一種汽車門(mén)鎖控制電路的分析與設(shè)計(jì)

摘要：汽車門(mén)鎖控制的目的是為了防止駕駛員將鑰匙忘在車內(nèi)而專門(mén)設(shè)計(jì)的控制電路。其主要由各開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)和若干個(gè)數(shù)字電路中常用的基本門(mén)電路組合而成。該設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是組合邏輯門(mén)電路在汽車數(shù)字電路中的綜合應(yīng)用。本文分析了各種情況下車門(mén)鎖控制電路的工作過(guò)程，并運(yùn)用學(xué)習(xí)的數(shù)字門(mén)電路知識(shí)對(duì)汽車門(mén)鎖控制電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　隨著汽車電子控制技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車自動(dòng)化控制程度越來(lái)越高。各種電子線路和微處理技術(shù)在汽車的控制中發(fā)揮著重要的作用，如發(fā)動(dòng)機(jī)油量的電噴控制，自動(dòng)變速器檔位的無(wú)極控制等。特別在高檔轎車中還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡航駕駛、車速控制的車門(mén)鎖機(jī)構(gòu)等。在這諸多功能中，中控門(mén)鎖控制是一項(xiàng)重要內(nèi)容。

1 汽車門(mén)鎖控制電路特點(diǎn)

　　現(xiàn)代轎車都裝有門(mén)鎖裝置，一般有解鎖、鎖止兩種狀態(tài)，鎖止時(shí)通過(guò)內(nèi)外把手均無(wú)法打開(kāi)車門(mén)。傳統(tǒng)的汽車門(mén)鎖電路工作原理圖如圖1所示：當(dāng)旋轉(zhuǎn)車鑰匙或按下門(mén)提手會(huì)帶動(dòng)鎖止機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)狀態(tài)開(kāi)關(guān)K1和K2動(dòng)作，電容C1(或C2)放電，繼電器J1(或J2)吸和，執(zhí)行電動(dòng)機(jī)M1(或M2)通電帶動(dòng)鎖止機(jī)構(gòu)動(dòng)作。放完電后繼電器釋放，電動(dòng)機(jī)停止，解鎖過(guò)程自動(dòng)完成。

　　在這個(gè)過(guò)程中若駕駛員忘記拔鑰匙，就按下門(mén)提手鎖止車門(mén)，會(huì)把車鑰匙遺留在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)鑰匙孔內(nèi)，造成很大麻煩。因此，為了避免上述情況發(fā)生，專門(mén)設(shè)計(jì)了門(mén)鎖控制電路。本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是當(dāng)駕駛員將鑰匙遺忘在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)內(nèi)時(shí)，將向駕駛員提供一個(gè)車門(mén)處于解鎖狀態(tài)的信號(hào)，這樣駕駛員就要檢查鑰匙是不是沒(méi)有拔出；再有就是拔出鑰匙關(guān)車門(mén)準(zhǔn)備鎖車時(shí)，若車門(mén)沒(méi)有關(guān)好，也會(huì)向駕駛員提供一個(gè)解鎖狀態(tài)的信號(hào)，提醒駕駛員檢查車門(mén)，防止出現(xiàn)車門(mén)未被徹底鎖止的現(xiàn)象發(fā)生，以免造成不必要的人身和財(cái)產(chǎn)損失。

　　隨著轎車對(duì)乘用舒適性、操縱方便性、使用安全性的要求，現(xiàn)在的轎車都采用了電控門(mén)鎖系統(tǒng)如圖2所示，并使用了電子技術(shù)和無(wú)線電技術(shù)，有的還接入汽車中央微電腦控制系統(tǒng)，并與啟動(dòng)、點(diǎn)火系統(tǒng)相連接進(jìn)行防盜控制。本設(shè)計(jì)中的汽車門(mén)鎖控制電路主要指數(shù)字電路設(shè)計(jì)部分，即圖2中92處的電控單元。

2 汽車門(mén)鎖控制電路分析

　　根據(jù)汽車門(mén)鎖控制電路的控制要求，在正常情況下，當(dāng)駕駛員拔出發(fā)動(dòng)機(jī)鑰匙，準(zhǔn)備鎖車時(shí)，則鑰匙位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)為1；接著進(jìn)行車門(mén)狀態(tài)檢測(cè)，4個(gè)車門(mén)均關(guān)好，則車門(mén)狀態(tài)檢測(cè)開(kāi)關(guān)也為1，此時(shí)可以發(fā)出解鎖信號(hào)且輸出為0，而鎖止信號(hào)則由車門(mén)鎖或車內(nèi)門(mén)鎖控制開(kāi)關(guān)的狀態(tài)決定，當(dāng)這兩組開(kāi)關(guān)中有一組為鎖止?fàn)顟B(tài)，則發(fā)出鎖止信號(hào)且輸出為1。

