技術(shù)集成的校園公共自行車管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

馮雪蘭

摘 要：隨著各院校招生數(shù)量不斷增加，學(xué)校規(guī)模在不斷擴(kuò)大。在這種情況下，校內(nèi)師生的出行問題就成了院校較為重視的問題之一。針對這一點(diǎn)，主要對技術(shù)集成的校園公共自行車管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：技術(shù)集成；校園公共自行車；管理系統(tǒng)；ZigBee

中圖分類號：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.110

“校園公共自行車”這一理念的提出，不僅為院校內(nèi)師生出行提供了相應(yīng)的出行工具，同時(shí)也是“低碳環(huán)?！崩砟畹捏w現(xiàn)。正因?yàn)槿绱?，很多院校都安排了相?yīng)的自行車點(diǎn)，以此來為校內(nèi)師生提供出行工具。但是，在具體實(shí)踐過程中，校園公共自行車本身也存在著一定的問題，就比如說，在使用過程中很難掌握車輛狀態(tài)，部分學(xué)生借車不還等。而為了有效避免這些現(xiàn)象的發(fā)生，學(xué)校就需要對公共自行車進(jìn)行管理。為了有效提高管理質(zhì)量，筆者將對自行車管理系統(tǒng)進(jìn)行具體分析。

1 公共自行車管理系統(tǒng)組成與運(yùn)行原理

在對校園公共自行車管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，其管理系統(tǒng)主要有5個(gè)部分，分別是現(xiàn)場監(jiān)控單元、校園有線局域網(wǎng)、ZigBee校區(qū)傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)倉庫和監(jiān)控平臺。而在實(shí)際運(yùn)行過程中，這一管理系統(tǒng)主要是將無線網(wǎng)絡(luò)和有線局域網(wǎng)結(jié)合在一起，這樣就能有效地完成數(shù)據(jù)傳輸，從而能最大程度地降低系統(tǒng)構(gòu)建的經(jīng)濟(jì)成本，同時(shí)也能提高組網(wǎng)的靈活性。而在這一系統(tǒng)中，現(xiàn)場監(jiān)控單元的主要作用就是對自行車存取這一方面進(jìn)行管理，在具備這一單元后，一旦用戶成功借出或歸還自行車，其中所存在的微控制器就會將用戶編碼、車輛編碼、存車點(diǎn)編碼、借還狀況等信息都一起發(fā)送到終端，管理人員最終能及時(shí)、有效地掌握這些數(shù)據(jù)。在實(shí)現(xiàn)過程中，現(xiàn)場監(jiān)控平臺的核心控制器主要使用了性能較高的STM32微控制器。這與傳統(tǒng)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)有著較大的差異。使用這一控制器能夠最大程度地減輕終端傳輸節(jié)點(diǎn)的工作負(fù)擔(dān)，讓其能夠有效地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息傳輸。

2 校園公共自行車管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在對校園公共自行車管理系統(tǒng)硬件方面進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，主要需要對以下幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)：①ZigBee傳輸模塊的設(shè)計(jì)。在對自行車ZigBee傳輸模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，為了保證ZigBee網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，在對這一模塊各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，可以使用Chipcon公司所生產(chǎn)的CC2430F64芯片。這樣就能真正實(shí)現(xiàn)嵌入式ZigBee應(yīng)用的片上系統(tǒng)，并且在應(yīng)用這一芯片之后，只需要較少的外圍器件就能有效地滿足組網(wǎng)的需求，而且其還具有較多的工作模式，能夠最大程度地滿足系統(tǒng)對功耗這方面的需求。②監(jiān)控單元的設(shè)計(jì)。在對現(xiàn)場監(jiān)控單元硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，每一個(gè)存車點(diǎn)都存在相應(yīng)的監(jiān)控單元，并且每個(gè)監(jiān)控單元都能對一輛自行車的存取工作進(jìn)行控制，同時(shí)將串口與終端傳輸節(jié)點(diǎn)連接在一起，這樣就能形成相應(yīng)的多機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。③微控制器模塊設(shè)計(jì)。在對微控制器模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，主要采用ST公司所生產(chǎn)的控制器STM32F205ZCT6。這一控制器有著較為良好的性能，工作頻率較高，并且通信接口也較多。④讀卡器設(shè)計(jì)。在對讀卡器進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，其NFC通信芯片具體使用PN532這一具備較高集成化的非接觸式通信收發(fā)器。在使用過程中，其工作頻率能夠達(dá)到13.56 MHz，并且有6種不同的運(yùn)行模式。⑤LCD顯示模塊設(shè)計(jì)。在對LCD顯示模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，其顯示控制器主要選用芯片ILI9320，然后將其與微控制器的FSMC接口連接在一起，這樣就能有效地顯示相應(yīng)的操作信息。⑥電磁鎖及其電源模塊設(shè)計(jì)。在對電磁鎖及其電源模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，兩者都可以使用威宜斯公司所生產(chǎn)的產(chǎn)品。

3 校園公共自行車管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在對校園公共自行車管理系統(tǒng)軟件方面進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，主要需要對以下幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)：①現(xiàn)場監(jiān)控單元。在對這一單元軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，所采用的方式依然是傳統(tǒng)的“等待+中斷”，這樣就能在一定程度上減少移植操作系統(tǒng)所帶來的內(nèi)存消耗問題。應(yīng)用這一軟件設(shè)計(jì)方式，現(xiàn)場監(jiān)控單元主程序在完成硬件初始化操作之后，就會及時(shí)進(jìn)入到低功耗這一模式當(dāng)中，最終等待中斷子程序這一現(xiàn)象的發(fā)生。②ZigBee協(xié)議棧的移植。在對校園公共自行車管理系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，為了最大程度地降低建立ZigBee這一網(wǎng)絡(luò)的難度，在對其軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都移植了基于ZigBee2006標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議棧Z-Stack。在使用這一協(xié)議的過程中，用戶可以直接調(diào)用，并且還能最大程度地增強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)的安全性，確保整個(gè)系統(tǒng)在使用過程中的可靠性。③LwIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的移植。在管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，雖然STM32F207VCT6內(nèi)部已經(jīng)集成了相應(yīng)的以太網(wǎng)控制器，但是其所實(shí)現(xiàn)的功能僅僅是MAC層的功能，所以，在軟件設(shè)計(jì)過程中，為了能夠有效地和接入互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通信，還需要移植相應(yīng)的TCP/IP協(xié)議棧，而其中較為適合的就屬LwIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。因?yàn)樵搮f(xié)議本身就屬于一種輕量級的協(xié)議棧，在使用過程中只需要少量的內(nèi)存，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)過程中十分適合。④數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計(jì)。在對管理系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，數(shù)據(jù)倉庫這一部分屬于較為關(guān)鍵的部分，其主要的作用就是存儲整個(gè)系統(tǒng)會使用到的數(shù)據(jù)。這一部分設(shè)計(jì)是否合理會直接對系統(tǒng)的運(yùn)行造成影響。因此，在對其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，一定要按照系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)的實(shí)際情況進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文主要對技術(shù)集成的校園公共自行車管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，通過對系統(tǒng)組成部分與運(yùn)行原理進(jìn)行相關(guān)概述，然后提出該系統(tǒng)硬件和軟件方面的具體設(shè)計(jì)，以期能夠有效提高校園公共自行車管理的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]于寶堃，胡瑜，尤琦涵.多技術(shù)集成的校園公共自行車管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2016，16（5）：57-60.

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〔編輯：劉曉芳〕