2024年5月10日发(作者：盈通显卡质量怎么样)

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)实用新型专利

(10)授权公告号

CN 209870613 U

(45)授权公告日

2019.12.31

(21)申请号 2.4

(22)申请日 2019.05.14

(73)专利权人 南京信息工程大学

地址 210044 江苏省南京市江北新区宁六

路219号

(72)发明人 赵益波　陆浩志　陈文元　吴青松　

浦梁昊　赵雨菲　

(74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所

(普通合伙) 32204

代理人 柏尚春

(51).

B62H

5/00

(2006.01)

B62H

5/20

(2006.01)

B60R

25/20

(2013.01)

B60R

25/23

(2013.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图3页

(54)实用新型名称

共享单车的智能锁系统

(57)摘要

本实用新型公开了一种共享单车的智能锁

系统，包括主控模块、电源模块、显示模块、蓝牙

通信模块、矩阵按键模块、继电器模块和蜂鸣器

报警模块；主控模块用于控制系统的运行，显示

模块用于显示人机交互信息，蓝牙通信模块用于

以蓝牙方式连接用户手机和系统进行信息通信，

矩阵按键模块用于用户通过按键向系统输入密

码，继电器模块用于根据主控模块的指令进行车

锁的开关，蜂鸣器报警模块用于发出蜂鸣器警

报。本系统通过设计控制模块及其电路，保障系

统稳定运行，通过蓝牙模块与手机相连接，从而

获取车锁的密码，通过按键和显示屏配合完成开

锁，并使用蜂鸣器可以发出警报，提高了车锁的

使用的便捷性、安全性和智能化，可实现快速且

智能开锁。

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权　利　要　求　书

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1.一种共享单车的智能锁系统，其特征在于：包括主控模块、电源模块、显示模块、蓝牙

通信模块、矩阵按键模块、继电器模块和蜂鸣器报警模块；

所述的主控模块用于控制系统的运行；所述电源模块为系统提供电源；所述显示模块

与主控模块相连，用于显示人机交互信息；所述蓝牙通信模块与主控模块相连，用于以蓝牙

方式连接用户手机和系统进行信息通信；所述矩阵按键模块与主控模块相连，用于用户通

过按键向系统输入密码；所述继电器模块与主控模块相连，用于根据主控模块的指令进行

车锁的开关；所述蜂鸣器报警模块与主控模块相连，用于发出蜂鸣器警报。

2.根据权利要求1所述的共享单车的智能锁系统，其特征在于：所述的主控模块包括

STC89C52单片机、晶振电路和复位电路，所述晶振电路包括了1个晶振、2个33PF电容组成，

与STC89C52单片机的XTAL1、XTAL2控制引脚连接组成一个振荡器。

3.根据权利要求2所述的共享单车的智能锁系统，其特征在于：所述的晶振为

11.0592MHz的晶体。

4.根据权利要求1所述的共享单车的智能锁系统，其特征在于：所述显示模块采用

LCD1602型液晶显示屏。

5.根据权利要求1所述的共享单车的智能锁系统，其特征在于：所述蓝牙通信模块采用

HC-05蓝牙模块。

6.根据权利要求1所述的共享单车的智能锁系统，其特征在于：所述矩阵按键模块采用

4*4规格的矩阵键盘，包括14个按键。

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说　明　书

共享单车的智能锁系统

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技术领域

[0001]

本实用新型涉及一种智能锁系统，特别是涉及一种共享单车的智能锁系统。

背景技术

[0002]

目前共享单车开锁大部分是采用二维码开锁，用户开锁时间较长且依赖手机信

号，给用户带来了不好的体验感，此外二维码还可能被涂改或刻意替换，带来很多不方便甚

至不安全的缺点。还有一部分共享单车锁采用使用密码开锁的机械锁，种类各样，有时还会

出现借车者不知如何解锁的窘况，并且开锁步骤繁琐且时间较长，按键较小，不易操作，还

车之后，如若不手动打乱密码盘，还会造成密码泄漏的情况。所以，共享单车行业需要一种

更加智能、更加方便、更加安全的智能锁系统。

发明内容

[0003]

