一种共享电单车无外电工作时的节能定位终端的制作方法

本实用新型涉及一种共享电单车电路结构，尤其涉及一种共享电单车无外电工作时的节能定位终端。

背景技术：

目前，共享电单车趋势火热，单车厂商的运营策略也不尽相同。其中一些厂商采用了充电宝+电单车的运营模式，用户可以在单车上插入充电宝做电单车使用，也可以不接充电宝做为普通单车使用。对于此运营策略，在单车不接充电宝时对定位终端的功耗提出了更高的要求。

技术实现要素：

为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种共享电单车无外电工作时的节能定位终端。

本实用新型包括电源模块、用于检测电源模块的电源电压的第一电压检测模块和第二电压检测模块，还包括单片机模块、与所述单片机模块相连的GSM模块，其中，所述第一电压检测模块的输出端与单片机模块输入端相连，所述第二电压检测模块输出端与GSM模块输入端相连。

本实用新型作进一步改进，所述GSM模块包括处理模块、分别与处理器模块相连的定位模块、通信模块、电池锁控制模块、后轮锁控制模块。

本实用新型作进一步改进，所述GSM模块还包括与处理模块相连的语音播放控制模块和检测电单车工作状态的加速度模块。

本实用新型作进一步改进，所述通信模块包括蓝牙模块和GPRS通信模块，所述单片机模块和处理模块通过GPRS通信模块相连。

本实用新型作进一步改进，还包括与GSM模块相连的状态指示模块。

本实用新型作进一步改进，所述单片机模块包括单片机U6，分别与单片机相连的系统复位单元、GSM模块开关机单元、外电检测单元和用于监测GSM状态的监测单元，其中，所述单片机U6的引脚7与系统复位单元相连，所述单片机U6的引脚8接地，单片机U6的引脚1为电源引脚，接电源，单片机U6的引脚6为外电检测引脚，与电源引脚1相连，所述单片机U6的引脚5和引脚3接GSM模块开关机单元，其中，所述单片机U6的引脚3为电源使能引脚，接控制电源电源开关的开关管的栅极，所述单片机U6的引脚2和引脚4与监测单元相连。

本实用新型作进一步改进，所述系统复位单元包括三极管U8，所述GSM模块开关机单元包括三极管U4，所述监测单元与分别与GSM模块的主控芯片的2个GPIO口相连，所述第一电压检测模块包括电阻R72、电阻R73和电阻R63，其中，所述电阻R72的一端接单片机U6的电源输入端，所述电阻R72的另一端分别与电阻R63和电阻R73的一端相连，所述电阻R73的另一端接地，所述电阻R63的另一端接单片机引脚6。

本实用新型作进一步改进，所述电源模块包括电源、与电源输入端相连的电压转换模块、设置在电源与电压转换模块之间的充电模块，所述电压转换模块的输入端与外电相连。

本实用新型作进一步改进，所述第二电压检测模块包括电阻R44、电阻R46、电阻R47、电容C63，其中，所述电阻R44的一端与电压转换模块输入端相连,电阻R44的另一端分别与电阻R46、电阻R47的一端相连，所述电阻R46的另一端和电容C63一端接地，所述电容C63另一端和电阻R47的另一端与GSM模块主控芯片的电压检测引脚相连。

本实用新型作进一步改进，所述充电模块包括充电芯片U1038、稳压二极管D18、稳压二极管D19、电容C32、电容C33、电容C35、电阻R58、电阻R68、电阻R69、电阻R70，其中，所述充电芯片U1038的引脚1分别通过电阻R69接地和通过电阻R70接稳压二极管D19的负极，所述电阻R69另一端接地，所述充电芯片U1038引脚2通过电阻R68接地，所述充电芯片U1038引脚8通过电阻R58接稳压二极管D19的负极，稳压二极管D19的正极接电源转换芯片，所述稳压二极管D19的负极还分别接所述充电芯片U1038引脚4、稳压二极管D18负极、电容C32的一端和电容C33的一端，所述电容C32、电容C33的另一端、充电芯片U1038引脚3和引脚9分别接地，所述充电芯片U1038引脚5分别接电源和电容C35的一端，所述电容C35另一端接地。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：可有效的降低功耗，提高终端的待机时间，降低运维成本。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为处理模块及状态指示模块电路原理图；

