李雪鋒，陳碩,2

（1.泉州信息工程學(xué)院，福建 泉州 362000；2.福州大學(xué)，福州 350000）

1 引言

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國(guó)僅在2017年，夜間車禍所占的比例在全年車禍中占了60%，而錯(cuò)誤使用遠(yuǎn)光燈所引發(fā)的車禍占其中的30%[1]。我國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例規(guī)定：機(jī)動(dòng)車夜間會(huì)車“須距對(duì)面來車150m外互閉遠(yuǎn)光燈，改用近光燈”。但多數(shù)司機(jī)在夜間行車或光線不足時(shí)，為了獲得更好的行車視線，即使對(duì)向有來車仍不愿將遠(yuǎn)光燈換為近光燈。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)構(gòu)想

系統(tǒng)采用HT66F60A單片機(jī)為核心的控制芯片，光敏元件信號(hào)及超聲波傳感器作為檢測(cè)元件，與其他控制系統(tǒng)比較，我們所采用HT66F60A單片機(jī)的控制系統(tǒng)，可以完成三大功能：①可以實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)動(dòng)車前方的外部亮度從而自動(dòng)開啟近光燈的操作；②在會(huì)車時(shí)能夠自動(dòng)檢測(cè)機(jī)動(dòng)車前方車輛燈光的使用情況，自動(dòng)關(guān)閉遠(yuǎn)光燈并提醒對(duì)方車輛關(guān)閉遠(yuǎn)光燈的操作；③通過一鍵式選擇，開啟本智能燈光輔助系統(tǒng)，或切換到機(jī)動(dòng)車原有的手動(dòng)切換遠(yuǎn)近光燈功能。

2.2 關(guān)鍵問題

在汽車日常行駛過程中，為了方便和簡(jiǎn)化駕駛員的操作，讓轎車在行駛過程中越加方便和安全，目前許多汽車雖然已裝有智能車燈控制系統(tǒng)，但是，由于生產(chǎn)廠家和型號(hào)的不同使得智能車燈控制系統(tǒng)在研發(fā)中很難有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前而言，智能車燈控制系統(tǒng)并不完善，存在以下關(guān)鍵問題：

①汽車型號(hào)種類繁多，單一型號(hào)的智能控制系統(tǒng)無法運(yùn)用于其他車型；

②智能控制系統(tǒng)較為單一，并無切換遠(yuǎn)近燈光功能。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 硬件設(shè)計(jì)

在整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中，包括有光敏元件及相應(yīng)電路、按鍵模塊、人機(jī)界面的顯示模塊以及單片機(jī)必要的晶振和復(fù)位模塊。在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)為控制中樞，負(fù)責(zé)接收傳感器發(fā)送過來的信號(hào)加以判斷是否達(dá)到條件并輸出信號(hào)，控制蜂鳴器、液晶屏和繼電器開關(guān)遠(yuǎn)近光燈以實(shí)現(xiàn)設(shè)想的功能。兩個(gè)光敏傳感器，一個(gè)安裝在汽車的前部擋風(fēng)玻璃前，感應(yīng)外界光強(qiáng)，另一個(gè)安裝在后視鏡支架上，感應(yīng)會(huì)車光照強(qiáng)度，超聲波傳感器檢測(cè)與對(duì)向來車的距離，將其設(shè)置在車輛前端左側(cè)。系統(tǒng)硬件電路圖見圖1。

圖1系統(tǒng)硬件電路設(shè)

3.1.1 按鍵選擇

系統(tǒng)設(shè)有模式切換的按鈕、遠(yuǎn)光燈按鈕、近光燈按鈕。系統(tǒng)最初的模式是手動(dòng)模式，駕駛員若想用自動(dòng)切換模式時(shí)，只需按下模式切換按鍵。在自動(dòng)切換遠(yuǎn)近光燈的模式中，燈光若處于遠(yuǎn)光燈的狀態(tài)時(shí)，駕駛員依然可以手動(dòng)將遠(yuǎn)光燈切成近光燈，這一點(diǎn)保證了駕駛員在駕駛過程中，遇見行人或轉(zhuǎn)彎或其他緊急情況時(shí)，可以緊急將遠(yuǎn)光燈切成近光燈。

3.1.2 人機(jī)界面

設(shè)有液晶顯示屏，會(huì)顯示當(dāng)前的操作模式是手動(dòng)模式還是自動(dòng)模式，同時(shí)也會(huì)顯示當(dāng)前的照明狀態(tài)是近光燈還是遠(yuǎn)光燈。

