汽车门锁控制电路分析与设计

摘要：汽车门锁控制的目的是为了防止驾驶员将钥匙忘在车内而专门设计的控制电路。其主要由各开关输入信号和若干个数字电路中常用的基本门电路组合而成。该设计的实质是组合逻辑门电路在汽车数字电路中的综合应用。本文分析了各种情况下车门锁控制电路的工作过程，并运用学习的数字门电路知识对汽车门锁控制电路进行设计。
关键词：汽车门锁控制；数字电路设计；解锁；锁止

    随着汽车电子控制技术的飞速发展，汽车自动化控制程度越来越高。各种电子线路和微处理技术在汽车的控制中发挥着重要的作用，如发动机油量的电喷控制，自动变速器档位的无极控制等。特别在高档轿车中还可实现自动巡航驾驶、车速控制的车门锁机构等。在这诸多功能中，中控门锁控制是一项重要内容。

1 汽车门锁控制电路特点
    现代轿车都装有门锁装置，一般有解锁、锁止两种状态，锁止时通过内外把手均无法打开车门。传统的汽车门锁电路工作原理图如图1所示：当旋转车钥匙或按下门提手会带动锁止机构运动，带动状态开关K1和K2动作，电容C1(或C2)放电，继电器J1(或J2)吸和，执行电动机M1(或M2)通电带动锁止机构动作。放完电后继电器释放，电动机停止，解锁过程自动完成。

    在这个过程中若驾驶员忘记拔钥匙，就按下门提手锁止车门，会把车钥匙遗留在点火开关钥匙孔内，造成很大麻烦。因此，为了避免上述情况发生，专门设计了门锁控制电路。本设计的特点是当驾驶员将钥匙遗忘在点火开关内时，将向驾驶员提供一个车门处于解锁状态的信号，这样驾驶员就要检查钥匙是不是没有拔出；再有就是拔出钥匙关车门准备锁车时，若车门没有关好，也会向驾驶员提供一个解锁状态的信号，提醒驾驶员检查车门，防止出现车门未被彻底锁止的现象发生，以免造成不必要的人身和财产损失。

    随着轿车对乘用舒适性、操纵方便性、使用安全性的要求，现在的轿车都采用了电控门锁系统如图2所示，并使用了电子技术和无线电技术，有的还接入汽车中央微电脑控制系统，并与启动、点火系统相连接进行防盗控制。本设计中的汽车门锁控制电路主要指数字电路设计部分，即图2中92处的电控单元。

2 汽车门锁控制电路分析
    根据汽车门锁控制电路的控制要求，在正常情况下，当驾驶员拔出发动机钥匙，准备锁车时，则钥匙位置检测开关状态为1；接着进行车门状态检测，4个车门均关好，则车门状态检测开关也为1，此时可以发出解锁信号且输出为0，而锁止信号则由车门锁或车内门锁控制开关的状态决定，当这两组开关中有一组为锁止状态，则发出锁止信号且输出为1。
    当钥匙遗忘在点火开关内时，即钥匙位置检测开关状态为0，则发出解锁信号且输出为1，而锁止信号输出为0，即车门不能锁止，即提醒驾驶员钥匙遗忘车内。
    当车门未关好时，即4个车门中只要有一个没关好，则车门状态检测开关为0，发出解锁信号且输出为1，而锁止信号输出为0，使得车门无法锁止，提醒驾驶员车门未关好。
    下面依据数字电路中组合逻辑电路设计方法的一般步骤，进行汽车门锁控制电路分析。
2．1 逻辑抽象
    1)确定输入输出变量，根据控制要求进行逻辑状态赋值
    输入变量为：钥匙位置检测开关A，定义钥匙从点火开关内拔出时为1，插入时为0；车门状态检测开关B，定义门关时为1，门开时为0；车门锁状态检测开关C，定义锁止时为1，解锁时为0；车内门锁状态检测D，定义锁止时为1，解锁时为0。输出变量为：锁止状态检测端E，输出为1时为已锁止，输出为0时为未锁止状态；解锁状态检测端F，输出为1时车门为解锁状态，输出为0时为未锁止状态。
    2)根据控制要求，列出逻辑状态表(即真值表)
    为了分析方便，将输入中的A、B变量作为一组，对应的输出变量为E1、F1；将输入中的C、D变量作为一组，对应的输出变量为E2、F2；最后再找出E1、E2和E的关系，F1、F2和F的关系。

2．2 依据真值表得到逻辑函数关系式及其对应的逻辑电路图
    通过进一步分析得到：E=E1·E2；F=F1+F2
    则得到完整的逻辑电路图为：

3 汽车门锁控制电路设计及实验仿真
3．1 芯片介绍
    根据对汽车门锁控制电路的分析，要分别使用与非门、或非门芯片(与门和或门可用与非门和或非门替代)来实现该控制电路。下面分别对这些芯片做简单介绍。
    1)二输入4输出与非门74LS00芯片

    2)二输入4输出或非门74LS02芯片

3．2 实验仿真
    根据逻辑电路图及芯片接线图连接电路，并模拟汽车门锁控制的各种输入的情况，从进而测试设计的正确性、合理性和科学性。仿真结果见表1。

4 结论
    文中对汽车门锁控制电路的分析与设计做了详细的阐述，并且验证该控制电路在实验室条件下试验是成功的。该电路特点是原理简单，结构紧凑，体积小，耗电量少，成本低廉，可以在各种类型的汽车上安装。通过设计能够对基本逻辑门电路的使用更为熟练，能更加熟悉组合逻辑电路的设计步骤，并对汽车门锁控制电路有更详细的了解，为今后从事汽车门锁电路更深层次控制要求的设计打下良好的基础，从而能够更好提高系统的可靠性与稳定性。