王瑤王健張明遠(yuǎn)單正飛

（江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 無錫 214122）

引言

近年來，電動(dòng)自行車迅速發(fā)展和普及，這有利于節(jié)能環(huán)保和促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)。然而，隨著電動(dòng)自行車的普及，電動(dòng)自行車二手電瓶市場也變得越來越活躍，其中也不乏一些不法分子倒賣黑電瓶，擾亂社會(huì)秩序。通過研發(fā)一種電動(dòng)自行車電瓶保護(hù)防盜裝置，人們不必再擔(dān)心電瓶會(huì)被猖獗的小偷盜走，不再害怕電瓶被偷而不敢騎電瓶車外出。如果該技術(shù)得以推廣，會(huì)使電動(dòng)自行車行業(yè)在新的領(lǐng)域有進(jìn)一步的發(fā)展，這樣有利于減少二氧化碳等溫室氣體的排放，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)，同時(shí)還可以促進(jìn)密碼防盜技術(shù)更廣地應(yīng)用于其他領(lǐng)域，更好地保護(hù)居民的人身和財(cái)產(chǎn)安全。

1 新型防盜裝置簡介

傳統(tǒng)電動(dòng)自行車電瓶防盜方法，著重在于機(jī)械式地把電瓶鎖住，如圖一所示，這會(huì)嚴(yán)重影響電動(dòng)自行車美觀，而且收效不大。市場上現(xiàn)在使用比較廣泛的電動(dòng)自行車電瓶保護(hù)方法是在電動(dòng)自行車本身安裝電池盒鎖、鏈條鎖或原子鎖或者使用報(bào)警器、防盜平板。

圖1 一般電瓶鎖

國內(nèi)在電動(dòng)自行車電瓶保護(hù)技術(shù)還不是很成熟。國外大多采用報(bào)警、機(jī)械鎖等方式。而高端汽車采用的密碼防盜、指紋防盜等系統(tǒng)，在電動(dòng)自行車中應(yīng)用，價(jià)格過于昂貴，大大受到限制。

基于以上背景，利用單片機(jī)控制，可以研究一個(gè)防盜裝置，使其不但可以完成鎖本身的功能，還可以兼有多種功能，如記憶、識別、報(bào)警等。該裝置采用靈巧的機(jī)構(gòu)與合適的材料，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，防盜性能良好，而且制造成本較低。保障廣大電動(dòng)自行車用戶電瓶安全，為社會(huì)治安貢獻(xiàn)一份力量。

2 防盜裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)

新型電動(dòng)自行車電瓶鎖防盜裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2所示。

面板1固定在電動(dòng)自行車的電瓶蓋上，替換原來的蓋子，單片機(jī)控制電磁繼電器，密碼輸入正確后，原來伸長的繼電器縮回去，給運(yùn)動(dòng)擴(kuò)大機(jī)構(gòu)2一個(gè)運(yùn)動(dòng)，使得該機(jī)構(gòu)解鎖，然后通過旋轉(zhuǎn)與旋鈕相鉚合的動(dòng)作機(jī)構(gòu)3打開電瓶鎖。與電瓶鎖原來的結(jié)構(gòu)相比，本機(jī)構(gòu)靈活、穩(wěn)定、強(qiáng)度大。

圖2 機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖

3 防盜裝置控制部分

鎖的控制部分主要由一個(gè)單片機(jī)控制繼電器包括報(bào)警單元等組成?？紤]到電瓶鎖得成本還有其所實(shí)現(xiàn)的功能比較單一和固定，故采用價(jià)格比較便宜的AT89S51作為控制單元。

AT89S51是功耗低，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

控制電控板裝在如圖2所示的機(jī)構(gòu)2、3的前面面板處，繼電器裝在控制電路前，繼電器未通電（常態(tài)）時(shí)觸電伸出，卡住2，從而使鎖頭不能縮回，也即鎖打不開。當(dāng)通過面板的鍵盤輸入正確的密碼后，繼電器得電，觸頭縮回，旋轉(zhuǎn)3，機(jī)構(gòu)2即可縮回，鎖即打開。原理圖如下：

圖3 控制部分原理框圖

4 密碼輸入鍵盤設(shè)計(jì)

防盜機(jī)構(gòu)采用的是圖3所示的矩陣式按鍵鍵盤，由行線和列線組成，按鍵點(diǎn)在行列的交叉點(diǎn)上，方便控制，用戶輸入由鍵盤密碼，輸入完成按A鍵確認(rèn)，鍵盤的每個(gè)按鍵功能在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置。

圖4 鍵盤設(shè)計(jì)

5 結(jié)語

電動(dòng)自行車電瓶防盜裝置具有硬件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、簡單，軟件易于開發(fā)，成本較低，安全可靠，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好保護(hù)用戶電瓶。同時(shí)，還具有按鍵有效提示，輸入錯(cuò)誤提示，修改密碼等多種功能?？稍谝馔鈦G失密碼的情況下隨時(shí)修改密碼，保密性能好，靈活度比較高，特別適合中低端電動(dòng)自行車日常保護(hù)電瓶使用，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，有助于維護(hù)社會(huì)治安。

[1]高海，郭紅霞.基于AT89S51的密碼鎖設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù) 2010(18).

[2]張迎新.單片機(jī)初級教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[3]郭海英.基于單片機(jī)的電子安全密碼鎖的設(shè)計(jì)[J].2005（13）.

[4]張鐵，李琳，李杞儀主編.創(chuàng)新思維與設(shè)計(jì)[M].北京.國防工業(yè)出版社,2005.