摘 要：针对汽车车位应用，基于PIC16F630及无线射频技术设计并实现了一个无线遥控车位锁。运用了KEELOQ滚码技术实现无线数据传输，大大降低了车位锁编码重复率，提高了车位锁的安全性。扩展声光报警电路，指示车位锁的工作状态，并具备过流保护和电量检测功能。整个车位锁系统具有安全性高、功耗低、易操作等特点，有良好的市场前景。

关键词：车位锁；PIC16F630；KEELOQ技术；RF射频

随着人们生活水平的提高和汽车工业的快速发展，汽车已经走进千家万户。停车难、乱停车成了一个普遍且急需解决的社会问题。为保护好自己的车位不被他人占用，车位锁非常必要。已有的车位锁主要存在以下几个问题：

(1)传统的车位锁大多是人工操作实现翻转臂的起落，使用起来极不便利；

(2)利用红外方式遥控，其对方向性要求高，不具有穿透性，使遥控距离和角度方面受到限制[1]；

(3)在一些遥控车位锁中，更多的是采用PT2262/2272、MC145026/145027等固定编解码芯片进行加密和解密。但此类编解码芯片的编码长度有限，系统每次发送的数据格式固定不变，容易通过空中捕获和扫描跟踪的方法识别代码，安全性得不到保障[2]。

基于上述考虑，本文设计了一个基于KEELOQ技术[3-4]的无线遥控车位锁系统。无线遥控采用美国Microchip公司基于KEELOQ算法的系统滚动码技术，使数据传输具有极高的保密性，每次传输的代码都是唯一的、不规则的，且不重复，以此来防止密码破译。同时，与无线射频技术相结合，使用户在一定范围内的任何位置都能对车位锁进行控制，有效克服了上述系统的缺点。

1 系统总体结构

遥控车位锁系统结构图如图1所示。用户利用遥控器输入功能按键，将信号经编码后通过无线射频方式发送给无线接收模块；MCU通过无线接收模块监测远程用户遥控器的按键操作，根据用户的按键逻辑驱动电机对车位锁进行上锁或解锁的操作，限位开关限制锁上升或下降的高度。系统同时提供声光报警电路，用于提示车位锁的动作情况以及低电量等异常情况。

2 无线发射与接收模块

无线发射模块通过无线射频技术在频率为315 MHz的条件下实现点对点传输，具有发射功率低、穿透性强、信号传输抗干扰性好、成本低等优点。无线接收电路主要由超外差接收模块J05U来完成，相比超再生接收模块，它在稳定性方面具有优势。J05U是一款特小体积、超低功耗、高灵敏度的OOK/ASK超外差接收模块，工作在315.0 MHz/433.92 MHz固定频点，能有效地将射频电路发射过来的信息进行解调后传送给解码器。

为降低车位编码的重复率，提高遥控功能安全性，无线遥控过程采用KEELOQ滚动加密技术。KEELOQ滚动加密算法对功能信息、识别码和同步计数值进行加密后，产生32 bit高度保密的滚动码，并与34 bit固定码一起形成66 bit的编码信息。由于KEELOQ算法的复杂性以及同步计数值每次都要加1，使编码信息每次都要发生变化，有效解决了编码重码的难题。若以每天传输10次代码计算，可保证在KEELOQ技术下同一遥控器发送重复码的概率18年不重复，以此来防止密码破译。解码器需要“学习”编码器的序列号、识别码和同步计数值后，解码器才能有效地解码编码信息[3-4]。

遥控器的KEELOQ编码由HCS301发出，电路如图2所示。它是一块8引脚的编码IC芯片，带有4个按键接口，实现15 bit的功能/命令码，内置192 bit EEPROM。HCS301在使用之前，需利用芯片烧写软件KEELOQ Evaluation Kit设置好制造商代码、序列号、识别码以及波特率等参数信息，并烧写到HCS301的EEPROM中。同时，解码器的EEPROM中也需要存储相同的制造商代码、序列号和识别码，使得编码器与解码器之间配对唯一。每当有按键按下时，HCS301会发送一组66 bit的编码数据，这时HCS301的LED端口会以5次/s的频率输出低电平，使指示灯闪烁，提示编码信息发送。完整的编码信息由PWM端(TX)输出到射频电路进行无线发射[3-4]。

