汽车大灯自动变光系统设计
目 录
1 绪论 1
2 系统结构与功能设计 1
2.1 灯光切换模型 1
2.2自动变光控制的基本原理 2
2.3系统设计原理 3
3 硬件设计 4
3.1. AT89C51处理芯片 4
3.2 电源模块 7
3.3光敏传感器 8
3.4 电路设计 10
4 系统的软件设计 12
4.1基本设计思路 12
4.2 程序设计 12
4.3 Proteus仿真 14
总结 17
致谢 18
参考文献 19
1 引言
随着我国近几年经济的快速发展，人均生活条件得到大力改善。近几年汽车的数量呈几何倍的快速增长，公路的数量也在日益递增，各种层出不穷的复杂路况使得交通事故的发生率急剧上升，因此造成了极大的生命财产损失。而在这些事故发生的原因统计中，夜间行车的车灯调整（远近光灯会车）有误占夜间事故发生的很大部分，其主要原因是：当两车会车时，近距离开启远光灯时会造成对方驾驶员的短暂性失明、晕眩从而引发交通事故。
我国交通规则中对夜间在照明不佳的道路上会车做出了明确规定:会车时双方在相距150米时应同时改远光灯为近光灯。同时在山区、丘陵、隧道等特殊地形，行车时光线较暗也应遵循改远光灯为近光灯的原则以避免意外发生。
在汽车上应用自动变光技术以使得车辆在会车时自动调整远、近光灯对解决汽车夜间行车安全问题有着很重要的意义。从公共自身的利益出发，远、近光灯的自动调节一方面不会影响车辆的正常驾驶，另一方面还能很好的减轻驾驶员在夜间行驶中的疲劳感，对降低夜间行驶道路中的交通事故有着很大的帮助。本文借助于 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
单片机的自动控制功能，以AT89C51芯片为核心，设计出一套汽车在夜间行车中的远近光灯自动切换系统，以实现驾驶员在夜间或光线不佳的复杂路况会车时的远近光灯的自动切换，减少驾驶员的夜间行驶疲劳和因驾驶员因反应不及时而导致的交通安全事故，提高夜间行驶的安全性以降低交通事故的发生。
2.系统结构与功能设计
2.1 灯光切换模型
汽车车灯的安全示警的作用通常不被人们所重视，实际上车灯同其他部件一样也是汽车功能的重要组成部分，其重要性往往被一些驾驶员所无视，车灯损坏或控制失灵等问题都等不到应有的重视。通常车灯有照明灯、信号灯、雾灯、转向灯等，其各自有着不同的用途，正确认识和使用车灯是保证行驶安全、减少交通事故发生的重要的前提。据有关部分统计的数据显示，在已有的车祸事故中，60%的是由行车过程中驾驶员视线受阻而引起的。随着城市交通的拥挤程度不断加深，驾驶人员对在车灯使用越来越不规范，尤其是夜间会车时，远近光灯的切换：不按规定在会车相距小于150米时关远光灯为近光灯或直接不开灯等已成为当前夜间行车中事故发生的主要因素，在大雾、暴雨等自然条件不良的天气下，使得交通事故的发生率大为上升。
本次研究设计的前照灯自动切换模型为：如图1， 根据我国现行的交通规则,在照明不佳的道路上两车会车, 当两车相距接近150 m时，远光灯应在此时自动切换为近光灯以避免近距离的强照光使得驾驶员产生晕眩。而当两车会车完成如图2,为了保证驾驶员的视野清晰,充分应对复杂多变的路况，前照灯应自动恢复到远光灯,以保证驾驶员对前方路况的把握，在下一次会车时再重复上一过程。
图1 会车开始
图2 会车结束
2.2自动变光控制的基本原理
自动变光的基本原理是利用的光敏电阻的特性，其在光线较弱的环境下具有较大的电阻，夜间行车过程中，光线较弱，从而使得流经控制电路的电流较小。继电器中与远光灯相连的节点被接通，使得汽车远光灯打开以看清前方道路，方便驾驶员夜间行驶中看清路况以积极应对各种复杂路况。在会车时，由对向来车的强光照使得光敏电阻捕捉到强光源，使得阻值减小从而使得流经控制电路的电流较大，使得继电器中与近光灯相连的触点接通，使得汽车近光灯打开。当会车结束时，光线变暗，光敏电阻重新回到高阻值状态，汽车前照灯恢复到远光，以实现汽车前照灯的自动切换。
自动变光系统的原理图如图3所示。前照灯控制开关S人为选择闭合后，光敏电阻RG开始工作，夜间行驶光线较暗时，其呈现出较高电阻状态，整个控制电路的电流较小。信号放大器的内部电子为截止状态，IC的6端子输出的为高电平，2端子为高电位，这就使得继电器断电处于断开状态，此时只有与其常闭相连的远光灯EL2被接通，这就是在光线较暗的路况下，当前照灯开启时，显示的为远光灯的缘故。
当前方有对向驶来的车辆时，对向汽车的远光灯照射在光敏电阻RG上，使得光敏电阻的阻值由高向低转变（变化的幅度较大），使得信号放大器的内部导通，其2端子上的电位由高电位变为低电位，6端子的输出为低电平，从而使得继电器K得电闭合，其常开触点接通，常闭触点断开，远光灯EL2熄灭，近光灯EL1开启，从而在会车过程中完成了远、近光灯的自动切换。
