汽车led前照灯智能控制系统设计thedesignofintelligentcontrolsystemofautomot
现在人们的生活水平在不断地提高，汽车成为人们日常出行的重要代步工具。但是夜间行车受道路状况和不当的驾驶习惯影响，传统的汽车前照灯很难满足驾驶员的视线要求，很容易导致交通事故的发生。传统前照灯的安全性受到了质疑。而新课题智能化前照灯能弥补传统前照灯的不足。所以，智能前照灯成为了汽车行业研究的主流趋势。本文采用单片机作为主控制器，设计了一款汽车LED前向灯的智能控制系统，并且给出了总体设计框图、完成了系统硬件部分的设计和选型。系统以STC89C52单片机最小系统为核心，包含有超声波测距电路、利用PCF8591进行监测的方向盘转角检测电路、继电器前照灯方向控制电路，LCD1602显示电路等。利用PROTEL软件绘制了电路原理图，并用PROTUES进行了部分模块的仿真。然后进行软件部分的设计和C语言编程。整个系统通过对前方物体距离和方向盘转角的实时监测，对前照灯进行实时控制。最终完成的系统符合设计任务要求，有集成度高、实效性好、制造成本低廉等优点。关键词单片机；前照灯；距离测量；LCD1602Abstract VII
LCD1602; 目录
摘要 VII
Abstract VIII
第一章 绪论 1
1.1课题研究的目的和意义 1
1.2前照灯控制系统的国内外研究现状 2
1.3 需求分析 3
第二章 汽车前照灯智能控制系统总体方案设计 6
2.1前照灯智能控制系统主要组成框图 6
2.2前照灯智能控制系统工作原理 6
2.3单片机技术选型的技术指标 7
2.3.1 STC89C52单片机的性能介绍 8
2.3.2 STC89C52单片机引脚功能介绍 8
2.3.3 STC89C52单片机复位电路介绍 9
2.3.4 STC89C52单片机时钟电路介绍 10
2.4本章小结 10
第三章 汽车前照灯智能控制系统硬件部分设计 11
3.1 LCD1602显示模块设计 11
3.2 超声波测距模块设计 12
3.3 蜂鸣器报警模块设计 13
3.4 方向盘转角 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
测量模块设计 14
3.5 电源模块设计 15
3.6 步进电机及其驱动模块设计 16
3.6.1步进电机介绍 16
3.6.2本系统使用的步进电机 16
3.7 前照灯自动开闭模块设计 18
3.8 本章小结 18
第四章 汽车前照灯智能控制系统软件部分设计 20
4.1 引言 20
4.2 主函数设计 20
4.3 超声波测距子程序设计 21
4.4 系统定时器控制子程序 22
4.5 AD转换模块子程序 24
4.6 蜂鸣器驱动子程序 25
4.7 汽车前照灯控制系统仿真 26
4.8 本章小结 27
总结 28
致谢 29
参考文献 30
附录一 系统电路图和生成的PCB 32
附录二 系统部分程序代码 33
第一章 绪论
1.1课题研究的目的和意义
汽车的前照灯一般都是由近光灯、远光灯、转向灯、示宽灯和雾灯这几个部分组成，如图11所示。远光灯和近光灯有卤素大灯和氙气大灯之分，用于前方道路的照明 ；转向灯向周围车辆发出警示，表示车辆将转向；雾灯的灯光是黄光，因为黄光在空气里的穿透力较强，但是照明效果不好，不能用来照明使用；示宽灯的话就是小灯，在夜间或光线昏暗的情况下，向其他车辆提示该车的宽度。现在市场上占有率最多的传统前照灯在真正的使用中，其效果并不如设计的那么理想，市面上的传统前照灯对前方道路照明的方向和角度是固定不变的，车灯在汽车进行转弯动作时并不能实时调整角度，并且市面上的前照灯对照明倾斜角也是固定的，所以在实际驾驶中，经常出现照明灯光不能满足需要的情况，容易引发交通事故。
/
图11 汽车前照灯组成
