本实用新型涉及共享单车电量管理技术领域，尤其涉及基于单片机的共享单车电池自动管理系统。
背景技术：
共享单车是指企业在校园、地铁站点、公交站点、居民区、商业区、公共服务区等提供自行车单车共享服务，是一种分时租赁模式。共享单车就其实质是一种新型的交通工具租赁业务-自行车租赁业务，其主要依靠载体为(单车)自行车，可以很充分利用城市因快速的经济发展而带来的自行车出行萎靡状况；最大化的利用了公共道路通过率，同时起到健康身体的作用。但是现有的共享单车一般容易会出现亏电，造成了车锁无法打开、车辆无法使用的问题，且当车锁控制系统无电时共享单车管理单位无法得知，无法及时地对其有效充电。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了基于单片机的共享单车电池自动管理系统，采用以单片机单元为核心控制单元，以实时电量监测电路为检测单元，以小型车载发电机为电能产生单元的自动控制、充电技术设计，解决了现有共享单车无法自充电、无法及时发现亏电情况的技术问题，达到了当电池电量达到下限值时自动充电、电量实时监测、实时发送至服务器平台的技术效果；自行车车载发电机和共享单车之间通过采用电子抱死装置固定的技术设计，解决了自行车车载发电机大大增加骑车阻力的技术问题，达到了当电池充满后电子抱死装置自动打开，发电机与自行车车轴自动分离，不增加骑车者骑车负担的技术效果。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：包括单片机单元、电路监测电路、控制电路、充电电池、发电机和单车转动轴；充电电池的电能输出端连接有车锁装置和稳压电路，充电电池通过稳压电路连接供电给单片机单元，充电电池的电能输入端连接有充电电路，充电电路的输入端连接有USB充电口和发电机，单片机单元连接控制充电电路；控制电路的输入端连接在单片机单元的I/O口上，控制电路的输出端连接有抱死装置；抱死装置一侧连接发电机，抱死装置另一侧连接单车转动轴。
电量监测电路的检测端连接在充电电池上，电量监测电路的信息输出端连接在单片机单元的I/O口上；单片机单元的I/O口连接有通信端口和电量指示灯；单片机单元通过通信端口连接有GPRS模块，GPRS模块无线连接有后台服务器和用户手机。
进一步优化本技术方案，所述的单片机单元为MSP430C1101单片机，通信端口为RS485端口，GPRS模块为EM310芯片。
进一步优化本技术方案，所述的电量监测电路包括电压测量电路、放大电路和A/D转换电路；电压测量电路的输入端连接在充电电池上，电压测量电路的输出端连接放大电路的输入端；A/D转换电路的输入端连接放大电路的输出端，A/D转换电路的输出端连接在单片机单元的P1口上。
进一步优化本技术方案，所述的A/D转换电路为ADC0809芯片，电压测量电路为FAN4010芯片。
进一步优化本技术方案，所述的控制电路包括光耦电路和继电器；光耦电路的输入端连接在单片机单元的I/O口上，光耦电路的输出端连接控制继电器的线圈；继电器的开关端一侧连接充电电池，继电器的开关端另一侧连接抱死装置。
进一步优化本技术方案，所述的充电电路包括电子开关、变压器、整流电路和78L12稳压芯片。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1、使用MSP430C1101单片机作为主控单元，集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路,具有极高性能价格比；2、ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求，芯片转换时间仅为32us，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便，增加了系统的信息可靠性，并采用4阶有源滤波电路，保证了电量检测信号的可靠性；3、FAN4010电量检测芯片专门用于检测便携式设备电池的充电/耗电电流，能将通过精密检测电阻的电流信号转换为ADC可以检测到的电压信号，从而计算一段时间内消耗的真实电量，得带准确的剩余电量。
附图说明
图1是本装置控制结构图。
图2是电路监测电路结构图。
图3是控制电路结构图。
图4是本装置控制流程图。
图5是充电电路结构图。
图6是单片机系统电路结构图。
图7是A/D转换电路和放大电路结构图。
图8是电压测量电路结构图。
