汽车智能锁车与关窗控制系统设计

赵圆圆 付翔 肖赛 徐帅军 张爽

摘 要：针对汽车在关窗和锁车时存在的问题，设计了汽车智能锁车与关窗控制系统。该系统通过温湿度传感器DTH11检测外界下雨情况，通过一氧化碳传感器MQ-2判断一氧化碳是否超标，通过压力传感器MPX4115检测外界压力，能有效满足汽车安全舒适的要求。

关键词：汽车;CAN总线;智能锁车与关窗系统;单片机

中图分类号：U463文献标识码：A文章编号：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，随着人们生活水平不断提高，汽车已经成为人们主要的出行工具，人们对汽车的安全性和舒适度提出了更高的要求。但当前普通汽车的车窗普遍存在技术缺陷，不具备预防安全隐患的功能[1-2]。例如，在实际生活中，人们忘记关车窗的事情时有发生，如遇下雨天，则会导致汽车进水;而当车内有害气体超标时，则会因不能及时开窗致使车内人员中毒[3-4]。随着电子技术被广泛应用于汽车电控系统，汽车的电控系统越来越完善[5]。而CAN总线的应用，让汽车摆脱了传统电器设备中复杂的排线布置，并且降低了维修难度，提高了故障检测的可靠性。因此，研制基于CAN总线的智能化关窗与锁车系统就显得尤为重要。

1 总体功能设计

本文设计的汽车智能锁车与关窗控制系统的总体结构如图1所示，其应具备开关窗功能、车内危害气体（一氧化碳）检测功能、锁车报警功能和显示功能。

该系统包括供电电源模块、温湿度传感器模块、一氧化碳传感器模块、压力传感器模块。单片机STC89C52获取检测信号后，通过CAN模块和车载CAN总线实现对目标单片机STC89C52的信号传输，并实现对车窗电机、LCD显示屏、报警蜂鸣器的控制。首先，温湿度传感器DTH11接收到的下雨信号、一氧化碳传感器MQ-2接收到的有害气体信号、压力传感器MPX4115接收到的压力信号传送给单片机。压力传感器输出是模拟信号，需通过ADC0832把模拟信号转成数字信号。单片机把检测到的信号经由CAN控制器进行数据传输，再经CAN收发器TJA1050传递到CAN总线。然后，接收端CAN总线把信号经另一个CAN收发器TJA1050和CAN控制器MCP2515传给另一个单片机，并对信号进行运算。最后单片机根据接收到的下雨指令，促使电机驱动L9110H控制电机，让电机反转，从而实现关窗的功能;单片机根据接收到的一氧化碳超标指令，促使电机驱动L9110H控制电机，让电机正转实现开窗功能;单片机把接收到的压力信号传递给三极管和蜂鸣器，实现锁车报警的功能。单片机把各运行信号传递给液晶显示器LCD1602，并显示运行状态。

2 硬件及其电路设计

本系统硬件系统由CAN模块、单片机、输入部分、执行部分以及显示部分组成。CAN模块由CAN控制器和CAN收发器组成;输入部分由温湿度传感器、一氧化碳传感器、压力传感器和模数转换器组成;显示部分由液晶屏和电位器组成;执行部分由电机、电机驱动器、三极管、蜂鸣器组成。

检测端电路包括单片机STC89C52、CAN收发模块、温湿度传感器DTH11、有害气体一氧化碳传感器MQ-2、压力传感器MPX4115以及A/D转换器ADC0832。温湿度传感器DTH11把接收到的下雨信号传递给单片机STC89C52，一氧化碳传感器MQ-2把检测到的一氧化碳信号传递给单片机，压力传感器MPX4115把检测到的压力信号经A/D转换器ADC0832传递给单片机，单片机收到信号后经由CAN模块传输到总线上。

接收端的硬件电路由CAN模块、单片机STC89C52、液晶显示屏LCD1602、电位器、直流电机、电机驱动L9110H、三极管和蜂鸣器组成。CAN模块接收到总线的信息，经由单片机把接收到的下雨信号经电机驱动L9110H传送给直流电机，从而控制关窗;单片机把接收到的压力信号传递给三极管和蜂鸣器，实现锁车报警的功能;单片机把执行部分的运行信息传递给液晶显示屏LCD1602，从而显示运行状态，并且可以通过电位器来控制显示屏亮度。接收端的电路如图2所示。

3 程序设计

软件控制流程为系统上电后进行系统初始化，以恢复到默认状态，各传感器进入工作状态，进行外部环境信号检测，进入自动车窗控制模式。当检测到有雨时，车窗电机反转，关闭车窗。当检测到有害气体时，并且车内有人时，车窗电机正转，打开车窗。当车窗受到外部压力过大时，就发出蜂鸣指令，开启报警功能。三个功能的实现互不影响，彼此独立。软件流程图如图3所示。

4 结论

本系统可以解决使用汽车后忘记关窗、车内有害气体超标不能及时通风、受外力破坏不具有加密锁车的问题。采用CAN总线通信具有其他线束控制无法比拟的优点，可省去大量的线束，为后期维修检测提供便利

参考文献：

[1]汤锴杰，李伟，栗灿.基于CAN总线的智能电动车窗系统设计[J].汽车电器，2014（20）：23-26.

[2]肖永清，李平舟.汽车的智能车窗系统及其应用[J].轻型汽车技术，2018（4-5）：57-60.

[3]王菁，刘杰.CAN总线电动车窗控制系统的可靠性研究[J].电子设计工程，2016（20）：39-42.

[4]马晓东，李晨晨，段肖，等.一种基于温/湿度传感器的桥面结冰预警系统[J].电子技术与软件工程，2019（7）：99-101.

[5]詹海鸿，沈志豪，吴志豪，等.雨天智能关窗系统的设计研究[J].计算机产品及流通，2019（3）：72.