機組合的結構，且采用感應壓力接觸的報警方式。緊跟當下時代發展趨勢，成本低，效果好。該發明專利一種帶有藍牙功能的壓力式報警自行車鎖產品結構非常復雜，因為采用的是感應壓力接觸的報警方式很少容易受環境的影響，實際操作起來存在很大的問題，并且該自行車鎖物理結構環節復雜，各部分的銜接度有待考證。

集成電路（integrated circuit）是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然后封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型結構；其中所有元件在結構上已組成一個整體，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進了一大步。它在電路中用字母 “IC”表示。電子集成技術按工藝方法分為以硅平面工藝為基礎的單片集成電路、以薄膜技術為基礎的薄膜集成電路和以絲網印刷技術為基礎的厚膜集成電路。

太陽能光伏發電是根據光生伏特效應原理，利用太陽電池將太陽光能直接轉化為電能。不論是獨立使用還是并網發電，光伏發電系統主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構成，但不涉及機械部件，所以，光伏發電設備極為精煉，可靠穩定壽命長、安裝維護簡便。理論上講，光伏發電技術可以用于任何需要電源的場合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級電站，小到玩具，光伏電源可以無處不在。

智能傳感器（intelligent sensor）是具有信息處理功能的傳感器。智能傳感器帶有微處理機，具有采集、處理、交換信息的能力，是傳感器集成化與微處理機相結合的產物。與一般傳感器相比，智能傳感器具有以下三個優點：通過軟件技術可實現高精度的信息采集，而且成本低；具有一定的編程自動化能力；功能多樣化。

低功耗藍牙(BLE)技術是低成本、短距離、可互操作的魯棒性無線技術，工作在免許可的2.4GHz ISM射頻頻段。它從一開始就設計為超低功耗(ULP)無線技術。它利用許多智能手段最大限度地降低功耗。低功耗藍牙技術采用可變連接時間間隔，這個間隔根據具體應用可以設置為幾毫秒到幾秒不等。另外，因為BLE技術采用非常快速的連接方式，因此平時可以處于“非連接”狀態（節省能源），此時鏈路兩端相互間只是知曉對方，只有在必要時才開啟鏈路，然后在盡可能短的時間內關閉鏈路。

低功耗藍牙技術的三大特性成就了ULP性能，這三大特性分別是最大化的待機時間、快速連接和低峰值的發送/接收功耗。低功耗藍牙技術“完成”一次連接(即掃描其它設備、建立鏈路、發送數據、認證和適當地結束)只需3ms；而標準藍牙技術完成相同的連接周期需要數百毫秒。再次提醒，無線開啟時間越長，消耗的電池能量就越多。低功耗藍牙技術還能通過兩種其它方式限制峰值功耗：采用更加“寬松的”射頻參數以及發送很短的數據包。兩種技術都使用高斯頻移鍵控(GFSK)調制，但低功耗藍牙技術使用的調制指數是0.5，而標準藍牙技術是0.35。0.5的指數接近高斯最小頻移鍵控(GMSK)方案，可以降低無線設備的功耗要求。更低調制指數還有兩個好處，即提高覆蓋范圍和增強魯棒性。低功耗藍牙技術使用非常短的數據包——這能使硅片保持在低溫狀態。因此，低功耗藍牙收發器不需要較耗能的再次校準和閉環架構。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種基于物聯網的智能安防自行車鎖，以解決現有技術存在的問題。

本發明的技術方案如下：

一種基于物聯網的智能安防自行車鎖，其特征在于：包括有自行車、安裝在自行車前后側的轉向燈、安裝在自行車把手上的且與轉向燈相連接的轉向開關、安裝在自行車前輪的轉向角度傳感器和加速度傳感器、IC集成電路板、太陽能電池板、步進電機和移動終端，所述的自行車在其后輪右側的支架上固定焊接有支撐架，所述的IC集成電路板和步進電機分別固定安裝在所述支撐架上，所述步進電機的主軸上套裝有固定塊，所述的固定塊上設有橫向通孔并套裝有鎖桿；所述的自行車在其后輪左側的支架上固定焊接有鎖座，所述的鎖座上設有與所述鎖桿相配合的鎖孔；所述的IC集成電路板上集成有CPU、藍牙模塊、A/D轉換電路、語音提示模塊、可充電電源模塊和繼電器；所述的CPU分別與所述轉向角度傳感器和加速度傳感器相連接，與所述轉向燈相連接，與所述語音提示模塊相連接，通過A/D轉換電路與所述藍牙模塊相連接，通過繼電器與所述步進電機相連接，所述的藍牙模塊與所述移動終端進行無線通信；所述的太陽能電池板分別設置于所述自行車的前、后方，并位于所述自行車的騎坐區域的下方，同時與所述可充電電源模塊相連接。

所述的基于物聯網的智能安防自行車鎖，其特征在于：所述的IC集成電路板采用CC3200LanuchPad開發板。

所述的基于物聯網的智能安防自行車鎖，其特征在于：所述的藍牙模塊采用CC2541芯片。

所述的基于物聯網的智能安防自行車鎖，其特征在于：所述的可充電電源模塊采用鋰電池。

本發明的有益效果：

1、本發明采用獨特新穎的自行車車鎖模式，利用IC集成電路技術能夠實現該自行車車鎖微小型化、低功耗、智能化；并且自主設計的IC集成電路板不僅能夠實現移動終端遠程驅動步進電機，而且能夠實現太陽能電池板和鋰電池的交互式充放電效應，太陽能電池板和鋰電池的交互式使用，解決了傳統智能自行車鎖需定期更換電池的問題。

