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轿车智能灯光系统设计

  • 上传者:诸葛月月
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文档分类: 车辆工程

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关于本文

  • 本文标题:轿车智能灯光系统设计.docx
  • 链接地址:https://wk.sbvv.cn/view/17802.html
  • 内容摘要:毕业设计(论文)轿车智能灯光系统设计学院:工业自动化学院专业:姓名:指导老师:车辆工程学号:职称:教授中国&#183;珠海`二○二〇年五月诚信承诺书本人郑重承诺:本人承诺呈交的毕业设计《轿车智能灯光系统设计》是在指导教师的指导下,独立开展研究取得的成果,文中引用他人的观点和材料,均在文后按顺序列出其参考文献,设计使用的数据真实可靠。本人签名:日期:年月日轿车智能灯光系统设计摘要本次论文所设计的轿车智能灯光系统,是以AT89C51单片机技术为基础,做到能够模拟出轿车在行驶的过程中对灯光的智能控制。这个系统能够在不同的外界环境或者状况下,对轿车的灯光进行智能控制。例如,在我们夜间会车的时候,轿车的智能灯光系统是能够根据对面来车的灯光进行智能判断,然后自动地、及时地转换远光灯以及近光灯;白天行驶的时候,如果轿车行驶进入了隧道或者是地下停车场等这种光线不是很充足的地方时,轿车的近光灯能够做到自动开启;另外,如果在行驶的途中遭遇到了大雨天气,此时轿车的示廓灯能够做到自动开启。本次论文设计的系统是以优化轿车的传统灯光系统为主要目的,尽最大的可能减少我们驾驶员对灯光的操纵,然后可以做到非常有效地提升行车安全性,极大地降低了会发生事故的可能性,既保护了驾驶员和车上人员的人身安全,又保护了所有在车上的人员的财产安全。关键词:轿车远近光灯;示廓灯;单片机;智能控制;安全性CarintelligentlightingsystemAbstractTheintelligentlightsystemofthecardesignedinthispaperisbasedonAT89C51singlechipmicrocomputertechnologyandthencaimulatetheintelligentcontrolofthelightintheprocessofcardriving。Thissystemcanintelligentlycontrolthelightofthecarindifferentenvironment。ForexamplewhenwemeetatnighttheintelligentlightsystemofacarcanmakeintelligentjudgmentaccordingtothelightcomingfromtheoppositecarandthenautomaticallyandtimelyswitchthehighbeamlightandlowbeamlightwhendrivinginthedaytimeifthecarentethetunnelortheundergroundparkinglotandotherplaceswithiufficientlightthelowbeamlightofacarcandoselfInadditionifthereisheavyrainonthewaytheclearancelightofthecarcanbetuedonautomatically。Thesystemdesignedinthispaperistooptimizethetraditionallightingsystemofthecarasthemainpurposetominimizeourdrivemanipulationofthelightsandthenitcanbeveryeffectivetoimprovedrivingsafetygreatlyreducethepossibilityofaccidentsnotonlyprotectthesafetyofthedriverandthepeopleonthecarbutalsoprotectthepropertyofallthepeopleonthecaafety。