周川棟 李芹銳 張琳玲 劉啟

摘 要：汽車作為一種重要的交通工具，人們從沒有停止對它的各方面的研究。對于汽車來說，信號燈是協調交通，避免事故的一個最好的方法。傳統(tǒng)的汽車信號燈控制器設計已經有很多特點，但其電路較復雜且功能較單一，在處理復雜的問題方面還是不盡如人意。本文就汽車信號燈的應用現狀分析提出改進方法。

關鍵詞：汽車；信號燈；現狀；設計；改進方法

Abstract：as an important means of transportation，people have never stopped researching on all aspects of automobiles.For cars，signal lights are one of the best ways to coordinate traffic and avoid accidents.The traditional design of signal lamp controller has many characteristics，but its circuit is complex and its function is simple.In this paper，an improved method is proposed for the analysis of the application status of automobile signal lights.

Key words：car，signal lamp，current situation，design，improvement method

引言：汽車作為運輸、代步的交通工具，道路上的安全非常重要，例如汽車的轉向信號燈系統(tǒng)，就是為保證汽車在行駛時給行人和車輛做出行駛方向、危險、故障等信號提示，避免意外事故發(fā)生。但是現在許多車主都喜歡改裝車輛，特別是燈光系統(tǒng)，變得更炫麗和富有個性?？墒菫榱烁难b的便捷，往往只更換燈具而沒有相應的控制配件，導致和原車上的控制元件往往都不配套，燈光系統(tǒng)工作變得不穩(wěn)定和容易出現故障，這既影響正常使用又有安全隱患。

一、汽車信號燈應用現狀

目前汽車信號燈所使用的光源主要為白熾光源，此外也出現了一些新光源，如發(fā)光二極管（LED）光源和低壓放電（LPD）光源等，它們的應用實現了汽車信號燈的一次飛躍。隨著汽車燈具技術的發(fā)展，FF自由面反射鏡技術開始用于信號燈的設計，反射鏡決定燈具的配光性能，而配光鏡（透光鏡）可以制成透明無紋的，僅起保護光源的作用。這種結構使燈具變薄、變淺成為可能。

二、汽車信號燈的組成及設計

汽車信號燈控制系統(tǒng)包括軟硬件兩部分，硬件主要包括電源、主機、前后控制器、文字顯示等，軟件用匯編編寫，包括信號燈控制、故障掃描、故障提示、故障替代等模塊。信號燈系統(tǒng)，各信號燈控制開關使用車載12V電源。單片機、電子器件和輸入到單片機的各控制信號采用5V電源。5V電源由12V電源經專用集成穩(wěn)壓塊獲取。汽車車身和汽車電源的負極相通，故上述元件的負極均接電源負極或車身。

三、汽車信號燈控制系統(tǒng)設計與控制

汽車上的信號燈有：轉向燈（左前燈、右前燈、左后燈、右后燈，儀表盤上的二個指示燈）及夜間示寬燈等。當汽車轉彎、剎車、停靠時，轉向燈發(fā)出不同的信號；夜間，則點亮示寬燈。汽車轉彎或停靠時，相應的信號燈要發(fā)出閃爍的燈光信號，目前國內廣泛使用電熱式閃光器產生閃光信號。閃爍頻率在50～110次/min，但是一般控制在60～95次/min之間。閃光器是通過調節(jié)鎳鉻絲的拉力和觸點的間隙來滿足頻率要求的，燈泡功率的大小也會影響閃爍頻率。因此在更換閃光器或燈泡時調整比較困難。同時，系統(tǒng)沒有故障檢測，駕駛員無法知道車外的轉向燈及示寬燈是否點亮，從而影響行車安全。針對以上情況做出相應解決對策

1.分頻器的軟件設計

本系統(tǒng)的1KHz和1Hz頻率的時鐘是由系統(tǒng)50MHz時鐘分頻而來的，系統(tǒng)時鐘先分別經過一個100Hz和500Hz的分頻器分頻成1KHz的時鐘，再經過一個1000Hz的分頻器得到1Hz的時鐘。1KHz主要提供給按鍵掃描和4位數碼管動態(tài)顯示用，1Hz主要提供給數碼管計時和LED提示燈閃爍用。