图3 自动变光电路原理图
2.3系统设计原理
系统工作原理图如图4所示。
在上述的基本工作电路原理上，借助单片机为控制核心，辅以“光检测输入电路”和“调光控制输出电路”来完整的实现本次设计中的汽车前照灯自动切换功能。本次设计的控制开关，也就是原理电路图中的S置于汽车远光灯开光上，这就是说只有在远光灯开启的前提下“光检测电路”才开始收集光信号，远光灯开启开光也为本次自动控制系统工作的开关。“光检测输入电路”主要通过安装在反视镜上的光捕获元器件来检测是否有光信号输入，当有信号输入时，光捕获电路会给单片机输送一个高电平，从而启动“调光控制输出电路”将远光灯切换 为近光灯，其他情况下则继续检测是否有光信号输入。
图4 系统工作原理图及原理框图
3.硬件设计
3.1. AT89C51处理芯片
3.1.1基本概念
AT89C51通俗来讲就是一个自带存储器的8位CMOS微处理器，也就是我们常说的单片机中的一种，其自带的存储器为4K字节的可编程只读存储器（FPEROM），其自身的8位微处理器的电压低、性能高，单片机的只读存储器的可擦除速度为普通的100倍。该芯片采用了ATMEL公司的存储器制造技术，具有存储密度高，数据安全性好等优点。由于单片机的多功能8位CPU和闪存的组合使得其与工业标准中的MCS-51的指令集和输出引脚有一个很好的兼容效果。ATMEL公司生产的AT89C系列微处理器的性能高，其中AT89C51是其一典型的精简版本。该系列单片机为许多嵌入式控制系统提供了一个灵活和低成本的解决方案。
AT89C51系列单片机为用户提供的标准功能如下：两个16位定时器/计数器；一个全双工串行口、片内振荡器和时钟电路；五个中断源、两个中断优先级结构；128字节的RAM、4K字节的存储器；32个I/O线。其引脚分布如下图5所示：
? VCC：电源电压接口。
? GND：接地接口。
? RST：复位信号输入接口。工作时引脚只在高电平时有效，当该引脚在连续的两个机器周期内为高电平状态时，其内部的复位装置使得振荡器开始工作，振荡器复位器会使其内部的特殊功能寄存器的内容被清零。
1 绪论 1
2 系统结构与功能设计 1
2.1 灯光切换模型 1
2.2自动变光控制的基本原理 2
2.3系统设计原理 3
3 硬件设计 4
3.1. AT89C51处理芯片 4
3.2 电源模块 7
3.3光敏传感器 8
3.4 电路设计 10
4 系统的软件设计 12
4.1基本设计思路 12
4.2 程序设计 12
4.3 Proteus仿真 14
总结 17
致谢 18
参考文献 19
1 引言
随着我国近几年经济的快速发展，人均生活条件得到大力改善。近几年汽车的数量呈几何倍的快速增长，公路的数量也在日益递增，各种层出不穷的复杂路况使得交通事故的发生率急剧上升，因此造成了极大的生命财产损失。而在这些事故发生的原因统计中，夜间行车的车灯调整（远近光灯会车）有误占夜间事故发生的很大部分，其主要原因是：当两车会车时，近距离开启远光灯时会造成对方驾驶员的短暂性失明、晕眩从而引发交通事故。
我国交通规则中对夜间在照明不佳的道路上会车做出了明确规定:会车时双方在相距150米时应同时改远光灯为近光灯。同时在山区、丘陵、隧道等特殊地形，行车时光线较暗也应遵循改远光灯为近光灯的原则以避免意外发生。
在汽车上应用自动变光技术以使得车辆在会车时自动调整远、近光灯对解决汽车夜间行车安全问题有着很重要的意义。从公共自身的利益出发，远、近光灯的自动调节一方面不会影响车辆的正常驾驶，另一方面还能很好的减轻驾驶员在夜间行驶中的疲劳感，对降低夜间行驶道路中的交通事故有着很大的帮助。本文借助于 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
单片机的自动控制功能，以AT89C51芯片为核心，设计出一套汽车在夜间行车中的远近光灯自动切换系统，以实现驾驶员在夜间或光线不佳的复杂路况会车时的远近光灯的自动切换，减少驾驶员的夜间行驶疲劳和因驾驶员因反应不及时而导致的交通安全事故，提高夜间行驶的安全性以降低交通事故的发生。
2.系统结构与功能设计
2.1 灯光切换模型