Keywords:carfarandlowbeamlampclearancelampsinglechipmicrocomputerintelligentcontrolsafety目录1绪论11。1国内外研究现状11。2研究意义与目的32控制系统设计方案52。1轿车智能灯光系统52。2汽车车灯智能控制系统中的关键问题52。3系统的基本功能及工作原理62。3。1系统的基本功能62。3。2系统的工作原理62。4单片机选择72。4。1AT89C51简介72。4。2AT89C51结构说明93。系统的电路设计103。1系统各模块电路设计103。1。1时钟电路103。1。2复位电路103。1。3亮灯模块113。1。4光感应模块123。1。5雨滴感应模块134系统的软件设计与调试154。1系统软件流程图154。2系统调试17总结21参考文献:22致谢23附录24附录一24附录二251绪论1。1国内外研究现状国内研究现状:如今汽车灯光系统工作性能比传统的灯光系统性能提高了不少,这是能够很有效地改善驾驶员在夜间行车的光线问题。目前而言,现代汽车灯光技术也开始了不断的研发,这在汽车的智能灯光系统方面尤为显著,其发展的结果是能够让这个汽车的灯光更加的人性化、智能化,而且这对于提高汽车在行驶中的安全性,其作用是不可或缺的。采用了汽车智能灯光系统以后,驾驶员在视觉舒适性方面能得到更好的结果,视野范围也可以变得更加的宽广,进而令驾驶员行车安全性提高了很多很多,所以这也慢慢开始成为很多汽车企业或者生产厂商的共识。随着越来越多的人都开始加大了对汽车行驶安全性的重视,所以现在汽车智能灯光系统的配置使用也开始得到了越来越多驾驶员的喜爱。因此,目前我们的国内市场,已经开始有了比较多的整车厂商或者汽车企业在其高端车型上面都安装了智能灯光系统,例如日产新天籁、雪铁龙C5、大众迈腾等车型。不过也正是因为这个市场需求的逐步增加,我们国内汽车企业或者生产厂商以及相关的科技研发中心也开展了对这个汽车智能灯光系统技术的研究与开发。不过就这个技术层面上而言,我们国内的车企与海外的车企或者汽车生产厂商之间还是存在着不小的差距。据了解,我们国内的汽车零部件生产企业,有上海小糸和恒润科技等企业对轿车智能灯光系统进行了研究与开发。与此同时,国内的相关院校和相关科技研究所也有对轿车智能灯光系统技术进行研究与开发。国内的整车制造企业与及汽车零部件公司还没有研究开发出一款比较成熟的汽车智能灯光系统产品投放到汽车市场中去使用,其中主要原因是汽车的汽车智能灯光系统相对于这个汽车其他的主动安全系统来说,算是一个比较小的系统,我国车企以及汽车生产厂商没有投入太多的精力去进行开发研究。另外,在价格方面,汽车的智能灯光系统是传统的灯光系统的数倍,这可以说是国外企业的技术垄断造成了我国在汽车零部件市场的如此局面。因此,对汽车智能灯光系统的研究与开发应该得到我们国内车企和汽车厂商的重视。我们在这个汽车智能灯光系统领域,因为起步晚,发展慢,所以可以说还有很长的一段路要走。国外研究现状:现如今,技术的不断进步使得汽车行业的发展速度是日益加快,与之相应的是汽车行驶速度也开始逐渐变快。所以,既然车在往好的方面发展,那么驾驶员对车的要求肯定也是会提高的,尤其是在汽车的智能灯光方面,需要灯光系统提供更加有效的照明方式,需要灯光系统不断智能化。为了能够很好地解决灯光问题所导致的安全隐患,在很早以前,国外的车企就已经开始了对汽车智能灯光系统的研究与开发。早在一九八四年的时候,和现在AFS系统功能非常相似的汽车智能灯光系统就已经研发出来了,并且安装在了一些汽车上面。丰田汽车公司,早在上个世纪八十年代,就已经开始将具备了与此差不多功能的汽车雾灯配置在了其生产的MR2车型上。在经过对轿车智能灯光系统的不断深入研究,很多车企都在这个领域取得了较为丰硕的成果,与此同时,也有很多整车制造企业以及相关的汽车零部件厂商也都开始申请了许许多多的专利,在汽车的智能灯光系统方面进行了一次又一次的创新,并且大部分都拥有了属于自己企业的自主知识产权。而随着汽车企业与及相关的科技研究机构对汽车智能灯光系统的不断深入研发,他们都相继推出了自主研发的汽车智能灯光系统,并且把此个系统配置在了多种不一样品牌的车型上面。例如,汽车界响名号当当的日本丰田公司,在他的HARRIER车系上,就已经开始配置了自适应大灯系统。