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编号：
T1672405M
设计简介：
本设计是基于STM32的自行车智能车锁，主要实现以下功能：
1.通过18650锂电池供电，可对电池进行充电
2.可通过姿态传感器检测自行车是否倾倒，倾倒报警
3.通过继电器开关表示开锁关锁
4.可通过GPS模块获取定位
5.通过WIFI模块连接云平台，远程查看定位以及开关锁
电源： 充放电模块升压至5V（HB001）
传感器：姿态传感器（MPU6050）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：有源蜂鸣器、继电器
通信模块：WIFI模块（ESP8266-12F）
标签：STM32、OLED12864、HB001、MPU6050、有源蜂鸣器、继电器、ESP8266-12F
题目扩展：智能停车场地锁、智能门锁、智能门禁系统
基于单片机的自行车智能车锁设计
一、主控部分
核心：STM32F103 单片机
功能：获取输入数据、内部处理、控制输出
二、输入部分
- GPS 模块：获取自行车当前定位信息
- 姿态传感器：检测自行车是否倾倒
- 充电电源模块：为整个系统充电供电
- 电池模块：作为系统供电储备，配合充电电源模块实现持续供电
三、输出部分
- OLED 显示模块：显示自行车的位置、姿态及开锁状态
- 继电器控制模块：实现自行车智能车锁的开锁与关锁控制
- 蜂鸣器报警模块：监测到自行车倾倒时，触发蜂鸣器报警提醒
- WIFI 模块：连接云平台，支持远程查看自行车定位及远程控制开锁、关锁
第 5 章 实物调试
5.1 整体实物构成
该自行车智能车锁设计的主要硬件包含作为控制核心、协调各模块运行的主控芯片，为系统提供电力支持的锂电池及配套电源电路；用于实现远程通信与数据传输的 WIFI 模块；负责获取车辆位置信息的 GPS 模块；可检测车辆姿态、触发异常报警的陀螺仪传感器；依据指令执行开关锁动作的继电器及驱动电路；能直观显示车锁状态、电量等信息的 OLED 显示屏，还有辅助系统调试与运行的复位按键、调试接口等，各硬件协同工作，保障智能车锁功能实现。整体实物如图 5-1 所示：
图 5-1 整体实物图
5.2 倾倒监测功能测试
自行车智能车锁的倾倒功能依靠电路板上的陀螺仪传感器来实现。当自行车发生倾倒时，陀螺仪传感器会检测到车体姿态的变化，将其转化为电信号并传输给主控芯片。主控芯片对信号进行处理和判断，确认是异常倾倒情况后，通过通信模块将 “倾倒” 信息发送至手机 APP 端，在手机屏幕上显示 “倾倒” 提示，提醒车主车辆出现异常；同时，主控芯片还可能控制蜂鸣器等发声部件发出警报，以威慑潜在的破坏者，此外，该功能还可与继电器等执行部件配合，在必要时自动锁定车锁，防止车辆被盗，从而有效保障自行车停放和使用过程中的安全。倾倒监测功能测试图如下图 5-2 所示。
图 5-2 倾倒监测功能测试图
5.3 开关锁功能测试
自行车智能车锁的开关锁功能，由硬件与软件协同实现。手机 APP 作为交互端，用户点击 “开锁”“关锁” 按钮，指令经网络（依赖车锁的通信模块）传输至主控芯片。主控芯片接收指令后，控制继电器电路动作，驱动车锁机械结构完成开闭。同时，车锁状态（如关锁、开锁）会同步反馈至 APP 和硬件显示屏，让用户实时知晓，实现便捷、可视化的远程 / 本地开关锁操控，保障使用安全与体验。开关锁功能图如下图 5-3 所示：
图 5-3 开关锁功能测试图
第 6 章 软件调试
6.1 软件介绍
Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件界面如图 6-1 所示：
图 6-1 软件界面图
6.2 车状态监测功能测试
系统通过姿态传感器检测自行车姿态，判断是否倾倒，同时借助 GPS 模块获取定位信息（纬度 N31.553、经度 E117.20），并将姿态（正常 / 倾倒）、定位及车锁状态（关锁 / 开锁）等信息在 OLED 显示屏和虚拟终端显示，还能通过 WIFI 模块将这些车状态数据上传至云平台，实现远程查看，若检测到自行车倾倒，蜂鸣器会报警，以此完成对车状态的全面监测。车状态监测功能测试图如下图 6-2 所示。
图 6-2 车状态监测功能测试图
6.3 报警功能测试
系统通过倾倒触发开关检测自行车姿态，当检测到倾倒时，会在 OLED 显示屏和虚拟终端显示 “姿态：倾倒”，同时蜂鸣器报警，以此实现倾倒报警功能，及时提醒用户自行车的异常状态。报警功能图如下图 6-3 所示：
图 6-3 报警功能测试图
设计说明书部分资料如下
设计摘要：
本项目旨在设计一款基于STM32的自行车智能车锁，以满足现代自行车使用中对于便捷性与安全性的需求。车锁采用电池供电的方式，确保其能独立稳定工作，摆脱外部电源的限制。
该智能车锁具备独特的检测功能，当检测到自行车发生倾倒情况时，会立即触发报警机制，及时提醒车主关注车辆状态，有效防止车辆被盗或意外受损。其核心的锁具控制通过继电器实现开关锁操作，稳定且可靠。
尤为突出的是，车锁集成了GPS定位系统，能够精准获取车辆所在位置，并将相关定位信息实时显示在手机APP端，方便车主随时随地掌握车辆行踪。同时，车主还可借助手机APP实现远程开关锁功能，极大地提升了使用的便捷性，为自行车的智能化管理提供了一种高效实用的解决方案。
关键词：智能车锁；单片机；STM32
字数：10000+
目录：
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容与方法
1.4 论文章节安排
第2章 系统总体分析
2.1 系统总体框图
2.2系统主控方案选型
2.3显示方案选择
2.4通信模块选择
第3章 系统电路设计
3.1 系统总体电路组成
3.2 主控电路设计
3.3 电源电路设计
3.4 MPU6050模块电路设计
3.5 显示模块电路设计
3.6 继电器模块电路设计
第4章 系统软件设计
4.1 系统软件介绍
4.2 主程序流程图
4.3显示函数流程图
4.4处理函数流程设计
第5章 实物调试
5.1 整体实物构成
5.2 倾倒监测功能测试
5.3 开关锁功能测试
第6章 软件调试
6.1 软件介绍
6.2 车状态监测功能测试
6.3 报警功能测试
第7章 总结
参考文献
致谢
