1、汽车远光灯设计和实现摘 要 汽车远光灯智能控制系统主要由远光灯光强检测局部、汽车环境光强检测并自动调光局部、时钟检测智能开启灯光局部、液晶显示远光灯亮灭情况局部、主动按键自由控制局部组成。整个系统以模拟电路为主，配合数字电路控制，系统主要通过AT89C52单片机进行控制，利用光敏电阻进行可见光光强检测。通过论证，本系统可以实现汽车的灯光亮度调节和远近光灯的转换。 关键字：远光灯AT89C52 光强检测 光亮度调节 目录 1 1.引言 1 1.1课题研究背景 1 1.2 汽车车灯智能控制系统的国内外开展现状 1 1.3 汽车智能照明系统 2 1.4 课题研究的目的及意义 2 1.5 汽车车灯智能
2、控制系统中的关键问题 3 2.系统方案 4 3.功能指标 4 3.1.功能 4 4.实现原理 4 4.1系统硬件主要组成局部 4 4.1.1系统控制模块 4 4.1.2超声波测量距离模块 5 4.1.3光感应模块 5 4.1.4液晶显示模块 6 4.1.5按键模块 7 4.1.6系统复位模块 8 5.硬件框图 8 6.软件流程 10 6.1系统软件流程图 10 6.2 PCB软件制图 11 6.3 系统调试 11 7.系统测试方案 11 8.附录 12 8.1含源代码和程序清单 12 8.2扩展应用系统电路图 18 9.总结 19 参考文献 21 1.引言 1.1课题研究背景 根据中华人民共和
3、国道路交通安全法实施条例第五十九条的规定，机动车在夜间通过急弯、坡路、拱桥、人行横道或者没有交通信号灯控制的路口时，应当交替使用远近光灯示意，而司机手动交替会影响车辆的安全行驶，容易引发交通事故。此外，夜间行驶的车辆相会时，很多驾驶员由于疏忽或者缺乏会车常识而不进行远近光灯的切换，导致交通事故的发生。目前，已有许多类似的自动切换方案，比方车载雷达系统对目标信息的实时采集，通过MCU微处理器进行数据信息的处理实现切换，数据处理比拟准确，但是雷达容易受到天气状况的影响以及缺少对静止物体的测试可能造成对行人的误判，此外，由于雷达性能的问题，系统的反响时间有较长的延迟，灵敏度有待提高；基于红外技术的切
4、换系统可以保证在特殊情况下手动装置的优先，系统的稳定性比拟好，但在上坡时不能接收到信号，并且要求相遇的两车均安装发射与接收器，且红外的有效距离在150250m，可能会造成过早的切换或者被障碍物切断信号的接收与发送；基于单片机的光强检测系统的灯光切换系统，时间延迟比拟短，但是无法智能判断人行道、十字路口等路况；还有基于图像处理、智能路况识别、机器视觉等实现的远近灯光控制方案，通过对路口、路况、道路照明情况等进行智能判断，实现自动切换，但上述方法过多的依赖外部条件，如交通标志图像清晰、视野开阔等，限制了系统功能的发挥。 为了解决上述设计方案的缺乏，本文设计了一套新的智能切换系统。本系统可以实现坡道
5、检测、自动对人行横道及十字路口进行判定，并根据检测和判定结果实现远近光灯的智能切换，从而为驾驶员保驾护航。 1.2汽车车灯智能控制系统的国内外开展现状 汽车刚诞生时是没有车灯的，为了方便汽车在夜间行驶，人们开始汽车前面挂上用手提灯来照明，但这种方法不方便，也不安全。为了满足这方面的需求，在19世纪80年代汽车制造商将电用在了汽车的前灯和尾灯，就这样汽车车灯的雏形就此诞生。随着电池供电技术和汽车灯具制造技术的不断开展，对汽车车灯的控制也逐渐完善，能很好的满足在行车过程中根本照明和信号提示等实际情况。但在21世纪初，绝大多数汽车的照明控制还是以手动为主，为适应现代市场需求，各大汽车制造商纷 纷开始