直到如今,汽车的这个智能灯光系统技术发展得可以说是越来越好,技术在不断地进步。举几个例子,很多品牌的高端车,都已经开始配置AFS系统,比如说有这个沃尔沃S90车型,还有这个雷克萨斯LS的车型。而且,在一些中低档车型上面也有配置了这个汽车智能灯光系统,比如我们大家都很熟悉的大众迈腾车型以及这个丰田皇冠车型。在不久的将来,将可以看到汽车的智能灯光系统技术会一步步地提高,功能也会逐步完善,将会看到有越来越多的汽车都能够安装上这个汽车智能灯光系统。目前来说,拥有着VARILIS系统的属于德国的海拉公司、拥有着AdaptiveHighbeamAssist系统的奔驰公司、拥有着AdaptiveHeadlightSystem系统的宝马公司以及拥有着MatrixLED前照灯系统的奥迪公司代表了现如今汽车智能灯光系统的最好和最新技术。其中,就智能前照灯系统而言,奔驰公司所拥有的与奥迪公司所拥有的相比,它们在技术方面而言,可以说是非常的相似。基本上,这两间公司都是应用了LED灯作为汽车前照灯系统光线的主要来源,然后相关的传感器又或者是摄像头会采集信号信息,再把这些信息传递给系统,系统就能够根据这些信号做出最为合理的判断。然后打开又或者关闭其中某一些的LED灯珠,又或者去调整某些LED灯的灯珠的亮度,这样就能够可以做到在给广大司机提供非常有效且适宜的照明环境的同时,还不会影响到其他道路的状况,这样可以非常有效地降低夜晚事故发生的概率,从而大大提高行车安全性。不过,就海拉企业研发的VARILIS系统而言,在功能的实现方面,其有许许多多的地方是和随动前照灯相似的。不同的是,VAEILIS系统为了可以让前照灯系统能够做到外输不一样的光线型号,它运用的是转动光源与透镜之间的遮光罩等技术,这样就能够符合我们驾驶员对汽车灯光覆盖范围的要求了。就目前而言,上面说的这四种汽车智能灯光系统的控制效果还是非常好的,在瞬息万变的道路状况下,基本都能够使驾驶员得到很好的视野范围,而且某些成熟的技术,已经开始应用在了他们各自公司的不同的车型上面。不过,由于这四种系统价格非常的昂贵,所以在很多普通的车型上还没有办法可以普及使用。1。2研究意义与目的现如今,汽车行业飞快地发展,其制造技术的进步也是非常明显。既然汽车的制造技术进步了,那么和这个汽车的行驶安全相关的问题,势必会成为大家茶余饭后讨论的重点。安全、节能、环保、舒适可以说是未来汽车行业发展的四大主题。因为交通事故而导致的人员伤亡和经济损失每年都在增加,为了降低发生交通事故的几率和降低经济损失的几率,有效地、安全地保护车上人员安全,汽车企业和汽车生产厂商必须采取相应对策,积极应对这些问题。汽车车灯智能控制系统设计有着不可替代的作用,因为它是属于主动安全方面的,因此为了周全地考虑这些安全问题,对车灯智能控制系统,它的研究与开发尤为重要。一个好的,智能的汽车灯光系统可以为驾驶员提供非常准确的前方路段的路段信息,让驾驶员不用过度地担心前方是何种状况,同时也可以让驾驶员在面对有可能出现的危险时,能够及时反应。这样的话,驾驶员既避免了受到伤害,还可以把车上财产的安全保护好,做到尽可能地降低损失。轿车智能灯光系统,是能够根据各式各样的传感器,对车辆行驶所处的的环境或状况进行合理的判断,做到灯光自动调节。本文主要是针对传统的灯光系统进行优化,把驾驶员经常容易忘记或者不能及时作出调整的灯光进行了改进,做到自动开启。比如当驾驶员会车忘记把远光灯切换回近光;行驶进入隧道或者地下停车场等光线不充足的地方而忘记开近光灯;下雨天忘记开示廓灯等;设计的系统对这些方面进行优化后,可以做到大大降低事故发生的几率。和美国、德国等西方工业制造强国相比,甚至与我们邻近的日本和韩国相比,在汽车工业方面,我国的起步还是比较慢的,在很多与汽车相关的传统技术和高新技术方面都与国外有着比较大的差距。而这个问题在轿车智能灯光系统这个领域表现得尤为明细。就目前而言,国外的各大汽车车企或者汽车生产厂商都有其专属的研究和开发汽车智能灯光系统的研究部门和开发部门,而且他们在该领域的技术日益成熟,在非常多的车型上面都有该系统的踪迹,他们先进的研究成果已经应用在了新车上。不过我国如今对轿车智能灯光系统进行专门研究和开发的厂商相对来说还是非常少的,而且我们在此领域的很多相关技术普遍都是借鉴国外的,又或者说是直接从国外引进,基本上我们还没有自主研发的汽车智能灯光系统。