　　當(dāng)鑰匙遺忘在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)內(nèi)時(shí)，即鑰匙位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)為0，則發(fā)出解鎖信號(hào)且輸出為1，而鎖止信號(hào)輸出為0，即車門(mén)不能鎖止，即提醒駕駛員鑰匙遺忘車內(nèi)。

　　當(dāng)車門(mén)未關(guān)好時(shí)，即4個(gè)車門(mén)中只要有一個(gè)沒(méi)關(guān)好，則車門(mén)狀態(tài)檢測(cè)開(kāi)關(guān)為0，發(fā)出解鎖信號(hào)且輸出為1，而鎖止信號(hào)輸出為0，使得車門(mén)無(wú)法鎖止，提醒駕駛員車門(mén)未關(guān)好。

　　下面依據(jù)數(shù)字電路中組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法的一般步驟，進(jìn)行汽車門(mén)鎖控制電路分析。

　　2．1 邏輯抽象

　　1)確定輸入輸出變量，根據(jù)控制要求進(jìn)行邏輯狀態(tài)賦值

　　輸入變量為：鑰匙位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)A，定義鑰匙從點(diǎn)火開(kāi)關(guān)內(nèi)拔出時(shí)為1，插入時(shí)為0；車門(mén)狀態(tài)檢測(cè)開(kāi)關(guān)B，定義門(mén)關(guān)時(shí)為1，門(mén)開(kāi)時(shí)為0；車門(mén)鎖狀態(tài)檢測(cè)開(kāi)關(guān)C，定義鎖止時(shí)為1，解鎖時(shí)為0；車內(nèi)門(mén)鎖狀態(tài)檢測(cè)D，定義鎖止時(shí)為1，解鎖時(shí)為0。輸出變量為：鎖止?fàn)顟B(tài)檢測(cè)端E，輸出為1時(shí)為已鎖止，輸出為0時(shí)為未鎖止?fàn)顟B(tài)；解鎖狀態(tài)檢測(cè)端F，輸出為1時(shí)車門(mén)為解鎖狀態(tài)，輸出為0時(shí)為未鎖止?fàn)顟B(tài)。

　　2)根據(jù)控制要求，列出邏輯狀態(tài)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(duì)應(yīng)的輸出變量為E1、F1；將輸入中的C、D變量作為一組，對(duì)應(yīng)的輸出變量為E2、F2；最后再找出E1、E2和E的關(guān)系，F(xiàn)1、F2和F的關(guān)系。

2．2 依據(jù)真值表得到邏輯函數(shù)關(guān)系式及其對(duì)應(yīng)的邏輯電路圖

　　通過(guò)進(jìn)一步分析得到：E=E1·E2；F=F1+F2

　　則得到完整的邏輯電路圖為：

3 汽車門(mén)鎖控制電路設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)仿真

　　3．1 芯片介紹

　　根據(jù)對(duì)汽車門(mén)鎖控制電路的分析，要分別使用與非門(mén)、或非門(mén)芯片(與門(mén)和或門(mén)可用與非門(mén)和或非門(mén)替代)來(lái)實(shí)現(xiàn)該控制電路。下面分別對(duì)這些芯片做簡(jiǎn)單介紹。

　　1)二輸入4輸出與非門(mén)74LS00芯片

　　2)二輸入4輸出或非門(mén)74LS02芯片

　　3．2 實(shí)驗(yàn)仿真

　　根據(jù)邏輯電路圖及芯片接線圖連接電路，并模擬汽車門(mén)鎖控制的各種輸入的情況，從進(jìn)而測(cè)試設(shè)計(jì)的正確性、合理性和科學(xué)性。仿真結(jié)果見(jiàn)表1。

4 結(jié)論

　　文中對(duì)汽車門(mén)鎖控制電路的分析與設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的闡述，并且驗(yàn)證該控制電路在實(shí)驗(yàn)室條件下試驗(yàn)是成功的。該電路特點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)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(guò)設(shè)計(jì)能夠?qū)具壿嬮T(mén)電路的使用更為熟練，能更加熟悉組合邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟，并對(duì)汽車門(mén)鎖控制電路有更詳細(xì)的了解，為今后從事汽車門(mén)鎖電路更深層次控制要求的設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)，從而能夠更好提高系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。