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汽車燈光智能調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計研究論文
本文研究設(shè)計了一種汽車燈光智能調(diào)節(jié)裝置，其組成包括紅外人體傳感器模塊、MCU模組、遠近光驅(qū)動模塊、燈光亮度驅(qū)動模塊。文章介紹了該裝置的總體設(shè)計思路與軟硬件設(shè)計方法，該裝置運行穩(wěn)定性高，抗干擾性強，成本較低，可以批量生產(chǎn)并應(yīng)用到汽車燈光控制系統(tǒng)中。
0 引言
燈光系統(tǒng)是汽車的重要安全設(shè)備之一，目前部分高檔汽車配備燈光控制系統(tǒng)，但控制調(diào)節(jié)功能單一，主要是利用光感傳感器檢測環(huán)境亮度的變化來自動控制大燈的開啟與關(guān)閉，部分汽車能自動調(diào)整光柱高度，但由于成本太高，只有少部分高檔汽車安裝高度調(diào)整裝置。大部分汽車安裝有手動調(diào)節(jié)大燈高度裝置，但在實際應(yīng)用中，駕駛員一般把大燈高度調(diào)至最高，與機動車、行人、非機動車交會時，不會及時變換燈光高度，造成行人、非機動車駕駛?cè)斯忪�，無法看清路面，容易發(fā)生危險。
因此，研制出能夠及時發(fā)現(xiàn)行人、非機動車駕駛?cè)�，能自動調(diào)節(jié)大燈高度、亮度，提高行人、非機動車駕駛?cè)税踩难b置具有一定的社會應(yīng)用價值，該裝置成本低廉、針對性強。
1 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
�。�1）國外研究現(xiàn)狀。國外汽車燈光智能科技控制技術(shù)非常完善，應(yīng)用范圍廣，但價格貴。其工作原理是采用光電傳感器檢測環(huán)境光線來分析判斷，通過辨別光線強度來控制開啟汽車大燈燈光，實現(xiàn)燈光轉(zhuǎn)換。
�。�2）國內(nèi)研究現(xiàn)狀。國內(nèi)汽車已安裝有汽車燈光智能產(chǎn)品，具有根據(jù)光傳感器檢測環(huán)境光線來控制開啟汽車大燈，但功能少，靈敏度低，會車時無法判斷行人及非機動車。
2 設(shè)計方案
根據(jù)前期我們的調(diào)研和國內(nèi)外該產(chǎn)品的研究現(xiàn)狀， 汽車燈光智能調(diào)節(jié)裝置設(shè)計采用ATMEL公司的ATMEGA328P—PU16位單片機和功率驅(qū)動器件，實現(xiàn)汽車前照燈燈光智能控制，系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1所示。
主要功能如下：
�。�1）自動開關(guān)燈；安裝有燈光智能控制系統(tǒng)的汽車在黑天或者進出地下車庫時能根據(jù)環(huán)境光線的變化自動控制大燈開啟與關(guān)閉；
�。�2）會車變光并調(diào)整高度、亮度；安裝有燈光智能控制系統(tǒng)的汽車與汽車、行人或非機動車在夜間會車時，相距80—140m時，車前大燈可從遠光變?yōu)榻�，并調(diào)整燈光高度、亮度。會車結(jié)束后，汽車大燈燈光自動恢復(fù)為遠光（如果前方仍然有機動車、行人或非機動車會車，將繼續(xù)近光并調(diào)整高度、亮度。
3 系統(tǒng)設(shè)計
汽車智能燈光控制裝置包括紅外人體傳感器模塊、MCU模組、遠近光驅(qū)動模塊，燈光亮度驅(qū)動模塊、汽車燈組電路等組成。
�。�1）工作原理。
傳感器通過A/D轉(zhuǎn)換電路把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號通過GPIO接口與Arduino處理芯片連接，并且通過GPIO接口把處理結(jié)果通過A/D轉(zhuǎn)換把數(shù)字型號通過電壓的形式反饋給控制電路。程序代碼采用C語言編寫并進行匯編，控制程序具有極高的執(zhí)行效率、穩(wěn)定性、可移植性。且具有較強的可擴展性，具備可擴展的CANBUS通訊接口。
利用光敏電阻在不同照度下的電阻變化原理，通過ATMEGA328P—PU程序的模擬量接口輸入電壓，從而分析出照度的強弱。
（2）硬件設(shè)計。
1）光線強度監(jiān)控電路。光敏電阻一端接+5VDC，一端接在ATMEGA328P—PU的模擬量輸入口。ATMEGA328P—PU內(nèi)部采用C語言編寫的電壓識別程序，每0。1S采集一次光線照度數(shù)據(jù)。程序比較后通過數(shù)字量輸出端子輸出電壓驅(qū)動遠近光燈驅(qū)動電路，從而起到調(diào)節(jié)遠近光的作用；2）ATMEGA328P—PU單片機。ATMEGA328P—PU是整個系統(tǒng)的控制核心。它負責把光線傳感器、人體傳感器、遠近光燈驅(qū)動電路、燈光強度傳感器以及外圍輔助電路連接到一起，形成一個有機體系。通過C語言編寫的邏輯控制程序、PID程序智能控制遠近光燈切換、燈光強度等安全輔助功能。
單片機選用美國愛特梅爾公司的ATMEGA328P—PU為核心的單片機。該單片機主要功能：高性能、低功耗；采用先進的RISC體系結(jié)構(gòu)；高耐力非易失性內(nèi)存段；內(nèi)部校準振蕩器；外部和內(nèi)部中斷源；6個睡眠模式：空閑，ADC降噪、電源保存、關(guān)閉、待機狀態(tài)、待機擴展；輸入輸出端子23個；模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)8個；速度20MHZ；程序存儲器容量32KB；電源電壓最小1。8VDC、最大5VCD；閃存容量32KB；選擇這款單片機作為汽車燈光智能控制系統(tǒng)的主控芯片，一方面是滿足需求實現(xiàn)功能；另一方面由于系統(tǒng)采用C語言編寫并支持上傳和下載功能，便于系統(tǒng)的開發(fā)和升級；3）燈光驅(qū)動電路。該電路采用放大電路和繼電器組成。由于繼電器驅(qū)動電路為3VDC，ATMEGA328P—PU的數(shù)字量輸出端子不能直接驅(qū)動。所以ATMEGA328P—PU的數(shù)字量端子輸出的電流驅(qū)動放大電路，通過放大電路驅(qū)動繼電器。
4 結(jié)束語
本設(shè)計結(jié)合我國汽車燈光控制發(fā)展的的實際情況，研究設(shè)計開發(fā)具有較高穩(wěn)定性和可靠性， 成本低廉的燈光智能調(diào)節(jié)裝置。該裝置由傳感器對汽車燈光、人體進行檢測，單片機對數(shù)據(jù)進行分析處理并輸出， 從而對汽車燈光進行智能化控制， 可廣泛應(yīng)用于汽車制造及改裝企業(yè)。
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