張禮憲， 張景濤， 王程鵬， 陶西孟， 楊繼群

(中通客車控股股份有限公司， 山東 聊城 252000)

傳統(tǒng)的晝間行車燈控制系統(tǒng)使用壽命短、電路設(shè)計(jì)復(fù)雜、集成度低、安全可靠性差，會對整車電源造成較大干擾，影響行車穩(wěn)定性[1-3]。為了解決這些問題，設(shè)計(jì)了一種以單片機(jī)作為控制核心的新型晝間行車燈智能控制系統(tǒng)。

1 晝間行車燈發(fā)展現(xiàn)狀

晝間行車燈，簡稱 DRL，源于歐洲及北美等地區(qū)多樹林路況及多霧氣候等因素，是歐洲及美洲相繼提出為避免交通事故增設(shè)的一種白天開啟的燈光[4]。歐盟早在2008年便發(fā)布法規(guī)ECE R48《關(guān)于就照明和光信號裝置的安裝方面批準(zhǔn)車輛的統(tǒng)一規(guī)定》，并要求于2012年8月強(qiáng)制執(zhí)行，我國GB 4785—2007《汽車及掛車外部照明和光信號裝置的規(guī)定》規(guī)定了晝間行車燈為選裝配置，未強(qiáng)制執(zhí)行[4-5]。晝間行車燈作為汽車信號燈的重要組成部分，可有效提高車輛的可見度，增強(qiáng)行車安全，降低交通事故的發(fā)生率，尤其是在當(dāng)前我國霧霾等惡劣天氣頻發(fā)的情況下，晝間行車燈顯得尤為重要[6]。

晝間行車燈控制系統(tǒng)種類較多，但由于晝間行車燈控制系統(tǒng)出現(xiàn)時間較晚，導(dǎo)致目前市場上大部分產(chǎn)品的功能及控制方式單一、集成度不高。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)除具有上述缺點(diǎn)外，且隨著車輛電器產(chǎn)品功能集成化的發(fā)展，其已難以滿足現(xiàn)代汽車電器產(chǎn)品高集成度的要求。加之晝間行車燈控制系統(tǒng)中包涵諸多大功率電器元件，其控制電流沖擊大，方向電壓高，會對整車電源造成較大干擾，影響行車穩(wěn)定性[7-8]。單片機(jī)具有尺寸小、重量低、功耗低、功能強(qiáng)、性價比高、響應(yīng)速度快、易于推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點(diǎn)，在自動化裝置、智能化儀表、過程控制和家用電器等諸多領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用，且單片機(jī)訪問速度快、精度高，具有很高的可靠性、良好的實(shí)時性、較快的處理速度且掉電后重要數(shù)據(jù)不會無緣無故丟失，其性價比遠(yuǎn)高于其他同類產(chǎn)品，因此以單片機(jī)為核心的晝間行車燈智能控制系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛[9-11]。

2 晝間行車燈智能控制系統(tǒng)

晝間行車燈控制系統(tǒng)主要包含近光燈控制、遠(yuǎn)光燈控制和前霧燈控制等，它們都是功率很大的電氣元件，控制電流沖擊大，方向電壓高，傳統(tǒng)的控制方式對整車電源干擾大，控制繼電器壽命短[12]。對此，以單片機(jī)模塊對車燈控制系統(tǒng)的外圍電路進(jìn)行控制。利用單片機(jī)輸入管腳的不同狀態(tài)，通過硬件電路和軟件編程，信號發(fā)生器能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)晝間行車燈與小燈、遠(yuǎn)光燈、近光燈及前霧燈之間的邏輯控制。采用軟啟動的工作方式，具有很好的安全性和穩(wěn)定性，其控制精確，性價比高，容易進(jìn)行外圍電路擴(kuò)展，便于后期的軟件升級。

如圖1所示，晝間行車燈智能控制系統(tǒng)主要包括指令產(chǎn)生器和信號發(fā)生器，其中指令產(chǎn)生器發(fā)出指令，包括串聯(lián)的電源電路和控制電路；信號發(fā)生器接收到相關(guān)指令后實(shí)現(xiàn)各種燈的邏輯控制，包括與控制電路的輸出端分別連接的振蕩電路和輸出電路，輸出電路驅(qū)動晝間行車燈的亮滅。

