孫嘉興 朱寶全

(東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000)

0 引言

車輛作為人類適應(yīng)快節(jié)奏與高品質(zhì)生活的主要工具之一，在當(dāng)前社會(huì)“智能化”“物聯(lián)網(wǎng)”的科技發(fā)展背景下，對(duì)其控制的智能性要求越來越高。目前，汽車啟動(dòng)常見的方法有兩種，一種是鑰匙啟動(dòng)，即將車鑰匙插入鑰匙孔打火啟動(dòng)；一種是汽車智能一鍵式啟動(dòng)無鑰匙系統(tǒng)，兼具智能感應(yīng)開啟車門功能和一鍵式按鈕啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)功能。鑰匙作為附屬品往往會(huì)出現(xiàn)丟失或忘記攜帶的情況，而手機(jī)作為重要工具，將單片機(jī)、藍(lán)牙模塊、手機(jī)藍(lán)牙控制端三者結(jié)合實(shí)現(xiàn)汽車無鑰匙進(jìn)入與啟動(dòng)，從而使得汽車的使用更加方便和安全，解決了鑰匙丟失帶來的影響。

1 現(xiàn)有技術(shù)分析

現(xiàn)階段汽車無鑰匙進(jìn)入與啟動(dòng)系統(tǒng)主要采用RFID無線射頻技術(shù)或GSM無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)連接到車載控制模塊的方法。汽車無鑰匙進(jìn)入在整合引擎防盜和遙控鑰匙的基礎(chǔ)上，加入了低頻通訊模塊的系統(tǒng)于2003年問世，實(shí)現(xiàn)了汽車與鑰匙之間的雙向通訊，提高了汽車的安全性和方便性。串口是計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的重要介質(zhì)，在考慮敏捷性開發(fā)、超長傳輸距離、低功耗、穿透能力等綜合因素時(shí)，無線串口有著明顯的優(yōu)勢(shì)，無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)與無線串口之間的通信鏈路。

現(xiàn)階段國內(nèi)外對(duì)無鑰匙進(jìn)入與啟動(dòng)系統(tǒng)的研究開發(fā)大都有以下特點(diǎn)：

1)車輛主動(dòng)感應(yīng)鑰匙，駕駛員不用拿出鑰匙靠近車輛即可解鎖。鑰匙的射頻頻率在出廠時(shí)有加密，實(shí)現(xiàn)專車專匙的配對(duì)。

2)啟動(dòng)系統(tǒng)是將鑰匙放在駕駛艙特定的感應(yīng)區(qū)后通過按鍵啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)有指示超時(shí)自動(dòng)熄火的設(shè)置。

3)全部耗能較低，對(duì)汽車電量影響較小。

4)通過手機(jī)或其他外部設(shè)備控制車輛進(jìn)入—啟動(dòng)的系統(tǒng)大多在價(jià)格高昂的新車型上有所使用，使得智能化車輛控制普及有限。

2 總體設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)藍(lán)牙模塊汽車智能進(jìn)入與啟動(dòng)系統(tǒng)由手機(jī)APP,安裝于汽車上的單片機(jī)與藍(lán)牙模塊組成。手機(jī)藍(lán)牙與車載藍(lán)牙相連，手機(jī)APP發(fā)送特定指令給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)接收到的字符控制車門鎖鎖鈕開啟或關(guān)閉以及發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或熄火的狀態(tài)?；趩纹瑱C(jī)藍(lán)牙模塊汽車智能進(jìn)入與啟動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖見圖1。

2.1 車門鎖內(nèi)部機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

在汽車車門鎖原有基礎(chǔ)上安裝單片機(jī)與藍(lán)牙模塊。單片機(jī)的藍(lán)牙模塊接收到藍(lán)牙信號(hào)，單片機(jī)作為處理藍(lán)牙信號(hào)的微型控制裝置按照事先編寫的程序?qū)⑺{(lán)牙信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，得出相應(yīng)的執(zhí)行指令后把指令輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)—舵機(jī)，從而控制舵機(jī)以一定的角度，一定的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鎖鈕的控制，達(dá)到車門開啟與關(guān)閉的目的。

2.2 手機(jī)APP設(shè)置

手機(jī)APP界面根據(jù)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能設(shè)置四個(gè)版塊即A解鎖、B鎖止、C啟動(dòng)、D熄火。手機(jī)藍(lán)牙與單片機(jī)內(nèi)部的藍(lán)牙相連，連接的時(shí)候需要進(jìn)行安全認(rèn)證，輸入正確的密碼才能實(shí)現(xiàn)配對(duì)。在一次成功配對(duì)連接后，下次進(jìn)行連接時(shí)只需要打開手機(jī)藍(lán)牙而無需再次輸入密碼。另外在界面上設(shè)置一個(gè)初始化按鈕，按下按鈕可以初始系統(tǒng)狀態(tài)。首次連接上單片機(jī)藍(lán)牙的手機(jī)終端默認(rèn)為車主控制端，在車主控制端可以修改單片機(jī)藍(lán)牙密碼從而保證了系統(tǒng)的安全性，避免惡意連接的情況。

3 系統(tǒng)功能介紹

手機(jī)藍(lán)牙與車載藍(lán)牙配對(duì)連接，并在手機(jī)上安裝APP，APP界面設(shè)置不同功能版塊，對(duì)車輛進(jìn)行解鎖、鎖止、啟動(dòng)、熄火等的控制。