图中，1、单片机单元；2、电路监测电路；3、控制电路；4、充电电池；5、发电机；6、单车转动轴；7、抱死装置；8、通信端口；9、电量指示灯；10、稳压电路；11、车锁装置；12、USB充电口；13、充电电路；14、GPRS模块；15、后台服务器；16、用户手机；201、电压测量电路；202、放大电路；203、A/D转换电路；301、光耦电路；302、继电器。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
具体实施方式一：如图1-8所示，包括单片机单元1、电路监测电路2、控制电路3、充电电池4、发电机5和单车转动轴6；充电电池4的电能输出端连接有车锁装置11和稳压电路10，充电电池4通过稳压电路10连接供电给单片机单元1，充电电池4的电能输入端连接有充电电路13，充电电路13的输入端连接有USB充电口12和发电机5，单片机单元1连接控制充电电路13；控制电路3的输入端连接在单片机单元1的I/O口上，控制电路3的输出端连接有抱死装置7；抱死装置7一侧连接发电机5，抱死装置7另一侧连接单车转动轴6。
电量监测电路2的检测端连接在充电电池4上，电量监测电路2的信息输出端连接在单片机单元1的I/O口上；单片机单元1的I/O口连接有通信端口8和电量指示灯9；单片机单元1通过通信端口8连接有GPRS模块14，GPRS模块14无线连接有后台服务器15和用户手机16。
所述的单片机单元1为MSP430C1101单片机，通信端口8为RS485端口，GPRS模块14为EM310芯片。
所述的电量监测电路2包括电压测量电路201、放大电路202和A/D转换电路203；电压测量电路201的输入端连接在充电电池4上，电压测量电路201的输出端连接放大电路202的输入端；A/D转换电路203的输入端连接放大电路202的输出端，A/D转换电路203的输出端连接在单片机单元1的P1口上。
所述的A/D转换电路203为ADC0809芯片，电压测量电路201为FAN4010芯片。
所述的控制电路3包括光耦电路301和继电器302；光耦电路301的输入端连接在单片机单元1的I/O口上，光耦电路301的输出端连接控制继电器302的线圈；继电器302的开关端一侧连接充电电池4，继电器302的开关端另一侧连接抱死装置7。
所述的充电电路13包括电子开关、变压器、整流电路和78L12稳压芯片。
如图1，为本共享单车电池管理系统的控制结构图；本系统的核心部件单片机单元1首先通过电量监测电路2监测共享单车中可充电电池4的剩余电量，并通过GPRS模块14反馈给用户手机16与后台服务器15，以及通过电量指示灯9显示当前电量；其次，本系统的优点在于在共享单车中加入了发电机5来提供电能，且发电机5与单车转动轴6之间通过抱死装置7固定：当抱死装置7通电时，发电机5的传动轴与单车转动轴6两者卡死，单车转动轴6转动则带动发电机5转动发电；当抱死装置7未通电时，发电机5的传动轴与单车转动轴6两者不连接，单车转动轴6转动不会带动发电机5转动，则此时骑车不会有发电机5的转动负重，减少骑车者的负担，而电子抱死装置7由单片机单元1控制。
如图4，为本系统的控制流程图，当充电电池4电量充足时，抱死装置7断电，发动机5不转动；当充电电池4电量降低到下限值时，单片机单元1通过控制电路3使抱死装置7通电，发电机5开始随单车转动轴6转动，并通过充电电路13向充电电池4充电；
其次，本系统还预留USB充电口12，使用者或者商家还可通过USB充电口12向充电电池4充电。
图5为充电电路13的电路结构图；当发电机5开始发电后，其输出端连接在充电电路13的输入端，先经过变压器调压、整流电路整流为直流后，再发生至78L12稳压电路进行稳压，最后经过R3分压后对充电电池进行充电；其中，由单片机单元1控制的电子开关决定了充电电路13的开断。
图6为本实用新型的单片机的最小型系统，使用MSP430C1101单片机作为主控单元，集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路,具有极高性能价格比；图7中，ADC0809芯片为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求，芯片转换时间仅为32us，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便，增加了系统的信息可靠性；图8中，使用FAN4010芯片监测充电电池4的电量，FAN4010电量检测芯片专门用于检测便携式设备电池的充电/耗电电流，能将通过精密检测电阻的电流信号转换为ADC可以检测到的电压信号，从而计算一段时间内消耗的真实电量，得带准确的剩余电量。
应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。