圖1 晝間行車燈智能控制系統(tǒng)電路原理圖

其電源電路包括24 V車輛電源輸入端，24 V車輛電源輸入端同時接二極管D2的正極和瞬態(tài)抑制二極管D1的負(fù)極；二極管D2的負(fù)極接電阻R1的一端，R1另一端同時接極性電容C1的正極、電容C3的一端及穩(wěn)壓芯片的輸入端；瞬態(tài)抑制二極管D1的正極同時接數(shù)字地和二極管D4的負(fù)極，二極管D4的正極同時接極性電容C1的負(fù)極、電容C3的另一端及模擬地；穩(wěn)壓芯片的輸出端為控制電路供電，并且輸出端與模擬地之間并聯(lián)接有電容C4、極性電容C2及電容C5，其中極性電容C2的正極接穩(wěn)壓芯片的輸出端，極性電容C2的負(fù)極接模擬地。

其中，瞬態(tài)抑制二極管D1，用來吸收電源電壓的突波干擾，防止電源異常變動對控制器內(nèi)部的破壞。電阻R1、電容C1、極性電容C2、電容C3及電容C4用于吸收尖峰脈沖，保持電壓穩(wěn)定，配合穩(wěn)壓芯片的使用，控制電路的電源電壓能夠穩(wěn)定在一個良好的水平上，保證控制電路的良好運(yùn)行。

振蕩電路包括分別與控制電路的輸出端連接的小燈振蕩電路、遠(yuǎn)光燈振蕩電路、近光燈振蕩電路及前霧燈振蕩電路。小燈振蕩電路、遠(yuǎn)光燈振蕩電路、近光燈振蕩電路及前霧燈振蕩電路的電路相同，都包括相互并聯(lián)的第一電阻、第一電容及第一二極管，三者并聯(lián)后的一端接控制電路的輸出端，同時接第二電阻的一端，三者并聯(lián)后的另一端接模擬地，第二電阻的另一端接小燈、遠(yuǎn)光燈、近光燈或前霧燈。

如圖1所示，遠(yuǎn)光燈振蕩電路包括互并聯(lián)的電阻R11、電容C12及二極管D8，三者并聯(lián)后的一端接控制電路的輸出端，同時接電阻R7的一端，三者并聯(lián)后的另一端接模擬地，電阻R7的另一端接遠(yuǎn)光燈。其他的振蕩電路連接都類似。

其輸出電路包括電阻R12，電阻R12的一端接控制電路的輸出端，另一端接三極管Q1的基極，三極管Q1的發(fā)射極接模擬地，三極管Q1的集電極接并聯(lián)的繼電器二極管D3。三極管Q1的集電極接二極管D3的正極，二極管D3的負(fù)極接24 V車輛電源，繼電器的控制線圈并聯(lián)在二極管D3的兩端，繼電器的動觸頭接晝間行車燈。

其控制電路包括單片機(jī)控制芯片及與控制芯片連接的復(fù)位電路和晶振電路，復(fù)位電路屬于單片機(jī)的最小系統(tǒng)組成電路，主要用于完成初始化操作，而晶振電路為單片機(jī)提供準(zhǔn)確的時鐘信號流。

晝間行車燈智能控制系統(tǒng)依照設(shè)定的工作模式，使用軟啟動的方式，控制晝間行車燈的開啟與關(guān)閉，有效預(yù)防了電磁沖擊和反向電壓干擾。晝間行車燈間歇時間的大小由單片機(jī)模塊精確給定，并可以通過單片機(jī)的輸入管腳狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，很好地解決了傳統(tǒng)晝間行車燈控制系統(tǒng)壽命低、可靠性差的缺點(diǎn)，提高了晝間行車燈控制系統(tǒng)的可靠性及使用壽命，并降低了外部干擾。

3 結(jié)束語

隨著歐盟等國家法規(guī)要求的日益嚴(yán)格，國內(nèi)對晝間行車燈法規(guī)的強(qiáng)制實(shí)施也將是大勢所趨。本設(shè)計(jì)將單片機(jī)模塊與晝間行車燈控制系統(tǒng)有效結(jié)合，根據(jù)設(shè)定程序，以軟啟動的方式實(shí)現(xiàn)對晝間行車燈與其他燈光的精確邏輯控制，大大增加了控制繼電器的使用壽命，提高了晝間行車燈的抗干擾能力及安全可靠性。