王瑤王健張明遠(yuǎn)單正飛
(江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,江蘇 無錫 214122)
近年來,電動自行車迅速發(fā)展和普及,這有利于節(jié)能環(huán)保和促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)。然而,隨著電動自行車的普及,電動自行車二手電瓶市場也變得越來越活躍,其中也不乏一些不法分子倒賣黑電瓶,擾亂社會秩序。通過研發(fā)一種電動自行車電瓶保護(hù)防盜裝置,人們不必再擔(dān)心電瓶會被猖獗的小偷盜走,不再害怕電瓶被偷而不敢騎電瓶車外出。如果該技術(shù)得以推廣,會使電動自行車行業(yè)在新的領(lǐng)域有進(jìn)一步的發(fā)展,這樣有利于減少二氧化碳等溫室氣體的排放,促進(jìn)環(huán)境保護(hù),同時還可以促進(jìn)密碼防盜技術(shù)更廣地應(yīng)用于其他領(lǐng)域,更好地保護(hù)居民的人身和財產(chǎn)安全。
傳統(tǒng)電動自行車電瓶防盜方法,著重在于機(jī)械式地把電瓶鎖住,如圖一所示,這會嚴(yán)重影響電動自行車美觀,而且收效不大。市場上現(xiàn)在使用比較廣泛的電動自行車電瓶保護(hù)方法是在電動自行車本身安裝電池盒鎖、鏈條鎖或原子鎖或者使用報警器、防盜平板。
圖1 一般電瓶鎖
國內(nèi)在電動自行車電瓶保護(hù)技術(shù)還不是很成熟。國外大多采用報警、機(jī)械鎖等方式。而高端汽車采用的密碼防盜、指紋防盜等系統(tǒng),在電動自行車中應(yīng)用,價格過于昂貴,大大受到限制。
基于以上背景,利用單片機(jī)控制,可以研究一個防盜裝置,使其不但可以完成鎖本身的功能,還可以兼有多種功能,如記憶、識別、報警等。該裝置采用靈巧的機(jī)構(gòu)與合適的材料,結(jié)構(gòu)簡單,控制方便,防盜性能良好,而且制造成本較低。保障廣大電動自行車用戶電瓶安全,為社會治安貢獻(xiàn)一份力量。
新型電動自行車電瓶鎖防盜裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2所示。
面板1固定在電動自行車的電瓶蓋上,替換原來的蓋子,單片機(jī)控制電磁繼電器,密碼輸入正確后,原來伸長的繼電器縮回去,給運(yùn)動擴(kuò)大機(jī)構(gòu)2一個運(yùn)動,使得該機(jī)構(gòu)解鎖,然后通過旋轉(zhuǎn)與旋鈕相鉚合的動作機(jī)構(gòu)3打開電瓶鎖。與電瓶鎖原來的結(jié)構(gòu)相比,本機(jī)構(gòu)靈活、穩(wěn)定、強(qiáng)度大。
圖2 機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖
鎖的控制部分主要由一個單片機(jī)控制繼電器包括報警單元等組成??紤]到電瓶鎖得成本還有其所實現(xiàn)的功能比較單一和固定,故采用價格比較便宜的AT89S51作為控制單元。
AT89S51是功耗低,高性能CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元,AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
控制電控板裝在如圖2所示的機(jī)構(gòu)2、3的前面面板處,繼電器裝在控制電路前,繼電器未通電(常態(tài))時觸電伸出,卡住2,從而使鎖頭不能縮回,也即鎖打不開。當(dāng)通過面板的鍵盤輸入正確的密碼后,繼電器得電,觸頭縮回,旋轉(zhuǎn)3,機(jī)構(gòu)2即可縮回,鎖即打開。原理圖如下:
圖3 控制部分原理框圖
防盜機(jī)構(gòu)采用的是圖3所示的矩陣式按鍵鍵盤,由行線和列線組成,按鍵點在行列的交叉點上,方便控制,用戶輸入由鍵盤密碼,輸入完成按A鍵確認(rèn),鍵盤的每個按鍵功能在程序設(shè)計中設(shè)置。
圖4 鍵盤設(shè)計
電動自行車電瓶防盜裝置具有硬件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、簡單,軟件易于開發(fā),成本較低,安全可靠,操作方便等優(yōu)點,能夠很好保護(hù)用戶電瓶。同時,還具有按鍵有效提示,輸入錯誤提示,修改密碼等多種功能??稍谝馔鈦G失密碼的情況下隨時修改密碼,保密性能好,靈活度比較高,特別適合中低端電動自行車日常保護(hù)電瓶使用,經(jīng)濟(jì)實用,有助于維護(hù)社會治安。
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