汽车灯光智能调节装置的设计研究

庞敬礼 邱含

摘 要：本文研究设计了一种汽车灯光智能调节装置，其组成包括红外人体传感器模块、MCU模组、远近光驱动模块、灯光亮度驱动模块。文章介绍了该装置的总体设计思路与软硬件设计方法，该装置运行稳定性高，抗干扰性强，成本较低，可以批量生产并应用到汽车灯光控制系统中。

关键词：汽车灯光；智能控制；电路

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

0 引言

灯光系统是汽车的重要安全设备之一，目前部分高档汽车配备灯光控制系统，但控制调节功能单一，主要是利用光感传感器检测环境亮度的变化来自动控制大灯的开启与关闭，部分汽车能自动调整光柱高度，但由于成本太高，只有少部分高档汽车安装高度调整装置。大部分汽车安装有手动调节大灯高度装置，但在实际应用中，驾驶员一般把大灯高度调至最高，与机动车、行人、非机动车交会时，不会及时变换灯光高度，造成行人、非机动车驾驶人光炫，无法看清路面，容易发生危险。

因此，研制出能够及时发现行人、非机动车驾驶人，能自动调节大灯高度、亮度，提高行人、非机动车驾驶人安全的装置具有一定的社会应用价值，该装置成本低廉、针对性强。

1 国内外现状和发展趋势

（1）国外研究现状。国外汽车灯光智能控制技术非常完善，应用范围广，但价格贵。其工作原理是采用光电传感器检测环境光线来分析判断，通过辨别光线强度来控制开启汽车大灯灯光，实现灯光转换。

（2）国内研究现状。国内汽车已安装有汽车灯光智能产品，具有根据光传感器检测环境光线来控制开启汽车大灯，但功能少，灵敏度低，会车时无法判断行人及非机动车。

2 设计方案

根据前期我们的调研和国内外该产品的研究现状， 汽车灯光智能调节装置设计采用ATMEL公司的ATMEGA328P-PU16位单片机和功率驱动器件，实现汽车前照灯灯光智能控制，系统设计框图如图1所示。

主要功能如下：（1）自动开关灯；安装有灯光智能控制系统的汽车在黑天或者进出地下车库时能根据环境光线的变化自动控制大灯开启与关闭；（2）会车变光并调整高度、亮度；安装有灯光智能控制系统的汽车与汽车、行人或非机动车在夜间会车时，相距80-140m时，车前大灯可从远光变为近光，并调整灯光高度、亮度。会车结束后，汽车大灯灯光自动恢复为远光（如果前方仍然有机动车、行人或非机动车会车，将继续近光并调整高度、亮度。

3 系统设计

汽车智能灯光控制装置包括红外人体传感器模块、MCU模组、远近光驱动模块，灯光亮度驱动模块、汽车灯组电路等组成。

（1）工作原理。传感器通过A/D转换电路把模拟信号转换成数字信号通过GPIO接口与Arduino处理芯片连接，并且通过GPIO接口把处理结果通过A/D转换把数字型号通过电压的形式反馈给控制电路。程序代码采用C语言编写并进行汇编，控制程序具有极高的执行效率、稳定性、可移植性。且具有较强的可扩展性，具备可扩展的CANBUS通讯接口。

利用光敏电阻在不同照度下的电阻变化原理，通过ATMEGA328P-PU程序的模拟量接口输入电压，从而分析出照度的强弱。

（2）硬件设计。1）光线强度监控电路。光敏电阻一端接+5VDC，一端接在ATMEGA328P-PU的模拟量输入口。ATMEGA328P-PU内部采用C语言编写的电压识别程序，每0.1S采集一次光线照度数据。程序比较后通过数字量输出端子输出电压驱动远近光灯驱动电路，从而起到调节远近光的作用；2）ATMEGA328P-PU单片机。ATMEGA328P-PU是整个系统的控制核心。它负责把光线传感器、人体传感器、远近光灯驱动电路、灯光强度传感器以及外围辅助电路连接到一起，形成一个有机体系。通过C语言编写的逻辑控制程序、PID程序智能控制远近光灯切换、灯光强度等安全辅助功能。单片机选用美国爱特梅尔公司的ATMEGA328P-PU为核心的单片机。该单片机主要功能：高性能、低功耗；采用先进的RISC体系结构；高耐力非易失性内存段；内部校准振荡器；外部和内部中断源；6个睡眠模式：空闲，ADC降噪、电源保存、关闭、待机状态、待机扩展；输入输出端子23个；模数转换器输入数8个；速度20MHZ；程序存储器容量32KB；电源电压最小1.8VDC、最大5VCD；闪存容量32KB；选择这款单片机作为汽车灯光智能控制系统的主控芯片，一方面是满足需求实现功能；另一方面由于系统采用C语言编写并支持上传和下载功能，便于系统的开发和升级；3）灯光驱动电路。该电路采用放大电路和继电器组成。由于继电器驱动电路为3VDC，ATMEGA328P-PU的数字量输出端子不能直接驱动。所以ATMEGA328P-PU的数字量端子输出的电流驱动放大电路，通过放大电路驱动继电器。

4 结束语

本设计结合我国汽车灯光控制发展的的实际情况，研究设计开发具有较高稳定性和可靠性， 成本低廉的灯光智能调节装置。该装置由传感器对汽车灯光、人体进行检测，单片机对数据进行分析处理并输出， 从而对汽车灯光进行智能化控制， 可广泛应用于汽车制造及改装企业。

参考文献：

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[4]戚金凤.汽车灯光智能控制系统的研究[J].科技资讯，2014（18）：9-10.

基金项目：2015江苏省大学生创新创业训练项目，项目编号：201513137005Y

作者简介：庞敬礼，江苏赣榆人，讲师。