汽車智能鎖車與關(guān)窗控制系統(tǒng)設(shè)計

趙圓圓 付翔 肖賽 徐帥軍 張爽

摘 要：針對汽車在關(guān)窗和鎖車時存在的問題，設(shè)計了汽車智能鎖車與關(guān)窗控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過溫濕度傳感器DTH11檢測外界下雨情況，通過一氧化碳傳感器MQ-2判斷一氧化碳是否超標，通過壓力傳感器MPX4115檢測外界壓力，能有效滿足汽車安全舒適的要求。

關(guān)鍵詞：汽車;CAN總線;智能鎖車與關(guān)窗系統(tǒng);單片機

中圖分類號：U463文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）01-0121-03

Abstract： In view of the problems existing in the process of closing and locking the car window， an intelligent vehicle locking and window closing control system was designed. The system detects the external rain condition through the temperature and humidity sensor dth11， and judges whether the carbon monoxide exceeds the standard through the carbon monoxide sensor mq-2. The external pressure detected by the pressure sensor mpx4115 can effectively meet the requirements of vehicle safety and comfort.

Keywords： automobile;CAN bus;intelligent locking and window closing system;single chip microcomputer

近年來，隨著人們生活水平不斷提高，汽車已經(jīng)成為人們主要的出行工具，人們對汽車的安全性和舒適度提出了更高的要求。但當前普通汽車的車窗普遍存在技術(shù)缺陷，不具備預(yù)防安全隱患的功能[1-2]。例如，在實際生活中，人們忘記關(guān)車窗的事情時有發(fā)生，如遇下雨天，則會導(dǎo)致汽車進水;而當車內(nèi)有害氣體超標時，則會因不能及時開窗致使車內(nèi)人員中毒[3-4]。隨著電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用于汽車電控系統(tǒng)，汽車的電控系統(tǒng)越來越完善[5]。而CAN總線的應(yīng)用，讓汽車擺脫了傳統(tǒng)電器設(shè)備中復(fù)雜的排線布置，并且降低了維修難度，提高了故障檢測的可靠性。因此，研制基于CAN總線的智能化關(guān)窗與鎖車系統(tǒng)就顯得尤為重要。

1 總體功能設(shè)計

本文設(shè)計的汽車智能鎖車與關(guān)窗控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，其應(yīng)具備開關(guān)窗功能、車內(nèi)危害氣體（一氧化碳）檢測功能、鎖車報警功能和顯示功能。

該系統(tǒng)包括供電電源模塊、溫濕度傳感器模塊、一氧化碳傳感器模塊、壓力傳感器模塊。單片機STC89C52獲取檢測信號后，通過CAN模塊和車載CAN總線實現(xiàn)對目標單片機STC89C52的信號傳輸，并實現(xiàn)對車窗電機、LCD顯示屏、報警蜂鳴器的控制。首先，溫濕度傳感器DTH11接收到的下雨信號、一氧化碳傳感器MQ-2接收到的有害氣體信號、壓力傳感器MPX4115接收到的壓力信號傳送給單片機。壓力傳感器輸出是模擬信號，需通過ADC0832把模擬信號轉(zhuǎn)成數(shù)字信號。單片機把檢測到的信號經(jīng)由CAN控制器進行數(shù)據(jù)傳輸，再經(jīng)CAN收發(fā)器TJA1050傳遞到CAN總線。然后，接收端CAN總線把信號經(jīng)另一個CAN收發(fā)器TJA1050和CAN控制器MCP2515傳給另一個單片機，并對信號進行運算。最后單片機根據(jù)接收到的下雨指令，促使電機驅(qū)動L9110H控制電機，讓電機反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)關(guān)窗的功能;單片機根據(jù)接收到的一氧化碳超標指令，促使電機驅(qū)動L9110H控制電機，讓電機正轉(zhuǎn)實現(xiàn)開窗功能;單片機把接收到的壓力信號傳遞給三極管和蜂鳴器，實現(xiàn)鎖車報警的功能。單片機把各運行信號傳遞給液晶顯示器LCD1602，并顯示運行狀態(tài)。

2 硬件及其電路設(shè)計

本系統(tǒng)硬件系統(tǒng)由CAN模塊、單片機、輸入部分、執(zhí)行部分以及顯示部分組成。CAN模塊由CAN控制器和CAN收發(fā)器組成;輸入部分由溫濕度傳感器、一氧化碳傳感器、壓力傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成;顯示部分由液晶屏和電位器組成;執(zhí)行部分由電機、電機驅(qū)動器、三極管、蜂鳴器組成。

檢測端電路包括單片機STC89C52、CAN收發(fā)模塊、溫濕度傳感器DTH11、有害氣體一氧化碳傳感器MQ-2、壓力傳感器MPX4115以及A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832。溫濕度傳感器DTH11把接收到的下雨信號傳遞給單片機STC89C52，一氧化碳傳感器MQ-2把檢測到的一氧化碳信號傳遞給單片機，壓力傳感器MPX4115把檢測到的壓力信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832傳遞給單片機，單片機收到信號后經(jīng)由CAN模塊傳輸?shù)娇偩€上。

接收端的硬件電路由CAN模塊、單片機STC89C52、液晶顯示屏LCD1602、電位器、直流電機、電機驅(qū)動L9110H、三極管和蜂鳴器組成。CAN模塊接收到總線的信息，經(jīng)由單片機把接收到的下雨信號經(jīng)電機驅(qū)動L9110H傳送給直流電機，從而控制關(guān)窗;單片機把接收到的壓力信號傳遞給三極管和蜂鳴器，實現(xiàn)鎖車報警的功能;單片機把執(zhí)行部分的運行信息傳遞給液晶顯示屏LCD1602，從而顯示運行狀態(tài)，并且可以通過電位器來控制顯示屏亮度。接收端的電路如圖2所示。

3 程序設(shè)計

軟件控制流程為系統(tǒng)上電后進行系統(tǒng)初始化，以恢復(fù)到默認狀態(tài)，各傳感器進入工作狀態(tài)，進行外部環(huán)境信號檢測，進入自動車窗控制模式。當檢測到有雨時，車窗電機反轉(zhuǎn)，關(guān)閉車窗。當檢測到有害氣體時，并且車內(nèi)有人時，車窗電機正轉(zhuǎn)，打開車窗。當車窗受到外部壓力過大時，就發(fā)出蜂鳴指令，開啟報警功能。三個功能的實現(xiàn)互不影響，彼此獨立。軟件流程圖如圖3所示。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)可以解決使用汽車后忘記關(guān)窗、車內(nèi)有害氣體超標不能及時通風(fēng)、受外力破壞不具有加密鎖車的問題。采用CAN總線通信具有其他線束控制無法比擬的優(yōu)點，可省去大量的線束，為后期維修檢測提供便利

參考文獻：

[1]湯鍇杰，李偉，栗燦.基于CAN總線的智能電動車窗系統(tǒng)設(shè)計[J].汽車電器，2014（20）：23-26.

[2]肖永清，李平舟.汽車的智能車窗系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].輕型汽車技術(shù)，2018（4-5）：57-60.

[3]王菁，劉杰.CAN總線電動車窗控制系統(tǒng)的可靠性研究[J].電子設(shè)計工程，2016（20）：39-42.

[4]馬曉東，李晨晨，段肖，等.一種基于溫/濕度傳感器的橋面結(jié)冰預(yù)警系統(tǒng)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（7）：99-101.

[5]詹海鴻，沈志豪，吳志豪，等.雨天智能關(guān)窗系統(tǒng)的設(shè)計研究[J].計算機產(chǎn)品及流通，2019（3）：72.