隨著人們生活水平的提高和汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車已經(jīng)走進千家萬戶。停車難、亂停車成了一個普遍且急需解決的社會問題。為保護好自己的車位不被他人占用，車位鎖非常必要。已有的車位鎖主要存在以下幾個問題：

    (1)傳統(tǒng)的車位鎖大多是人工操作實現(xiàn)翻轉臂的起落，使用起來極不便利；
    (2)利用紅外方式遙控，其對方向性要求高，不具有穿透性，使遙控距離和角度方面受到限制[1]；
    (3)在一些遙控車位鎖中，更多的是采用PT2262/2272、MC145026/145027等固定編解碼芯片進行加密和解密。但此類編解碼芯片的編碼長度有限，系統(tǒng)每次發(fā)送的數(shù)據(jù)格式固定不變，容易通過空中捕獲和掃描跟蹤的方法識別代碼，安全性得不到保障[2]。
    基于上述考慮，本文設計了一個基于KEELOQ技術[3-4]的無線遙控車位鎖系統(tǒng)。無線遙控采用美國Microchip公司基于KEELOQ算法的系統(tǒng)滾動碼技術，使數(shù)據(jù)傳輸具有極高的保密性，每次傳輸?shù)拇a都是唯一的、不規(guī)則的，且不重復，以此來防止密碼破譯。同時，與無線射頻技術相結合，使用戶在一定范圍內(nèi)的任何位置都能對車位鎖進行控制，有效克服了上述系統(tǒng)的缺點。
1 系統(tǒng)總體結構
    遙控車位鎖系統(tǒng)結構圖如圖1所示。用戶利用遙控器輸入功能按鍵，將信號經(jīng)編碼后通過無線射頻方式發(fā)送給無線接收模塊；MCU通過無線接收模塊監(jiān)測遠程用戶遙控器的按鍵操作，根據(jù)用戶的按鍵邏輯驅動電機對車位鎖進行上鎖或解鎖的操作，限位開關限制鎖上升或下降的高度。系統(tǒng)同時提供聲光報警電路，用于提示車位鎖的動作情況以及低電量等異常情況。

2 無線發(fā)射與接收模塊
    無線發(fā)射模塊通過無線射頻技術在頻率為315 MHz的條件下實現(xiàn)點對點傳輸，具有發(fā)射功率低、穿透性強、信號傳輸抗干擾性好、成本低等優(yōu)點。無線接收電路主要由超外差接收模塊J05U來完成，相比超再生接收模塊，它在穩(wěn)定性方面具有優(yōu)勢。J05U是一款特小體積、超低功耗、高靈敏度的OOK/ASK超外差接收模塊，工作在315.0 MHz/433.92 MHz固定頻點，能有效地將射頻電路發(fā)射過來的信息進行解調后傳送給解碼器。
    為降低車位編碼的重復率，提高遙控功能安全性，無線遙控過程采用KEELOQ滾動加密技術。KEELOQ滾動加密算法對功能信息、識別碼和同步計數(shù)值進行加密后，產(chǎn)生32 bit高度保密的滾動碼，并與34 bit固定碼一起形成66 bit的編碼信息。由于KEELOQ算法的復雜性以及同步計數(shù)值每次都要加1，使編碼信息每次都要發(fā)生變化，有效解決了編碼重碼的難題。若以每天傳輸10次代碼計算，可保證在KEELOQ技術下同一遙控器發(fā)送重復碼的概率18年不重復，以此來防止密碼破譯。解碼器需要“學習”編碼器的序列號、識別碼和同步計數(shù)值后，解碼器才能有效地解碼編碼信息[3-4]。
    遙控器的KEELOQ編碼由HCS301發(fā)出，電路如圖2所示。它是一塊8引腳的編碼IC芯片，帶有4個按鍵接口，實現(xiàn)15 bit的功能/命令碼，內(nèi)置192 bit EEPROM。HCS301在使用之前，需利用芯片燒寫軟件KEELOQ Evaluation Kit設置好制造商代碼、序列號、識別碼以及波特率等參數(shù)信息，并燒寫到HCS301的EEPROM中。同時，解碼器的EEPROM中也需要存儲相同的制造商代碼、序列號和識別碼，使得編碼器與解碼器之間配對唯一。每當有按鍵按下時，HCS301會發(fā)送一組66 bit的編碼數(shù)據(jù)，這時HCS301的LED端口會以5次/s的頻率輸出低電平，使指示燈閃爍，提示編碼信息發(fā)送。完整的編碼信息由PWM端(TX)輸出到射頻電路進行無線發(fā)射[3-4]。

