一種汽車(chē)門(mén)鎖控制電路的分析與設(shè)計(jì)
摘要:汽車(chē)門(mén)鎖控制的目的是為了防止駕駛員將鑰匙忘在車(chē)內(nèi)而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的控制電路。其主要由各開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)和若干個(gè)數(shù)字電路中常用的基本門(mén)電路組合而成。該設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是組合邏輯門(mén)電路在汽車(chē)數(shù)字電路中的綜合應(yīng)用。本文分析了各種情況下車(chē)門(mén)鎖控制電路的工作過(guò)程,并運(yùn)用學(xué)習(xí)的數(shù)字門(mén)電路知識(shí)對(duì)汽車(chē)門(mén)鎖控制電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。
隨著汽車(chē)電子控制技術(shù)的飛速發(fā)展,汽車(chē)自動(dòng)化控制程度越來(lái)越高。各種電子線路和微處理技術(shù)在汽車(chē)的控制中發(fā)揮著重要的作用,如發(fā)動(dòng)機(jī)油量的電噴控制,自動(dòng)變速器檔位的無(wú)極控制等。特別在高檔轎車(chē)中還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡航駕駛、車(chē)速控制的車(chē)門(mén)鎖機(jī)構(gòu)等。在這諸多功能中,中控門(mén)鎖控制是一項(xiàng)重要內(nèi)容。
1 汽車(chē)門(mén)鎖控制電路特點(diǎn)
現(xiàn)代轎車(chē)都裝有門(mén)鎖裝置,一般有解鎖、鎖止兩種狀態(tài),鎖止時(shí)通過(guò)內(nèi)外把手均無(wú)法打開(kāi)車(chē)門(mén)。傳統(tǒng)的汽車(chē)門(mén)鎖電路工作原理圖如圖1所示:當(dāng)旋轉(zhuǎn)車(chē)鑰匙或按下門(mén)提手會(huì)帶動(dòng)鎖止機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)狀態(tài)開(kāi)關(guān)K1和K2動(dòng)作,電容C1(或C2)放電,繼電器J1(或J2)吸和,執(zhí)行電動(dòng)機(jī)M1(或M2)通電帶動(dòng)鎖止機(jī)構(gòu)動(dòng)作。放完電后繼電器釋放,電動(dòng)機(jī)停止,解鎖過(guò)程自動(dòng)完成。
在這個(gè)過(guò)程中若駕駛員忘記拔鑰匙,就按下門(mén)提手鎖止車(chē)門(mén),會(huì)把車(chē)鑰匙遺留在點(diǎn)火開(kāi)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(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了門(mén)鎖控制電路。本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是當(dāng)駕駛員將鑰匙遺忘在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)內(nèi)時(shí),將向駕駛員提供一個(gè)車(chē)門(mén)處于解鎖狀態(tài)的信號(hào),這樣駕駛員就要檢查鑰匙是不是沒(méi)有拔出;再有就是拔出鑰匙關(guān)車(chē)門(mén)準(zhǔn)備鎖車(chē)時(shí),若車(chē)門(mén)沒(méi)有關(guān)好,也會(huì)向駕駛員提供一個(gè)解鎖狀態(tài)的信號(hào),提醒駕駛員檢查車(chē)門(mén),防止出現(xiàn)車(chē)門(mén)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(cái)產(chǎn)損失。
隨著轎車(chē)對(duì)乘用舒適性、操縱方便性、使用安全性的要求,現(xiàn)在的轎車(chē)都采用了電控門(mén)鎖系統(tǒng)如圖2所示,并使用了電子技術(shù)和無(wú)線電技術(shù),有的還接入汽車(chē)中央微電腦控制系統(tǒng),并與啟動(dòng)、點(diǎn)火系統(tǒng)相連接進(jìn)行防盜控制。本設(shè)計(jì)中的汽車(chē)門(mén)鎖控制電路主要指數(shù)字電路設(shè)計(jì)部分,即圖2中92處的電控單元。
2 汽車(chē)門(mén)鎖控制電路分析
根據(jù)汽車(chē)門(mén)鎖控制電路的控制要求,在正常情況下,當(dāng)駕駛員拔出發(fā)動(dòng)機(jī)鑰匙,準(zhǔn)備鎖車(chē)時(shí),則鑰匙位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)為1;接著進(jìn)行車(chē)門(mén)狀態(tài)檢測(cè),4個(gè)車(chē)門(mén)均關(guān)好,則車(chē)門(mén)狀態(tài)檢測(cè)開(kāi)關(guān)也為1,此時(shí)可以發(fā)出解鎖信號(hào)且輸出為0,而鎖止信號(hào)則由車(chē)門(mén)鎖或車(chē)內(nèi)門(mén)鎖控制開(kāi)關(guān)的狀態(tài)決定,當(dāng)這兩組開(kāi)關(guān)中有一組為鎖止?fàn)顟B(tài),則發(fā)出鎖止信號(hào)且輸出為1。