有数据显示，依照实际驾驶的需要，在夜间行车过程中，前照灯至少要保证驾驶员能看清前方八十米的道路状况，并且汽车前照灯光方向应该偏下，确保驾驶员可以看清路面情况。而前照灯的光照强度不足和强度过足，都会致使驾驶员不能准确判断前方道路情况。汽车虽然给人们的出行带来了很大的便利，但驾车安全却是每一个有车的家庭都要考虑的问题。夜间汽车前照灯灯光使用不当又是造成交通事故的重要诱因。根据科学研究，在强光突然直射人眼的情况下，会造成驾驶员短暂性的失明。也就是说，如果在夜间驾车时，驾驶员突然受到对面车辆的远光灯照射，其效果等同于盲开，这是相当危险的。前照灯的作用是在视线不理想的情况下替驾驶员提供良好的照明，或是驾驶员向其他车辆传递自身车辆信息，同其他车辆进行沟通的装置，它的设计目的是为了提高汽车驾驶的安全性。所以，汽车的前照灯应该被合理地使用，正确的选择远近灯使用时机，正确的选择照射方向，这也就是本文研究的主要问题。
然而实际情况是，市场上绝大数车灯都达不到保障安全的设计要求。目前来说还有以下问题，首先，传统的汽车前照灯的远近光灯需要驾驶员手动切换，不能智能切换，而很多的驾驶员在驾车时经常不遵守交通规则，一路远光灯开到底，这在夜间行车时对他人来说一个很大的安全隐患。其次，前照灯的照射方向不能改变，是固定的，这在夜间行车的拐弯处和机动性上留有一个较大的安全隐患。现有的APS系统，虽然可以对汽车的方向盘转角进行测量，并实时调整前照灯方向，即便国内在这一领域取得了较大的发展，但是由于APS的成本非常高昂，在国产汽车中普及率依然比较低。综上所述，设计一个符合中国市场，成本相对较低，功能相对完善的前照灯控制系统是非常必要的。
1.2前照灯控制系统的国内外研究现状
伴随着电子技术，尤其是微控制技术芯片的使用，使得汽车的辅助驾驶系统的研究和开发变为可能。在车载照明开发领域里，市场上现有的成果包括：汽车智能照明系统，自适应前照灯系统，车内照明控制灯等；其中，汽车自适应照明系统在车载照明领域中显得尤为重要，事实上包括美国、欧洲等一系列大型汽车开发商都在这个方面投入了很大的精力和财力。1992年欧共体就将静态自适应前照灯系统立项，正式展开对前照灯智能系统的研究。2003年意大利的马涅蒂马瑞利车灯公司就在汽车上试装了动态调节灯，并在2006年投入市场使用。目前国外很多车型都将自适应AFS系统作为标配，比如宝马M级、5系、7系，奥迪S8、A8系列等【23】。如图12所示为奥迪R8系列的汽车全LED智能前照灯。现在该项目的开发重点主要集中在前照灯光效、节能、智能化这几个方面。
国外这方面的相关研究有：
1.前照灯自动关闭延迟电路：这是美国德克萨斯仪表公司的技术员M.L.Levet和Padalkoz实现的，当汽车停车，熄火的时候，利用三极管对电容器充电，完成车灯的延迟关闭[27]。
LCD1602; 目录
摘要 VII
Abstract VIII
第一章 绪论 1
1.1课题研究的目的和意义 1
1.2前照灯控制系统的国内外研究现状 2
1.3 需求分析 3
第二章 汽车前照灯智能控制系统总体方案设计 6
2.1前照灯智能控制系统主要组成框图 6
2.2前照灯智能控制系统工作原理 6
2.3单片机技术选型的技术指标 7
2.3.1 STC89C52单片机的性能介绍 8
2.3.2 STC89C52单片机引脚功能介绍 8
2.3.3 STC89C52单片机复位电路介绍 9
2.3.4 STC89C52单片机时钟电路介绍 10
2.4本章小结 10
第三章 汽车前照灯智能控制系统硬件部分设计 11
3.1 LCD1602显示模块设计 11
3.2 超声波测距模块设计 12
3.3 蜂鸣器报警模块设计 13
3.4 方向盘转角 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
测量模块设计 14
3.5 电源模块设计 15
3.6 步进电机及其驱动模块设计 16
3.6.1步进电机介绍 16
3.6.2本系统使用的步进电机 16
3.7 前照灯自动开闭模块设计 18
3.8 本章小结 18
第四章 汽车前照灯智能控制系统软件部分设计 20
4.1 引言 20
4.2 主函数设计 20
4.3 超声波测距子程序设计 21
4.4 系统定时器控制子程序 22
4.5 AD转换模块子程序 24
4.6 蜂鸣器驱动子程序 25
