??? 摘? 要: 利用89C2051設計了一種車輛總體關閉系統,帶有電動車窗、天窗的車輛安裝本系統后,在駕駛員停車落鎖時,汽車玻璃門窗及天窗可自動關閉,提高了汽車的防盜能力。?

??? 關鍵詞: 電動車窗;天窗;89C2051;搖窗電機?

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??? 隨著我國汽車工業的大規模發展,汽車的控制系統也在不斷進步,各種先進的控制系統逐步應用到汽車上,例如中控門鎖、電動車窗、天窗等。這些控制系統的應用使駕駛人的操作變得非常簡便,但與此同時新型自動控制系統的嵌入也讓駕駛員逐步變得懶惰、不細心,甚至有時過多地依賴這些控制系統,給車主帶來不必要的損失。例如有些駕駛人在下車后使用中央控制門鎖方便地鎖車后離開,但部分車窗玻璃、天窗并未關閉或未完全關閉,造成車主丟失車內物品甚至出現車輛被盜現象。伴隨著汽車內高價物品和汽車音響以及導航等高檔消費品的增加,提高汽車的防盜能力十分重要。?

??? 通過市場調查發現,帶有汽車落鎖自動關閉車窗、天窗(汽車總體關閉系統)的車輛不到實際保有量的十分之一,并且這些車輛大部分是高檔車輛。鑒于以上原因,大量的中、低檔具有中央控制門鎖和電動車窗、天窗功能的車輛的總體關閉系統的嵌入是非常有必要的。?

1 系統總體方案?

??? 系統總體方案框圖如圖1所示。駕駛人發出鎖車信號后(此信號可通過鑰匙鎖、駕駛人側車門或遙控鎖車時獲得),車輛總體關閉模塊首先向各車窗搖窗電機、天窗電動機發出玻璃上升信號和關閉天窗信號,未關閉的車窗、天窗會自動關閉,車窗、天窗關閉到位后,汽車總體關閉模塊會向汽車中央控制門鎖電路發出鎖閉車門的信號。?

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2 電動車窗、天窗工作過程分析?

??? 汽車總體關閉模塊的設計要結合汽車電動車窗、天窗的工作特點,分析電動車窗、天窗的工作原理。圖2、圖3分別為兩種典型的電動車窗電路,電動天窗控制原理基本相同,由于篇幅限制不再附圖。從圖中可見搖窗電機和電動天窗電機在不工作時電機兩側是同電位的,只不過大眾等系列汽車的搖窗電動機和電動天窗電動機兩端接的是汽車電池正極,而本田、別克等車系接的是汽車電池的負極;大眾等系列的車輛在搖窗電機和電動天窗電機工作時是控制搖窗電機和電動天窗電機的一側接地,另一種類型的則是控制搖窗電機和電動天窗電機的一側接電源(電池正極)。?

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??? 通過以上分析可知,在駕駛人鎖車后,即向汽車總體關閉模塊發送鎖車信號,模塊中89C2051檢測到本信號后即向外輸出信號,此信號用來驅動適當型號的驅動器或三極管,從而使相應的繼電器動作,繼電器常閉觸點斷開,避免短路;常開觸點閉合,完成門窗玻璃上升、天窗關閉動作;車窗玻璃上升到位、天窗完全關閉后,中央控制門鎖電路得到汽車鎖門信號。?

3 方案的實施?

??? 本方案的實施包括89C2051單片機工作電源的獲得、鎖車信號的取得及鎖門、繼電器常開和常閉觸點的安裝位置、各繼電器型號的選取及驅動本繼電器的相應元件的選取等。?

3.1 單片機工作電源的獲得?

??? 汽車上較穩定的電源僅有12V的蓄電池,而89C2051需5V電源,可通過一只7805實現,獲得的本電源一方面作為89C2051的電源,另一方面又可以作為提供給89C2051的鎖車信號使用,即89C2051監測的高、低電平,如圖4。

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3.2 鎖車信號的取得及鎖門?

