基于单片机蓝牙模块汽车智能进入与启动系统★

孙嘉兴 朱宝全

(东北林业大学交通学院，黑龙江 哈尔滨 150000)

0 引言

车辆作为人类适应快节奏与高品质生活的主要工具之一，在当前社会“智能化”“物联网”的科技发展背景下，对其控制的智能性要求越来越高。目前，汽车启动常见的方法有两种，一种是钥匙启动，即将车钥匙插入钥匙孔打火启动；一种是汽车智能一键式启动无钥匙系统，兼具智能感应开启车门功能和一键式按钮启动发动机功能。钥匙作为附属品往往会出现丢失或忘记携带的情况，而手机作为重要工具，将单片机、蓝牙模块、手机蓝牙控制端三者结合实现汽车无钥匙进入与启动，从而使得汽车的使用更加方便和安全，解决了钥匙丢失带来的影响。

1 现有技术分析

现阶段汽车无钥匙进入与启动系统主要采用RFID无线射频技术或GSM无线数据传输网络连接到车载控制模块的方法。汽车无钥匙进入在整合引擎防盗和遥控钥匙的基础上，加入了低频通讯模块的系统于2003年问世，实现了汽车与钥匙之间的双向通讯，提高了汽车的安全性和方便性。串口是计算机与外部设备进行数据交换的重要介质，在考虑敏捷性开发、超长传输距离、低功耗、穿透能力等综合因素时，无线串口有着明显的优势，无线数据传输网络就是计算机与无线串口之间的通信链路。

现阶段国内外对无钥匙进入与启动系统的研究开发大都有以下特点：

1)车辆主动感应钥匙，驾驶员不用拿出钥匙靠近车辆即可解锁。钥匙的射频频率在出厂时有加密，实现专车专匙的配对。

2)启动系统是将钥匙放在驾驶舱特定的感应区后通过按键启动，发动机有指示超时自动熄火的设置。

3)全部耗能较低，对汽车电量影响较小。

4)通过手机或其他外部设备控制车辆进入—启动的系统大多在价格高昂的新车型上有所使用，使得智能化车辆控制普及有限。

2 总体设计

基于单片机蓝牙模块汽车智能进入与启动系统由手机APP,安装于汽车上的单片机与蓝牙模块组成。手机蓝牙与车载蓝牙相连，手机APP发送特定指令给单片机，单片机根据接收到的字符控制车门锁锁钮开启或关闭以及发动机启动或熄火的状态。基于单片机蓝牙模块汽车智能进入与启动系统总体设计图见图1。

2.1 车门锁内部机构设计

在汽车车门锁原有基础上安装单片机与蓝牙模块。单片机的蓝牙模块接收到蓝牙信号，单片机作为处理蓝牙信号的微型控制装置按照事先编写的程序将蓝牙信号进行数据处理分析，得出相应的执行指令后把指令输出给执行机构—舵机，从而控制舵机以一定的角度，一定的方向进行旋转，实现对锁钮的控制，达到车门开启与关闭的目的。

2.2 手机APP设置

手机APP界面根据系统可实现的功能设置四个版块即A解锁、B锁止、C启动、D熄火。手机蓝牙与单片机内部的蓝牙相连，连接的时候需要进行安全认证，输入正确的密码才能实现配对。在一次成功配对连接后，下次进行连接时只需要打开手机蓝牙而无需再次输入密码。另外在界面上设置一个初始化按钮，按下按钮可以初始系统状态。首次连接上单片机蓝牙的手机终端默认为车主控制端，在车主控制端可以修改单片机蓝牙密码从而保证了系统的安全性，避免恶意连接的情况。

3 系统功能介绍

手机蓝牙与车载蓝牙配对连接，并在手机上安装APP，APP界面设置不同功能版块，对车辆进行解锁、锁止、启动、熄火等的控制。

基于单片机蓝牙模块汽车智能进入与启动系统有以下几个功能：

1)当汽车在解锁状态下，与车载蓝牙配对的手机在预先设定的蓝牙感应范围内，可通过车上按钮实现汽车启动的功能。

2)当汽车在锁止状态下，有人恶意连接或企图非法进入，置于车门锁单片机上的红外传感器起作用，通过手机APP短信提醒功能警示车主。

3)系统有独立供电装置，避免汽车电路关闭后系统无法正常工作。

4 系统总成及各部分研究目标

4.1 系统总成

基于单片机蓝牙模块汽车智能进入与启动系统包括数据接收装置、单片机与车门门锁装置、控制系统以及微电脑控制系统四部分。

4.2 系统各部分研究目标

1)数据接收装置的研究：通过手机蓝牙与单片机蓝牙模块之间加密连接，进行数据传输。

2)单片机与车门门锁与汽车启动装置的控制：采用有线控制，将单片机串口与车门门锁控制模块与启动模块相连。

3)控制系统的研究：能够正确开闭车门门锁与启动汽车。

4)微电脑控制系统的研究：通过单片机微电脑核心，对接收到的字符进行处理并作出相应的反应，控制车门门锁的开启与锁闭和汽车的启动。

5 研究方法及技术路线

5.1 研究方法

坚持理论分析和实验分析相结合，理论联系实际，采用资料收集法、社会调查法、比较分析法，实验调试等，引用大量实例和数据，多借鉴成熟电路及控制方法，避免走弯路，以减少开发周期，降低开发成本，通过大量反复的实验来完成系统的设计工作，以保证控制系统的运行稳定、可靠。

5.2 技术路线

用单片机作为处理器，当手机蓝牙搜索到汽车单片机蓝牙时，在手机APP上输入安全密码使手机与车载单片机蓝牙配对连接，用手机蓝牙给单片机发送特定的字符串，单片机作出相应的反应，通过串口控制车门门锁从而使汽车实现开启与锁闭车门门锁和汽车发动机的启动。其中，蓝牙安全认证只需要一次，认证成功后只需要打开蓝牙，就可以自动连接上已经认证过的手机蓝牙，既方便又安全。另外，单片机蓝牙模块采用独立供电，避免车辆熄火时系统不工作。

6 系统优势

机械钥匙被汽车智能解锁系统取代已成为必然趋势。目前常见系统使用的无线射频识别(RFID)技术，通过车主随身携带的智能卡里的芯片感应自动开关门锁，也就是说当驾驶者走近车辆一定距离时，门锁会自动打开并解除防盗；当驾驶者离开车辆时，门锁会自动锁上并进入防盗状态。

相较于无线射频识别技术，基于单片机蓝牙模块的汽车智能进入与启动系统有以下三点优势：

1)蓝牙连接范围有限，安全性更高。

2)推动汽车向智能化发展。

3)对车主基本无硬件投入。

7 结语

汽车车门智能解锁技术可以提高汽车的安全性和舒适性，汽车车门智能解锁运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯及自动控制等技术，践行汽车企业的智能化发展。以单片机—蓝牙为基础的汽车智能进入与启动系统，相较国内外的现阶段的研究，智能程度和集成度更高，成本低廉，而且蓝牙连接范围有限相较于RFID技术安全系数更高。