图3为GSM模块天线、GPS定位模块、蓝牙模块电路原理图；

图4为电压转换模块电路原理图；

图5为第二电压检测模块电路原理图；

图6为电源电路原理图；

图7为MCU电源稳压、充电模块、外部通讯口稳压电平电路原理图；

图8为单片机模块电路原理图；

图9为第一电压检测模块电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型包括电源模块、单片机模块1、与所述单片机模块相连的GSM模块2，所述单片机模块1外接用于检测电源模块的电源电压的第一电压检测模块，所述GSM模块2外接用于检测电源模块的电源电压的第二电压检测模块。

本例的GSM模块2包括处理模块6、分别与处理器模块6相连的定位模块3、GPRS通信模块4、蓝牙模块5、语音播放控制模块7、检测电单车工作状态的加速度模块10、电池锁控制模块8、后轮锁控制模块9。所述单片机模块1和GSM模块的处理模块6通过GPRS通信模块4相连。

本例的单片机模块1负责对GSM模块2的运行状态进行监控，以及执行节能策略。GSM模块2则负责终端的定位，通信等功能。本例工作在有外电和无外电两种环境中，在有外电的情况下，终端处于正常模式。当无外电时，终端将根据当前的电压选择不同的工作模式，达到降低功耗的目的。其中，当终端处于低功耗模式时，GSM模块2关闭，终端仅有单片机模块1在消耗电流，其功耗可低至3uA。

因此，在不使用单片机模块1控制的情况下，GSM模块最低功耗约为1mA。而使用单片机模块将GMS模块关机后功耗可降至3uA。本例的单片机模块集成在原有的看门狗芯片上，在不增加成本的前提下，进一步发挥单片机的作用，有效的降低功耗，提高定位终端的待机时间，降低运维成本。

如图2所述，本例的处理模块采用MCU芯片U2，还包括与MCU芯片U2相连的状态指示模块，分别通过三个指示灯D12-D14指示SIM卡、GSM模块和GPS定位模块的工作状态。所述GSM天线、GPS定位模块和蓝牙模块的电路原理图如图3所示。

如图8所示，所述单片机模块包括单片机U6，分别与单片机相连的系统复位单元、GSM模块开关机单元、外电检测单元和用于监测GSM状态的监测单元，其中，所述单片机U6的引脚7与系统复位单元相连，所述单片机U6的引脚8接地，单片机U6的引脚1为电源引脚，接电源，单片机U6的引脚6为外电检测引脚，与电源引脚1相连，所述单片机U6的引脚5和引脚3接GSM模块开关机单元，其中，所述单片机U6的引脚3为电源使能引脚，接控制电源电源开关的开关管的栅极，所述单片机U6的引脚2和引脚4与监测单元相连。

所述系统复位单元包括三极管U8，所述GSM模块开关机单元包括三极管U4，所述监测单元与分别与GSM模块的主控芯片的2个GPIO口相连，所述SYSRST接口为GSM模块复位；Watchdog Power接口提供外电检测功能；PWRKEY1接口为GSM模块开机口；Watchdog clk1接口用于向GSM模块发送消息；Watchdog clk接口用于接收GSM模块发送的消息；POWER_EN接口用于控制是否为GSM模块供电。

如图9所示，所述第一电压检测模块包括电阻R72、电阻R73和电阻R63，其中，所述电阻R72的一端接单片机U6的电源输入端，所述电阻R72的另一端分别与电阻R63和电阻R73的一端相连，所述电阻R73的另一端接地，所述电阻R63的另一端接单片机引脚6。

本例的电源模块包括电源、与电源输入端相连的电压转换模块、设置在电源与电压转换模块之间的充电模块，所述电压转换模块的输入端与外电相连。所述电压转换模块电路原理图如图4所示，在电压转换模块的输入端接第二电压检测模块用于检测是否有外电接入，及电源的电压。

如图5所示，所述第二电压检测模块包括电阻R44、电阻R46、电阻R47、电容C63，其中，所述电阻R44的一端与电压转换模块输入端相连,电阻R44的另一端分别与电阻R46、电阻R47的一端相连，所述电阻R46的另一端和电容C63一端接地，所述电容C63另一端和电阻R47的另一端与GSM模块主控芯片的电压检测引脚相连。