汽车灯光系统的智能化必定会是未来汽车灯光领域发展的一个趋势,加快我国对此系统的研究和开发的脚步,如果可以研发出一个有特色的、实用的、属于我们自己的汽车智能灯光系统,这样的话,不仅能够打破国外那些龙头车企或汽车生产厂商对汽车智能灯光系统技术的垄断局面,还可以趁这个机会打开这个汽车国际市场的大门,增加我们对汽车市场的占有率。所以说,轿车智能灯光系统的研究与开发,毫无疑问是能够为我国的汽车行业注入一股新鲜的血液,同时也是我国汽车灯光发展道路上强而有力的技术保障,而且,这对于我国汽车行业发展,具有着非常重要且深刻的意义。因此,我个人觉得,研究并开发轿车的智能灯光系统非常有必要。我们经常都能从新闻上面看到交通事故造成人员伤亡,而这些交通事故的发生因素是很多的。其中灯光就是一个很重要的因素,因为汽车行驶在路上,是需要我们驾驶员不断地留意状况并及时切换灯光的。就比如,夜间行车远近光要经常切换。而驾驶员却又很容易忘记或者及时使用正确的灯光,尤其是新手驾驶员上路时,经常会为了切换灯光而手忙脚乱,这样就很容易导致事故的发生。如果汽车拥有了一个智能的灯光系统,那么汽车就能自己根据状况从而自动切换合适的灯光,不用驾驶员进行手动切换,这样大大降低交通事故发生的概率。所以,我选择了这个题目进行研究,我认为我们轿车智能灯光系统的研发任务迫在眉睫。2控制系统设计方案2。1轿车智能灯光系统轿车智能灯光系统其实就是通过在车上配置各种各样的传感器,然后每当轿车行驶在一些特定的环境或者说状况下,可以不用人为判断,手动切换灯光,而是由汽车的智能灯光系统自己做出最为合理的的判断,最后再自动使用最为理想的汽车灯光。一句话概括就是轿车智能灯光系统主要是通过各式各样的传感器来对各种信号进行采集,然后对汽车照明系统进行最为合理的智能控制。这样做的话,可以很好地解决传统系统中没有办法进行调整照明角度的问题,也可以很好地解决司机不能及时地、有效地对车灯做出合理切换等问题。通过使汽车灯光智能化,从而可以为所有司机提供一种更为之有效而且更加智能的照明方式。这可以说是为广大驾驶员的人身以及财物安全,都提供了一份非常可靠以及有效的技术保障。本次设计,主要还是运用了AT89C51的技术来优化汽车灯光系统,使其更为之人性化以及智能化。本文主要是挑选了几个驾驶员经常需要用到,但是又很容易忘记去使用的照明方式来进行优化。比如说,夜间会车时,很多驾驶员就会忘记进行远近光的切换;很多驾驶员白天行驶进入光线不足的地方时,都不会去打开灯光,结果很容易造成车辆磨损或撞到异物等问题;还有就是下雨天的时候,驾驶员也会常常忘记打开雾灯或者示廓灯,这样很容易使得后方车辆没法留意到前方车况而造成交通事故。所以本文就是希望通过优化照明系统,从而降低交通事故发生的概率。2。2汽车车灯智能控制系统中的关键问题现如今,汽车生产量越来越高,为了使我们驾驶员的操作更为之简单,并且在行驶过程中驾驶员以及汽车的安全都更有保障,已经有比较多的汽车上面都开始配置了智能灯光系统。不过,每个汽车企业或者汽车生产厂商,其制造出来的汽车,在结构上面结构或多或少都会有不同的地方,所以对于这个智能车灯系统,就很难有一个非常统一的标准。而且,目前来看我们国家在汽车智能灯光系统的研究和开发方面,还没有到非常成熟的阶段,所以现在的汽车智能灯光系统还是不多不少都存在着一定问题。比如说这个功耗散热的问题,还有抗干扰能力等等。而且该系统的研发成本以及原料成本也是汽车智能灯光系统发展道路上非常大的阻碍。本次设计,主要还是采用AT89C51技术来完成。因为采用此技术完成这个智能灯光系统并不需要很高的成本,所以在性价比方面是可圈可点的,而且该系统的信号处理能力也是非常的出类拔萃。同时,这个系统的功耗还比较低。单片机技术是此系统最为重要的技术,然后再辅以了一些其他的技术手段,使得这个轿车智能灯光系统在能够实现比较准确的控制的同时,还能够在抗干扰能力方面表现得可圈可点。这样可以使得配置有此灯光系统的汽车更加智能化,如此一来符合汽车以后偏向智能化控制的一种发展势头。2。3系统的基本功能及工作原理2。3。1系统的基本功能本文设计的灯光系统主要有以下这三个功能:(1)远近光灯的自动切换:夜间行驶会车时,系统会自动根据检测到的光照强度,比如路灯或者对向来车的灯光,然后做出合适的判断,自动把远光及时地变为近光的状态,会车一结束,就会自动地及、时地恢复到远光状态。