一、系統(tǒng)概述
該自行車智能系統(tǒng)提供以下主要功能：
1.GPS 定位與導(dǎo)航：實時獲取自行車位置，支持導(dǎo)航功能。
2.防盜報警：通過傳感器檢測自行車的移動或振動，當(dāng)檢測到異常時觸發(fā)報警。
3.數(shù)據(jù)顯示：通過顯示屏實時顯示速度、距離、時間、GPS 位置等信息。
4.無線連接：通過藍(lán)牙或 Wi-Fi 將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)應(yīng)用，實現(xiàn)更豐富的功能。
二、所需硬件組件
1.ESP32 開發(fā)板具有強(qiáng)大的處理能力和豐富的接口，支持 Wi-Fi 和藍(lán)牙。
2.GPS 模塊推薦使用 NEO-6M ，通過串口與 ESP32 通信。
3.顯示屏OLED 顯示屏（0.96 英寸 I2C OLED）適合顯示基本信息。
4.防盜傳感器陀螺儀/加速度計模塊（如 MPU6050）用于檢測運動和振動。
5.蜂鳴器
用于發(fā)出報警聲。6.電源管理鋰電池及充電模塊（ TP4056）。電壓穩(wěn)壓器（如 AMS1117）將電池電壓轉(zhuǎn)換為 5V 或 3.3V。
7.其他配件按鍵（用于用戶交互，開關(guān)機(jī)、模式切換）。防水外殼（保護(hù)電子元件）。連接線和面包板。
三、系統(tǒng)架構(gòu)
硬件連接
1.ESP32 與 GPS 模塊：連接 ESP32 的 UART 引腳（如 RXD2, TXD2）到 GPS 模塊的 TX, RX 引腳。電源連接 3.3V 和 GND。
2.ESP32 與顯示屏：OLED 顯示屏通過 I2C 接口連接 SDA 和 SCL 引腳。
3.ESP32 與防盜傳感器：陀螺儀/加速度計模塊通過 I2C 接口連接 SDA 和 SCL 引腳。
振動傳感器連接到 ESP32 的 GPIO 引腳。
4.ESP32 與蜂鳴器：蜂鳴器連接到 ESP32 的 GPIO 引腳，通過一個限流電阻。
5.電源連接：電池通過充電模塊連接到 ESP32 的 5V 或 3.3V 輸入。確保所有模塊的 GND 相連。
軟件架構(gòu)
1.GPS 數(shù)據(jù)處理：使用 ESP32 的 UART 接口讀取 GPS 模塊數(shù)據(jù)。解析 NMEA 協(xié)議獲取位置信息（經(jīng)度、緯度、速度等）。
2.防盜檢測：讀取陀螺儀/加速度計數(shù)據(jù)，檢測是否有異常運動或振動?；蛘邫z測振動傳感器的狀態(tài)變化。
3.數(shù)據(jù)顯示：使用相應(yīng)的庫驅(qū)動 OLED 。顯示速度、距離、時間、位置等信息。
4.報警控制：當(dāng)檢測到異常運動時，控制蜂鳴器發(fā)出報警聲?？梢酝ㄟ^無線方式發(fā)送報警信息到手機(jī)。
5.無線通信（：使用 ESP32 的藍(lán)牙功能，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)應(yīng)用。實現(xiàn)實時監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制。
四、實現(xiàn)步驟
1. 硬件搭建
根據(jù)上述連接方案，將所有組件連接到 ESP32 開發(fā)板上。確保所有連接穩(wěn)固，避免松動或短路。
2. 軟件開發(fā)
開發(fā)環(huán)境：使用 Arduino IDE 進(jìn)行 ESP32 開發(fā)。
庫安裝：
GPS 模塊：安裝 TinyGPS++ 庫。
OLED 顯示屏：
安裝 Adafruit_SSD1306 和 Adafruit_GFX 庫。
陀螺儀/加速度計：安裝 MPU6050 庫。
#include <Wire.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#include <TinyGPS++.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <MPU6050.h>
// GPS 模塊串口
#define RX_PIN 16
#define TX_PIN 17
SoftwareSerial gpsSerial(RX_PIN, TX_PIN);
// OLED 顯示
#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);
// MPU6050 陀螺儀
MPU6050 mpu;
// 報警控制
const int buzzerPin = 2;
void setup() {
Serial.begin(115200);
gpsSerial.begin(9600);
Wire.begin();
// 初始化 OLED
if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) {
Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
for(;;);
}
display.clearDisplay();
display.display();
// 初始化 MPU6050
mpu.initialize();
if(!mpu.testConnection()) {
Serial.println("MPU6050 connection failed");
while(1);
}
pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
digitalWrite(buzzerPin, LOW);
}
void loop() {
// GPS 數(shù)據(jù)處理
while (gpsSerial.available() > 0) {
char c = gpsSerial.read();
gps.encode(c);
}
// 獲取 GPS 數(shù)據(jù)
if (gps.location.isUpdated()) {
float lat = gps.location.lat();
float lon = gps.location.lng();
float speed = gps.speed.kmph();
// 更新顯示
display.clearDisplay();
display.setCursor(0,0);
display.print("Lat: ");
display.println(lat, 6);
display.print("Lon: ");
display.println(lon, 6);
display.print("Speed: ");
display.print(speed);
display.println(" km/h");
display.display();
}
// 防盜檢測
int16_t ax, ay, az;
mpu.getAcceleration(&ax, &ay, &az);
float totalAccel = sqrt(ax*ax + ay*ay + az*az);
if (totalAccel > 15.0) { // 閾值根據(jù)實際情況調(diào)整
digitalWrite(buzzerPin, HIGH);
} else {
digitalWrite(buzzerPin, LOW);
}
delay(500);
}
下一步 實現(xiàn)：
無線通信：實現(xiàn)藍(lán)牙或 Wi-Fi 功能，將數(shù)據(jù)發(fā)送到手機(jī)應(yīng)用，實現(xiàn)實時監(jiān)控。
用戶界面：設(shè)計更友好的用戶界面，提供更多交互功能。
節(jié)能優(yōu)化：采用低功耗模式，延長電池續(xù)航時間。
防盜增強(qiáng)：增加遠(yuǎn)程報警功能，通過手機(jī)接收報警信息。