发明目的：本实用新型要解决的技术问题是提供一种共享单车的智能锁系统，解

决了现有共享单车锁解锁时间长、依赖手机信号、不够安全等不足，通过设计控制模块及其

电路，保障系统稳定运行，通过蓝牙模块与手机相连接，从而获取车锁的密码，通过按键和

显示屏配合完成开锁，并使用蜂鸣器可以发出警报，提高了车锁的使用的便捷性、安全性和

智能化，可实现快速且智能开锁。

[0004]

技术方案：本实用新型所述的共享单车的智能锁系统，包括主控模块、电源模块、

显示模块、蓝牙通信模块、矩阵按键模块、继电器模块和蜂鸣器报警模块；

[0005]

所述的主控模块用于控制系统的运行；所述电源模块为系统提供电源；所述显示

模块与主控模块相连，用于显示人机交互信息；所述蓝牙通信模块与主控模块相连，用于以

蓝牙方式连接用户手机和系统进行信息通信；所述矩阵按键模块与主控模块相连，用于用

户通过按键向系统输入密码；所述继电器模块与主控模块相连，用于根据主控模块的指令

进行车锁的开关；所述蜂鸣器报警模块与主控模块相连，用于发出蜂鸣器警报。

[0006]

进一步的，所述的主控模块包括STC89C52单片机、晶振电路和复位电路，所述晶振

电路包括了1个晶振、2个33PF电容组成，与STC89C52单片机的XTAL1、XTAL2控制引脚连接组

成一个振荡器。

[0007]

进一步的，所述的晶振为11.0592MHz的晶体。

[0008]

进一步的，所述显示模块采用LCD1602型液晶显示屏。

[0009]

进一步的，所述蓝牙通信模块采用HC-05蓝牙模块。

[0010]

进一步的，所述矩阵按键模块采用4*4规格的矩阵键盘，包括14个按键。

[0011]

有益效果：本系统的主要优点包括：

[0012]

(1)本系统的控制模块及其电路具有运行速度高、功耗低的特点，电路设计保障了

控制模块的稳定运行，更加适合应用在共享单车智能锁中；

[0013]

(2)相比于一般的共享单车锁需要扫描二维码才能进行解锁，而二维码容易被人

为撕掉或是被别人贴上其他二维码冒充，本系统利用蓝牙模块连接获取密码，按键解锁，安

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全且时间缩短，不需要扫描二维码；

[0014]

(3)相比于现有按键解锁的车锁没有显示模块，在嘈杂的环境中，按键的声音也不

易听到，本系统设置有显示屏，可以在按键时同时确认所按密码是否正确，节省解锁时间，

并且显示屏还可以用于其他人车信息的交互；

[0015]

(4)本系统设置蜂鸣报警模块，连续输错若干次密码后会进行报警，减少车辆的被

盗用的风险。

[0016]

所以，本实用新型具有智能化、安全度高、简单便捷等特点，其目的明确、市场潜力

巨大，具有较好的实用价值，适合大面积的推广和使用。

附图说明

[0017]

图1是本实施例的系统结构图；

[0018]

图2是本实施例的电路连接图；

[0019]

图3是本实施例的使用过程图。

具体实施方式

[0020]