當(dāng)鑰匙遺忘在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)內(nèi)時(shí),即鑰匙位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)為0,則發(fā)出解鎖信號(hào)且輸出為1,而鎖止信號(hào)輸出為0,即車(chē)門(mén)不能鎖止,即提醒駕駛員鑰匙遺忘車(chē)內(nèi)。
當(dāng)車(chē)門(mén)未關(guān)好時(shí),即4個(gè)車(chē)門(mén)中只要有一個(gè)沒(méi)關(guān)好,則車(chē)門(mén)狀態(tài)檢測(cè)開(kāi)關(guān)為0,發(fā)出解鎖信號(hào)且輸出為1,而鎖止信號(hào)輸出為0,使得車(chē)門(mén)無(wú)法鎖止,提醒駕駛員車(chē)門(mén)未關(guān)好。
下面依據(jù)數(shù)字電路中組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法的一般步驟,進(jìn)行汽車(chē)門(mén)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(jìn)行邏輯狀態(tài)賦值
輸入變量為:鑰匙位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)A,定義鑰匙從點(diǎn)火開(kāi)關(guān)內(nèi)拔出時(shí)為1,插入時(shí)為0;車(chē)門(mén)狀態(tài)檢測(cè)開(kāi)關(guān)B,定義門(mén)關(guān)時(shí)為1,門(mén)開(kāi)時(shí)為0;車(chē)門(mén)鎖狀態(tài)檢測(cè)開(kāi)關(guān)C,定義鎖止時(shí)為1,解鎖時(shí)為0;車(chē)內(nèi)門(mén)鎖狀態(tài)檢測(cè)D,定義鎖止時(shí)為1,解鎖時(shí)為0。輸出變量為:鎖止?fàn)顟B(tài)檢測(cè)端E,輸出為1時(shí)為已鎖止,輸出為0時(shí)為未鎖止?fàn)顟B(tài);解鎖狀態(tài)檢測(cè)端F,輸出為1時(shí)車(chē)門(mén)為解鎖狀態(tài),輸出為0時(shí)為未鎖止?fàn)顟B(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(duì)應(yīng)的輸出變量為E1、F1;將輸入中的C、D變量作為一組,對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的邏輯電路圖
通過(guò)進(jìn)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(chē)門(mén)鎖控制電路設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)仿真
3.1 芯片介紹
根據(jù)對(duì)汽車(chē)門(mén)鎖控制電路的分析,要分別使用與非門(mén)、或非門(mén)芯片(與門(mén)和或門(mén)可用與非門(mén)和或非門(mén)替代)來(lái)實(shí)現(xiàn)該控制電路。下面分別對(duì)這些芯片做簡(jiǎn)單介紹。
1)二輸入4輸出與非門(mén)74LS00芯片
2)二輸入4輸出或非門(mén)74LS02芯片
3.2 實(shí)驗(yàn)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(chē)門(mén)鎖控制的各種輸入的情況,從進(jìn)而測(cè)試設(shè)計(jì)的正確性、合理性和科學(xué)性。仿真結(jié)果見(jiàn)表1。
4 結(jié)論
文中對(duì)汽車(chē)門(mén)鎖控制電路的分析與設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的闡述,并且驗(yàn)證該控制電路在實(shí)驗(yàn)室條件下試驗(yàn)是成功的。該電路特點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,耗電量少,成本低廉,可以在各種類(lèi)型的汽車(chē)上安裝。通過(guò)設(shè)計(jì)能夠?qū)具壿嬮T(mén)電路的使用更為熟練,能更加熟悉組合邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟,并對(duì)汽車(chē)門(mén)鎖控制電路有更詳細(xì)的了解,為今后從事汽車(chē)門(mén)鎖電路更深層次控制要求的設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ),從而能夠更好提高系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。
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