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汽车远近灯自动控制.doc
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汽车远近灯自动控制.doc
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汽车远近灯自动控制系统设计
摘 要
汽车远光灯是为了让驾驶者在夜间高速行驶时看清远方路况,但是在会车时
如果不及时切换到近光,其强烈的光线会使对面车辆无法看清道路,极易发生交
通事故。国内统计,在夜间发生的交通事故中,与远光灯有关的事故占到三四成,
且成上升趋势。本文以单片机为核心,构成汽车前大灯自动调光控制系统,当夜
晚行车远光灯打开时,系统能通过光检测输入模块察看前方是否有相对行驶车辆,
若有则自动启动调光输出模块,关闭远光并打开近光。能很好地解决传统方式下,
手动调光延迟时间长和驾驶员因频繁手动调光而分散注意力等问题,从而大大减
少事故的发生。
关键词:单片机;光探测器;自动控制
Automatic control of vehicle distance light
Abstraet
When automobile travels at high speed,the high beam is used to allow driver to
see distant traffie.But if we do not switch to last light timely when two automobile
travel at opposite direetion and very adjaeent,the strong light will make the drivers
not be able to see across the road,so traffic accidents can easily occur.National
statistics shows that the accident occurred at night with high beam related accounted
for as 34%,and into an upward trend. Microcontroller as the core of this paper
constitutes a vehicle headlight dimming control system for automatic, high beam is
turned on when driving at night, the system look through the optical input module
testing whether there is a relatively moving vehicles in front, if the output module
starts automatically dimming , Close and open the near light beam. Can solve the
traditional way, manually adjust the delay time of light for long and frequent manual
dimming driver distracted by other issues, thus reducing accidents.
Keywords: microcontroller; light detector; automatic control
目录
第一章 绪论......................................................................................................................................1
1.l 引言.....................................................................................................................................1
1.2 国内外对汽车远光灯控制的研究状况及最新成果.........................................................1
1.2.1 国内汽车远光灯控制的研究现状.........................................................................1
1.2.1.1 汽车防眩远光前照明灯.....................................................................................1
1.2.1.2 利用偏振光防眩目.............................................................................................2
1.2.1.3 汽车前照灯自动变光器.....................................................................................2
1.2.2 国外汽车远光灯控制的研究现状.........................................................................2
1.2.2.1 红外夜视系统.....................................................................................................2
1.2.2.2 单色光防眩.........................................................................................................3
1.2.2.3 液晶变光装置.....................................................................................................3
1.2.2.4 美国 GENTEX 公司开发成功了智能变光汽车前照灯.......................................3
1.2.3 汽车远光灯控制的研究发展趋势.........................................................................3
1.3 课题研究的目的.................................................................................................................3
第二章 基于 C51 单片机汽车远近灯自动控制的方案..................................................................5
2.1 任务分析............................................................................................................................5
2.2 设计方案............................................................................................................................5
2.2.1 设计思想................................................................................................................5
2.2.2 总体框图.................................................................................................................5
2.3 常见的光电探测器件........................................................................................................6
2.3.1 光电池.....................................................................................................................6
2.3.2 光电二极管.............................................................................................................6
2.3.3 PIN 管.....................................................................................................................8
2.3.4 雪崩光电二极管....................................................................................................8
2.3.5 光电晶体管............................................................................................................8
2.3.6 阵列式或象限式结型光电器件............................................................................9
2.3.7 光电开关与光电耦合器........................................................................................9
2.4 半导体光探测器的特征参数............................................................................................9
第三章 系统硬件实现....................................................................................................................12
