汽车夜间行车辅助车灯系统设计【字数：11226】
摘 要随着我国汽车产业与电子科技的快速发展，对汽车行车安全的要求亦越来越高。在行车过程中，由于受复杂路况和各种环境因素影响，大量的交通事故随之而来，对道路交通安全存在极大的安全隐患。有调查表明，夜间事故的发生率占总交通事故的30%-40%，概率远超于白天。因此，传统的汽车照明装置与行车安全之间的矛盾愈加激烈，而如何改进照明系统成为汽车行业亟待解决的问题。针对夜间行车存在视觉盲区的问题，本课题设计了一种夜间行车辅助照明系统。当驾驶员将汽车挡位挂至倒挡时，系统检测到倒挡开关信号后，主动开启安装在车外左右后视镜上的辅助车灯，便于驾驶员在倒车时可以清晰的查看两侧障碍物的情况。极大的方便了驾驶员夜间行车观察，保证了人身和财产安全，减少交通事故的发生。
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究意义 1
2. 课题分析与方案设计 2
2.1 课题任务分析 2
2.2 系统方案设计 2
2.3 步骤分析 3
2.4本章小结 3
3. 车灯系统模型建立 4
3.1 软件开发平台 4
3.2 逆向扫描设备 4
3.3 后视镜逆向设计 5
3.4 车灯整体设计 11
3.5 本章小结 13
4. 系统软硬件设计 14
4.1 电路图开发平台 14
4.2 系统主电路设计 14
4.2.1 STC89C51单片机主控制模块设计 15
4.2.2 STC89C51电源电路设计 16
4.2.3 STC89C51晶振电路设计 16
4.2.4 STC89C51复位电路设计 17
4.3 外围电路设计 17
4.3.1 开关电路设计 17
4.3.2 电压转换电路设计 18
4.3.3 驱动模块电路设计 19
4.3.4 照明电路设计 19
4.4 系统设计电路总图 20
4.5 系统软件设计 20
4.5.1 软件开发平台 20
4.5. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
2 车灯系统控制软件设计 21
4.6 基于Proteus平台的系统仿真 24
4.6.1 Proteus电路仿真平台 24
4.6.2 系统电路仿真 25
4.7 本章小结 30
5. 总结与展望 31
参考文献 32
致谢 33
附录 34
1.绪论
1.1 课题研究背景
汽车产业在我国的经济发展中起着重要的支柱作用，社会的发展，科技的进步，汽车也进入了每家每户，成为了出行代步的主要交通工具。随着汽车保有量的持续增长，截止2018年末，我国小型载客汽车已超2亿辆。因此，汽车工业发展所带来的行车安全成为了不可忽视的问题[1]。而造成交通事故的原因是多方面的，有主观因素也有客观因素，比如酒驾，疲劳驾驶，道路的超车、追尾，又如雨雪地面湿滑，能见度低，夜间行驶视距变短，判断力下降等，使得驾驶员的生命安全有着重大隐患[2]。而对于夜间行驶倒车，若在光线不足情况下进行，只有汽车尾部倒车灯和前照灯照明，只能照亮尾部及车头区域，因此在前照灯的照射范围外存在车体两侧的视觉盲区，特别是新手驾驶，对车体宽度，横向车距把握不好，在夜间倒车时容易剐蹭两侧车身或撞到地上石墩障碍物，引发事故，带来经济损失甚至经济纠纷。因此，设计针对汽车行驶倒车的辅助车灯系统，保证驾驶员拥有足够的视野范围，便于夜间行车驾驶员观察，提高了汽车行驶的安全性。
夜间行车辅助车灯是辅助驾驶员倒车、停车的照明装置。车灯系统由89C51单片机、2个步进电机、倒挡开关、4个视野调节按钮及车灯等组成。它能帮助驾驶员在倒车时对后视镜下方及车身两侧进行照明，使得驾驶员能更加清晰地观察周围路况，有助于了解有无影响行车的不利因素，帮助驾驶员顺利完成操作，大幅度减少视觉盲区带来的行车问题。
1.2 课题研究意义
