汽車燈光智能調節裝置的設計研究

龐敬禮 邱含

摘 要：本文研究設計了一種汽車燈光智能調節裝置，其組成包括紅外人體傳感器模塊、MCU模組、遠近光驅動模塊、燈光亮度驅動模塊。文章介紹了該裝置的總體設計思路與軟硬件設計方法，該裝置運行穩定性高，抗干擾性強，成本較低，可以批量生產并應用到汽車燈光控制系統中。

關鍵詞：汽車燈光；智能控制；電路

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.123

0 引言

燈光系統是汽車的重要安全設備之一，目前部分高檔汽車配備燈光控制系統，但控制調節功能單一，主要是利用光感傳感器檢測環境亮度的變化來自動控制大燈的開啟與關閉，部分汽車能自動調整光柱高度，但由于成本太高，只有少部分高檔汽車安裝高度調整裝置。大部分汽車安裝有手動調節大燈高度裝置，但在實際應用中，駕駛員一般把大燈高度調至最高，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、非機動車駕駛人光炫，無法看清路面，容易發生危險。

因此，研制出能夠及時發現行人、非機動車駕駛人，能自動調節大燈高度、亮度，提高行人、非機動車駕駛人安全的裝置具有一定的社會應用價值，該裝置成本低廉、針對性強。

1 國內外現狀和發展趨勢

（1）國外研究現狀。國外汽車燈光智能控制技術非常完善，應用范圍廣，但價格貴。其工作原理是采用光電傳感器檢測環境光線來分析判斷，通過辨別光線強度來控制開啟汽車大燈燈光，實現燈光轉換。

（2）國內研究現狀。國內汽車已安裝有汽車燈光智能產品，具有根據光傳感器檢測環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 設計方案

根據前期我們的調研和國內外該產品的研究現狀， 汽車燈光智能調節裝置設計采用ATMEL公司的ATMEGA328P-PU16位單片機和功率驅動器件，實現汽車前照燈燈光智能控制，系統設計框圖如圖1所示。

主要功能如下：（1）自動開關燈；安裝有燈光智能控制系統的汽車在黑天或者進出地下車庫時能根據環境光線的變化自動控制大燈開啟與關閉；（2）會車變光并調整高度、亮度；安裝有燈光智能控制系統的汽車與汽車、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為近光，并調整燈光高度、亮度。會車結束后，汽車大燈燈光自動恢復為遠光（如果前方仍然有機動車、行人或非機動車會車，將繼續近光并調整高度、亮度。

3 系統設計

汽車智能燈光控制裝置包括紅外人體傳感器模塊、MCU模組、遠近光驅動模塊，燈光亮度驅動模塊、汽車燈組電路等組成。

（1）工作原理。傳感器通過A/D轉換電路把模擬信號轉換成數字信號通過GPIO接口與Arduino處理芯片連接，并且通過GPIO接口把處理結果通過A/D轉換把數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行效率、穩定性、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）硬件設計。1）光線強度監控電路。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據。程序比較后通過數字量輸出端子輸出電壓驅動遠近光燈驅動電路，從而起到調節遠近光的作用；2）ATMEGA328P-PU單片機。ATMEGA328P-PU是整個系統的控制核心。它負責把光線傳感器、人體傳感器、遠近光燈驅動電路、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體系結構；高耐力非易失性內存段；內部校準振蕩器；外部和內部中斷源；6個睡眠模式：空閑，ADC降噪、電源保存、關閉、待機狀態、待機擴展；輸入輸出端子23個；模數轉換器輸入數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的主控芯片，一方面是滿足需求實現功能；另一方面由于系統采用C語言編寫并支持上傳和下載功能，便于系統的開發和升級；3）燈光驅動電路。該電路采用放大電路和繼電器組成。由于繼電器驅動電路為3VDC，ATMEGA328P-PU的數字量輸出端子不能直接驅動。所以ATMEGA328P-PU的數字量端子輸出的電流驅動放大電路，通過放大電路驅動繼電器。

4 結束語

本設計結合我國汽車燈光控制發展的的實際情況，研究設計開發具有較高穩定性和可靠性， 成本低廉的燈光智能調節裝置。該裝置由傳感器對汽車燈光、人體進行檢測，單片機對數據進行分析處理并輸出， 從而對汽車燈光進行智能化控制， 可廣泛應用于汽車制造及改裝企業。

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基金項目：2015江蘇省大學生創新創業訓練項目，項目編號：201513137005Y

作者簡介：龐敬禮，江蘇贛榆人，講師。