2、本發明從產品物理結構，技術參數，技術應用等層面進行突破性的技術革新，與現有的其他產品相比，很大程度上的實現了自行車的完全鎖定；將自主設計的IC集成電路板和改裝的步進電機引入到車鎖中，利用移動終端通過低功耗藍牙遠程驅動步進電機簡單高效的實現了自行車的上鎖與解鎖。

3、本發明中轉向燈和智能傳感器的使用，一方面能夠實現用戶手動操縱安裝在自行車把手上的轉向開關，另一方面智能傳感器能夠根據用戶在騎行過程中轉彎的角度和加速度進行智能開啟轉向燈；與此同時語音提示模塊的使用，能夠為用戶提供溫馨舒適的服務。

4、本發明成功的解決了現有技術存在的問題同時推陳出新，研發探索出一套全新的技術方案，最終真正的實現了智能物聯，在物聯網革命浪潮下，也推動了自行車鎖的一種進步與革新。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖。

圖2為本發明控制原理框圖。

具體實施方式

參見圖1、2，一種基于物聯網的智能安防自行車鎖，包括有自行車1、安裝在自行車1前后側的轉向燈、安裝在自行車1把手上且與轉向燈相連接的轉向開關、安裝在自行車1前輪的轉向角度傳感器和加速度傳感器、IC集成電路板、太陽能電池板9、步進電機2和移動終端，自行車1在其后輪右側的支架3上固定焊接有支撐架4，IC集成電路板和步進電機2分別固定安裝在支撐架上，步進電機2的主軸上套裝有固定塊5，固定塊5上設有橫向通孔并套裝有鎖桿6；自行車1在其后輪左側的支架7上固定焊接有鎖座8，鎖座8上設有與鎖桿6相配合的鎖孔；IC集成電路板上集成有CPU、藍牙模塊、A/D轉換電路、語音提示模塊、可充電電源模塊和繼電器；CPU分別與轉向角度傳感器和加速度傳感器相連接，與轉向燈相連接，與語音提示模塊相連接，通過A/D轉換電路與藍牙模塊相連接，通過繼電器與步進電機2相連接，藍牙模塊與移動終端進行無線通信；太陽能電池板9分別設置于自行車1的前、后方，并位于自行車1的騎坐區域的下方，同時與可充電電源模塊相連接。

本發明中，IC集成電路板采用CC3200LanuchPad開發板。

藍牙模塊采用CC2541芯片。

可充電電源模塊采用鋰電池。

當用戶通過移動終端連接藍牙模塊，最終能夠實現驅動步進電機2的正轉與反轉，進而實現自行車1的上鎖與解鎖功能。同時當自行車1處于上鎖狀態時，語音提示模塊會發出“你的愛車已上鎖”提示音，當自行車1處于解鎖狀態時，語音提示模塊會發出“你的愛車已解鎖” 提示音。

太陽能電池板9能夠將光能高效的轉化成電能，一方面可以直接給IC集成電路板供電，另一方在電能轉化過多時可用于向鋰電池充電，實現交互式的充放電效應。

IC集成電路板和步進電機2高度集成化，實現微型化一體，不需要復雜的線路連接就可以實現硬件電路的所有功能。

步進電機2經過自主改裝，通過驅動步進電機2能夠帶動固定塊5上的鎖桿6的前進與后退，并且鎖桿6前進能夠伸進與其相對應的鎖孔中，進而實現自行車1的完全鎖定。

以下結合附圖對本發明作進一步的說明：

本發明實現了移動終端（智能手機）通過藍牙發送指令就可以與IC集成電路板進行通信，進而將藍牙的指令通過與IC集成電路板連接步進電機的線路進行傳輸，驅動步進電機正轉與反轉，從而能實現自行車的上鎖與解鎖。

本發明對普通自行車進行改裝，在自行車后輪的左、右兩側支架分別焊接有部分裝置用于實現自行車的上鎖與解鎖；左側的焊接的是帶有鎖孔的鎖座，右側焊接的是支撐架，用來安裝步進電機，從而構成了普通自行車車鎖的原型。

步進電機經過自主改進，在步進電機的主軸上套裝固定塊，并且固定塊與用于安裝步進電機的支撐架之間有一定的間隙，防止存在摩擦，有利于步進電機帶動鎖桿前進與后退，進而實現自行車的解鎖與上鎖。

太陽能電池板的發電方式有兩種方式，一種是光—熱—電轉換方式，另一種是光—電直接轉換方式。

本發明采用的是光—電直接轉換方式，該方式是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉換成電能，光—電轉換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應而將太陽光能直接轉化為電能的器件，是一個半導體光電二極管，當太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產生電流。

本發明中轉向燈和智能傳感器的使用，一方面能夠實現用戶手動操縱安裝在自行車把手上的轉向開關，另一方面智能傳感器能夠根據用戶在騎行過程中轉彎的角度和加速度進行智能開啟轉向燈；與此同時語音提示模塊的使用，能夠為用戶提供溫馨舒適的服務；兩者的結合為用戶的使用便捷以及安全提供了可能，智能化的同時也順應了用戶的需求。

本發明將自主設計的IC集成電路板和改裝的步進電機引入到車鎖中，利用移動終端通過低功耗藍牙遠程驅動步進電機，簡單高效的實現了自行車的上鎖與解鎖。IC集成電路技術和太陽能光伏發電技術的引入對整個自行車車鎖的實現起到了決定性的作用，利于實施與推廣。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征及本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明的要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。