3.1 主控电路设计...................................................................................................................12
3.1.1 80C51 系列...........................................................................................................12
3.1.2 80C51 的基本结构...............................................................................................13
3.1.3 80C51 单片机的的封装和引脚...........................................................................14
3.1.4 80C51 单片机的时钟...........................................................................................15
3.1.5 80C51 单片机的复位...........................................................................................15
3.1.6 I/O 引脚...............................................................................................................16
3.2 外围接口电路设计...........................................................................................................18
3.2.1 光检测输入电路..................................................................................................18
3.2.1.1 对数放大器......................................................................................................19
3.2.1.2 LOG100 对数放大器.........................................................................................19
3.2.1.3 施密特触发器..................................................................................................21
3.2.2 调光控制输出电路...............................................................................................23
3.2.2.1 关于继电器的正确使用..................................................................................24
第四章 软件流程及实物展示........................................................................................................26
4.1 软件流程..........................................................................................................................26
4.2 实物展示..........................................................................................................................27
第五章 系统调试............................................................................................................................28
结论..................................................................................................................................................29
参考文献..........................................................................................................................................30
附录一 整体电路图........................................................................................................................31
附录二 实物设计的软件部分........................................................................................................32
致谢..................................................................................................................................................34
第一章 绪论
1.l 引言
当夜晚行车远光灯打开时,若前方有相对行驶车辆,则驾驶员通常会将远光
变为近光,避免对面车辆因受强光照射而无法正确判断前面路段情况,造成危险
的情况。但在传统方式下,驾驶员手动调光所需延迟时间较长,并且驾驶员因频
繁手动调光容易造成注意力分散,极易因此而引发交通事故。为了人身的安全以
及驾驶员的舒适驾驶,设计构思了一种汽车远近灯自动控制系统。
关于汽车夜间行车远光灯的使用,《中华人民共和国道路交通安全法》做出
了明确规定,但是在实际驾驶中不按规定在会车及通过路口时关闭远光的情况十
分严重,比如汽车交会时开远光灯,强光直射对面司机眼睛,形成视觉盲区,极
易造成车祸。不按规定使用远光灯主要有三种情况:一是刚拿到驾照的新手,不
知道如何使用灯光,乱打灯。二是有的司机明知违规用灯却依然我行我素。三是
在有些路段需要频繁的切换远近光灯,驾驶员在打开远光灯后往往忘记关掉。因
此而导致的交通事故给人们的生命和财产安全带来了极大的危害,也在一定程度
上影响了经济的发展。要最大程度减少这种事件发生,在加强交通执法力度的同
时,对夜间行车远光灯的使用进行自动控制是一个有效地解决办法。目前国外一
些汽车公司己经开始远光灯的自动辅助控制系统的试验,德国巴伐利亚汽车制造
厂研制了一种远光灯辅助系统,主要构件是安装在后视镜外壳前面一个传感器,
传感器内包含一架照相机,相机拍摄的图像被反馈到一个电子评估系统里,由该
系统分析前方的物体从而自动控制远光灯的开闭。这个系统计划在该公司的宝马
5 系、6 系和 7 系中加装。当前对汽车远光灯炫目的问题,有许多不同的解决方
案,但都存在着这样或那样的问题。当前的趋势是研制一种确保安全、简单有效、
成本低廉、易于推广的远光灯自动控制系统。
[1]
1.2 国内外对汽车远光灯控制的研究状况及最新成果
1.2.1 国内汽车远光灯控制的研究现状
1.2.1.1 汽车防眩远光前照明灯
汽车防眩的技术特征是根据灯光测试平面上眩目光线区间的界线与光线反
射平面的关系确定灯丝的安装空间,其防眩光形可以根据不同测试标准变化,具
有远光的照射距离和近光的防眩光形。但是从眼睛的感光角度来说,光觉是最基
本的视觉。眼的感光最早由视网膜的两种视细胞,即视杆细胞和视锥细胞开始,
视杆细胞在甚暗的环境,可对微弱的光产生感觉,即暗视觉。视锥细胞则在较亮
的光线下,产生光觉,即明视觉及颜色感觉。而锥细胞主要分布在眼球的中心凹。
也就是说眼球正常固视前方的情况下,中心视野 30°范围内对光的敏感度最
强;30°以外的周边视野光敏感逐渐减弱。当两车夜间交会车时,往往有些开车
的人视觉会不自觉地跟随对方的车灯,也就是瞪视对方来车,这样眼睛的中心视
野正对着对方的车灯,所以远光灯眩目的问题依然存在。
[2]
1.2.1.2 利用偏振光防眩目
其基本原理是根据马斯吕定律(两个起偏器的偏振轴互相垂直时,对光的透
射率几乎为零;而两个起偏器的偏振轴相互平行时透光率最大),在每辆车的风挡
玻璃和车灯玻璃加上偏振片,其偏振轴与水平面成 45 度角,则两车相向行驶时,
一方风挡上偏振轴与对方车灯上偏振轴正交。根据马斯吕定律,对方车灯发出的
光线经过车灯玻璃和本方风挡玻璃的透射率几乎为零。当前,偏振片的透光率很
不理想,单片透光率只有 36%左右,因此需要加大车灯功率,提高车灯亮度。这
种方式由于偏振片性能有待提高,尚未达到实用化程度。
[3-5]
1.2.1.3 汽车前照灯自动变光器
其工作方式是利用光敏传感器探测前方来车的远光灯,当距离对面车辆
200m 左右时,自动变光器可根据对方车辆灯光变换作相应的变换,如果对方车
辆远光超过 2s 不变换时,本车能自动恢复远光,提醒或迫使对方车辆变光。此
装置存在一定的弊端,如果对方未关闭远光,本车也不关闭远光,使得会车时的
危险加倍;如果对方关闭远光,本车装置要在安全距离以外及时准确的发现对方
车辆较为困难,故实际使用效果不理想,目前一直未能得到广泛应用。远光灯的
控制问题一直没有得到妥善解决。
[6-8]
1.2.2 国外汽车远光灯控制的研究现状
1.2.2.1 红外夜视系统
红外夜视是利用目标与周围环境之间由于温度或发射率的差异所产生的热
对比度进行成像。由于热对比度的差异而把红外辐射能量密度分布图显示出来,
成为热像,再通过热像将红外图像变为可见光图像。
[9-10]
目前应用的红外夜视主
要分为两种,远红外夜视系统能够看清前方 300m。显示辐射热能物体,物体越
热,光线就越强,主要是人和动物。近红外夜视系统能够看清前方 150m,但画
面更为明亮,显示信息更为丰富。红外夜视系统只能作为远光辅助,不能完全解
决远光危害问题,且其价格昂贵,国外最低售价也在人民币两万元左右。目前只
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