基于单片机的汽车门锁控制器设计

孙浩浩

（平凉机电工程学校，甘肃 平凉 743400）

1 汽车门锁

1.1 汽车门锁的重要性

门锁作为汽车车门系统的关键组成部件，关系到汽车的安全性、可靠性。汽车门锁系统是将车门可靠锁止并通过内部机构实现开启及锁止功能的装置。是一个重要的车身部件，能保证车门在正常使用的过程中可靠锁止。而基于单片机的门锁控制器控制的门锁可以通过接收微动开关的信号，结合门锁当前的状况，发送信号也就是电平信号来控制电机，进而控制门锁。这样就可以更加便捷地控制门锁。同时通过门锁控制器可以实现内外门把手分别控制门锁，来应对不同的状况，使我们的行车更加安全、方便。

1.2 汽车门锁的功能

汽车门锁是由门锁开关、汽车门锁控制器、汽车门锁执行机构组成的。在这个过程中首先是门锁开关给门锁控制器一个信号，这里的门锁开关可以理解为内外把手，之后门锁控制器再把信号处理之后传给执行机构也就是电机来控制门锁的锁止和解锁。通过控制器的工作应能实现以下4个功能。1） 主锁止开关锁止之后，门锁处于锁止状态，外门把手不起作用，内门把手操作一次之后解锁开关就会自动解锁，内外门把手恢复正常。2）如果锁止开关处于解锁状态，内外门把手就可以自由控制门锁，也就是说每个门把手都能自由地控制电机。3）儿童锁锁止好后，外门把手正常，内门把手不起作用。也就是说，不管有没有锁止，内把手都不控制电机。4）在主锁止开关在锁止的状态下，同时锁止儿童锁，内门把手操作一次，外门把手恢复正常，主锁止开关恢复正常，但是内门把手依然不起作用。

2 汽车疾控门锁

2.1 门锁开关

门锁开关一般分为主门锁开关和分门锁开关，主门锁开关就是驾驶员侧的开关，这个开关的锁止和解锁，都会控制其他车门的门锁开关。分门锁开关位于其他车门处，一般不单独锁止，都会受到主门锁开关的控制。

一般汽车的4个门的内外都有开关，每个开关都会受锁止开关的控制，也就是说内外的开关是独立的，都可以单独控制门锁的解锁与锁止。总的来说就是每个车门的开关都可以独立进行操作，便于乘客自行操作，但是驾驶员侧有总开关可以随时解锁和锁止全部的车门。

2.2 门锁执行机构

门锁的执行机构也就是电机控制模块和电机，电机一般可以分为2种，一种是电磁线圈式，另一种是直流电动机式。

电磁线圈式实际上就是在线圈中间放一个衔铁，衔铁上连着连杆，当线圈通电之后，衔铁就会带动连杆实现闭锁，但是当线圈通反向电流时，衔铁就会带动连杆向相反的方向移动，从而实现开锁[1]。

直流电动机式的执行机构实际上也和上面的一样，直接由电动机提供动力，但是这个电动机可以实现正转和逆转，所以就可以实现开锁和闭锁。

但是该文的门锁控制器的设计只是简单的模拟了开锁的过程，所以采用的电机是功率比较小的电机，等到实车实验的时候可以换成比较大的电机，这些都是后面可以调整的。

2.3 门锁控制器

一般的门锁在解锁和锁止的过程中都需要消耗电流，但是为了缩短工作时间，会给控制装置上加一个定时装置，这样在超过了规定时间的时候，电路就会自动断电，这样就可以有效保护我们的电路还有电器的安全。大多数的汽车因为车门上的电机多，所以会直接在电路中加入继电器，这样就可以有效防护上面的情况[2]。

3 门锁控制器主控制芯片电路设计

这次我们选择的单片机是STC12C5A60S2，相比较于以前的51单片机，这个型号的单片机有高速、高可靠性等特点，并且有比较强的抗静电抗干扰等能力。并且有2个外部中断源，可以进行在线编程，有2K的SRAM。

首先，从主芯片的电源输入输出来说。如图1所示40端子是芯片的电源输入端，起到给主芯片供电的作用，这个电压是从我们的电源模块出来的，所以电压值是5 V，而20端子则是接地端，形成回路，给单片机主芯片供电。28端子则是给电机驱动模块芯片供电，电压也是5 V。从12端子开始一直到16端子，这些是连接着按键的，也就是模拟的门把手，其中内外把手，接在我们的外部中断端子上，给我们的程序设计提供条件。2、3、4三个端子则是接在电机驱动模块上的，给电机驱动模块提供信号，从而控制电机的转动和停止。

9端子也就是RST端，接的是复位电路，作为一个完整的系统，复位电路肯定是必不可少的，它能保证控制器的正常运行，而且在系统不能自己正常复位的时候，也可以手动复位。

18、19端子接着晶振电路，一个系统要想正常的工作，那么就必须有一个晶振信号，这个信号直接影响了单片机的工作速度，所以这个电路也是必须要有的。

从32到39开始的这8个I/O口则接着10 K的上拉电阻，这个上拉电阻提高了端口电流，提高了单片机识别高电平的能力，同时也可以起到一定的限流作用。

图1 主控制芯片电路图

4 控制程序设计流程

根据设想应该有以下几种情况。

如图2所示，当我们按下按键S2，也就是模拟内把手时，中断触发，读程序，先判断这个信号是内把手发出来的还是外把手发出来的，如果判断内把手是闭合的则发出中断的是外把手。如果已经判断出是内把手，那么就再判断现在的状态是不是处于一个解锁的状态，如果不是则执行解锁状态的命令，之后返回最上面继续循环，如果是则判断我们的儿童锁是不是打开的，如果不是则结束循环，如果是打开的则控制电机驱动模块使电机转动，这样就进行了一次完整的循环。

当按下按键S3，也就是外把手时，依然是先判断这个中断是来自S2还是S3。当判断是S3时，再判断外把手是不是闭合的，如果是打开的则直接判断是否处于解锁状态，如果是解锁状态则直接由控制电机控制模块控制电机转动，如果是闭锁状态则结束循环。如果外把手是闭合的，则先判断上锁的开关是不是关闭的，是打开的则置于上锁的状态，如果闭合的则继续判断解锁开关是不是闭合的，不闭合则置于解锁状态，然后继续循环，如果是闭合的则判断儿童锁是不是打开的，打开的则改变儿童锁的状态，然后循环，反之也继续循环。

5 结论

该文基于单片机对汽车门锁控制器进行了设计，在确定了汽车门锁控制器的基本功能后，利用STC12C5A60S2单片机对门锁进行智能控制，在技术允许的范围内，大大缩小了控制器的体积，而且使控制器的功能也变得更加强大，以前需要机械控制的东西，现在也变为程序控制。在该次的设计过程中还注意了按键的消震，以及电机的转动时间等问题，这些都对门锁控制器在现实生活中的使用有很大意义。

经过最后的成品的调试，控制器实现了预想的功能，并且响应较快，达到了提升汽车行车安全性的目的。

图2 按键电路图