?0. 前言

???? ? 該項目是基于stm32F103和指紋模塊做了一個通過指紋鎖控制電動車的小工具。支持添加指紋、刪除指紋，電動車進入P檔等待時計時，計時超過5min則自動鎖車，計時過程中按剎車可中斷P檔狀態，同時中斷鎖車計時。改項目我稱之為“芝麻”，取自芝麻開門（明明是車，哪里來的“門”，因為插鑰匙的地方被修車師傅稱之為“電門鎖”）。

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軟件、硬件、機械原件存放位置：zhima: 電動車改裝 - 指紋鎖，芝麻開門

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1. 能否通過繼電器控制電門鎖？

1.1 初識“電門鎖”

? ? ? ? 因為沒有過維修電動車的經驗，對電動車內部線路不是很了解，不知道在什么位置添加控制。所以我第一步就是在B站、西瓜視頻等網站瘋狂的搜索電動車維修相關的視頻。直到學習到一個新詞：“電門鎖”，才得知鑰匙插入的部件有專門的稱謂。緊接著我就根據電門鎖這個關鍵詞繼續搜索相關的視頻，慢慢的對電動車控制電路就有了初步的了解。總的來說，可以通過控制電門鎖來控制電車的開關。

1.2 電門鎖的控制原理

? ? ? ?電門鎖的結構類似上圖。我的小電車并沒有上圖的防水蓋，當我拆開電車頭的時候，就直接看到了上圖右側裸露在外面的電線和焊盤。我使用萬用表測試了在打開電車、打開大燈這2種情況下線路的連接情況。最終繪制了如下電門鎖簡化模型（因為沒拆開電門鎖，模型和實際可能存在偏差）：

? ? ? ? 模型圖雖然畫的簡單，但是已經能夠準確的表示電門鎖的原理了。上圖中紅色表示電源，即使不打開電動車，紅色部分的電路也帶有48V的電壓，橙色和棕色分別接向電車電源和大燈。電門鎖一共會有上述3種狀態：上圖-A，表示電動車處于關閉狀態，上圖-B，表示電動車打開，但未打開大燈的狀態，上圖-C，表示電動車打開，大燈同時打開的狀態。

? ? ? ? 通過上述的簡單小實驗，我們能得到這樣一個結論，我們可以通過控制紅線、橙線、棕線的連接情況來控制電動車狀態。這一點很重要，證明了我們能夠介入電動車控制。

2. 電源選擇

? ? ? ? 芝麻項目選擇是STM32F103系列的一款芯片，供電電壓是3.3V，這就涉及到如何給電路板供電，電源如何選擇的問題。我們很容易能夠想到3種供電方式：多節電池，3.7V鋰電池，電動車電瓶。

2.1 多節電池

? ? ? ? 使用蓄電池最大的優勢就是能夠快速更換電源，無需充電。在我們這個項目中，如果選擇電池作為電源，我們就不得不解決這2個問題：電池體積大；需要考慮更復雜的機械結構，以能夠保證電池更換便捷，且不易被他人獲取到。

2.2 鋰電池

? ? ? ? 鋰電池體積相對較小，可以反復使用，不需要頻繁更換。不過，如果選用鋰電池，我們需要在電路板中額外維護一套充放電電路，且需要將充電口引到電車頭外面用移動電源充電，或者將電路板拆出來充電。這樣也不是很便捷。

2.3 電動車電瓶

? ? ? ? 用電瓶給電路板供電能相對容易的解決上面的問題：不需要額外設計機械結構保護電源，沒有增大電路板體積，不需要換電池、不需要單獨給電路板充電。選用此方案也有一個好處，就是可以把電瓶當成一個大的充電寶。（這一點在項目設計思路理也提到了，你可以點擊這個鏈接去查看）通過這幾個電源的對比，我打算使用電瓶作為電路板電源。下圖紅框中的電路就是選用此方案的電源電路，還是比較簡潔的：

3. 機械結構方案選擇

3.1 電車控制部分和用戶交互部分合一

? ? ? ? 這里說的電車控制部分就是通過繼電器控制電門鎖的相關電路；用戶交互部分指的就是指紋鎖、按鍵和USB充電口。因為和用戶交互部分的電路也集成到了單板上，我們就必須把這部分放置在外面，這樣用戶才能接觸到。整個單板都放到外側，那么就需要設計一個外殼將整個電路包起來，類似這樣：

? ? ? ? 正如你看到這個圖片時的第一感覺一樣，丑，我也是這么認為的。我曾經想過如何美化這些凸出的結構，改為卡通形象、做些倒圓角（倒圓角 == 高端），總是不太滿意。除了外觀，其實還有一個比較大的隱患，因為這整個結構都要放置到外側，那么控制電門鎖的那幾根線就會暴露在外側，這個時候我們只需要一個剪刀，剪斷線路，短接那3根線，就可以把你的愛車騎走了。

3.2 電車控制部分和用戶交互部分分開

? ? ? ? 如何分開？我們把按鍵、指紋模塊獨立出來放在同一個外殼里管理，將電車控制部分直接放置到電車頭內部。把和用戶交互的部分放置在靠近車把的地方，這樣用戶操作起來會更方便。電車頭里存在這樣一個空間，可以放下小塊的電路板，這個思路是可行的。預期放入電路板的空間展示如下：

? ? ? ? ?這么做還有一個好處，就是能解決3.2小節中提到的安全問題。因為電車控制部分放置到了電車頭內部，外界無法直接操作控制線路，放置在外部的指紋模塊和按鍵只是信號線，即使短接也無法控制電路板，更無法控制電車。

4. 小結

? ? ? ? 讓我們來做個小結：通過使用繼電器可以控制電動車；電源方案選擇使用電動車電瓶，此方案易用、省空間也方便后續拓展USB充電功能；關于機械設計方案，選擇電車控制部分和用戶交互部分分開的方案，安全、美觀。

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