張蕊華 朱銀法 湯軍浪

1.麗水學(xué)院，麗水，323000 2.南昌大學(xué)，南昌，330031

0 引言

隨著人們生活水平的提高，汽車已逐漸成為人們理想的代步交通工具，與此同時(shí)汽車被盜案也隨之增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國汽車被盜率為每秒0.36輛，每年至少有150萬輛汽車被盜［1］。我國的汽車被盜案也逐年增加，汽車盜竊案已成為世界的一大公害，給個(gè)人和社會(huì)造成了巨大的損失［2］。目前生產(chǎn)的汽車防盜系統(tǒng)主要有四大類［2－3］：機(jī)械式、芯片式、電子式、網(wǎng)絡(luò)式。機(jī)械式防盜系統(tǒng)具有功能單一、拆卸復(fù)雜繁瑣、安全性差等缺點(diǎn)，已逐漸被市場淘汰［3－4］；芯片式防盜系統(tǒng)安全性高且具智能化，但價(jià)格較高，系統(tǒng)維護(hù)不方便［5－6］；網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)可在全國范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷地監(jiān)測汽車的實(shí)時(shí)狀態(tài)，但成本大、價(jià)格過高，普及率不高［7－8］；電子式防盜系統(tǒng)功能較齊全，操作較為簡便，是目前市場上應(yīng)用最為廣泛的汽車防盜系統(tǒng)，但存在誤報(bào)率高的缺點(diǎn)［9－10］。本文采用在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管路上串聯(lián)一個(gè)單向線圈式電磁閥的方法，利用單片機(jī)開發(fā)了一種汽車用密碼防盜系統(tǒng)，該系統(tǒng)安全可靠，價(jià)格低廉，隱蔽性好，能有效降低汽車的被盜率。

1 密碼防盜系統(tǒng)工作原理

為了使密碼防盜系統(tǒng)的操作更為簡便，將密碼鍵盤嵌入轉(zhuǎn)向盤內(nèi)。在汽車上采用多功能轉(zhuǎn)向盤，在轉(zhuǎn)向盤上加裝6個(gè)數(shù)字鍵以及確認(rèn)鍵、修改鍵和退格鍵，如圖1所示。本文設(shè)計(jì)的密碼防盜系統(tǒng)的工作原理如下（圖2）：啟動(dòng)汽車時(shí)，插入鑰匙后系統(tǒng)提示輸入密碼，在輸入正確密碼后，控制器發(fā)出信號(hào)，電磁閥打開，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道接通，啟動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)后，空氣流經(jīng)電磁閥、節(jié)氣門后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車啟動(dòng)；反之，如輸入密碼錯(cuò)誤，報(bào)警系統(tǒng)提示“請(qǐng)重新輸入密碼”，當(dāng)輸入錯(cuò)誤密碼次數(shù)達(dá)到三次以上時(shí)則視為非法進(jìn)入車輛，此時(shí)電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道被阻斷，汽車不能正常發(fā)動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)鎖定鍵盤并啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，發(fā)出聲音報(bào)警，從而起到了汽車防盜的作用。

圖1 多功能轉(zhuǎn)向盤

圖2 汽車密碼防盜系統(tǒng)原理圖

2 電磁閥的設(shè)計(jì)

電磁閥在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，目前市場上的電磁閥種類繁多［11］，但結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉且能實(shí)現(xiàn)自鎖功能的電磁閥卻很少見。本文設(shè)計(jì)的電磁閥具有結(jié)構(gòu)結(jié)單、成本低的特點(diǎn)，閥內(nèi)部帶有閥芯鎖定機(jī)構(gòu)，可在常開的工作狀態(tài)下或者斷電時(shí)鎖定閥芯，既可以保障通往發(fā)動(dòng)機(jī)的氣路通暢又可以避免重新輸入密碼的麻煩。