3 主控制模塊
    主控制模塊用于KEELOQ數(shù)據(jù)解碼和實現(xiàn)車位鎖動作的邏輯控制，系統(tǒng)控制電路圖如圖3所示。該模塊選用PIC16F630作為主控制器，外圍配備車位鎖驅動電機、限位開關和聲光報警電路。當超外差無線接收模塊接收到遠程用戶的按鍵后，由MCU解碼后獲取用戶的按鍵信息，根據(jù)按鍵功能，I/O口經(jīng)L298N H橋驅動電機工作，控制車位鎖撐桿的上升與下降。在電機工作過程中，PIC16F630通過限位開關實時判斷撐桿是否到達上限位或者下限位，并以蜂鳴器發(fā)單一長聲來提示動作到位。

    本設計的供電系統(tǒng)由12 V、7 AH的蓄電池提供，采用高效率的開關電源芯片LM2596，將12 V電源轉換為5 V電壓給控制系統(tǒng)供電。為降低系統(tǒng)功耗， PIC16F630單片機定時處于SLEEP睡眠狀態(tài)，每隔500 ms喚醒，喚醒后使能J05U的CE端口，啟動超外差無線接收模塊工作，檢查有無無線編碼進入，若無則單片機繼續(xù)進入SLEEP睡眠狀態(tài)，CE置低電平，關閉無線接收模塊，從而有效減少了系統(tǒng)功耗。
    電池電量主要通過CAT809T進行實時檢測，若電量不足則使CAT809T產(chǎn)生低電平信號，單片機檢測到該低電平信號時，控制蜂鳴器定時發(fā)兩次短促報警聲通知用戶。為實現(xiàn)電機過流保護，在L298N輸出與電機控制接口之間串聯(lián)0.5 Ω電阻，以實時檢測電機的工作電流。當過電流超過4 A，即在采樣電阻兩端產(chǎn)生壓降超過TTL高電平最低電壓2 V時，單片機通過I/O口檢測到該變化電平信息，馬上停止電機運轉，并進行聲光提示告知用戶。
4 系統(tǒng)工作流程
    系統(tǒng)工作流程主要實現(xiàn)KEELOQ軟件解碼[4-5]、電路檢測和外圍電路控制功能。系統(tǒng)主程序流程圖如圖4所示。當單片機上電時，系統(tǒng)不斷執(zhí)行循環(huán)主程序，對電源電量以及電機電流進行檢測，并實時判斷是否有本地學習按鍵和遠程用戶遙控輸入。若接收到遠程用戶的按鍵輸入，則進行用戶信息的解碼過程，并對解碼后的按鍵值進行判斷，控制電機的正轉或反轉；若電機運轉超時則進行報警；若有學習按鍵按下，則執(zhí)行學習子程序。
    在PIC16F630進行正確解碼之前，用戶需通過觸發(fā)接收電路的學習按鍵，使接收模塊獲取識別碼、序列號和同步計數(shù)值，并存儲在解碼器的EEPROM中供以后解密使用[6]。當接收端解密密匙(即制造商代碼)與發(fā)送方的一致時，即可對遙控器的發(fā)送命令進行正確解碼。其學習程序流程圖如圖5所示。
5 系統(tǒng)測試

    經(jīng)測試，系統(tǒng)遙控距離可以達到30 m，系統(tǒng)從睡眠到喚醒的時間在0.5 s以內(nèi)。系統(tǒng)靜態(tài)電流(無機械動作)為0.022 A，動態(tài)電流(有機械動作)約為0.35 A，則一天的靜態(tài)損耗為0.022×12×24=6.336 W。動態(tài)損耗主要在控制電機正反轉時消耗，每次運轉時間約3 s，若每天升

參考文獻
[1] 胥萌，何廣軍，劉彬，等.基于單片機的智能遙控車位鎖研究[J].電腦知識與技術，2012，8(19)：4712-4714.
[2] 趙春紅，楊勇.基于單片機和無線電遙控技術的密碼鎖設計[J].測控技術，2005，24(9)：9-11，31.
[3] Microchip Technology Inc.HCS301 KEELOQ code hopping encoder(DS21143C)[EB/OL].(2011)[2013-08-06].http：//www.microchip.com.
[4] Microchip Technology Inc.使用KEELOQ產(chǎn)生跳碼密碼(DS00665A_CN)[EB/OL].(2007)[2013-08-06].http：//www.mirochip.com.
[5] 李榮正，王成杰，戴國銀.PIC單片機原理及應用(第四版)[M].北京：北京航空航天大學出版社，2010.
[6] 薛巨峰，喬鵬.基于KEELOQ技術的遙控門禁系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].電子技術應用，2013，39(2)：45-47.