摘 要:利用89C2051设计了一种车辆总体关闭系统,带有电动车窗、天窗的车辆安装本系统后,在驾驶员停车落锁时,汽车玻璃门窗及天窗可自动关闭,提高了汽车的防盗能力。

关键词:电动车窗;天窗;89C2051;摇窗电机

随着我国汽车工业的大规模发展,汽车的控制系统也在不断进步,各种先进的控制系统逐步应用到汽车上,例如中控门锁、电动车窗、天窗等。这些控制系统的应用使驾驶人的操作变得非常简便,但与此同时新型自动控制系统的嵌入也让驾驶员逐步变得懒惰、不细心,甚至有时过多地依赖这些控制系统,给车主带来不必要的损失。例如有些驾驶人在下车后使用中央控制门锁方便地锁车后离开,但部分车窗玻璃、天窗并未关闭或未完全关闭,造成车主丢失车内物品甚至出现车辆被盗现象。伴随着汽车内高价物品和汽车音响以及导航等高档消费品的增加,提高汽车的防盗能力十分重要。

通过市场调查发现,带有汽车落锁自动关闭车窗、天窗(汽车总体关闭系统)的车辆不到实际保有量的十分之一,并且这些车辆大部分是高档车辆。鉴于以上原因,大量的中、低档具有中央控制门锁和电动车窗、天窗功能的车辆的总体关闭系统的嵌入是非常有必要的。

1 系统总体方案

系统总体方案框图如图1所示。驾驶人发出锁车信号后(此信号可通过钥匙锁、驾驶人侧车门或遥控锁车时获得),车辆总体关闭模块首先向各车窗摇窗电机、天窗电动机发出玻璃上升信号和关闭天窗信号,未关闭的车窗、天窗会自动关闭,车窗、天窗关闭到位后,汽车总体关闭模块会向汽车中央控制门锁电路发出锁闭车门的信号。

2 电动车窗、天窗工作过程分析

汽车总体关闭模块的设计要结合汽车电动车窗、天窗的工作特点,分析电动车窗、天窗的工作原理。图2、图3分别为两种典型的电动车窗电路,电动天窗控制原理基本相同,由于篇幅限制不再附图。从图中可见摇窗电机和电动天窗电机在不工作时电机两侧是同电位的,只不过大众等系列汽车的摇窗电动机和电动天窗电动机两端接的是汽车电池正极,而本田、别克等车系接的是汽车电池的负极;大众等系列的车辆在摇窗电机和电动天窗电机工作时是控制摇窗电机和电动天窗电机的一侧接地,另一种类型的则是控制摇窗电机和电动天窗电机的一侧接电源(电池正极)。

通过以上分析可知,在驾驶人锁车后,即向汽车总体关闭模块发送锁车信号,模块中89C2051检测到本信号后即向外输出信号,此信号用来驱动适当型号的驱动器或三极管,从而使相应的继电器动作,继电器常闭触点断开,避免短路;常开触点闭合,完成门窗玻璃上升、天窗关闭动作;车窗玻璃上升到位、天窗完全关闭后,中央控制门锁电路得到汽车锁门信号。

3 方案的实施

本方案的实施包括89C2051单片机工作电源的获得、锁车信号的取得及锁门、继电器常开和常闭触点的安装位置、各继电器型号的选取及驱动本继电器的相应元件的选取等。

3.1 单片机工作电源的获得

汽车上较稳定的电源仅有12V的蓄电池,而89C2051需5V电源,可通过一只7805实现,获得的本电源一方面作为89C2051的电源,另一方面又可以作为提供给89C2051的锁车信号使用,即89C2051监测的高、低电平,如图4。

3.2 锁车信号的取得及锁门

所有中、低档轿车的中控门锁信号都是由驾驶人侧车门发出的,即不论是遥控锁车还是通过钥匙锁车都是在驾驶员侧车门锁闭的同时让一个单刀双掷开关动作(使一对常闭触点打开另一对常开触点闭合),从而控制其他三个车门锁闭(部分车辆还同时锁闭后尾箱);在使用汽车总体关闭系统时可以用此开关向89C2051发出锁车信号,控制其他三个车门的信号可由89C2051控制的其中一只继电器完成。具体方案如下:驾驶人侧车门上的单刀双掷开关的公共端为89C2051的P37送信号(图5),另外两端其中一端(开锁时与公共端相通的一端)接从7805来的5V电源(Vcc),另一端(锁门时与公共端相通的一端)接公共地线(GND);89C2051通过输入的低电平作为锁车信号;即当检测到高电平时开锁、检测到低电平时关窗、锁门。

