基于單片機的汽車門鎖控制器設計

孫浩浩

（平涼機電工程學校，甘肅 平涼 743400）

1 汽車門鎖

1.1 汽車門鎖的重要性

門鎖作為汽車車門系統的關鍵組成部件，關系到汽車的安全性、可靠性。汽車門鎖系統是將車門可靠鎖止并通過內部機構實現開啟及鎖止功能的裝置。是一個重要的車身部件，能保證車門在正常使用的過程中可靠鎖止。而基于單片機的門鎖控制器控制的門鎖可以通過接收微動開關的信號，結合門鎖當前的狀況，發送信號也就是電平信號來控制電機，進而控制門鎖。這樣就可以更加便捷地控制門鎖。同時通過門鎖控制器可以實現內外門把手分別控制門鎖，來應對不同的狀況，使我們的行車更加安全、方便。

1.2 汽車門鎖的功能

汽車門鎖是由門鎖開關、汽車門鎖控制器、汽車門鎖執行機構組成的。在這個過程中首先是門鎖開關給門鎖控制器一個信號，這里的門鎖開關可以理解為內外把手，之后門鎖控制器再把信號處理之后傳給執行機構也就是電機來控制門鎖的鎖止和解鎖。通過控制器的工作應能實現以下4個功能。1） 主鎖止開關鎖止之后，門鎖處于鎖止狀態，外門把手不起作用，內門把手操作一次之后解鎖開關就會自動解鎖，內外門把手恢復正常。2）如果鎖止開關處于解鎖狀態，內外門把手就可以自由控制門鎖，也就是說每個門把手都能自由地控制電機。3）兒童鎖鎖止好后，外門把手正常，內門把手不起作用。也就是說，不管有沒有鎖止，內把手都不控制電機。4）在主鎖止開關在鎖止的狀態下，同時鎖止兒童鎖，內門把手操作一次，外門把手恢復正常，主鎖止開關恢復正常，但是內門把手依然不起作用。

2 汽車疾控門鎖

2.1 門鎖開關

門鎖開關一般分為主門鎖開關和分門鎖開關，主門鎖開關就是駕駛員側的開關，這個開關的鎖止和解鎖，都會控制其他車門的門鎖開關。分門鎖開關位于其他車門處，一般不單獨鎖止，都會受到主門鎖開關的控制。

一般汽車的4個門的內外都有開關，每個開關都會受鎖止開關的控制，也就是說內外的開關是獨立的，都可以單獨控制門鎖的解鎖與鎖止。總的來說就是每個車門的開關都可以獨立進行操作，便于乘客自行操作，但是駕駛員側有總開關可以隨時解鎖和鎖止全部的車門。

2.2 門鎖執行機構

門鎖的執行機構也就是電機控制模塊和電機，電機一般可以分為2種，一種是電磁線圈式，另一種是直流電動機式。

電磁線圈式實際上就是在線圈中間放一個銜鐵，銜鐵上連著連桿，當線圈通電之后，銜鐵就會帶動連桿實現閉鎖，但是當線圈通反向電流時，銜鐵就會帶動連桿向相反的方向移動，從而實現開鎖[1]。

直流電動機式的執行機構實際上也和上面的一樣，直接由電動機提供動力，但是這個電動機可以實現正轉和逆轉，所以就可以實現開鎖和閉鎖。

但是該文的門鎖控制器的設計只是簡單的模擬了開鎖的過程，所以采用的電機是功率比較小的電機，等到實車實驗的時候可以換成比較大的電機，這些都是后面可以調整的。

2.3 門鎖控制器

一般的門鎖在解鎖和鎖止的過程中都需要消耗電流，但是為了縮短工作時間，會給控制裝置上加一個定時裝置，這樣在超過了規定時間的時候，電路就會自動斷電，這樣就可以有效保護我們的電路還有電器的安全。大多數的汽車因為車門上的電機多，所以會直接在電路中加入繼電器，這樣就可以有效防護上面的情況[2]。

3 門鎖控制器主控制芯片電路設計

這次我們選擇的單片機是STC12C5A60S2，相比較于以前的51單片機，這個型號的單片機有高速、高可靠性等特點，并且有比較強的抗靜電抗干擾等能力。并且有2個外部中斷源，可以進行在線編程，有2K的SRAM。

首先，從主芯片的電源輸入輸出來說。如圖1所示40端子是芯片的電源輸入端，起到給主芯片供電的作用，這個電壓是從我們的電源模塊出來的，所以電壓值是5 V，而20端子則是接地端，形成回路，給單片機主芯片供電。28端子則是給電機驅動模塊芯片供電，電壓也是5 V。從12端子開始一直到16端子，這些是連接著按鍵的，也就是模擬的門把手，其中內外把手，接在我們的外部中斷端子上，給我們的程序設計提供條件。2、3、4三個端子則是接在電機驅動模塊上的，給電機驅動模塊提供信號，從而控制電機的轉動和停止。

9端子也就是RST端，接的是復位電路，作為一個完整的系統，復位電路肯定是必不可少的，它能保證控制器的正常運行，而且在系統不能自己正常復位的時候，也可以手動復位。

18、19端子接著晶振電路，一個系統要想正常的工作，那么就必須有一個晶振信號，這個信號直接影響了單片機的工作速度，所以這個電路也是必須要有的。

從32到39開始的這8個I/O口則接著10 K的上拉電阻，這個上拉電阻提高了端口電流，提高了單片機識別高電平的能力，同時也可以起到一定的限流作用。

圖1 主控制芯片電路圖

4 控制程序設計流程

根據設想應該有以下幾種情況。

如圖2所示，當我們按下按鍵S2，也就是模擬內把手時，中斷觸發，讀程序，先判斷這個信號是內把手發出來的還是外把手發出來的，如果判斷內把手是閉合的則發出中斷的是外把手。如果已經判斷出是內把手，那么就再判斷現在的狀態是不是處于一個解鎖的狀態，如果不是則執行解鎖狀態的命令，之后返回最上面繼續循環，如果是則判斷我們的兒童鎖是不是打開的，如果不是則結束循環，如果是打開的則控制電機驅動模塊使電機轉動，這樣就進行了一次完整的循環。

當按下按鍵S3，也就是外把手時，依然是先判斷這個中斷是來自S2還是S3。當判斷是S3時，再判斷外把手是不是閉合的，如果是打開的則直接判斷是否處于解鎖狀態，如果是解鎖狀態則直接由控制電機控制模塊控制電機轉動，如果是閉鎖狀態則結束循環。如果外把手是閉合的，則先判斷上鎖的開關是不是關閉的，是打開的則置于上鎖的狀態，如果閉合的則繼續判斷解鎖開關是不是閉合的，不閉合則置于解鎖狀態，然后繼續循環，如果是閉合的則判斷兒童鎖是不是打開的，打開的則改變兒童鎖的狀態，然后循環，反之也繼續循環。

5 結論

該文基于單片機對汽車門鎖控制器進行了設計，在確定了汽車門鎖控制器的基本功能后，利用STC12C5A60S2單片機對門鎖進行智能控制，在技術允許的范圍內，大大縮小了控制器的體積，而且使控制器的功能也變得更加強大，以前需要機械控制的東西，現在也變為程序控制。在該次的設計過程中還注意了按鍵的消震，以及電機的轉動時間等問題，這些都對門鎖控制器在現實生活中的使用有很大意義。

經過最后的成品的調試，控制器實現了預想的功能，并且響應較快，達到了提升汽車行車安全性的目的。

圖2 按鍵電路圖