一種汽車門鎖控制電路的分析與設計

摘要：汽車門鎖控制的目的是為了防止駕駛員將鑰匙忘在車內(nèi)而專門設計的控制電路。其主要由各開關(guān)輸入信號和若干個數(shù)字電路中常用的基本門電路組合而成。該設計的實質(zhì)是組合邏輯門電路在汽車數(shù)字電路中的綜合應用。本文分析了各種情況下車門鎖控制電路的工作過程，并運用學習的數(shù)字門電路知識對汽車門鎖控制電路進行設計。

　　隨著汽車電子控制技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車自動化控制程度越來越高。各種電子線路和微處理技術(shù)在汽車的控制中發(fā)揮著重要的作用，如發(fā)動機油量的電噴控制，自動變速器檔位的無極控制等。特別在高檔轎車中還可實現(xiàn)自動巡航駕駛、車速控制的車門鎖機構(gòu)等。在這諸多功能中，中控門鎖控制是一項重要內(nèi)容。

1 汽車門鎖控制電路特點

　　現(xiàn)代轎車都裝有門鎖裝置，一般有解鎖、鎖止兩種狀態(tài)，鎖止時通過內(nèi)外把手均無法打開車門。傳統(tǒng)的汽車門鎖電路工作原理圖如圖1所示：當旋轉(zhuǎn)車鑰匙或按下門提手會帶動鎖止機構(gòu)運動，帶動狀態(tài)開關(guān)K1和K2動作，電容C1(或C2)放電，繼電器J1(或J2)吸和，執(zhí)行電動機M1(或M2)通電帶動鎖止機構(gòu)動作。放完電后繼電器釋放，電動機停止，解鎖過程自動完成。

　　在這個過程中若駕駛員忘記拔鑰匙，就按下門提手鎖止車門，會把車鑰匙遺留在點火開關(guān)鑰匙孔內(nèi)，造成很大麻煩。因此，為了避免上述情況發(fā)生，專門設計了門鎖控制電路。本設計的特點是當駕駛員將鑰匙遺忘在點火開關(guān)內(nèi)時，將向駕駛員提供一個車門處于解鎖狀態(tài)的信號，這樣駕駛員就要檢查鑰匙是不是沒有拔出；再有就是拔出鑰匙關(guān)車門準備鎖車時，若車門沒有關(guān)好，也會向駕駛員提供一個解鎖狀態(tài)的信號，提醒駕駛員檢查車門，防止出現(xiàn)車門未被徹底鎖止的現(xiàn)象發(fā)生，以免造成不必要的人身和財產(chǎn)損失。

　　隨著轎車對乘用舒適性、操縱方便性、使用安全性的要求，現(xiàn)在的轎車都采用了電控門鎖系統(tǒng)如圖2所示，并使用了電子技術(shù)和無線電技術(shù)，有的還接入汽車中央微電腦控制系統(tǒng)，并與啟動、點火系統(tǒng)相連接進行防盜控制。本設計中的汽車門鎖控制電路主要指數(shù)字電路設計部分，即圖2中92處的電控單元。

2 汽車門鎖控制電路分析

　　根據(jù)汽車門鎖控制電路的控制要求，在正常情況下，當駕駛員拔出發(fā)動機鑰匙，準備鎖車時，則鑰匙位置檢測開關(guān)狀態(tài)為1；接著進行車門狀態(tài)檢測，4個車門均關(guān)好，則車門狀態(tài)檢測開關(guān)也為1，此時可以發(fā)出解鎖信號且輸出為0，而鎖止信號則由車門鎖或車內(nèi)門鎖控制開關(guān)的狀態(tài)決定，當這兩組開關(guān)中有一組為鎖止狀態(tài)，則發(fā)出鎖止信號且輸出為1。

　　當鑰匙遺忘在點火開關(guān)內(nèi)時，即鑰匙位置檢測開關(guān)狀態(tài)為0，則發(fā)出解鎖信號且輸出為1，而鎖止信號輸出為0，即車門不能鎖止，即提醒駕駛員鑰匙遺忘車內(nèi)。

　　當車門未關(guān)好時，即4個車門中只要有一個沒關(guān)好，則車門狀態(tài)檢測開關(guān)為0，發(fā)出解鎖信號且輸出為1，而鎖止信號輸出為0，使得車門無法鎖止，提醒駕駛員車門未關(guān)好。

　　下面依據(jù)數(shù)字電路中組合邏輯電路設計方法的一般步驟，進行汽車門鎖控制電路分析。

　　2．1 邏輯抽象

　　1)確定輸入輸出變量，根據(jù)控制要求進行邏輯狀態(tài)賦值

　　輸入變量為：鑰匙位置檢測開關(guān)A，定義鑰匙從點火開關(guān)內(nèi)拔出時為1，插入時為0；車門狀態(tài)檢測開關(guān)B，定義門關(guān)時為1，門開時為0；車門鎖狀態(tài)檢測開關(guān)C，定義鎖止時為1，解鎖時為0；車內(nèi)門鎖狀態(tài)檢測D，定義鎖止時為1，解鎖時為0。輸出變量為：鎖止狀態(tài)檢測端E，輸出為1時為已鎖止，輸出為0時為未鎖止狀態(tài)；解鎖狀態(tài)檢測端F，輸出為1時車門為解鎖狀態(tài)，輸出為0時為未鎖止狀態(tài)。

　　2)根據(jù)控制要求，列出邏輯狀態(tài)表(即真值表)

　　為了分析方便，將輸入中的A、B變量作為一組，對應的輸出變量為E1、F1；將輸入中的C、D變量作為一組，對應的輸出變量為E2、F2；最后再找出E1、E2和E的關(guān)系，F(xiàn)1、F2和F的關(guān)系。

2．2 依據(jù)真值表得到邏輯函數(shù)關(guān)系式及其對應的邏輯電路圖

　　通過進一步分析得到：E=E1·E2；F=F1+F2

　　則得到完整的邏輯電路圖為：

3 汽車門鎖控制電路設計及實驗仿真

　　3．1 芯片介紹

　　根據(jù)對汽車門鎖控制電路的分析，要分別使用與非門、或非門芯片(與門和或門可用與非門和或非門替代)來實現(xiàn)該控制電路。下面分別對這些芯片做簡單介紹。

　　1)二輸入4輸出與非門74LS00芯片

　　2)二輸入4輸出或非門74LS02芯片

　　3．2 實驗仿真

　　根據(jù)邏輯電路圖及芯片接線圖連接電路，并模擬汽車門鎖控制的各種輸入的情況，從進而測試設計的正確性、合理性和科學性。仿真結(jié)果見表1。

4 結(jié)論

　　文中對汽車門鎖控制電路的分析與設計做了詳細的闡述，并且驗證該控制電路在實驗室條件下試驗是成功的。該電路特點是原理簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，耗電量少，成本低廉，可以在各種類型的汽車上安裝。通過設計能夠?qū)具壿嬮T電路的使用更為熟練，能更加熟悉組合邏輯電路的設計步驟，并對汽車門鎖控制電路有更詳細的了解，為今后從事汽車門鎖電路更深層次控制要求的設計打下良好的基礎，從而能夠更好提高系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。