汽车车灯的安全示警的作用通常不被人们所重视，实际上车灯同其他部件一样也是汽车功能的重要组成部分，其重要性往往被一些驾驶员所无视，车灯损坏或控制失灵等问题都等不到应有的重视。通常车灯有照明灯、信号灯、雾灯、转向灯等，其各自有着不同的用途，正确认识和使用车灯是保证行驶安全、减少交通事故发生的重要的前提。据有关部分统计的数据显示，在已有的车祸事故中，60%的是由行车过程中驾驶员视线受阻而引起的。随着城市交通的拥挤程度不断加深，驾驶人员对在车灯使用越来越不规范，尤其是夜间会车时，远近光灯的切换：不按规定在会车相距小于150米时关远光灯为近光灯或直接不开灯等已成为当前夜间行车中事故发生的主要因素，在大雾、暴雨等自然条件不良的天气下，使得交通事故的发生率大为上升。
本次研究设计的前照灯自动切换模型为：如图1， 根据我国现行的交通规则,在照明不佳的道路上两车会车, 当两车相距接近150 m时，远光灯应在此时自动切换为近光灯以避免近距离的强照光使得驾驶员产生晕眩。而当两车会车完成如图2,为了保证驾驶员的视野清晰,充分应对复杂多变的路况，前照灯应自动恢复到远光灯,以保证驾驶员对前方路况的把握，在下一次会车时再重复上一过程。
图1 会车开始
图2 会车结束
2.2自动变光控制的基本原理
自动变光的基本原理是利用的光敏电阻的特性，其在光线较弱的环境下具有较大的电阻，夜间行车过程中，光线较弱，从而使得流经控制电路的电流较小。继电器中与远光灯相连的节点被接通，使得汽车远光灯打开以看清前方道路，方便驾驶员夜间行驶中看清路况以积极应对各种复杂路况。在会车时，由对向来车的强光照使得光敏电阻捕捉到强光源，使得阻值减小从而使得流经控制电路的电流较大，使得继电器中与近光灯相连的触点接通，使得汽车近光灯打开。当会车结束时，光线变暗，光敏电阻重新回到高阻值状态，汽车前照灯恢复到远光，以实现汽车前照灯的自动切换。
自动变光系统的原理图如图3所示。前照灯控制开关S人为选择闭合后，光敏电阻RG开始工作，夜间行驶光线较暗时，其呈现出较高电阻状态，整个控制电路的电流较小。信号放大器的内部电子为截止状态，IC的6端子输出的为高电平，2端子为高电位，这就使得继电器断电处于断开状态，此时只有与其常闭相连的远光灯EL2被接通，这就是在光线较暗的路况下，当前照灯开启时，显示的为远光灯的缘故。
当前方有对向驶来的车辆时，对向汽车的远光灯照射在光敏电阻RG上，使得光敏电阻的阻值由高向低转变（变化的幅度较大），使得信号放大器的内部导通，其2端子上的电位由高电位变为低电位，6端子的输出为低电平，从而使得继电器K得电闭合，其常开触点接通，常闭触点断开，远光灯EL2熄灭，近光灯EL1开启，从而在会车过程中完成了远、近光灯的自动切换。
图3 自动变光电路原理图
2.3系统设计原理
系统工作原理图如图4所示。
在上述的基本工作电路原理上，借助单片机为控制核心，辅以“光检测输入电路”和“调光控制输出电路”来完整的实现本次设计中的汽车前照灯自动切换功能。本次设计的控制开关，也就是原理电路图中的S置于汽车远光灯开光上，这就是说只有在远光灯开启的前提下“光检测电路”才开始收集光信号，远光灯开启开光也为本次自动控制系统工作的开关。“光检测输入电路”主要通过安装在反视镜上的光捕获元器件来检测是否有光信号输入，当有信号输入时，光捕获电路会给单片机输送一个高电平，从而启动“调光控制输出电路”将远光灯切换 为近光灯，其他情况下则继续检测是否有光信号输入。
图4 系统工作原理图及原理框图
3.硬件设计
3.1. AT89C51处理芯片
3.1.1基本概念
AT89C51通俗来讲就是一个自带存储器的8位CMOS微处理器，也就是我们常说的单片机中的一种，其自带的存储器为4K字节的可编程只读存储器（FPEROM），其自身的8位微处理器的电压低、性能高，单片机的只读存储器的可擦除速度为普通的100倍。该芯片采用了ATMEL公司的存储器制造技术，具有存储密度高，数据安全性好等优点。由于单片机的多功能8位CPU和闪存的组合使得其与工业标准中的MCS-51的指令集和输出引脚有一个很好的兼容效果。ATMEL公司生产的AT89C系列微处理器的性能高，其中AT89C51是其一典型的精简版本。该系列单片机为许多嵌入式控制系统提供了一个灵活和低成本的解决方案。
AT89C51系列单片机为用户提供的标准功能如下：两个16位定时器/计数器；一个全双工串行口、片内振荡器和时钟电路；五个中断源、两个中断优先级结构；128字节的RAM、4K字节的存储器；32个I/O线。其引脚分布如下图5所示：
? VCC：电源电压接口。
? GND：接地接口。
? RST：复位信号输入接口。工作时引脚只在高电平时有效，当该引脚在连续的两个机器周期内为高电平状态时，其内部的复位装置使得振荡器开始工作，振荡器复位器会使其内部的特殊功能寄存器的内容被清零。
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