電磁閥的結(jié)構(gòu)簡圖見圖3。電磁鐵1得電（電磁鐵2斷電）吸合閥芯向右移動(dòng)，當(dāng)閥芯移動(dòng)到一定位置時(shí)，定位銷在彈簧力作用下進(jìn)入定位孔內(nèi)，閥口全部被打開，進(jìn)氣口和出氣口連通，空氣便可由進(jìn)氣口進(jìn)入流經(jīng)節(jié)氣門到達(dá)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，為了防止閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)，在閥芯上加工了導(dǎo)向槽；電磁鐵2得電（電磁鐵1斷電）吸合定位銷下移，閥芯在彈簧恢復(fù)力作用下向左移動(dòng)復(fù)位，閥口全部關(guān)閉。汽車啟動(dòng)后，閥處于常開狀態(tài)。采用定位銷鎖緊機(jī)構(gòu)可保證掉電時(shí)（汽車重啟）閥仍可處于常開狀態(tài)，從而避免了重新輸入密碼的麻煩 。

圖3 電磁閥結(jié)構(gòu)簡圖

3 密碼防盜系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本文采用Keil－C軟件編寫系統(tǒng)的控制程序，再使用STC－ISP軟件將其下載至單片機(jī)內(nèi)。具體控制步驟如下：在鍵盤上輸入密碼后，系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，用查詢方式掃描鍵盤是否有按鍵按下；當(dāng)掃描識(shí)別到按鍵后，將其輸入與設(shè)定密碼比對(duì)，如果輸入的密碼正確，則電磁閥中電磁鐵1得電，閥口打開，通往發(fā)動(dòng)機(jī)的氣路被打開，汽車可正常啟動(dòng)；如果輸入密碼錯(cuò)誤，系統(tǒng)語音提示出錯(cuò)，需再次輸入，如果連續(xù)三次出錯(cuò)，則系統(tǒng)將鎖定鍵盤并發(fā)出語音警報(bào)，同時(shí)關(guān)閉電磁閥，氣路被隔斷，汽車無法啟動(dòng)。系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶要求隨時(shí)、任意地修改密碼，系統(tǒng)將修改后的新密碼儲(chǔ)存在單片機(jī)的EEPROM中，密碼可進(jìn)行永久保護(hù)，直到有新密碼輸入為止。密碼防盜系統(tǒng)工作流程圖見圖4。

圖4 密碼防盜系統(tǒng)工作流程圖

4 密碼防盜系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本文中使用的電路板采用自制的PCB板，選用 AT89C52 單 片 機(jī)、SONGLE—SRD－05VDC－SL－C型繼電器、矩陣鍵盤以及有源蜂鳴器等元件來搭建密碼防盜控制系統(tǒng)的電路，如圖5所示。在圖5中用繼電器1代替用圖3中電磁閥的電磁鐵1，用繼電器2代替電磁鐵2。

圖5 密碼防盜電路控制系統(tǒng)

系統(tǒng)上電并完成初始化后，在鍵盤上輸入密碼，密碼正確時(shí)，繼電器1的輸出電壓為12V，同時(shí)繼電器2的輸出電壓為0，這意味著通往發(fā)動(dòng)機(jī)的氣路被打開；如果輸入的密碼錯(cuò)誤，則繼電器1的輸出電壓為0，同時(shí)繼電器2的輸出電壓為12V，這意味著通往發(fā)動(dòng)機(jī)的氣路被隔斷，如果密碼輸入連續(xù)三次錯(cuò)誤，控制器上的報(bào)警器將持續(xù)發(fā)出報(bào)警聲。為了節(jié)省空間，使操作更為簡便，在實(shí)際車輛中擬使用語音提示，不需要密碼顯示屏。

5 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了帶有自鎖功能的單向電磁閥，搭建了汽車密碼防盜電路控制系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了初步調(diào)試，為該系統(tǒng)的進(jìn)一步測試及盡早應(yīng)用于實(shí)際工程奠定了基礎(chǔ)。

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