3 主控制模块

主控制模块用于KEELOQ数据解码和实现车位锁动作的逻辑控制，系统控制电路图如图3所示。该模块选用PIC16F630作为主控制器，外围配备车位锁驱动电机、限位开关和声光报警电路。当超外差无线接收模块接收到远程用户的按键后，由MCU解码后获取用户的按键信息，根据按键功能，I/O口经L298N H桥驱动电机工作，控制车位锁撑杆的上升与下降。在电机工作过程中，PIC16F630通过限位开关实时判断撑杆是否到达上限位或者下限位，并以蜂鸣器发单一长声来提示动作到位。

本设计的供电系统由12 V、7 AH的蓄电池提供，采用高效率的开关电源芯片LM2596，将12 V电源转换为5 V电压给控制系统供电。为降低系统功耗， PIC16F630单片机定时处于SLEEP睡眠状态，每隔500 ms唤醒，唤醒后使能J05U的CE端口，启动超外差无线接收模块工作，检查有无无线编码进入，若无则单片机继续进入SLEEP睡眠状态，CE置低电平，关闭无线接收模块，从而有效减少了系统功耗。

电池电量主要通过CAT809T进行实时检测，若电量不足则使CAT809T产生低电平信号，单片机检测到该低电平信号时，控制蜂鸣器定时发两次短促报警声通知用户。为实现电机过流保护，在L298N输出与电机控制接口之间串联0.5 Ω电阻，以实时检测电机的工作电流。当过电流超过4 A，即在采样电阻两端产生压降超过TTL高电平最低电压2 V时，单片机通过I/O口检测到该变化电平信息，马上停止电机运转，并进行声光提示告知用户。

4 系统工作流程

系统工作流程主要实现KEELOQ软件解码[4-5]、电路检测和外围电路控制功能。系统主程序流程图如图4所示。当单片机上电时，系统不断执行循环主程序，对电源电量以及电机电流进行检测，并实时判断是否有本地学习按键和远程用户遥控输入。若接收到远程用户的按键输入，则进行用户信息的解码过程，并对解码后的按键值进行判断，控制电机的正转或反转；若电机运转超时则进行报警；若有学习按键按下，则执行学习子程序。

在PIC16F630进行正确解码之前，用户需通过触发接收电路的学习按键，使接收模块获取识别码、序列号和同步计数值，并存储在解码器的EEPROM中供以后解密使用[6]。当接收端解密密匙(即制造商代码)与发送方的一致时，即可对遥控器的发送命令进行正确解码。其学习程序流程图如图5所示。

5 系统测试

经测试，系统遥控距离可以达到30 m，系统从睡眠到唤醒的时间在0.5 s以内。系统静态电流(无机械动作)为0.022 A，动态电流(有机械动作)约为0.35 A，则一天的静态损耗为0.022×12×24=6.336 W。动态损耗主要在控制电机正反转时消耗，每次运转时间约3 s，若每天升

参考文献

[1] 胥萌，何广军，刘彬，等.基于单片机的智能遥控车位锁研究[J].电脑知识与技术，2012，8(19)：4712-4714.

[2] 赵春红，杨勇.基于单片机和无线电遥控技术的密码锁设计[J].测控技术，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产生跳码密码(DS00665A_CN)[EB/OL].(2007)[2013-08-06].http：//www.mirochip.com.

[5] 李荣正，王成杰，戴国银.PIC单片机原理及应用(第四版)[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010.

[6] 薛巨峰，乔鹏.基于KEELOQ技术的遥控门禁系统的实现[J].电子技术应用，2013，39(2)：45-47.