基于單片機藍牙模塊汽車智能進入與啟動系統★

孫嘉興 朱寶全

(東北林業大學交通學院，黑龍江 哈爾濱 150000)

0 引言

車輛作為人類適應快節奏與高品質生活的主要工具之一，在當前社會“智能化”“物聯網”的科技發展背景下，對其控制的智能性要求越來越高。目前，汽車啟動常見的方法有兩種，一種是鑰匙啟動，即將車鑰匙插入鑰匙孔打火啟動；一種是汽車智能一鍵式啟動無鑰匙系統，兼具智能感應開啟車門功能和一鍵式按鈕啟動發動機功能。鑰匙作為附屬品往往會出現丟失或忘記攜帶的情況，而手機作為重要工具，將單片機、藍牙模塊、手機藍牙控制端三者結合實現汽車無鑰匙進入與啟動，從而使得汽車的使用更加方便和安全，解決了鑰匙丟失帶來的影響。

1 現有技術分析

現階段汽車無鑰匙進入與啟動系統主要采用RFID無線射頻技術或GSM無線數據傳輸網絡連接到車載控制模塊的方法。汽車無鑰匙進入在整合引擎防盜和遙控鑰匙的基礎上，加入了低頻通訊模塊的系統于2003年問世，實現了汽車與鑰匙之間的雙向通訊，提高了汽車的安全性和方便性。串口是計算機與外部設備進行數據交換的重要介質，在考慮敏捷性開發、超長傳輸距離、低功耗、穿透能力等綜合因素時，無線串口有著明顯的優勢，無線數據傳輸網絡就是計算機與無線串口之間的通信鏈路。

現階段國內外對無鑰匙進入與啟動系統的研究開發大都有以下特點：

1)車輛主動感應鑰匙，駕駛員不用拿出鑰匙靠近車輛即可解鎖。鑰匙的射頻頻率在出廠時有加密，實現專車專匙的配對。

2)啟動系統是將鑰匙放在駕駛艙特定的感應區后通過按鍵啟動，發動機有指示超時自動熄火的設置。

3)全部耗能較低，對汽車電量影響較小。

4)通過手機或其他外部設備控制車輛進入—啟動的系統大多在價格高昂的新車型上有所使用，使得智能化車輛控制普及有限。

2 總體設計

基于單片機藍牙模塊汽車智能進入與啟動系統由手機APP,安裝于汽車上的單片機與藍牙模塊組成。手機藍牙與車載藍牙相連，手機APP發送特定指令給單片機，單片機根據接收到的字符控制車門鎖鎖鈕開啟或關閉以及發動機啟動或熄火的狀態。基于單片機藍牙模塊汽車智能進入與啟動系統總體設計圖見圖1。

2.1 車門鎖內部機構設計

在汽車車門鎖原有基礎上安裝單片機與藍牙模塊。單片機的藍牙模塊接收到藍牙信號，單片機作為處理藍牙信號的微型控制裝置按照事先編寫的程序將藍牙信號進行數據處理分析，得出相應的執行指令后把指令輸出給執行機構—舵機，從而控制舵機以一定的角度，一定的方向進行旋轉，實現對鎖鈕的控制，達到車門開啟與關閉的目的。

2.2 手機APP設置

手機APP界面根據系統可實現的功能設置四個版塊即A解鎖、B鎖止、C啟動、D熄火。手機藍牙與單片機內部的藍牙相連，連接的時候需要進行安全認證，輸入正確的密碼才能實現配對。在一次成功配對連接后，下次進行連接時只需要打開手機藍牙而無需再次輸入密碼。另外在界面上設置一個初始化按鈕，按下按鈕可以初始系統狀態。首次連接上單片機藍牙的手機終端默認為車主控制端，在車主控制端可以修改單片機藍牙密碼從而保證了系統的安全性，避免惡意連接的情況。

3 系統功能介紹

手機藍牙與車載藍牙配對連接，并在手機上安裝APP，APP界面設置不同功能版塊，對車輛進行解鎖、鎖止、啟動、熄火等的控制。

基于單片機藍牙模塊汽車智能進入與啟動系統有以下幾個功能：

1)當汽車在解鎖狀態下，與車載藍牙配對的手機在預先設定的藍牙感應范圍內，可通過車上按鈕實現汽車啟動的功能。

2)當汽車在鎖止狀態下，有人惡意連接或企圖非法進入，置于車門鎖單片機上的紅外傳感器起作用，通過手機APP短信提醒功能警示車主。

3)系統有獨立供電裝置，避免汽車電路關閉后系統無法正常工作。

4 系統總成及各部分研究目標

4.1 系統總成

基于單片機藍牙模塊汽車智能進入與啟動系統包括數據接收裝置、單片機與車門門鎖裝置、控制系統以及微電腦控制系統四部分。

4.2 系統各部分研究目標

1)數據接收裝置的研究：通過手機藍牙與單片機藍牙模塊之間加密連接，進行數據傳輸。

2)單片機與車門門鎖與汽車啟動裝置的控制：采用有線控制，將單片機串口與車門門鎖控制模塊與啟動模塊相連。

3)控制系統的研究：能夠正確開閉車門門鎖與啟動汽車。

4)微電腦控制系統的研究：通過單片機微電腦核心，對接收到的字符進行處理并作出相應的反應，控制車門門鎖的開啟與鎖閉和汽車的啟動。

5 研究方法及技術路線

5.1 研究方法

堅持理論分析和實驗分析相結合，理論聯系實際，采用資料收集法、社會調查法、比較分析法，實驗調試等，引用大量實例和數據，多借鑒成熟電路及控制方法，避免走彎路，以減少開發周期，降低開發成本，通過大量反復的實驗來完成系統的設計工作，以保證控制系統的運行穩定、可靠。

5.2 技術路線

用單片機作為處理器，當手機藍牙搜索到汽車單片機藍牙時，在手機APP上輸入安全密碼使手機與車載單片機藍牙配對連接，用手機藍牙給單片機發送特定的字符串，單片機作出相應的反應，通過串口控制車門門鎖從而使汽車實現開啟與鎖閉車門門鎖和汽車發動機的啟動。其中，藍牙安全認證只需要一次，認證成功后只需要打開藍牙，就可以自動連接上已經認證過的手機藍牙，既方便又安全。另外，單片機藍牙模塊采用獨立供電，避免車輛熄火時系統不工作。

6 系統優勢

機械鑰匙被汽車智能解鎖系統取代已成為必然趨勢。目前常見系統使用的無線射頻識別(RFID)技術，通過車主隨身攜帶的智能卡里的芯片感應自動開關門鎖，也就是說當駕駛者走近車輛一定距離時，門鎖會自動打開并解除防盜；當駕駛者離開車輛時，門鎖會自動鎖上并進入防盜狀態。

相較于無線射頻識別技術，基于單片機藍牙模塊的汽車智能進入與啟動系統有以下三點優勢：

1)藍牙連接范圍有限，安全性更高。

2)推動汽車向智能化發展。

3)對車主基本無硬件投入。

7 結語

汽車車門智能解鎖技術可以提高汽車的安全性和舒適性，汽車車門智能解鎖運用了計算機、現代傳感、信息融合、通訊及自動控制等技術，踐行汽車企業的智能化發展。以單片機—藍牙為基礎的汽車智能進入與啟動系統，相較國內外的現階段的研究，智能程度和集成度更高，成本低廉，而且藍牙連接范圍有限相較于RFID技術安全系數更高。