本实施例提供的共享单车智能锁系统的结构如图1所示，包括STC89C52单片机(主

控模块)、电源模块、显示模块、蓝牙模块、矩阵按键模块、继电器模块和蜂鸣器报警模块。所

述STC89C52单片机(主控模块)，运行速度是传统的10倍左右，可进行擦写和修改，超大容量

的程序存储器，增加可随时对单片机进行程序烧写的串口，40个端口内含32个可控制端口，

自带数模转换，1280字节RAM，对开发设备要求较低；所述显示模块采用LCD1602型液晶显示

屏，它的屏幕是一块点阵型液晶模块，并且它是一款既可以显示汉字和字符，又能显示图形

的显示器。同时，其电路结构和模块的接口方式简单，使用方便，功耗低，也易于操作，人机

交互界面可构成为显示内容较多的界面；所述蓝牙模块应用HC-05蓝牙，采用标准的蓝牙

V2.0协议，适用范围广，用户可选择任意波特率。该蓝牙模块会的输入和输出端会与单片机

相连接，而通过该蓝牙模块相互发送数据的两设备之间要事先设定好AT模式(上电之后会

快闪，而在连接之后会慢闪，表示已进入AT指令)。共享单车智能锁系统可以通过它实现与

手机app之间进行无线连接，从而获得车锁密码，实现最终的开锁；所述矩阵按键模块采用

4*4规格的矩阵键盘，它有14个按键，但却只占用单片机8个I/O口，大大减少了I/O口资源的

浪费。而在应用矩阵键盘时，需要注意连接排阻来增强I/O口的驱动能力。矩阵键盘可通过

行列扫描的方式实现按键的读取，而又因为单片机的I/O口具有线与功能，所以当按下一个

按键时，行和列都有一根线被线与，所以通过运算就可以得出按键的坐标从而判断按键的

键值；所述继电器模块作为单车的车锁开关，它的两端分别连接整个电路的正极和负极，输

出引脚连接单片机地P3.7引口。继电器会根据输入的信号从而发生变化，来控制电路的断

开或接通，也就相对应于共享单车车锁的开与关；所述蜂鸣器报警模块需要连接三极管来

控制是否开启，即蜂鸣器的正负极需分别连接至系统的VCC端和三极管的正极。而三极管的

正极则要连接至GND端，基极连接至单片机的P2.0端口。一旦基极导通，则蜂鸣器会发出蜂

鸣声。也就是单车车锁密码一旦输入发生多次错误，那么车锁会立即锁上，蜂鸣器发出警

报。

[0021]

本实施例智能锁系统的硬件电路设计如图2所示，具体实现如下：

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[0022]

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单片机：采用STC89C52单片机,其最小系统包括单片机、晶振电路、复位电路和所

需电源。此单片机属于进化版高运行速度、超低功耗的8051单片机，其改进后的突出优点

为：增设了一个通讯口，运行速度是普通版51单片机的10倍左右，8路10位A/D 数模转换,

60K大容量的ROM，两个带PWM功能的定时器，分内外两个时钟源，供电电压为3V时频率为8-

12兆赫兹，供电电压为5V时频率为11-15.5兆赫兹。主要功能是控制着整个系统的运行。

[0023]

复位电路：其功能主要是假如在程序运行过程中单片机若受到某种因素影响，这

时候，程序运行会发生错乱，那么需要按下复位电路才可进行程序的重新执行。

[0024]

晶振电路：主要由一个晶振、两个电容(33PF)组成，与单片机的XTAL1(19)、XTAL2

(18) 两个反相器控制引脚以及电容的连接组成一个振荡器。它是系统时钟信号的主要来

源，在一定程度上决定着单片机系统的运行速度。选用11.0592M晶体，可以获得一个更加准

确的通信频率，将系统的运行速度最优化。

[0025]

电源电路：为整个系统提供了外部电源。为防止51单片机程序跑飞，采用5v的电压

为系统提供稳定电源。

[0026]

按键模块：采用了4*4规格的矩阵键盘，其最大优点就是在很大程度上节省了单片

机I/O端口资源。通过连接排阻(即将若干个参数完全相同的电阻集中封装组合在一起) 来

增强I/O端口的驱动能力。其原理是：通过行列扫描的方式实现按键的读取，在没有按键按

下的时候，按键的行线会处于高电平的状态，而在有按键按下的时候，行线与列线相连接的

电平会决定有哪个按键处于按下的状态。用户通过按键模块按下按键输入密码，可实现车

锁的即开，这也就是它的主要功能。

[0027]

