车辆工程毕业设计(论文)-汽车前照灯防炫目控制系统设计【全套图纸】 .doc
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1、本科学生毕业设计汽车前照灯防眩目控制系统的设计 系部名称: 汽车与交通工程学院 专业班级: 车辆工程 学生姓名: 指导教师: 职 称: 实验师 The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of Cars Headlamps Prevent blindfold Control SystemCandidate:Specialty:Vehicle Engineering Class:B07-1Supervisor:Experimentalist Division. Heilongjiang Institute of Technology 黑龙江工
2、程学院本科生毕业设计摘 要随着社会的发展和人们生活水平的不断提高,人们对汽车的要求已不仅仅局限于性能、成本,而是越来越多的要求现代汽车更加安全,更加环保,更加人性化。而同时,新车款型也必须符合最新的规定,这就导致了新技术不断得到应用。作为汽车的三大安全件之一,汽车照明系统是最主要的主动式安全装置,对传统汽车照明系统的改进和创新也日益成为全世界汽车厂商研究的热点问题。为此,设计了以单片机为核心,实现汽车前照灯防炫目的系统的控制。 前照灯防眩目系统主要有硬件和软件俩部分组成。硬件部分主要有电位器,单片机和舵机。电位器的电阻值可以变化,可以当作信号。单片机是控制器,把电位器传来的信号转换成舵机能识别
3、的信号。舵机是执行器,它接收到单片机的信号后可以转动相应的角度。系统工作方式是电位器把信号传给单片机,单片机经过处理把信号转换后传给舵机。软件方面就是先把单片机的各个寄存器设置好,再把接受信号的AD口设置好,还有是控制舵机的PWM输出口。最后根据硬件把软件的各个程序段连接起来,使其正常工作。此设计中的介绍了基于STC12C4052AD单片机的汽车前照灯防炫目控制的设计。全套图纸,加153893706关键词:前照灯;防炫目;ST12C4052AD;舵机;调试 ABSTRACTWith the development of the society and the continuous improv
4、ement of peoples living standard, people on the requirements of the car has not only confined to performance, cost, but more and more requirements modern car safer, more environmental protection and more human. And at the same time, the new car should also must comply with the latest regulation, thi
5、s has led to a new technology to get the application. As the big three auto safety thing, automobile lighting systems is one of the main active safety device, to the traditional automobile lighting system improvement and innovation also has become a hot spot in the study of the world automobile manu
6、facturers. Therefore, the single-chip design as the core, and realize the automobile lamps glaring system control. The system is mainly a headlamp blinding hardware and software both parts. Hardware mainly potentiometer, SCM and steering gear. Resistance can change the potentiometer, can be as a sig
7、nal. A single chip computer is the controller, the signal conversion from potentiometer into steering gear can identify signal. The steering gear is the implementation, it receives SCM signal after can turn the corresponding Angle. The system is the signal potentiometer working way to microcontrolle