4.7 汽车前照灯控制系统仿真 26
4.8 本章小结 27
总结 28
致谢 29
参考文献 30
附录一 系统电路图和生成的PCB 32
附录二 系统部分程序代码 33
第一章 绪论
1.1课题研究的目的和意义
汽车的前照灯一般都是由近光灯、远光灯、转向灯、示宽灯和雾灯这几个部分组成，如图11所示。远光灯和近光灯有卤素大灯和氙气大灯之分，用于前方道路的照明 ；转向灯向周围车辆发出警示，表示车辆将转向；雾灯的灯光是黄光，因为黄光在空气里的穿透力较强，但是照明效果不好，不能用来照明使用；示宽灯的话就是小灯，在夜间或光线昏暗的情况下，向其他车辆提示该车的宽度。现在市场上占有率最多的传统前照灯在真正的使用中，其效果并不如设计的那么理想，市面上的传统前照灯对前方道路照明的方向和角度是固定不变的，车灯在汽车进行转弯动作时并不能实时调整角度，并且市面上的前照灯对照明倾斜角也是固定的，所以在实际驾驶中，经常出现照明灯光不能满足需要的情况，容易引发交通事故。
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图11 汽车前照灯组成
有数据显示，依照实际驾驶的需要，在夜间行车过程中，前照灯至少要保证驾驶员能看清前方八十米的道路状况，并且汽车前照灯光方向应该偏下，确保驾驶员可以看清路面情况。而前照灯的光照强度不足和强度过足，都会致使驾驶员不能准确判断前方道路情况。汽车虽然给人们的出行带来了很大的便利，但驾车安全却是每一个有车的家庭都要考虑的问题。夜间汽车前照灯灯光使用不当又是造成交通事故的重要诱因。根据科学研究，在强光突然直射人眼的情况下，会造成驾驶员短暂性的失明。也就是说，如果在夜间驾车时，驾驶员突然受到对面车辆的远光灯照射，其效果等同于盲开，这是相当危险的。前照灯的作用是在视线不理想的情况下替驾驶员提供良好的照明，或是驾驶员向其他车辆传递自身车辆信息，同其他车辆进行沟通的装置，它的设计目的是为了提高汽车驾驶的安全性。所以，汽车的前照灯应该被合理地使用，正确的选择远近灯使用时机，正确的选择照射方向，这也就是本文研究的主要问题。
然而实际情况是，市场上绝大数车灯都达不到保障安全的设计要求。目前来说还有以下问题，首先，传统的汽车前照灯的远近光灯需要驾驶员手动切换，不能智能切换，而很多的驾驶员在驾车时经常不遵守交通规则，一路远光灯开到底，这在夜间行车时对他人来说一个很大的安全隐患。其次，前照灯的照射方向不能改变，是固定的，这在夜间行车的拐弯处和机动性上留有一个较大的安全隐患。现有的APS系统，虽然可以对汽车的方向盘转角进行测量，并实时调整前照灯方向，即便国内在这一领域取得了较大的发展，但是由于APS的成本非常高昂，在国产汽车中普及率依然比较低。综上所述，设计一个符合中国市场，成本相对较低，功能相对完善的前照灯控制系统是非常必要的。
1.2前照灯控制系统的国内外研究现状
伴随着电子技术，尤其是微控制技术芯片的使用，使得汽车的辅助驾驶系统的研究和开发变为可能。在车载照明开发领域里，市场上现有的成果包括：汽车智能照明系统，自适应前照灯系统，车内照明控制灯等；其中，汽车自适应照明系统在车载照明领域中显得尤为重要，事实上包括美国、欧洲等一系列大型汽车开发商都在这个方面投入了很大的精力和财力。1992年欧共体就将静态自适应前照灯系统立项，正式展开对前照灯智能系统的研究。2003年意大利的马涅蒂马瑞利车灯公司就在汽车上试装了动态调节灯，并在2006年投入市场使用。目前国外很多车型都将自适应AFS系统作为标配，比如宝马M级、5系、7系，奥迪S8、A8系列等【23】。如图12所示为奥迪R8系列的汽车全LED智能前照灯。现在该项目的开发重点主要集中在前照灯光效、节能、智能化这几个方面。
国外这方面的相关研究有：
1.前照灯自动关闭延迟电路：这是美国德克萨斯仪表公司的技术员M.L.Levet和Padalkoz实现的，当汽车停车，熄火的时候，利用三极管对电容器充电，完成车灯的延迟关闭[27]。
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