6、将电子控制技术和汽车照明相结合，研发汽车智能照明控制系统。汽车智能照明系统在汽车电子方面的极大突破，在很大程度上防止了汽车在夜间行驶过程中的安全隐患，同时也提升了驾驶人员在行驶过程中的舒适性。欧美和日本等汽车制造大国在20世纪60年代就开始汽车智能照明系统方面研发，在80年代中期，他们就完成了智能照明系统的开发，将它应用在汽车上并开始量产实在20世纪末，由于开发本钱较高，这项技术主要应用于高档汽车和专用汽车，中低档汽车主要还是使用传统的手动照明系统。经过十几年的开展，汽车智能照明系统和电子控制技术日渐成熟，其开发本钱大幅度降低，中低档汽车也安装了智能照明系统。 在对汽车车灯智能控制系统研究的过
7、程中国外那些实力雄厚的汽车制造商对其研究是比拟早的，在二十世纪八十年代，国外的一些汽车生产商就完成了汽车的车灯智能控制系统的研究。经过十年左右时间的验证，在九十年代初，汽车的车灯智能车灯控制系统进入批量生产时期，由此在当时这一技术被成功应用并且成为豪华轿车的主要噱头。随着技术的开展，在九十年代末期，汽车的车灯智能控制系统这种技术开始在中级轿车正式应用。这种技术一直研发至今并融入了更人性化和更智能的新技术。开展到今天，这种技术已经到达了相当高的普及和应用水平。 因为我国汽车工业的起步相对较晚，开展进度不是很快，因此国内在汽车的车灯智能控制系统方面的研发技术相对较为落后一些。因为其造价相对较高，准
8、确性以及适时控制等问题，所以这个技术仍处于研究时期。但是随着我国工业的进步和技术的开展，目前车灯的智能控制这种技术的研究也已经取得了令人欢欣的结果。 1.3汽车智能照明系统 汽车智能照明系统是指那些以车内数据网络的传感器为根底，在特定环境下由人或者由车辆智能照明系统决定哪一种照明方式才是最理想的照明方式。智能照明系统主要是车辆通过对方向盘转动的角度信号、刹车信号、车速信号等的信号信息采集来对照明系统进行控制，极大减少了传统汽车照明系统中无法调节照明角度，驾驶员不能及时对车灯照明做出控制的问题。从而为驾驶员提供了更加智能和有效的照明，同时也为人类的人身安全和财物安全提供了非常可靠的技术保障。 1
9、.4课题研究的目的及意义 安全，作为当今世界汽车开展的三大课题之一，永远是汽车至高无上的主题， 也 是人们行车的永恒的主题。众所周知，驾驶视野的好坏直接影响行车的安全。驾驶员有关的交通信息有80%以上是通过视觉获得的，包括道路外表形状、方向、 交通信号及交通标志的内容、本车所处的交通环境以及行驶方向上的车流状态等。以上信息在白天较容易通过视觉等获得，但在没有光线的夜晚，尤其是在恶劣环境下，相对就比拟困难。 一个好的照明系统应该满足的条件是:能够为驾驶者提供前方路段内足够的景象信息，以便驾驶者有时间做出反响来防止危险;驾驶者获取信息时不感到非常疲劳;使驶者能够获得有关交通环境和道路条件下的景象信
10、息;既不造成其它车道使用者的麻烦，也不会导致判断失误。 汽车前照灯自动调光系统正是基于此而研制的，它不像传统的前照灯系统一 样，只能工作在一种模式，即只能在一种固定的模型下工作，它能够根据车辆行驶的速度、道路的情况以及外界环境的状况自动的改变车灯的工作模式，产生适合当前驾驶环境的光束模型，为驾驶员自动提供更宽更合理的视野范围，提高驾驶员的行车安全。 汽车前照灯自动调光系统的能够在夜间和恶劣环境等条件下为驾驶员自动的提供适合的灯光照射模式，为驾驶员提供更合理的视野范围，对驾驶员的行车安全，尤其是在我们国家汽车保有量迅猛增加、机动车驾驶员数量又如此之多、交通事故位居世界前列的这样的一个国情下，自适
11、应车灯照明控制系统的应用就显得尤为重要，提高行车安全，保障人民的生命财产以及我国的交通事业的开展具有重要的意义。 1.5 汽车车灯智能控制系统中的关键问题 汽车在日常行驶的过程中，为了简化驾驶员的操作，使汽车在行驶中更加方便和安全，现在许多汽车上都装有车灯智能控制系统。然而对于不同的生产厂家和不同型号的汽车有不同的结构，这使得在研发智能汽车车灯控制系统时很难有一个统一的标准。而且又因为智能车灯控制系统目前的研究还不是太成熟，所以汽车车灯智能系统中主要有以下关键问题： 1车灯自动开启并矫正精度问题。 2系统的抗干扰能力。 3车灯智能控制的散热问题。 本设计采用ATC89C52作为的MCU的控制中