8、r, SCM processing after the signal conversion to the steering gear. Software is the first chip set, each register to receive signals mouth set good, and the AD is steering gear control PWM outlets. Finally, according to the hardware of software for each program link up, make its normal work. This de
9、sign is introduced STC12C4052AD based on the chip automobile lamps and glaring the design of the control. Key words: Headlamps ; Prevent Glaring; STC12C4052AD; Steering gear;Debugging 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 汽车自适应照明的产生11.2 自适应系统的功能及简介21.3 汽车自适应的系统的国内外发展21.4 课题主要研究的内容3第2章 系统整体方案设计42.1 需求分析42.2系统构成
10、52.3 系统计算理论基础5 2.4 本章小结6第3章 系统的硬件结构设计73.1 系统单片机的选择73.2 传感器电路设计103.3 系统舵机及电路的设计 123.4 自动变光模块的设计153.5 系统电源稳压电路16 3.5.1 7805芯片17 3.5.2 适配器的选择17 3.5.3电容183.6 本章小结19第4章 系统的软件结构设计20 4.1系统程序编写原理20 4.1.1 系统舵机程序20 4.1.2系统AD转换程序22 4.2主程序流程图244.3 本章小结25第5章 制作与调试26 5.1 硬件的制作26 5.1.1 焊接时布线及其注意事项26 5.1.2硬件的整体焊接29
11、 5.2 硬件调试305.2.1 单片机各口输出信号 305.2.2 电位计、舵机和光敏电阻的调试325.3 软件调试355.4 本章小结39结论38参考文献40致谢41附录42附录A 英文文献与中文参考译文42附录B 整机原理图48附录C实物效果图51附录D材料清单53附录E 源程序54第1章 绪 论1.1 汽车自适应照明的产生随着社会的发展和人们生活水平的不断提高,人们对汽车的要求已不仅仅局限于性能,成本,而是越来越多的要求现代汽车更加安全,更加环保,更加人性化。汽车生产商们也正在用更安全、更环保、设计更精美以及更省油料等优点来吸引用户。而同时,新车款型也必须符合最新的规定,这就导致了新技
12、术不断得到应用。作为汽车的三大安全件之一,汽车照明系统是最主要的主动式安全装置,对传统汽车照明系统的改进和创新也日益成为全世界汽车厂商研究的热点问题。因此,如何使汽车照明智能化,驾车更安全,更舒适就成为一个十分紧迫而又有重大现实意义的课题。传统的汽车照明系统主要由前照灯系统,信号照明系统,车内照明系统三大部分组成1。随着科技的进步,传统照明系统也经历了长足的发展,相应的交通法规也越来越健全,前照灯系统就经历了从最初的煤油灯到白炽灯,卤素灯到现在的气体放电灯的发展过程,信号照明系统从最初的手提煤油灯发展到现在普遍应用的LED信号灯,车内照明系统更是种类越来越多,越来越人性化。但是实际的使用中,传
13、统的前照灯系统存在着诸多问题。例如,现有近光灯在近距离上的照明效果很不好,特别是在交通状况比较复杂的市区,经常会很多司机在晚上将近光灯、远光灯和前雾灯统统打开;车辆在转弯的时候也存在照明的暗区,严重影响了司机对弯道上障碍的判断;车辆在雨天行驶的时候,地面积水反射前灯的光线,产生反射眩光等等。据统计,夜间事故中约有50发生在没有照明设施的黑暗道路上,道路照明越差,事故发生的可能性就越大。夜间事故占事故总数的331(虽然夜间出车率只占白天的15)。死亡人数则为50左右,对比致死率,白天事故为124,而夜间为33、7。夜间事故多发和高的致死率,其原因就是驾驶员的视力与白天相比约降低12。此外雨和雾也
14、会使视力下降,前窗玻璃脏得和水滴不仅使视力降低,还会使距离感失真,必须引起驾驶员的注意。欧洲汽车照明研究机构曾经就此作过专项调查,结果显示,欧洲司机们最希望改善的是阴雨天气积水路面的照明,排在第二位的是乡村公路的照明,接下来依次是弯道照明、高速公路照明和市区照明2。上述这些问题的存在,就使得研制一种具有多种照明功能的照明系统成为必要,并且这些功能的切换,出于安全上的考虑,必须是自动实现的。1.2 汽车自适应系统的功能及简介ALS具有弯道照明、自动水平调节、高速公路照明、乡间照明、城镇照明、恶劣天气照明和照明故障检测等功能。传统前灯的光线因为和车辆行驶方向保持着一致,所以不可避免的存在照明的暗区