????所有中、低檔轎車的中控門鎖信號都是由駕駛人側車門發出的,即不論是遙控鎖車還是通過鑰匙鎖車都是在駕駛員側車門鎖閉的同時讓一個單刀雙擲開關動作(使一對常閉觸點打開另一對常開觸點閉合),從而控制其他三個車門鎖閉(部分車輛還同時鎖閉后尾箱);在使用汽車總體關閉系統時可以用此開關向89C2051發出鎖車信號,控制其他三個車門的信號可由89C2051控制的其中一只繼電器完成。具體方案如下:駕駛人側車門上的單刀雙擲開關的公共端為89C2051的P37送信號(圖5),另外兩端其中一端(開鎖時與公共端相通的一端)接從7805來的5V電源(Vcc),另一端(鎖門時與公共端相通的一端)接公共地線(GND);89C2051通過輸入的低電平作為鎖車信號;即當檢測到高電平時開鎖、檢測到低電平時關窗、鎖門。?

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????控制其他三個車門的工作由89C2051帶動一只繼電器(J2)來完成(圖6)。具體接線方法是:原車接駕駛人側車門單刀雙擲開關公共端的線依然接繼電器常開常閉觸點的公共端(1),開鎖時與公共端相通的線接繼電器的常閉觸點一側(2),另一條線接繼電器的常開觸點一側(3)。?

3.3 車窗玻璃上升、天窗關閉的實現?

??? 車窗玻璃上升功能的實現分兩種情況討論。大眾等系列搖窗電動機和天窗電動機兩側接電源的車型(圖2),首先要將原車窗玻璃、天窗控制的總電源從原電路的15號線(開關電)改到原電路的30號線(常電)上去,否則只要關閉點火開關熄火后,搖窗電動機和天窗電機失去電源將無法實現總體關閉;然后將圖2中畫箭頭處斷開分別接于J3、J4、J5、J6、J7上的常閉觸點兩端(1、2),而五只繼電器上的常開觸點(3)接地即可。本田、別克等搖窗電動機和天窗電動機兩側接地的車型(圖3),只要將圖中畫箭頭處斷開分別接于J3、J4、J5、J6、J7上的常閉觸點兩端(1、2),而五只繼電器上的常開觸點(3)接車輛蓄電池正極即可。兩種車型的具體操作均可在駕駛員門窗玻璃總控制臺處進行,車輛總體關閉模塊可就近安裝,如圖7(J3、J4、J5、J6、J7完全相同)。?

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3.4 元器件的選取?

??? 通過實驗及檢測發現,搖窗電動機在上升時工作電流為7A～10A,下降時為4A～7A。所以選取繼電器型號為953-1C-12DG-2(本繼電器正常工作電流為20A),此繼電器驅動電流為70mA～97mA,因此驅動六個繼電器用六反向緩沖器(驅動器)SN7407N完成。?

3.5 門窗、天窗關閉信號的獲得?

??? 門窗、天窗關閉信號的獲得可通過行程開關或接近開關完成,但考慮到安裝相應開關要對車輛進行大手術(拆內飾),導線的連接、布置都較困難。通過試驗測試得到各種新舊車輛的門窗玻璃、天窗完全關閉的時間不會超過20s,因此在為89C2051編程時采用得到鎖車信號后給各車窗送電28s的方案(具體時間因車型不同會有差異,可在編程時進行調整)。因各車輛在搖窗電機或相應的電路中均設有保護裝置,所以在玻璃上升到頂后可自動斷電,不會損壞搖窗機及相應電路。?

??? 具體編程如下:?

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??? 本文通過對不同車型的電動門窗、天窗的控制電路進行分析,借助89C2051單片機設計了一套汽車總體關閉系統,汽車加裝本系統后能在駕駛人停車落鎖時及時關閉車窗玻璃和天窗,大大提高了汽車的防盜性能。?

參考文獻?

[1] 吳基安, 吳洋.新編國產汽車電路圖冊.金盾出版社,2001,12.?