如图6和图7所示，通过开关管U1023和开关管U1021控制电源电压的输出及关闭。但是，如果直接将电压转换单元与电源相连，容易导致电压转换单元接入外电时死机，因此本例在电源与电压转换模块之间增设充电芯片，用于确定电池材质，增加电路的稳定性。此外，为了进一步提升系统的性能，增加电源电压的稳定性，本例还设有MCU电源稳压电路及外部通讯口稳压电平。

如图7所示，所述充电模块包括充电芯片U1038、稳压二极管D18、稳压二极管D19、电容C32、电容C33、电容C35、电阻R58、电阻R68、电阻R69、电阻R70，其中，所述充电芯片U1038的引脚1分别通过电阻R69接地和通过电阻R70接稳压二极管D19的负极，所述电阻R69另一端接地，所述充电芯片U1038引脚2通过电阻R68接地，所述充电芯片U1038引脚8通过电阻R58接稳压二极管D19的负极，稳压二极管D19的正极接电源转换芯片，所述稳压二极管D19的负极还分别接所述充电芯片U1038引脚4、稳压二极管D18负极、电容C32的一端和电容C33的一端，所述电容C32、电容C33的另一端、充电芯片U1038引脚3和引脚9分别接地，所述充电芯片U1038引脚5分别接电源和电容C35的一端，所述电容C35另一端接地。

本例的工作原理为：

本例根据有无外电的接入分别处于两种工作环境。

1、有外电接入环境：

将终端在接入外电后视为正常工作模式，此模式包括实时采集定位信息，与后台服务器建立GPRS长连接，开启蓝牙广播。

2、无外电接入环境：

在无外电接入状态下，单片机模块1通过第一电压检测模块实时采集终端电压数据，根据当前电压状态切换为不同的工作模式。

当电池电压VDD > 3.7v，终端处于正常模式，此时终端会持续获取位置信息，并每隔10s上报一次。为使正常模式下功耗较低，上报时会进行GPS过滤，包括静止过滤、位移过滤等。当GPS被过滤后，终端将不上报此次的位置信息，进一步降低功耗。当加速度模块6检测到终端静止超过三分钟，终端将进入休眠模式，关闭GPS定位模块3及GPRS通信模块4，仅开启蓝牙模块5进行广播。5、当终端加速度模块6检测到震动或蓝牙模块5接收到蓝牙连接请求后再恢复到正常模式。

当电池电压3.7 v > VDD > 3.4v时，本实用新型终端进入低功耗模式。当单片机模块1接收到GSM模块2的关机指令后，断掉GSM模块2的电源。在预设的时间后对GSM模块2上电并按键开机。GSM模块2处于关机状态，而单片机模块1则以极低的功耗进行工作，并在3小时后唤醒终端并上报当前位置信息，之后再次进入关机状态，如此往复，直到有外电接入。

终端开机后接收后台离线指令。如果有修改唤醒时间指令，GSM模块2会通知单片机模块1更新唤醒模式及时间。由于终端大部分时间处于关机状态，因此后台支持离线指令。即当终端离线时下发的指令不会立即执行，等到到终端上线，后台才会发送这条离线指令。

终端开机后开启GPS定位模块3，首先GPS定位模块3采集GPS信息，当定位正常时，直接通过GPRS通信模块4上报到后台。当GPS定位模块3长时间定位无效时，则由GPRS通信模块4上报基站信息。当上报结束后终端就进入关机状态。

当电池电压 VDD < 3.4v 时，单片机模块1将不会唤醒手机板模块2，以防止终端低电运行对内存的损害。终端处于关机状态下，检测到有外电接入时，单片机模块1将唤醒GSM模块2，并切换到正常工作模式。

当终端在电池电压3.7 v > VDD > 3.4v时超过十天后会通知运维人员，由运维人员决定是否对终端充电。用户可选择接入充电宝的电单车骑行或不接充电宝的单车骑行。其中接入充电宝后，关机状态的终端切换到正常工作模式。不接充电宝时仅电池电压VDD > 3.7v时用户才可借车。

低功耗模式下终端定位方式包括GPS定位及基站定位。终端在唤醒后首先进行GPS信息采集，当获取到GPS信息后及将位置信息发往后台。当GPS信号极差，长时间无法定位时，终端会以基站信息作为位置信息上报后台。

低功耗模式下终端唤醒时间可由运营人员自行设置，支持定时、循环、闹钟等多种模式。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。