控制其他三个车门的工作由89C2051带动一只继电器(J2)来完成(图6)。具体接线方法是:原车接驾驶人侧车门单刀双掷开关公共端的线依然接继电器常开常闭触点的公共端(1),开锁时与公共端相通的线接继电器的常闭触点一侧(2),另一条线接继电器的常开触点一侧(3)。

3.3 车窗玻璃上升、天窗关闭的实现

车窗玻璃上升功能的实现分两种情况讨论。大众等系列摇窗电动机和天窗电动机两侧接电源的车型(图2),首先要将原车窗玻璃、天窗控制的总电源从原电路的15号线(开关电)改到原电路的30号线(常电)上去,否则只要关闭点火开关熄火后,摇窗电动机和天窗电机失去电源将无法实现总体关闭;然后将图2中画箭头处断开分别接于J3、J4、J5、J6、J7上的常闭触点两端(1、2),而五只继电器上的常开触点(3)接地即可。本田、别克等摇窗电动机和天窗电动机两侧接地的车型(图3),只要将图中画箭头处断开分别接于J3、J4、J5、J6、J7上的常闭触点两端(1、2),而五只继电器上的常开触点(3)接车辆蓄电池正极即可。两种车型的具体操作均可在驾驶员门窗玻璃总控制台处进行,车辆总体关闭模块可就近安装,如图7(J3、J4、J5、J6、J7完全相同)。

3.4 元器件的选取

通过实验及检测发现,摇窗电动机在上升时工作电流为7A～10A,下降时为4A～7A。所以选取继电器型号为953-1C-12DG-2(本继电器正常工作电流为20A),此继电器驱动电流为70mA～97mA,因此驱动六个继电器用六反向缓冲器(驱动器)SN7407N完成。

3.5 门窗、天窗关闭信号的获得

门窗、天窗关闭信号的获得可通过行程开关或接近开关完成,但考虑到安装相应开关要对车辆进行大手术(拆内饰),导线的连接、布置都较困难。通过试验测试得到各种新旧车辆的门窗玻璃、天窗完全关闭的时间不会超过20s,因此在为89C2051编程时采用得到锁车信号后给各车窗送电28s的方案(具体时间因车型不同会有差异,可在编程时进行调整)。因各车辆在摇窗电机或相应的电路中均设有保护装置,所以在玻璃上升到顶后可自动断电,不会损坏摇窗机及相应电路。

具体编程如下:

ORG 0000H

JMP MAIN

ORG 0030H

MAIN: MOV P0,#0FFH

MOV P1,#0FFH

MOV P2,#0FFH

MOV P3,#0FFH

MOV SP,#60H

DD: JB P3.7,DD

CALL DELAY1

JB P3.7,DD

CLR P3.0

CLR P3.1

CLR P3.2

CLR P3.3

CLR P3.4

CLR P3.5

CALL DELAY2

CLR P3.0

SETB P3.1

SETB P3.2

SETB P3.3

SETB P3.4

SETB P3.5

JMP DD

DELAY1: MOV 41H,#14H

D11: MOV 40H,#0F9H

D22: DJNZ 40H,D22

DJNZ 41H,D11

RET

DELAY2: MOV 43H,#38H

B10: MOV 42H,#64H

B11: MOV 41H,#0AH

B12: MOV 40H,#0F9H

B13: DJNZ 40H,B13

DJNZ 41H,B12

DJNZ 42H,B11

DJNZ 43H,B10

RET

END

本文通过对不同车型的电动门窗、天窗的控制电路进行分析,借助89C2051单片机设计了一套汽车总体关闭系统,汽车加装本系统后能在驾驶人停车落锁时及时关闭车窗玻璃和天窗,大大提高了汽车的防盗性能。

参考文献

[1] 吴基安, 吴洋.新编国产汽车电路图册.金盾出版社,2001,12.

[2] GAVIN HARPER D.J.著,王哲,王雅宁译.酷车电子产品制作.北京:科学出版社,2007.