汽車門鎖控制電路分析與設計

宋曉晶，張 文

（天津開發區職業技術學院 天津 300457）

隨著汽車電子控制技術的飛速發展[1]，汽車自動化控制程度越來越高。各種電子線路和微處理技術在汽車的控制中發揮著重要的作用，如發動機油量的電噴控制，自動變速器檔位的無極控制等。特別在高檔轎車中還可實現自動巡航駕駛、車速控制的車門鎖機構等。在這諸多功能中，中控門鎖控制是一項重要內容。

1 汽車門鎖控制電路特點

現代轎車都裝有門鎖裝置，一般有解鎖、鎖止兩種狀態[2]，鎖止時通過內外把手均無法打開車門。傳統的汽車門鎖電路工作原理圖[3]如圖1所示：當旋轉車鑰匙或按下門提手會帶動鎖止機構運動，帶動狀態開關K1和K2動作，電容C1（或 C2）放電，繼電器 J1（或 J2）吸和，執行電動機 M1（或 M2）通電帶動鎖止機構動作。放完電后繼電器釋放，電動機停止，解鎖過程自動完成。

在這個過程中若駕駛員忘記拔鑰匙，就按下門提手鎖止車門，會把車鑰匙遺留在點火開關鑰匙孔內，造成很大麻煩。因此，為了避免上述情況發生，專門設計了門鎖控制電路。本設計的特點是當駕駛員將鑰匙遺忘在點火開關內時，將向駕駛員提供一個車門處于解鎖狀態的信號，這樣駕駛員就要檢查鑰匙是不是沒有拔出；再有就是拔出鑰匙關車門準備鎖車時，若車門沒有關好，也會向駕駛員提供一個解鎖狀態的信號，提醒駕駛員檢查車門，防止出現車門未被徹底鎖止的現象發生，以免造成不必要的人身和財產損失。

圖1 門鎖控制裝置工作原理圖Fig.1 Working principle diagram of door lock control device

隨著轎車對乘用舒適性、操縱方便性、使用安全性的要求，現在的轎車都采用了電控門鎖系統如圖2所示，并使用了電子技術和無線電技術，有的還接入汽車中央微電腦控制系統，并與啟動、點火系統相連接進行防盜控制。本設計中的汽車門鎖控制電路主要指數字電路設計部分，即圖2中92處的電控單元[4]。

2 汽車門鎖控制電路分析

圖2 汽車中控門鎖電路Fig.2 Car door lock control circuit

根據汽車門鎖控制電路的控制要求[5]，在正常情況下，當駕駛員拔出發動機鑰匙，準備鎖車時，則鑰匙位置檢測開關狀態為1；接著進行車門狀態檢測，4個車門均關好，則車門狀態檢測開關也為1，此時可以發出解鎖信號且輸出為0，而鎖止信號則由車門鎖或車內門鎖控制開關的狀態決定，當這兩組開關中有一組為鎖止狀態，則發出鎖止信號且輸出為1。

當鑰匙遺忘在點火開關內時，即鑰匙位置檢測開關狀態為0，則發出解鎖信號且輸出為1，而鎖止信號輸出為0，即車門不能鎖止，即提醒駕駛員鑰匙遺忘車內。

當車門未關好時，即4個車門中只要有一個沒關好，則車門狀態檢測開關為0，發出解鎖信號且輸出為1，而鎖止信號輸出為0，使得車門無法鎖止，提醒駕駛員車門未關好。

下面依據數字電路中組合邏輯電路設計方法的一般步驟[6]，進行汽車門鎖控制電路分析。

2.1 邏輯抽象

1）確定輸入輸出變量，根據控制要求進行邏輯狀態賦值

輸入變量為：鑰匙位置檢測開關A，定義鑰匙從點火開關內拔出時為1，插入時為0；車門狀態檢測開關B，定義門關時為1，門開時為0；車門鎖狀態檢測開關C，定義鎖止時為1，解鎖時為0；車內門鎖狀態檢測D，定義鎖止時為1，解鎖時為0。輸出變量為：鎖止狀態檢測端E，輸出為1時為已鎖止，輸出為0時為未鎖止狀態；解鎖狀態檢測端F，輸出為1時車門為解鎖狀態，輸出為0時為未鎖止狀態。

2）根據控制要求，列出邏輯狀態表（即真值表）

為了分析方便，將輸入中的A、B變量作為一組，對應的輸出變量為E1、F1；將輸入中的C、D變量作為一組，對應的輸出變量為 E2、F2；最后再找出 E1、E2和 E 的關系，F1、F2和 F 的關系。

2.2 依據真值表得到邏輯函數關系式及其對應的邏輯電路圖

則得到完整的邏輯電路圖為：

3 汽車門鎖控制電路設計及實驗仿真

3.1 芯片介紹

根據對汽車門鎖控制電路的分析，要分別使用與非門、或非門芯片（與門和或門可用與非門和或非門替代）來實現該控制電路。下面分別對這些芯片做簡單介紹。

1）二輸入4輸出與非門74LS00芯片

圖3 與非門74LS00芯片內部結構及測試接線圖Fig.3 Internal structure and testing wiring diagram of NAND gate 74LS00 chip

2）二輸入4輸出或非門74LS02芯片

圖4 或非門74LS02芯片內部結構及測試接線圖Fig.4 Internal structure and testing wiring diagram of NOR gate 74LS02 chip

3.2 實驗仿真

根據邏輯電路圖及芯片接線圖連接電路，并模擬汽車門鎖控制的各種輸入的情況，從進而測試設計的正確性、合理性和科學性。仿真結果見表1。

4 結 論

文中對汽車門鎖控制電路的分析與設計做了詳細的闡述，并且驗證該控制電路在實驗室條件下試驗是成功的。該電路特點是原理簡單，結構緊湊，體積小，耗電量少，成本低廉，可以在各種類型的汽車上安裝。通過設計能夠對基本邏輯門電路的使用更為熟練，能更加熟悉組合邏輯電路的設計步驟，并對汽車門鎖控制電路有更詳細的了解，為今后從事汽車門鎖電路更深層次控制要求的設計打下良好的基礎，從而能夠更好提高系統的可靠性與穩定性。

表1 汽車門鎖控制電路邏輯狀態表Tab.1 Logic state table of Car door lock control circuit

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