2.?？坑嫊r電路軟件

當系統(tǒng)檢測到汽車?？啃盘枙r，計時器開始計時，直到檢測到汽車停止?？啃盘枺嫊r結束，等待進入下一次停靠計時。計數器1Hz的信號由FPGA的時鐘50M分頻產生。?？坑嫊r電路軟件設計流程圖及仿真波形如圖1所示。

3.車輛前部信號燈的控制

車輛前部信號燈的控制見圖2（a）為整體連接圖，參考普通轎車各信號燈功率，倒車燈和轉向燈額定功率為21W，電阻為7Ω，汽車電源峰值15至16V，16V時電流為2.3A，普通光耦無法滿足需求，故使用固態(tài)繼電器控制各信號燈，固態(tài)繼電器由受單片機控制的三極開關管控制。控制電路見圖2（b）。

4.車輛前部信號燈故障采集電路設計

三極管A控制繼電器，單片機輸出“1”時，該三極管導通，繼電器接通將電源輸送至對應信號燈；故障檢測由三極管B控制，單片機對其輸出“1”，且相應信號燈電路工作正常時，輸出到單片機的值為“1”；而工作電路出現斷路或因短路導致保險絲熔斷圖1硬件系統(tǒng)整體布局圖132015.24設計與研發(fā)時，對單片機的輸出值為“0”。電路見圖2（c）。

5.弊端改進方法

因為單片機與后信號燈距離過遠易受干擾，信號傳輸易失真。解決方法包括以下三種1.通過加入屏蔽線抗干擾；2.調低通訊時傳送頻率，減少失真3.采用單片機控制車輛后部信號燈通訊。車輛信號燈系統(tǒng)故障的檢測采用三極管檢測。后信號燈的通訊采用模擬串行口的通訊方式。

結語：汽車的設計和制造除了滿足功能性、安全性、工藝性原則外，還應綜合考慮成本的問題。汽車信號燈的設計也不例外。汽車信號燈通過顯示不同的信號來告訴周圍的行車使者正在進行的操作，以達到安全駕駛的目的。單片機的一次性編程芯片價格便宜，整個控制系統(tǒng)成本較低，在汽車工業(yè)中具有很好的推廣價值和廣泛的應用前景

參考文獻

[1]吳強.基于 FPGA 的汽車信號燈控制器設計[J].中小企業(yè)管理與科技，2013，（7）：243-244.DOI：10.3969/j.iss n.1673-106 9.2013.07.159.

[2]張耀輝，吳海東.汽車信號燈檢測與處理系統(tǒng)硬件整體設計[J].電子測試，2015，（24）：11-13.DOI：10.39 69/j. issn.1 000-8519. 2015.24.007.

[3]藍瑩.汽車信號燈監(jiān)測裝置的設計[J].汽車實用技術，2011，（3）：30-31.

[4]余開江，許孝卓，胡治國，等.基于交通信號燈信息的混合動力汽車節(jié)能預測控制方法[J].河北科技大學學報，2015，（5）：480-486.DOI：10.7535/hbkd.2015yx05006.

[5]屠其非，周偉.LED用于汽車信號燈的展望[J].燈與照明，2000，（6）：70-72.DOI：10.3969/j.issn.1008-5521.2000.06.023.

[6]崔憲普，崔治.基于51型單片機汽車信號燈控制系統(tǒng)的設計[J].中國高新技術企業(yè)，2011，（1）：25-27.DOI：10.3969/j.issn.1 009-2374.2011.01.011.

（作者單位：1.四川省成都市西華大學機械工程學院機械設計制造及其自動化

2.4作者四川省成都市西華大學汽車與交通工程學院

3.四川省成都市西華大學電氣與電子信息學院）