通信模块：采用HC-05蓝牙，接收端RXD连接其他设备的发送端TXD，而发送端TXD

则连接其他设备的接收端RXD，GND端接电源负极，在进入AT模式时使能端EN则要和 3.3V电

压相连。该蓝牙的主要功能即是使手机和单车在用户需要借车时相连接，实现数据的相互

接收，用户可以快速且便捷地获得密码，从而完成解锁。

[0028]

显示模块：采用LCD1602液晶显示屏，具有电路结构简单、显示信息量大、价格便

宜、功耗低等优点。它有16个引脚，其中E、W、RS分别与单片机的P2.7、P2.6和P2.5 口相连

接，作为三个控制端口；D0～D7端口分别与单片机上的P0.0～P0.7端口相连接； VL是液晶

显示偏压信号或者是对比度调节端；当使能端E和读/写选择端R/W为低电平，控制端RS为高

电平时，程序就选择数据寄存器；当使能端E、读/写选择端R/W和控制端RS都为低电平时，程

序就选择指令寄存器。LCD1602会在在程序开始后首先要进行信号检测，通过5ms的延时检

测是否清屏并显示，再显示光标移动的设置和开机光标的设置，显示程序结束。其主要功能

是显示用户当前所获取的密码以及输入密码等信息。

[0029]

继电器模块：这一部分主要用来作为车锁的开关，它会根据用户输入的密码，即信

号的变化，来控制电路的断开或连接，从而控制着车锁的开与关。具有反应灵敏、快速等优

点。它的两端分别为VCC和GND，分别连接整个电路的正极和负极，输出引脚连接单片机的

P3.7口，实现继电器相应的断开和接通。在继电器接通时，控制单车开锁，反之，则车锁关

闭。

[0030]

蜂鸣器报警模块：具有反应灵敏、声响大等优点。它需要连接三极管来控制是否开

启，即蜂鸣器的正负极需分别连接至系统的VCC端和三极管的正极。而三极管的正极则则要

连接至GND端，基极连接至单片机的P2.0端口。一旦基极导通，则蜂鸣器会发出蜂鸣声。也就

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是单车车锁密码一旦输入发生多次错误，那么车锁会立即锁上，蜂鸣器发出警报。

[0031]

智能锁系统的工作流程是:首先，电池输出5v电压为整个系统上电，此时，LCD1602

液晶显示屏和串口会进行初始化。当用户需要借用共享单车时，需要掏出手机，打开蓝牙，

而车锁中的蓝牙模块会初始化蓝牙，蓝牙模块指示灯亮起，在手机上按下搜索设备，选择与

单车中相对应的蓝牙设备名称，再输入PIN码，则手机和车锁蓝牙配对成功，那么，车锁蓝牙

会发送相应密码。用户在获得密码后，通过矩阵按键模块按下得到的密码，显示模块会读入

密码信息，并给予显示，若密码输入正确，则控制着车锁的继电器模块会被接通，则车锁打

开，用户可以骑行。而如果用户连续三次输错密码，即超出预先在程序中设定的报警值，此

时，显示模块三次读入密码信息不正确，那么蜂鸣器模块的基极会被导通，蜂鸣器会发出警

报。

[0032]

本系统的工作过程如图3所示，开始工作后具体的流程是：首先，电源模块利用三

节电池输出5v电压为整个系统上电，此时，LCD1602液晶显示屏和串口进行初始化，而蓝牙

模块在系统上电后，会初始化蓝牙，按下搜索设备后，会搜索对应的设备，选择设备后，点击

连接，输入相应的PIN码，然后蓝牙设备会与手机匹配，匹配成功后即可发送相应的命令。

LCD1602则要进行信号检测，通过5ms的延时检测是否清屏并显示，再显示光标移动的设置

和开机光标的设置，显示程序结束。再读取按键，对密码信息进行选择判断，正确，则车锁打

开，完成解锁；若输错密码超过三次及以上，车子自动报警，经过这一系列的程序执行，最终

可实现共享单车的智能开锁。

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图1

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图2

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图3

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