基于單片機(jī)藍(lán)牙模塊汽車智能進(jìn)入與啟動(dòng)系統(tǒng)有以下幾個(gè)功能：

1)當(dāng)汽車在解鎖狀態(tài)下，與車載藍(lán)牙配對(duì)的手機(jī)在預(yù)先設(shè)定的藍(lán)牙感應(yīng)范圍內(nèi)，可通過車上按鈕實(shí)現(xiàn)汽車啟動(dòng)的功能。

2)當(dāng)汽車在鎖止?fàn)顟B(tài)下，有人惡意連接或企圖非法進(jìn)入，置于車門鎖單片機(jī)上的紅外傳感器起作用，通過手機(jī)APP短信提醒功能警示車主。

3)系統(tǒng)有獨(dú)立供電裝置，避免汽車電路關(guān)閉后系統(tǒng)無法正常工作。

4 系統(tǒng)總成及各部分研究目標(biāo)

4.1 系統(tǒng)總成

基于單片機(jī)藍(lán)牙模塊汽車智能進(jìn)入與啟動(dòng)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接收裝置、單片機(jī)與車門門鎖裝置、控制系統(tǒng)以及微電腦控制系統(tǒng)四部分。

4.2 系統(tǒng)各部分研究目標(biāo)

1)數(shù)據(jù)接收裝置的研究：通過手機(jī)藍(lán)牙與單片機(jī)藍(lán)牙模塊之間加密連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

2)單片機(jī)與車門門鎖與汽車啟動(dòng)裝置的控制：采用有線控制，將單片機(jī)串口與車門門鎖控制模塊與啟動(dòng)模塊相連。

3)控制系統(tǒng)的研究：能夠正確開閉車門門鎖與啟動(dòng)汽車。

4)微電腦控制系統(tǒng)的研究：通過單片機(jī)微電腦核心，對(duì)接收到的字符進(jìn)行處理并作出相應(yīng)的反應(yīng)，控制車門門鎖的開啟與鎖閉和汽車的啟動(dòng)。

5 研究方法及技術(shù)路線

5.1 研究方法

堅(jiān)持理論分析和實(shí)驗(yàn)分析相結(jié)合，理論聯(lián)系實(shí)際，采用資料收集法、社會(huì)調(diào)查法、比較分析法，實(shí)驗(yàn)調(diào)試等，引用大量實(shí)例和數(shù)據(jù)，多借鑒成熟電路及控制方法，避免走彎路，以減少開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，通過大量反復(fù)的實(shí)驗(yàn)來完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，以保證控制系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。

5.2 技術(shù)路線

用單片機(jī)作為處理器，當(dāng)手機(jī)藍(lán)牙搜索到汽車單片機(jī)藍(lán)牙時(shí)，在手機(jī)APP上輸入安全密碼使手機(jī)與車載單片機(jī)藍(lán)牙配對(duì)連接，用手機(jī)藍(lán)牙給單片機(jī)發(fā)送特定的字符串，單片機(jī)作出相應(yīng)的反應(yīng)，通過串口控制車門門鎖從而使汽車實(shí)現(xiàn)開啟與鎖閉車門門鎖和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。其中，藍(lán)牙安全認(rèn)證只需要一次，認(rèn)證成功后只需要打開藍(lán)牙，就可以自動(dòng)連接上已經(jīng)認(rèn)證過的手機(jī)藍(lán)牙，既方便又安全。另外，單片機(jī)藍(lán)牙模塊采用獨(dú)立供電，避免車輛熄火時(shí)系統(tǒng)不工作。

6 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

機(jī)械鑰匙被汽車智能解鎖系統(tǒng)取代已成為必然趨勢(shì)。目前常見系統(tǒng)使用的無線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)，通過車主隨身攜帶的智能卡里的芯片感應(yīng)自動(dòng)開關(guān)門鎖，也就是說當(dāng)駕駛者走近車輛一定距離時(shí)，門鎖會(huì)自動(dòng)打開并解除防盜；當(dāng)駕駛者離開車輛時(shí)，門鎖會(huì)自動(dòng)鎖上并進(jìn)入防盜狀態(tài)。

相較于無線射頻識(shí)別技術(shù)，基于單片機(jī)藍(lán)牙模塊的汽車智能進(jìn)入與啟動(dòng)系統(tǒng)有以下三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

1)藍(lán)牙連接范圍有限，安全性更高。

2)推動(dòng)汽車向智能化發(fā)展。

3)對(duì)車主基本無硬件投入。

7 結(jié)語

汽車車門智能解鎖技術(shù)可以提高汽車的安全性和舒適性，汽車車門智能解鎖運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代傳感、信息融合、通訊及自動(dòng)控制等技術(shù)，踐行汽車企業(yè)的智能化發(fā)展。以單片機(jī)—藍(lán)牙為基礎(chǔ)的汽車智能進(jìn)入與啟動(dòng)系統(tǒng)，相較國內(nèi)外的現(xiàn)階段的研究，智能程度和集成度更高，成本低廉，而且藍(lán)牙連接范圍有限相較于RFID技術(shù)安全系數(shù)更高。