新型手机壳式便携汽车电子钥匙设计

王雅慧,秦国庆,孟松涛,陈冬冬,季航锟

（河南科技学院,河南新乡453003）

新型手机壳式便携汽车电子钥匙设计

王雅慧,秦国庆,孟松涛,陈冬冬,季航锟

（河南科技学院,河南新乡453003）

采用STC89C52单片机作为一个微处理器,以Pt2262/Pt2272作为发射和接收信号的编解码芯片,并利用其与单片机设计一种可以进行高频通信的系统,开发基于无线射频技术的新型汽车电子钥匙.设计与Pt2262/Pt2272通用编解码芯片相匹配的震荡电路,利用Pt2262解码芯片作为信号发射端,以Pt2272解码芯片作为信号接收端与STC89C52单片机I/O端口连接,编程并对编码进行加密处理,从而实现汽车电子钥匙的功能.设备可以嵌入手机壳中,造型轻巧,便于携带,同时具有优良的操控性能.可以可靠地从450～600 m处远程控制汽车,如车门、后备箱和车窗的开闭功能,具有广阔的市场前景.

无线射频技术；Pt2262/Pt2272芯片；手机壳；便携

汽车电子钥匙的产生在一定程度上减少了对机械式车门的直接开闭,节约时间,增强汽车操作的便捷性,然而不可避免会出现车钥匙遗忘,或者在大型停车场停车后难以找到自己车辆的问题.另外,虽然现在汽车电子遥控钥匙大多是采取集成电路,体积较小[1],一键式启动方式以及无钥匙进入车内的技术也达到较高的发展水平[2-3],但作为一种独立钥匙仍存在携带不便及易于遗忘遗失的问题.

随着互联网的快速发展,人们对手机的依赖越来越明显,可以说手机是人们出行必带的物品.本设计结合实际情况,研究一种能够和人们日常携带频率很高的手机相结合,同时具有便携性和450～600 m远程操作性能,体积小并可嵌入手机外壳的微型汽车电子遥控器.

1 工作原理

基于编码解码芯片Pt2262/Pt2272的工作原理,设计与其配套的振荡电路,将编码芯片Pt2262作为信号发射端,并将其及配套电路嵌入到手机外壳内部从而实现与车载单元解码芯片Pt2272及其电路相互通信.采用STC89C52单片机作为一个微处理器,以Pt2272解码芯片作为信号接收端与STC89C52单片机I/O端口连接,编程并对编码进行加密处理,实现主驾驶室车门的开闭、后备箱的开启及所有车窗的关闭等功能[4].

单片机、按键、控制电路、无线发射部分和无线接收部分共同组成了便携式电子钥匙的无线遥控系统,无线遥控器的工作原理如图1所示.该遥控器选用STC89C52芯片作为一个微处理器,选用Pt2262/Pt2272作为发射和接收信号的编解码芯片,单片机的I/O端口与Pt2272解码芯片连接.无线遥控系统的发射部分把要发送的二进制信号编码调制为一定的脉冲信号,然后通过发射管发射编码调制后的脉冲信号,无线接收端在接收到无线信号的同时对信号进行放大、滤波、整形,然后把得到的二进制编码信号传送给单片机.最后由单片机解码,并依据编写程序做出相关控制指令,最终由汽车对应的驱动模块完成指示功能[5-6].

图1 无线遥控系统组成Fig.1 Composition of wireless remote control system

为了满足遥控器体积轻薄的基本要求,本设计选用的Pt2262/Pt2272芯片是一种低功耗低价位通用编解码电路,仅有3 mm的厚度,与STC89C52芯片配合能够有效减小遥控器体积.由于其体积小,工作电压范围宽,外部元件少,地址码多达531 441种,能够保证电子钥匙满足车辆防盗及远程遥控的要求.

在进行Pt2262/Pt2272芯片的地址编码设定和修改时,需要保证发射端Pt2262和接收端Pt2272的地址编码完全相同,才能配对使用.该编解码芯片可以很方便地选择各种编码状态,还可将信号放大,驱动继电器、功率三极管等进行负载遥控开关.Pt2262/Pt2272芯片工作原理如图2所示.

图2 Pt2262/Pt2272芯片工作原理Fig.2 Pt2262/Pt2272 chip principle diagram

2 控制电路设计

在控制电路的设计中,除了要求Pt2262/Pt2272的地址码必须相同外,还需保证外接振荡电路发出的频率相匹配,否则可能造成接收距离变短或者无法接收信号等问题.Pt2262/Pt2272芯片的15、16引脚的外接电阻决定外接振荡电路的振荡频率,因此可以通过调节外接电阻的阻值来调整振荡电路的发射频率,且外接电阻阻值越大频率越高,编码宽度越大,发一帧所需时间越长.经过大量实验测试,有以下可配套使用组合的阻值,见表1.