12、枢，该控制系统开发本钱低、系统功耗低、信号处理能力强，性价比更为出色。系统以计算机技术为主并以其他手段作为辅助，使该系统能够实现精准控制并且系统的抗干扰能力强，使其更符合汽车未来智能化控制的开展趋势。 2.系统方案 本设计硬件电路分为系统控制局部、远光灯和近光灯光强检测局部、汽车环境光强检测并自动调光局部、时钟检测智能开启灯光局部、液晶显示远近光灯亮灭情况局部、自动按键自由控制局部六大局部。 系统采用AT89C52进行全局控制,汽车环境光强检测并自动调光局部采用光敏电阻与BTS629A所组成的外围电路来检测灯光与自动调光，无需单片机控制；远光灯和近光灯光强检测局部采用了光敏电阻与比拟器根据“0
13、、“1电平来判别远光灯和近光灯；时钟检测智能开启灯光局部采用了DS1307实时时钟芯片，使单片机能够实时根据规定白天和黑夜的两个时间段分别控制，实时操作；自动按键自由控制局部，具备人性化操作，无论在那个时间、那种情况，司机都可以自由的操作车灯；液晶显示局部那么采用LCD1602来提醒司机当前车灯的情况。 3.功能指标 3.1.功能 系统通过AT89C52单片机进行全局控制，利用光敏电阻进行可靠的可见光光强检测，很好地实现了汽车的灯光亮度调节和远近光灯的转换，也可以通过键盘实现车灯的自动控制和手动控制的切换，同时灯也可以根据时间来开启和关闭，液晶显示当前灯的开启情况。 4.实现原理 4.1系统硬
14、件主要组成局部 4.1.1系统控制模块 本模块采用了AT89C52廉价的51内核单片机，晶振为11.0592MHz，其中外围电路包括复位电路。STC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核， 但是做了很多的改良使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。其具体特点如下: 1) 8K字节程序存储空间； 2) 512字节数据存储空间； 3) 内带4K字节E
15、EPROM存储空间; 4) 可直接使用串口下载 AT89C52芯片的引脚图片如图1所示 图1 AT89C52引脚 4.1.2超声波测量距离模块 该系统中，使用的超声波测距模块是HC-SR04，这个测距模块可以测试的距离范围是2cm到400cm距离的非接触式距离感应测试5。HC-SR04测距模块的测距精度可高达3mm。 其工作原理是： 1) 该模块使用TRIG进行距离测试。 2) 这个超声波模块可以自己自动向前发送超声波信号，如果碰到障碍物还会自行接收反射回来的信号，并分析信号，最终通过一系列的计算得出车辆与障碍物之间的距离。 3) 如果在信号发射后始终没有超声波信号的返回，那么该系统会自行检查是不是超声波系统出现了问题，在检测的时候会向驾驶员放出鸣响提示。如果超声波系统没有问题，那么鸣响提示消失，驾驶员可以安心驾驶。如果自行检测后，发现超声波系统存在问题那么系统会一直鸣响进行提示，建议驾驶员赶快进行维修处理。注：声音的传播速度为340m/s 4.1.3光感应模块 在夜晚行车时，当出现辆车迎面相遇的情况下，车辆偏离主轴位置后，照射角度会发生变化变化，照明亮度还会下降，探测环境光线较弱，所以远光传感器的选取着重的是其在微弱光线下的灵敏度和线性度，加之各种车灯的发射光谱均处于可见光范围，故本设计采用光电池作为远光传感器，它的光谱响应特性曲线与人眼光谱光视效率曲线接近，对
