王雅慧,秦國慶,孟松濤,陳冬冬,季航錕

（河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003）

新型手機(jī)殼式便攜汽車電子鑰匙設(shè)計(jì)

王雅慧,秦國慶,孟松濤,陳冬冬,季航錕

（河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003）

采用STC89C52單片機(jī)作為一個(gè)微處理器,以Pt2262/Pt2272作為發(fā)射和接收信號的編解碼芯片,并利用其與單片機(jī)設(shè)計(jì)一種可以進(jìn)行高頻通信的系統(tǒng),開發(fā)基于無線射頻技術(shù)的新型汽車電子鑰匙.設(shè)計(jì)與Pt2262/Pt2272通用編解碼芯片相匹配的震蕩電路,利用Pt2262解碼芯片作為信號發(fā)射端,以Pt2272解碼芯片作為信號接收端與STC89C52單片機(jī)I/O端口連接,編程并對編碼進(jìn)行加密處理,從而實(shí)現(xiàn)汽車電子鑰匙的功能.設(shè)備可以嵌入手機(jī)殼中,造型輕巧,便于攜帶,同時(shí)具有優(yōu)良的操控性能.可以可靠地從450～600 m處遠(yuǎn)程控制汽車,如車門、后備箱和車窗的開閉功能,具有廣闊的市場前景.

無線射頻技術(shù)；Pt2262/Pt2272芯片；手機(jī)殼；便攜

汽車電子鑰匙的產(chǎn)生在一定程度上減少了對機(jī)械式車門的直接開閉,節(jié)約時(shí)間,增強(qiáng)汽車操作的便捷性,然而不可避免會出現(xiàn)車鑰匙遺忘,或者在大型停車場停車后難以找到自己車輛的問題.另外,雖然現(xiàn)在汽車電子遙控鑰匙大多是采取集成電路,體積較小[1],一鍵式啟動方式以及無鑰匙進(jìn)入車內(nèi)的技術(shù)也達(dá)到較高的發(fā)展水平[2-3],但作為一種獨(dú)立鑰匙仍存在攜帶不便及易于遺忘遺失的問題.

隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,人們對手機(jī)的依賴越來越明顯,可以說手機(jī)是人們出行必帶的物品.本設(shè)計(jì)結(jié)合實(shí)際情況,研究一種能夠和人們?nèi)粘y帶頻率很高的手機(jī)相結(jié)合,同時(shí)具有便攜性和450～600 m遠(yuǎn)程操作性能,體積小并可嵌入手機(jī)外殼的微型汽車電子遙控器.

1 工作原理

基于編碼解碼芯片Pt2262/Pt2272的工作原理,設(shè)計(jì)與其配套的振蕩電路,將編碼芯片Pt2262作為信號發(fā)射端,并將其及配套電路嵌入到手機(jī)外殼內(nèi)部從而實(shí)現(xiàn)與車載單元解碼芯片Pt2272及其電路相互通信.采用STC89C52單片機(jī)作為一個(gè)微處理器,以Pt2272解碼芯片作為信號接收端與STC89C52單片機(jī)I/O端口連接,編程并對編碼進(jìn)行加密處理,實(shí)現(xiàn)主駕駛室車門的開閉、后備箱的開啟及所有車窗的關(guān)閉等功能[4].

單片機(jī)、按鍵、控制電路、無線發(fā)射部分和無線接收部分共同組成了便攜式電子鑰匙的無線遙控系統(tǒng),無線遙控器的工作原理如圖1所示.該遙控器選用STC89C52芯片作為一個(gè)微處理器,選用Pt2262/Pt2272作為發(fā)射和接收信號的編解碼芯片,單片機(jī)的I/O端口與Pt2272解碼芯片連接.無線遙控系統(tǒng)的發(fā)射部分把要發(fā)送的二進(jìn)制信號編碼調(diào)制為一定的脈沖信號,然后通過發(fā)射管發(fā)射編碼調(diào)制后的脈沖信號,無線接收端在接收到無線信號的同時(shí)對信號進(jìn)行放大、濾波、整形,然后把得到的二進(jìn)制編碼信號傳送給單片機(jī).最后由單片機(jī)解碼,并依據(jù)編寫程序做出相關(guān)控制指令,最終由汽車對應(yīng)的驅(qū)動模塊完成指示功能[5-6].

圖1 無線遙控系統(tǒng)組成Fig.1 Composition of wireless remote control system

為了滿足遙控器體積輕薄的基本要求,本設(shè)計(jì)選用的Pt2262/Pt2272芯片是一種低功耗低價(jià)位通用編解碼電路,僅有3 mm的厚度,與STC89C52芯片配合能夠有效減小遙控器體積.由于其體積小,工作電壓范圍寬,外部元件少,地址碼多達(dá)531 441種,能夠保證電子鑰匙滿足車輛防盜及遠(yuǎn)程遙控的要求.

在進(jìn)行Pt2262/Pt2272芯片的地址編碼設(shè)定和修改時(shí),需要保證發(fā)射端Pt2262和接收端Pt2272的地址編碼完全相同,才能配對使用.該編解碼芯片可以很方便地選擇各種編碼狀態(tài),還可將信號放大,驅(qū)動繼電器、功率三極管等進(jìn)行負(fù)載遙控開關(guān).Pt2262/Pt2272芯片工作原理如圖2所示.

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

2 控制電路設(shè)計(jì)

在控制電路的設(shè)計(jì)中,除了要求Pt2262/Pt2272的地址碼必須相同外,還需保證外接振蕩電路發(fā)出的頻率相匹配,否則可能造成接收距離變短或者無法接收信號等問題.Pt2262/Pt2272芯片的15、16引腳的外接電阻決定外接振蕩電路的振蕩頻率,因此可以通過調(diào)節(jié)外接電阻的阻值來調(diào)整振蕩電路的發(fā)射頻率,且外接電阻阻值越大頻率越高,編碼寬度越大,發(fā)一幀所需時(shí)間越長.經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)測試,有以下可配套使用組合的阻值,見表1.

