汽车前照灯的自动转向的设计与研究
随着汽车的出世，我们就跟随其发展而不断地创新与进步。而它也跟随社会的发展成为现在最流行的交通代步工具，可以说成为人类形影不离的产物。那么随着汽车的增多，很多的行车安全问题就暴露出来。比如夜间驾驶车辆，由于夜间行驶，光线很暗并且驾驶人视距变短。再加上传统汽车的照明难以提供清楚地的可见度，驾驶人不易观察道路情况，很多的安全事故就是由于这样的原因而起。而本文要研究的就是在这种条件下被人们发明的汽车前照灯的自动转向系统。 汽车前照灯的自动转向系统(AFS)，顾名思义就是可以随着道路的情况，可以自动转向的一种装置。比如，汽车在夜间行驶，到了转弯口前照灯会从路中心偏离到路边，导致驾驶人视线不足，造成事故。AFS就是可以自动调整汽车前照灯灯光的照射角度，使光线重新回到路中心，从而减少夜间行车的安全问题。 本篇文章内容阐述了AFS的生产由来，以及它的结构与原理。将会结合单片机技术，CAN总线以及传感器。使其成为更加成熟的汽车安全工具，减少夜间行车或者弯路行驶的交通问题，使人们能够安全出行。摘要 ...................................................................2
目录
Abstract 3
目录.4
第一章 绪论5
1.1 引言.5
1.2 探究的意义及目的.5
1.3 AFS的发展状况6
1.4 AFS研究内容7
第二章 系统与控制的研究8
2.1 前照灯水平调光的研究9
2.2 前照灯垂直调光的研究11
2.3 设计模糊控制器12
2.4 策划水平方位的控制12
2.5 策划垂直方位的控制13
第三章 硬件的设计.14
3.1 选择单片机型号15
3.2 执行机构的硬件设计15
3.3 设计CAN总线硬件.17
3.4 系统电路图和实物18
第四章 软件的设计.19
4.1 主程序设计19
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/> 4.2 水平调光程序设计21
4.3 垂直调光程序设计22
第五章 联合仿真.23
5.1 PROTUES的介绍.23
5.2 PROTEUS和KEIL联合仿真24
结论25
致谢26
参考文献27
第一章 绪论
1.1 引言
随着汽车的出世，我们就跟随其发展而不断地创新与进步。而它也跟随社会的发展成为现在最流行的交通代步工具，可以说成为了人类形影不离的产物。那么随着汽车的增多，很多的行车安全问题就暴露出来。夜间驾驶车辆的灯光问题，或者在弯路行驶遇到的视线问题。这些问题的出现增加了驾车的安全，但是夜间行车又是避免不了的问题。因此，怎样可以让这方面的交通事故减少，人们就自主研发了汽车前照灯的自动转向系统，用于安装在车身的主动装置。
1.2 探究的意义及目的
汽车作为当下最普遍的交通代步工具，已经深入千家万户。随着消费的增加，汽车的市场越来越广。汽车市场的广阔前景又促进着汽车不断的发展与创新。各种先进的技术应到了汽车上。例如，GPS,ABS,AIRBAG等。这些都是为了保护驾驶员在行车过程中所受到的交通意外带了的危险。而我们这里所触及的也是保护装置，就是汽车前照灯的自动转向系统。基于其基础，研究其原理。夜间行车是驾驶人避免不了的事情，而夜间行车最主要的就是光线的问题。每个车辆都有前照灯，就是包含了远光，近光的前车大灯。我们都知道大灯是固定在车头上的，因此它照射的光线也是直的，只会照亮车辆前面的部分，而在遇到转弯或者反向弯路的时候，它的灯光会随着路况从路中央偏移到路边，这就导致了驾驶员的视线不足，从而引发交通事故。有数据显示，在凌晨一点到五点这段时间，由于光线的问题所导致的致命交通车祸达到了25%的比例。
汽车前照灯的自动转向系统（AFS），它能够自动调节灯光照射的角度，以便于适应道路所带来视线不足的情况[1]。可以让驾驶人更清楚的观察道路交通状况，从而提高夜间行车的安全性。
1.3 AFS的发展状况
AFS在1950年左右就已经出现。随着汽车行业的发展，这项技术也成为人们的关注点。汽车前照灯的自动转向系统是世界都在研究使用的的一项汽车主动安全装置，保证了驾驶车辆的安全性。科技的发展带动了AFS更好的发展动向，由于AFS的技术越来越成熟，更多的汽车公司都加入了这项技术。日本丰田旗下SUV系列Harrier在2003的时候就安装了自动转向的大灯，用来适应夜间行车或者特殊路况。这类车的自动转向