汽车夜间行车辅助车灯系统能够让驾驶员结合当前的驾驶环境、道路状况以及其他外界因素，并根据自身的驾驶习惯来改变辅助车灯的照射范围，使车灯能够前后左右转动，调至适合当前行驶状况的照射角度，给驾驶员带来最适宜的照明区域，这为夜间行驶、倒车等操作提高了安全性，特别是我国家庭汽车的持有数每年上涨，驾驶员水平各不相同，交通事故频发，发生率居高不下，在这样的前提下，汽车安全系统、安全装置变得尤为重要，对驾驶员的生命财产有着重要意义。
2.课题分析与方案设计
2.1 课题任务分析
本课题的设计内容是汽车夜间行车辅助车灯系统，该系统的目的是在夜间行车倒车过程中帮助驾驶员解决视觉盲区问题，可以防止两侧车体与障碍物发生刮蹭，有效的避免发生交通事故，提高行车安全性，减少经济损失，保护了驾驶员的利益。
课题首先对汽车后视镜及辅助车灯进行外形建模。学习CATIA三维绘图软件，对所用的后视镜进行逆向设计，并选取车灯在后视镜上的安装位置，对车灯外形进行绘制。
此设计所涉及的车灯系统由89C51单片机、2个步进电机、倒挡开关、4个控制按钮及车灯等组成。89C51单片机为主控单元；倒挡开关用于控制电路通断；4个控制按钮控制2个电机正反转动，以此来调节车灯的照射范围。
为了完成车灯系统设计，需学习CATIA软件绘图，根据系统照射原理对车灯进行外形建模，并且掌握89C51单片机的应用知识与其实现操作的原理，学习Keil、Altium Designer、Proteus等相关电路及编程软件，为辅助车灯系统的软硬件设计奠定基础。
2.2 系统方案设计
单片机（Microcontrollers）又称微控制器，是将微型计算机各个部件如中央处理器CPU、定时器/计数器、只读存储器、随机存储器等制作到一块硅片上，从而构成一个小而完善的微机系统，是集成电路芯片中的一种[3]。由于它小型化、集成度高、控制功能强、性价比高，广泛应用于网络通讯、医疗器械、汽车电子、国防航空等领域，在工业控制上拥有重要地位[4]。
步进电机是一种感应电机，现已被普遍运用于机械工业，电子设备，计算机领域等，作为驱动设备，在机电一体化中有着重要的地位，特别是在实现自动化功能上，对步进电机的应用日益广泛。本次课题采用步进电机作为驱动元件，通过电机的正反转改变车灯角度，实现课题方案。
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究意义 1
2. 课题分析与方案设计 2
2.1 课题任务分析 2
2.2 系统方案设计 2
2.3 步骤分析 3
2.4本章小结 3
3. 车灯系统模型建立 4
3.1 软件开发平台 4
3.2 逆向扫描设备 4
3.3 后视镜逆向设计 5
3.4 车灯整体设计 11
3.5 本章小结 13
4. 系统软硬件设计 14
4.1 电路图开发平台 14
4.2 系统主电路设计 14
4.2.1 STC89C51单片机主控制模块设计 15
4.2.2 STC89C51电源电路设计 16
4.2.3 STC89C51晶振电路设计 16
4.2.4 STC89C51复位电路设计 17
4.3 外围电路设计 17
4.3.1 开关电路设计 17
4.3.2 电压转换电路设计 18
4.3.3 驱动模块电路设计 19
4.3.4 照明电路设计 19
4.4 系统设计电路总图 20
4.5 系统软件设计 20
4.5.1 软件开发平台 20
4.5. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
2 车灯系统控制软件设计 21
4.6 基于Proteus平台的系统仿真 24
4.6.1 Proteus电路仿真平台 24
4.6.2 系统电路仿真 25
4.7 本章小结 30
5. 总结与展望 31
参考文献 32
致谢 33
附录 34
1.绪论
1.1 课题研究背景