表1 調(diào)節(jié)振蕩電路發(fā)射頻率的配套阻值Tab.1 Supporting resistance adjust transmit frequency of oscillation circuit

2.1 無線發(fā)射電路設(shè)計(jì)

Pt2262/Pt2272組合類型的汽車遙控鑰匙的無線遙控發(fā)射器,采用315 MHz的無線發(fā)射頻率模塊,其優(yōu)點(diǎn)在于頻率波段穩(wěn)定性高,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單,采用三極管進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)節(jié).設(shè)計(jì)時(shí)可由Pt2262數(shù)據(jù)輸出端引腳17與無線數(shù)據(jù)的發(fā)射模塊的輸入端結(jié)合即可.無線發(fā)射電路圖如圖3所示.

圖3 無線發(fā)射電路Fig.3 Circuit diagram of radio transmitter

無線數(shù)據(jù)模塊的工作電壓為3～12 V,工作電壓變化范圍較寬,與無線發(fā)射模塊配合使用的無線接收模塊可全部接收發(fā)射信號,工作范圍可達(dá)450～600 m.在實(shí)際工作中,設(shè)定電壓值在3.7 V左右即可滿足要求,具有功耗低的優(yōu)點(diǎn).Pt2262編碼芯片的數(shù)據(jù)發(fā)射端與無線數(shù)據(jù)模塊接收端可直接相連,并加電阻調(diào)節(jié)至二者電壓相同,發(fā)揮良好調(diào)制效果.

2.2 無線接收電路設(shè)計(jì)

單片機(jī)與無線接收模塊由車用電壓經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為直流5 V電壓來供電,無線接收電路圖如圖4所示.STC89C52型單片機(jī)I/O端口與Pt2272引腳17的解碼確認(rèn)端相連,Pt2272D0-D3端口分別與端口P1.1-P1.4相連接.按下按鍵1實(shí)現(xiàn)車門打開同時(shí)發(fā)光二級管D1會閃一下,按下按鍵2實(shí)現(xiàn)關(guān)閉車門D2閃亮,按下按鍵3實(shí)現(xiàn)后備箱開啟同時(shí)D3亮,當(dāng)按下按鍵4,D4閃亮的同時(shí)實(shí)現(xiàn)全部車窗的關(guān)閉.

圖4 無線接收電路Fig.4 Circuit diagram of radio receiver

3 發(fā)射程序設(shè)計(jì)

當(dāng)按下無線遙控器的按鍵時(shí),由無線發(fā)射模塊把信號傳送給無線接收模塊,進(jìn)而再由微處理器來處理并計(jì)算和判斷,并輸出相應(yīng)的命令,程序流程圖如圖5所示.另外,考慮到安全性,可通過改變Pt2262/Pt2272的地址碼對車輛遙控器進(jìn)行特定的編碼加密處理,Pt2262/Pt2272芯片的地址碼有500 000種以上,能夠有效防盜.該遙控器最終可安全實(shí)現(xiàn)車門的開閉、后備箱的開啟及所有車窗的關(guān)閉等功能.

圖5 程序流程Fig.5 Program flow chart

4 實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證

為了驗(yàn)證該電子遙控器的實(shí)用性能,在STC89C52單片機(jī)上進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn).把Pt2272解碼芯片插到STC89C52單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板上,然后把實(shí)驗(yàn)程序燒錄到STC89C52芯片中進(jìn)行處理.分別按下遙控器上的S1、S2、S3、S4按鍵,即給Pt2262編碼芯片的D0、D1、D2、D3端口賦以高低電平,以無線的形式發(fā)射給Pt2272解碼芯片,然后對其進(jìn)行解碼,并把信息傳給STC89C52芯片進(jìn)行處理并作出響應(yīng).觀察實(shí)驗(yàn)板上的LED燈的閃爍,符合預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果,從而驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)電路、實(shí)驗(yàn)程序、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可行性.

5 小結(jié)

新型電子遙控器的功能在STC89C52單片機(jī)上進(jìn)行測試,確保能夠滿足使用.經(jīng)過設(shè)計(jì)改進(jìn)后,可將此新型電子遙控器嵌入到手機(jī)殼中,該手機(jī)殼式遙控器可做到5 mm以內(nèi)的厚度.針對人們對于手機(jī)更輕更薄的要求以及追求個(gè)性化的特點(diǎn),在手機(jī)殼的造型設(shè)計(jì)及按鍵保護(hù)方面,可以進(jìn)行更加多樣化的設(shè)計(jì),以滿足市場需求.

[1]周凡,張正炳,歐陽鳳鳴.汽車鑰匙高頻通訊的硬件電路設(shè)計(jì)與研究[J].無線電工程,2015,45（5）：66-69.

[2]翟青林,孫國強(qiáng),張燕華.汽車無鑰匙被動進(jìn)入和一鍵啟動測試系統(tǒng)[J].測控技術(shù),2013,32（3）：128-132.

[3]朱江,張榮福,賈鶴鵬,等.汽車無鑰匙進(jìn)入及啟動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù),2015（4）：157-160.

[4]畢中軍,龐龍強(qiáng),朱永剛,等.汽車智能鑰匙原理及案例[J].汽車實(shí)用技術(shù),2015（8）：99-100.

[5]陳惠特.基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息通信,2015（3）：49.

[6]朱永濤,李中偉.基于單片機(jī)的無線遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技信息,2011（9）：101.

（責(zé)任編輯：盧奇）

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,碩士,助教.主要從事車輛工程研究.