表1 调节振荡电路发射频率的配套阻值Tab.1 Supporting resistance adjust transmit frequency of oscillation circuit

2.1 无线发射电路设计

Pt2262/Pt2272组合类型的汽车遥控钥匙的无线遥控发射器,采用315 MHz的无线发射频率模块,其优点在于频率波段稳定性高,结构设计简单,采用三极管进行数据调节.设计时可由Pt2262数据输出端引脚17与无线数据的发射模块的输入端结合即可.无线发射电路图如图3所示.

图3 无线发射电路Fig.3 Circuit diagram of radio transmitter

无线数据模块的工作电压为3～12 V,工作电压变化范围较宽,与无线发射模块配合使用的无线接收模块可全部接收发射信号,工作范围可达450～600 m.在实际工作中,设定电压值在3.7 V左右即可满足要求,具有功耗低的优点.Pt2262编码芯片的数据发射端与无线数据模块接收端可直接相连,并加电阻调节至二者电压相同,发挥良好调制效果.

2.2 无线接收电路设计

单片机与无线接收模块由车用电压经电压转换器转化为直流5 V电压来供电,无线接收电路图如图4所示.STC89C52型单片机I/O端口与Pt2272引脚17的解码确认端相连,Pt2272D0-D3端口分别与端口P1.1-P1.4相连接.按下按键1实现车门打开同时发光二级管D1会闪一下,按下按键2实现关闭车门D2闪亮,按下按键3实现后备箱开启同时D3亮,当按下按键4,D4闪亮的同时实现全部车窗的关闭.

图4 无线接收电路Fig.4 Circuit diagram of radio receiver

3 发射程序设计

当按下无线遥控器的按键时,由无线发射模块把信号传送给无线接收模块,进而再由微处理器来处理并计算和判断,并输出相应的命令,程序流程图如图5所示.另外,考虑到安全性,可通过改变Pt2262/Pt2272的地址码对车辆遥控器进行特定的编码加密处理,Pt2262/Pt2272芯片的地址码有500 000种以上,能够有效防盗.该遥控器最终可安全实现车门的开闭、后备箱的开启及所有车窗的关闭等功能.

图5 程序流程Fig.5 Program flow chart

4 实验与验证

为了验证该电子遥控器的实用性能,在STC89C52单片机上进行模拟实验.把Pt2272解码芯片插到STC89C52单片机实验板上,然后把实验程序烧录到STC89C52芯片中进行处理.分别按下遥控器上的S1、S2、S3、S4按键,即给Pt2262编码芯片的D0、D1、D2、D3端口赋以高低电平,以无线的形式发射给Pt2272解码芯片,然后对其进行解码,并把信息传给STC89C52芯片进行处理并作出响应.观察实验板上的LED灯的闪烁,符合预期的实验效果,从而验证了实验电路、实验程序、预期实验结果的可行性.

5 小结

新型电子遥控器的功能在STC89C52单片机上进行测试,确保能够满足使用.经过设计改进后,可将此新型电子遥控器嵌入到手机壳中,该手机壳式遥控器可做到5 mm以内的厚度.针对人们对于手机更轻更薄的要求以及追求个性化的特点,在手机壳的造型设计及按键保护方面,可以进行更加多样化的设计,以满足市场需求.

[1]周凡,张正炳,欧阳凤鸣.汽车钥匙高频通讯的硬件电路设计与研究[J].无线电工程,2015,45（5）：66-69.

[2]翟青林,孙国强,张燕华.汽车无钥匙被动进入和一键启动测试系统[J].测控技术,2013,32（3）：128-132.

[3]朱江,张荣福,贾鹤鹏,等.汽车无钥匙进入及启动系统的设计[J].信息技术,2015（4）：157-160.

[4]毕中军,庞龙强,朱永刚,等.汽车智能钥匙原理及案例[J].汽车实用技术,2015（8）：99-100.

[5]陈惠特.基于单片机的红外遥控系统设计[J].信息通信,2015（3）：49.

[6]朱永涛,李中伟.基于单片机的无线遥控系统设计[J].科技信息,2011（9）：101.

（责任编辑：卢奇）

Design of new portable car electronic key embedded in mobile phone shell

WANG Yahui,QIN Guoqing,MENG Songtao,CHEN Dongdong,JI Hangkun
（Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003,China）

A new electronic key for car based on RF technology was developed,in which a high frequency communication system have been designed using of MCU STC89C52 and Pt2262/Pt2272 codec chip.Design an oscillation amplitude match with Pt2262/Pt2272 universal codec,using Pt2262 chip as transmitter,and using Pt2272 chip as receiver which was connected to I/O port of MCU STC89C52,programming and encryption processing,so as to achieve the function of automotive electronic key.The device can be easily integrated into mobile shell,which is easy to carry and has good control performance.A major advantage of the device is that the car could be controlled reliably from 450～600 miters away,which makes a promising market.

RF technology；Pt2262/Pt2272 chip；mobile phone shell；easy to carry

U463.6

A

1008-7516（2016）04-0074-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2016.04.015

2016-06-03

王雅慧（1986―）,女,河南登封人,硕士,助教.主要从事车辆工程研究.