(2)近光灯的自动开启:每当驾驶员驾驶汽车进入隧道或者地下停车场等光线不足的地方时,他的视线往往都会受到突然变暗的影响,这样就很容易影响到司机的正常行驶,此时近光灯就会及时地自动开启;当行驶出了隧道或者地下停车场等地方,回到光线较为充足的地方时,近光灯就会及时地自动关闭。(3)示廓灯的自动开启:大雨天气,是会严重地影响到司机的驾驶视线的。所以如果行驶途中下起了大雨,那么驾驶员就很容易看不清前方路况以及车况,往往都会发生追尾意外。所以当检测到下大雨时,该系统就会自动开启示廓灯。2。3。2系统的工作原理本系统是在单片机的技术上,通过利用光敏传感器和雨滴传感器来判断车辆行驶的外界环境,把光敏传感器检测到的如阳光和灯光信号,雨滴传感器的雨滴信号等等,纷纷输送入单片机之中,然后单片机对这些信号进行智能的判断处理,最后发出命令来操纵车灯做出相应的调整,从而做到对车灯准确有效的操纵,避开了传统的那种人工手动操纵。下图是本系统的工作原理图。近光灯雨滴传感器光敏传感器模式转换按键远光灯AT89C51单片机示廓灯复位电路时钟电路图1工作原理图2。4单片机选择2。4。1AT89C51简介MCS51单片机,其实是一个系列的单片机的总称,这个系列的单片机呢,可以做到内核兼容,而这一系列的单片机都是有美国的Intel公司研究开发的。同时,“MCS51”也可以说是代表着这一整个系列单片机的内核。这个系列的单片机呢,在硬件结构方面是基本相似的,而且指令系统方面都是可以兼容的,其中就包括了8051。目前而言,单片机正努力地往低功耗、高性能、多品种的方向全面发展,最近这几年来,32位的单片机也已经是开始慢慢地变得更加实用。不过呢,因为这个8位的单片机在无论是性能还是价格上面都占着很大的优势,而且8位增强型的单片机在无论是在速度还是在功能上面,都完完全全可以挑战16位的单片机,所以到目前为止,8位单片机依然会是单片机的主流机型,同时完完全全能够满足本次系统设计的需求。无论什么样的车载电子系统的设计,它的微控制器都应该会是它一整个系统最为核心的部件,没有之一。而且,其性能的好坏是会直接影响着这一整个系统的运行效果。通常情况下,在选择这个车载的电子系统的微控制器的时候,都应考虑其类型、功耗、价格、产品生命力等。不过毫无疑问的是,微控制器的稳定性才是至关重要的,因为无论什么时候我们考虑的最主要的问题永远都是安全问题,如果不稳定,又怎么能够确保安全。AT89C51拥有着高可靠性,良好的实时性,快速的处理速度等多种优点。同时还拥有良好的兼容能力、高静态操作能力、反复擦写等能力。其引脚如图:图2AT89C51引脚另外,还有部分引脚功能如下图:图38051引脚功能2。4。2AT89C51结构说明本次这个系统的设计所采用的单片机是一个标准的40引脚的双列直插封装式的单片机。其中:(1)ALE:这是系统在扩展的时候,P0口是代表着8位数据线和代表着低8位地址线复用引脚,而且,ALE口是通过把P0口向外输送的低8位地址保存着,然后以此来达成低8位地址以及这些数据的分隔。由于这个ALE引脚是通过晶振16固定频率来向外输送正脉冲信号,所以它也可以被视为外部时钟又或者是外部定时脉冲来使用。(2):当这个有效的时候呢,此时肯定是低电平,然后就可以能够做到对外部ROM的读操作。(3):在外部程序存储器读ROM时,这个引脚此时是低电平的;而从内部程序存储器读ROM时,这个引脚此时是高电平的,此时甚至还可延伸至外部对ROM读操作。。(4)XTAL1和XTAL2:这两个引脚是外接晶体引线端的。当我们需要使用到这个内部时钟的时候,这两处引脚在石英晶体,又或者是微调电容上,都是可以外接的;如果是用在这个外部时钟的时候,那么就可以用在连接外部时钟脉冲信号上面。(5)T:如果输入了一个复位信号,而这个复位信号又可以延续到24个脉冲震荡周期以上呢,那么这个的高电平就是有效的,完全可以用来做到令这个单片机复位初始化。另外,P3口的各引脚还有着其他的一些功能,其第二功能如下图:图4P3口各引脚第二功能图3。系统的电路设计3。1系统各模块电路设计3。1。1时钟电路从根本上来讲,单片机其实可以算是一个较为繁杂的同步时序电路,而为了确保能够很好地实现这个电路的工作方式,这时候电路就会被一个时钟信号操纵,并在它的操纵下运行,而且这个时钟信号肯定是唯一的。一般来说,没有时钟电路就没有时钟信号,单片机工作时需要时钟信号,而时钟信号肯定得要由时钟电路产生。图3时钟电。。。
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