15、。一旦在弯道上存在障碍物,极易因为司机对其准备不足,引发交通事故。ALS解决的方法是:车辆在进入弯道时,产生旋转的光型,给弯道以足够的照明。城市中道路复杂、狭窄,传统前照灯近光因为光型比较狭长,所以不能满足城市道路照明的要求。ALS在考虑到车辆市区行驶速度受到限制的情况下,可以产生比较宽阔的光型,有效地避免了与岔路中突然出现的行人、车辆可能发生的交通事故3。阴雨天气,地面的积水会将行驶车辆打在地面上的光线,反射至对面会车司机的眼腈中,使其目眩,进而可能造成交通事赦。ALs可使前灯发出特殊光型,减弱地面可能对会车产生眩光的区域的光强。汽车信号灯产生故障后不易被司机发觉,但却极易造成交通事故,AL
16、S可以在上路之前对所有车灯进行检测,及时通知司机,行驶过程中出现的故障也同样能够检测报警。采用ALS后,即使在各种复杂和困难的情况下,汽车都能自动地提供最佳的照明。这样驾驶人员能有更多的时间和精力正确地判断驾驶的情况并及时采取合适的措施,从而在很大程度上排除了现存的某些危险,使安全、舒适地行车真正成为可能6。1.3 汽车防眩目国内外发展状态及趋势随着科学技术的发展,全世界汽车工业的研发部门都在努力开发智能化的辅助驾驶系统。在汽车照明方面人们也在开发智能的汽车照明系统,即自适应照明系统,它包括自适应前照灯系统AFS、改进的信号照明和车内照明控制三部分。其中最重要的是AFS,各太公司的研究重点也都
17、放在AFS上,AFS是EUREKA的1403号项目,欧洲的汽车公司、车灯公司和光源公司共同承担了这个项目,美国和日本的一些公司也参与了此一项目。2003年意太利玛涅蒂马瑞利车灯公司首次在汽车上安装了动态调节灯,为自适应前照灯系统莫定了基础。2006年该公司首次投放了自适应前照系统(AFS)前灯7。2005年该公司开始大量生产采用具有光效高、节能、寿命长等特点的发光二极管技术的后车灯。德国HelIa公司智能化前照灯系统也正在研发当中Hella运用高压气体放电集成远光的双氙气前照灯批量生产已经成热在此基础上,动态转弯灯是智能化前照灯系统的一个重要组成部分,这项新技术将极大的提高驾车的安全性和舒适性
18、。1.4 课题的主要研究内容汽车自适应照明系统是综合利用机电一体化技术、控制技术和传感器技术,使传统的汽车照明系统智能化,能根据不同的路面状况、不同的行车状态以及天气状况作出自适应性的照明调整11。 本课题借鉴了当前国际和国内在这方面的技术经验及其设计思想,设计基于STC12C5052AD单片机的汽车自适应照明系统。主要研究工作包括以下几个方面:1.广泛参阅国内外汽车智能照明系统的研究、发展及应用现状,设计出可行的汽车自适应照明系统整体架构并作出相应的需求分析及可行性分析。2.系统硬件电路设计制作,执行机构设计以及传感器的选择分析,实现非总线控制系统对车辆信号的采集,执行机构的控制和诊断系统的
19、控制。第2章 系统整体方案设计2.1 需求分析在第一章绪论中已经提到夜间是交通事故多发时间,而由于照明问题引起的事故更是占到了夜间事故的50以上,且夜间事故致死率很高,达到了50,是白天事故的2倍。可以说,自从第一辆汽车诞生阻来,安全一直是一个至高无上的主题,是人们永远放在第一位的,由此必然产生刑能够在很大程度上减少夜间事故的自适应照明系统的刚性需求12。因此,只要系统是可靠的,实用的,就能够获得市场的青睐。根据欧洲汽车照明研究机构曾经就此作过的专项调查,欧洲司机们最希望改善的是阴雨天气积水路面的照明,排在第二位的是乡村公路的照明接下来依次是弯道照明、高速公路照明和市区照明。因此,综合国内外研
20、究发展状况系统的功能构成主要是车身纵倾调光,系统能够根据车辆负载和加速度的变化自动阑整前照妇的投射俯仰角度,确保其投射高度在台遣的范围内,既达到良好的照明效果,又不会对迎面车辆的司机造成眩目。图2.1车身纵惯对照明产生的影响2.2 系统构成1、ALS通过获取前后车身与悬架间的车身高度传感器提供的信号,通过步进电机对灯光进行实时控制,实现车身纵倾调光的功能。后轴高度传感器前轴高度传感器信号处理器ECU(电控单元)驱动电路驱动电路舵机舵机车灯LIN总线车灯 2.2 系统结构示意图2.3 系统理论基础车身纵惭调光是采用安装在车体前后桥中部的两个车身高度传感器,获取前轴和后轴的高度变化量,并依据轴距计
21、算车身纵倾角度。车身纵倾角度的变化量,就是前灯光大连理工大学硕士学位论文轴角度的变化量,通过调光电机的运作,反向调整此角度变化,就可以使光轴回复到原先的状态,保持水平,如图2.9所示13:图2.3 车身纵倾角图中,L表示前后轮轴距,dHf表示前轮高度变化,dHr表示后轮高度变化,a为车身倾角,从图中就可以看出:a=tan一(dHrdHf)L) (2.3)由于悬架是不停振动的,频率、幅度变化都很大,但ALS需要的是因车身载荷和车身加减速导致的近稳态变化量,而并非随着路面不平度、轮胎受力、车辆侧倾等引起的瞬态变化。因此,系统设置了滤波器,滤掉小的干扰,并采用多次求平均值的方法来使采集到的变化量趋于
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