3.2 主控器

單片機(jī)是智能車燈切換系統(tǒng)的核心控制電路，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的是指導(dǎo)學(xué)生參加第十一屆福建省“合泰杯”大學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)競(jìng)賽，根據(jù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需的I/O引腳，選用HT66F70A單片機(jī)，HT66F70A單片機(jī)是一款A(yù)/D型，具有8位高性能精簡(jiǎn)指令集的Flash單片機(jī)。該系列單片機(jī)具有一系列功能和特性，可以給用戶提供極大的方便。

3.3 光敏傳感器

能夠用來檢測(cè)光線強(qiáng)弱的光敏傳感器由光敏二極管、光敏三極管及光敏電阻等組成。由于光敏電阻相比于其他兩種光敏元件具有體積小、靈敏度高、光譜特性好、價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)，因此，選擇光敏電阻作為光線強(qiáng)弱的檢測(cè)元件[2]。

采用LM393電壓比較器與光敏電阻一起組成環(huán)境光檢測(cè)模塊和會(huì)車燈光檢測(cè)模塊。在調(diào)試時(shí)，可根據(jù)自己的需要手動(dòng)調(diào)節(jié)閾值以達(dá)到效果。光敏元件檢測(cè)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出電壓輸入LM393芯片3引腳，調(diào)節(jié)可變電阻R5的電壓可改變?cè)O(shè)定閾值并輸送到LM393芯片2引腳，將兩個(gè)電壓值進(jìn)行比較，其結(jié)果分別輸入到單片機(jī)pe7和ph0。

3.4 超聲波傳感器

超聲波傳感器采用毫米波雷達(dá)[3]，系統(tǒng)將它采集到的信號(hào)與設(shè)定的距離閾值比較，其結(jié)果輸送給HT66F70A單片機(jī)的ph1，結(jié)合會(huì)車光敏電阻輸送的信息，由單片機(jī)處理與預(yù)判是否開啟遠(yuǎn)光燈。由于毫米波雷達(dá)碰到障礙物就會(huì)返回并輸出信號(hào)，因此，毫米波雷達(dá)還應(yīng)在判斷兩個(gè)車是快速接近的前提下，測(cè)出兩車的距離。

3.5 繼電器模塊

系統(tǒng)采用繼電器控制近光燈的開啟與關(guān)閉以及遠(yuǎn)近光燈的自動(dòng)切換，當(dāng)光敏電阻1檢測(cè)環(huán)境光輸出的電壓值大于閾值時(shí)，pe7輸出低電平，這時(shí)通過程序設(shè)計(jì)使pe4輸出為高電平，使繼電器線圈得電，打開近光燈，反之關(guān)閉近光燈。當(dāng)毫米波雷達(dá)檢測(cè)與對(duì)向來車的距離小于等于設(shè)定閾值，且光敏電阻2檢測(cè)會(huì)車燈光輸出的電壓值小于設(shè)定閾值時(shí)，ph0輸出高電平，這時(shí)通過程序設(shè)計(jì)使pe6輸出為低電平，使控制遠(yuǎn)光燈的繼電器線圈失電，通過延時(shí)程序使pe4輸出高電平，控制近光燈的繼電器得電，重復(fù)三次用于提醒對(duì)方來車，反之切遠(yuǎn)光燈。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)了繼電器驅(qū)動(dòng)電路，一是為了隔離汽車車燈開啟與關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾，二是彌補(bǔ)了單片機(jī)輸出的控制信號(hào)無法驅(qū)動(dòng)汽車車燈的缺陷。在選擇繼電器類型時(shí)需考慮電路的工作電壓，一般電路工作電壓應(yīng)該是繼電器額定工作電壓的0.86左右，另外，須考慮繼電器線圈電源的類型，系統(tǒng)采用的是直流供電，所以在選擇繼電器線圈的時(shí)候須是直流電壓的繼電器。電路通過三極管Q5對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大，從而驅(qū)動(dòng)汽車前照燈進(jìn)行工作。繼電器控制線路設(shè)有二極管，其目的是為了避免繼電器在閉合時(shí)，其線圈兩端產(chǎn)生較高的反向電壓，起到續(xù)流作用，使得汽車前照燈在接收到信號(hào)后能穩(wěn)定工作。

4 結(jié)語

在設(shè)計(jì)與測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)，相比其他采用光控器和延時(shí)器組成的控制系統(tǒng)，我們所采用的HT66F60A單片機(jī)控制系統(tǒng)，控制精度更好，造價(jià)更便宜，且操作簡(jiǎn)單，方便用戶日后的維修保養(yǎng)。