功能是用来调节近光灯，它可以自主改变灯光照射的位置。它最主要的是在前面两个大灯中安装两个电机，而电机的推杆轴处在前方，因此当电机的推杆位置发生改变时，灯体就会发生一定的旋转，用来改变灯光的照射位置，这样就实现了前照灯的自动转向。让灯光一直保持在车身正前方，不会因此导致驾驶员的视野盲区，从而做到安全行驶，减少事故发生。但是由于成本以及其他的原因，AFS并未普片的推广起来。只在一些中等偏上的豪华轿车中才配备AFS。比如大家所知道的宝马系列530i、330i，丰田Camry、enterprising spirit，奔驰E级，还有东风雪铁龙Triumph等。
著名的福特汽车在其概念车上安装了二极管（LED）车灯。这种新型的车灯更加的节能，比起一般的车灯更加的耐用并且环保。在道路行驶方面，它可以自主的调节车灯，根据路况调整光线。相信随着科技的发展，越多国内的自主汽车品牌也可以安装这种装置，并且普及起来。
1.4 AFS研究内容
主要的介绍了汽车自动转向照明系统的原理以及结构。通过在车辆照明部分添加一种可以让前照灯自动转向的装置，能够让灯光根据夜间行车道路的情况，随实时道路状况自动调整灯光照明的角度，减少视野的盲区，用来及时发现行人或者障碍物，从而增加夜间行驶车辆的安全性。
车辆行驶到转弯路口时，车辆灯光应该尽量的照射在道路中间的部分，给驾驶员提供更多的道路信息，其次还要保证其他车辆驾驶员不会因为光线而造成眩晕。车灯系统随着方向盘的角度偏转和车本身的速度让灯光发生转动，然后左灯和右灯各自完成转动，因为灯光具有不对称性，因此向左或者向右完成的角度转动各不相同。
第一章大概的讲述了论文课题的目的和意义，以及现在发展的状况。
第二章是前照灯在不同位置上的调光的原理和实现，以及设计模糊控制器，垂直和水平方向的控制策略。
第三章是硬件的设计包括选择单片机的型号，执行机构的硬件设计包含各种传感器，还有CAN总线的硬件设计以及最后的电路图和实物。
第四章是软件设计，主程序、水平和垂直调光程序的设计。
第五章是最后利用PROTEUS和KEIL的联合仿真，可以实现AFS系统的控制。
第二章 系统与控制的研究
2.1 前照灯水平调光的研究
首先SENSOR收集方向盘角度信号以及本身车速，再由信号调整模板，将车身信号转化（A/D）、过滤、放大，最后传送给单片机。这些车身信号在控制单元中和保存的数据进行比较，经过算法调整[2]。这里是模糊控制算法调整逻辑方法的运用，它的过程是速度信号和模糊的转向角度信号的操作，然后对模糊控制器的模糊规则，模糊输出光角，然后相应的模糊量化因子的值，得到所需的量精确的控制，确定理想的身体的位置，并计算相应的步进电机推杆行程调节，步进角和步进电机的行程比较的关系，步进电机的控制信号，以确定运行时间对步进电机的控制电路，该电路是由一个芯片或单片机过程的顺序控制，通过该电路能产生脉冲和方向对应的脉冲信号，然后驱动步进电机的信号分配和放大驱动，根据脉冲和方向信号，步进电机，电机与步数按照相应的转动，从而带动推杆的直线运动，这端灯体和一个旋转轴固定，让车身灯光旋转到合适的角度，最后形成灯光的自动调节。示意图如下图21。
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第一章 绪论5
1.1 引言.5
1.2 探究的意义及目的.5
1.3 AFS的发展状况6
1.4 AFS研究内容7
第二章 系统与控制的研究8
2.1 前照灯水平调光的研究9
2.2 前照灯垂直调光的研究11
2.3 设计模糊控制器12
2.4 策划水平方位的控制12
2.5 策划垂直方位的控制13
第三章 硬件的设计.14
3.1 选择单片机型号15
3.2 执行机构的硬件设计15
3.3 设计CAN总线硬件.17
3.4 系统电路图和实物18
第四章 软件的设计.19
4.1 主程序设计19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
/> 4.2 水平调光程序设计21
4.3 垂直调光程序设计22
第五章 联合仿真.23
5.1 PROTUES的介绍.23
5.2 PROTEUS和KEIL联合仿真24
结论25
致谢26
参考文献27
第一章 绪论
1.1 引言
随着汽车的出世，我们就跟随其发展而不断地创新与进步。而它也跟随社会的发展成为现在最流行的交通代步工具，可以说成为了人类形影不离的产物。那么随着汽车的增多，很多的行车安全问题就暴露出来。夜间驾驶车辆的灯光问题，或者在弯路行驶遇到的视线问题。这些问题的出现增加了驾车的安全，但是夜间行车又是避免不了的问题。因此，怎样可以让这方面的交通事故减少，人们就自主研发了汽车前照灯的自动转向系统，用于安装在车身的主动装置。
1.2 探究的意义及目的