汽车产业在我国的经济发展中起着重要的支柱作用，社会的发展，科技的进步，汽车也进入了每家每户，成为了出行代步的主要交通工具。随着汽车保有量的持续增长，截止2018年末，我国小型载客汽车已超2亿辆。因此，汽车工业发展所带来的行车安全成为了不可忽视的问题[1]。而造成交通事故的原因是多方面的，有主观因素也有客观因素，比如酒驾，疲劳驾驶，道路的超车、追尾，又如雨雪地面湿滑，能见度低，夜间行驶视距变短，判断力下降等，使得驾驶员的生命安全有着重大隐患[2]。而对于夜间行驶倒车，若在光线不足情况下进行，只有汽车尾部倒车灯和前照灯照明，只能照亮尾部及车头区域，因此在前照灯的照射范围外存在车体两侧的视觉盲区，特别是新手驾驶，对车体宽度，横向车距把握不好，在夜间倒车时容易剐蹭两侧车身或撞到地上石墩障碍物，引发事故，带来经济损失甚至经济纠纷。因此，设计针对汽车行驶倒车的辅助车灯系统，保证驾驶员拥有足够的视野范围，便于夜间行车驾驶员观察，提高了汽车行驶的安全性。
夜间行车辅助车灯是辅助驾驶员倒车、停车的照明装置。车灯系统由89C51单片机、2个步进电机、倒挡开关、4个视野调节按钮及车灯等组成。它能帮助驾驶员在倒车时对后视镜下方及车身两侧进行照明，使得驾驶员能更加清晰地观察周围路况，有助于了解有无影响行车的不利因素，帮助驾驶员顺利完成操作，大幅度减少视觉盲区带来的行车问题。
1.2 课题研究意义
汽车夜间行车辅助车灯系统能够让驾驶员结合当前的驾驶环境、道路状况以及其他外界因素，并根据自身的驾驶习惯来改变辅助车灯的照射范围，使车灯能够前后左右转动，调至适合当前行驶状况的照射角度，给驾驶员带来最适宜的照明区域，这为夜间行驶、倒车等操作提高了安全性，特别是我国家庭汽车的持有数每年上涨，驾驶员水平各不相同，交通事故频发，发生率居高不下，在这样的前提下，汽车安全系统、安全装置变得尤为重要，对驾驶员的生命财产有着重要意义。
2.课题分析与方案设计
2.1 课题任务分析
本课题的设计内容是汽车夜间行车辅助车灯系统，该系统的目的是在夜间行车倒车过程中帮助驾驶员解决视觉盲区问题，可以防止两侧车体与障碍物发生刮蹭，有效的避免发生交通事故，提高行车安全性，减少经济损失，保护了驾驶员的利益。
课题首先对汽车后视镜及辅助车灯进行外形建模。学习CATIA三维绘图软件，对所用的后视镜进行逆向设计，并选取车灯在后视镜上的安装位置，对车灯外形进行绘制。
此设计所涉及的车灯系统由89C51单片机、2个步进电机、倒挡开关、4个控制按钮及车灯等组成。89C51单片机为主控单元；倒挡开关用于控制电路通断；4个控制按钮控制2个电机正反转动，以此来调节车灯的照射范围。
为了完成车灯系统设计，需学习CATIA软件绘图，根据系统照射原理对车灯进行外形建模，并且掌握89C51单片机的应用知识与其实现操作的原理，学习Keil、Altium Designer、Proteus等相关电路及编程软件，为辅助车灯系统的软硬件设计奠定基础。
2.2 系统方案设计
单片机（Microcontrollers）又称微控制器，是将微型计算机各个部件如中央处理器CPU、定时器/计数器、只读存储器、随机存储器等制作到一块硅片上，从而构成一个小而完善的微机系统，是集成电路芯片中的一种[3]。由于它小型化、集成度高、控制功能强、性价比高，广泛应用于网络通讯、医疗器械、汽车电子、国防航空等领域，在工业控制上拥有重要地位[4]。
步进电机是一种感应电机，现已被普遍运用于机械工业，电子设备，计算机领域等，作为驱动设备，在机电一体化中有着重要的地位，特别是在实现自动化功能上，对步进电机的应用日益广泛。本次课题采用步进电机作为驱动元件，通过电机的正反转改变车灯角度，实现课题方案。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/490.html