汽车作为当下最普遍的交通代步工具，已经深入千家万户。随着消费的增加，汽车的市场越来越广。汽车市场的广阔前景又促进着汽车不断的发展与创新。各种先进的技术应到了汽车上。例如，GPS,ABS,AIRBAG等。这些都是为了保护驾驶员在行车过程中所受到的交通意外带了的危险。而我们这里所触及的也是保护装置，就是汽车前照灯的自动转向系统。基于其基础，研究其原理。夜间行车是驾驶人避免不了的事情，而夜间行车最主要的就是光线的问题。每个车辆都有前照灯，就是包含了远光，近光的前车大灯。我们都知道大灯是固定在车头上的，因此它照射的光线也是直的，只会照亮车辆前面的部分，而在遇到转弯或者反向弯路的时候，它的灯光会随着路况从路中央偏移到路边，这就导致了驾驶员的视线不足，从而引发交通事故。有数据显示，在凌晨一点到五点这段时间，由于光线的问题所导致的致命交通车祸达到了25%的比例。
汽车前照灯的自动转向系统（AFS），它能够自动调节灯光照射的角度，以便于适应道路所带来视线不足的情况[1]。可以让驾驶人更清楚的观察道路交通状况，从而提高夜间行车的安全性。
1.3 AFS的发展状况
AFS在1950年左右就已经出现。随着汽车行业的发展，这项技术也成为人们的关注点。汽车前照灯的自动转向系统是世界都在研究使用的的一项汽车主动安全装置，保证了驾驶车辆的安全性。科技的发展带动了AFS更好的发展动向，由于AFS的技术越来越成熟，更多的汽车公司都加入了这项技术。日本丰田旗下SUV系列Harrier在2003的时候就安装了自动转向的大灯，用来适应夜间行车或者特殊路况。这类车的自动转向
功能是用来调节近光灯，它可以自主改变灯光照射的位置。它最主要的是在前面两个大灯中安装两个电机，而电机的推杆轴处在前方，因此当电机的推杆位置发生改变时，灯体就会发生一定的旋转，用来改变灯光的照射位置，这样就实现了前照灯的自动转向。让灯光一直保持在车身正前方，不会因此导致驾驶员的视野盲区，从而做到安全行驶，减少事故发生。但是由于成本以及其他的原因，AFS并未普片的推广起来。只在一些中等偏上的豪华轿车中才配备AFS。比如大家所知道的宝马系列530i、330i，丰田Camry、enterprising spirit，奔驰E级，还有东风雪铁龙Triumph等。
著名的福特汽车在其概念车上安装了二极管（LED）车灯。这种新型的车灯更加的节能，比起一般的车灯更加的耐用并且环保。在道路行驶方面，它可以自主的调节车灯，根据路况调整光线。相信随着科技的发展，越多国内的自主汽车品牌也可以安装这种装置，并且普及起来。
1.4 AFS研究内容
主要的介绍了汽车自动转向照明系统的原理以及结构。通过在车辆照明部分添加一种可以让前照灯自动转向的装置，能够让灯光根据夜间行车道路的情况，随实时道路状况自动调整灯光照明的角度，减少视野的盲区，用来及时发现行人或者障碍物，从而增加夜间行驶车辆的安全性。
车辆行驶到转弯路口时，车辆灯光应该尽量的照射在道路中间的部分，给驾驶员提供更多的道路信息，其次还要保证其他车辆驾驶员不会因为光线而造成眩晕。车灯系统随着方向盘的角度偏转和车本身的速度让灯光发生转动，然后左灯和右灯各自完成转动，因为灯光具有不对称性，因此向左或者向右完成的角度转动各不相同。
第一章大概的讲述了论文课题的目的和意义，以及现在发展的状况。
第二章是前照灯在不同位置上的调光的原理和实现，以及设计模糊控制器，垂直和水平方向的控制策略。
第三章是硬件的设计包括选择单片机的型号，执行机构的硬件设计包含各种传感器，还有CAN总线的硬件设计以及最后的电路图和实物。
第四章是软件设计，主程序、水平和垂直调光程序的设计。
第五章是最后利用PROTEUS和KEIL的联合仿真，可以实现AFS系统的控制。
第二章 系统与控制的研究
2.1 前照灯水平调光的研究
首先SENSOR收集方向盘角度信号以及本身车速，再由信号调整模板，将车身信号转化（A/D）、过滤、放大，最后传送给单片机。这些车身信号在控制单元中和保存的数据进行比较，经过算法调整[2]。这里是模糊控制算法调整逻辑方法的运用，它的过程是速度信号和模糊的转向角度信号的操作，然后对模糊控制器的模糊规则，模糊输出光角，然后相应的模糊量化因子的值，得到所需的量精确的控制，确定理想的身体的位置，并计算相应的步进电机推杆行程调节，步进角和步进电机的行程比较的关系，步进电机的控制信号，以确定运行时间对步进电机的控制电路，该电路是由一个芯片或单片机过程的顺序控制，通过该电路能产生脉冲和方向对应的脉冲信号，然后驱动步进电机的信号分配和放大驱动，根据脉冲和方向信号，步进电机，电机与步数按照相应的转动，从而带动推杆的直线运动，这端灯体和一个旋转轴固定，让车身灯光旋转到合适的角度，最后形成灯光的自动调节。示意图如下图21。
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