汽車前照燈照明自動(dòng)控制裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉洋明　劉大誠

【摘 要】隨著汽車保有量的不斷增加，交通事故及因交通事故造成的人身傷亡也急劇上升。在這些交通事故當(dāng)中，因在會(huì)車時(shí)未及時(shí)變光而造成對(duì)方駕駛員眩目而引發(fā)的交通事故時(shí)有發(fā)生。本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種汽車前照燈照明自動(dòng)控制裝置，當(dāng)夜晚行車遠(yuǎn)光燈打開時(shí)，系統(tǒng)能通過光檢測(cè)輸入模塊察看前方是否有相對(duì)行駛車輛，若有則自動(dòng)啟動(dòng)光控制輸出模塊，關(guān)閉遠(yuǎn)光并打開近光。這種裝置能很好地解決傳統(tǒng)方式下手動(dòng)變光延遲時(shí)間長(zhǎng)和駕駛員因頻繁手動(dòng)變光而分散注意力等問題，從而大大減少事故的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】前照燈；遠(yuǎn)近光；變光；自動(dòng)控制

1 研究背景

汽車前照燈尤其遠(yuǎn)光燈發(fā)出的光很強(qiáng)，它雖然會(huì)給司機(jī)夜間行駛的安全行車提供保障，但同時(shí)給迎面行駛的機(jī)動(dòng)車駕駛員帶來刺眼的強(qiáng)光，從而可能引發(fā)交通事故。為了對(duì)這類道路交通事故進(jìn)行預(yù)防，《中華人民共和國道路交通安全法實(shí)施條例》規(guī)定，夜間會(huì)車應(yīng)當(dāng)在距相對(duì)方向來車150m以外改用近光燈，在窄路、窄橋行駛以及與非機(jī)動(dòng)車會(huì)車時(shí)應(yīng)當(dāng)使用近光燈。若在探明路況或者對(duì)向車道有來車的情況下，此時(shí)應(yīng)提前150m將遠(yuǎn)光燈切換為近光燈[1]。但現(xiàn)實(shí)中很多駕駛員經(jīng)常使用遠(yuǎn)光會(huì)車，而且這種違規(guī)操作很難予以監(jiān)督，這跟駕駛員的素質(zhì)有一定關(guān)系；但另一方面，由于頻繁的變光操作給駕駛員在駕駛過程中增加負(fù)擔(dān)，以及在做變光操作時(shí)引起方向不穩(wěn)也存在交通隱患[2]。

中國汽車技術(shù)中心的調(diào)查研究表明，夜間行駛距離約占總行駛距離的20%，但事故死亡率卻占50%以上。在彎道上的事故多于直道，除超車不當(dāng)?shù)脑蛑?，最大因素是錯(cuò)誤使用遠(yuǎn)近光，從而導(dǎo)致能見度不足，進(jìn)而發(fā)生車禍。由于會(huì)車時(shí)遠(yuǎn)近光的變換全憑駕駛員的安全意識(shí)和自身素養(yǎng)，因而也會(huì)帶來很多不確定因素。為此，研究設(shè)計(jì)汽車前照燈遠(yuǎn)近燈光的自動(dòng)控制是非常有必要和有應(yīng)用價(jià)值的，它能盡可能地降低交通事故發(fā)生的機(jī)率，是對(duì)夜間道路交通事故的有效預(yù)防。

目前在汽車前照燈的遠(yuǎn)近光控制上，汽車生產(chǎn)廠家大多設(shè)計(jì)為手動(dòng)轉(zhuǎn)換控制，即人工手動(dòng)操作。自動(dòng)操縱變換遠(yuǎn)近光一般在高檔車上才會(huì)裝配，而且配件價(jià)格高昂，不適宜在中低檔車輛上加裝和改裝，所以這種裝置在汽車前照燈照明自動(dòng)控制的改裝方面有一定的市場(chǎng)空間。關(guān)于汽車前照燈遠(yuǎn)近光自動(dòng)控制方面，前人也研究并制作了相應(yīng)的電子產(chǎn)品。但由于其靈敏性、穩(wěn)定性、可靠性方面存在一定的缺陷，因而沒能普及開來。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的汽車前照燈照明自動(dòng)控制裝置，采用自動(dòng)變光技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛在會(huì)車時(shí)自動(dòng)切換遠(yuǎn)近光的功能，這樣它既不干擾會(huì)車時(shí)對(duì)方的駕駛，又能減輕駕駛員的操作負(fù)擔(dān)，提高照明不良路面的行車安全性。

2 汽車前照燈遠(yuǎn)近光自動(dòng)控制裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 設(shè)計(jì)方案

圖1 系統(tǒng)框圖

本裝置主要包括如圖1所示4個(gè)組成部分：光線檢測(cè)輸入模塊、主控模塊、控制開關(guān)模塊、光控制輸出模塊?？刂崎_關(guān)電路置于汽車前照燈遠(yuǎn)光開關(guān)上，當(dāng)遠(yuǎn)光燈打開時(shí)即啟動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)工作。當(dāng)對(duì)面有車時(shí)其燈光被光檢測(cè)輸入電路捕獲后，電路會(huì)向單片機(jī)發(fā)送有效高電平，單片機(jī)檢測(cè)到有效信號(hào)則通過光控制輸出電路使前照燈自動(dòng)變?yōu)榻?；否則繼續(xù)檢測(cè)輸入的信號(hào)。

2.2 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

本設(shè)計(jì)選用STC89C52單片機(jī)，它接受傳感器傳來的信號(hào)，然后將接收到的信號(hào)經(jīng)過處理后送給輸出端。當(dāng)前方的燈光強(qiáng)度達(dá)到傳感器能識(shí)別的數(shù)值時(shí)，它會(huì)把被測(cè)物理量作為輸入?yún)?shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入；經(jīng)過單片機(jī)處理后對(duì)控制電路進(jìn)行控制，從而達(dá)到自動(dòng)控制目的。

光檢測(cè)輸入電路中的光電傳感器可以選用光敏電阻、光電池或光敏二（三）極管均可[3]。當(dāng)兩車在夜晚相遇時(shí)，遠(yuǎn)光燈的照度是偏低的；如果偏離主軸位置，因照射角度的變化其照度還會(huì)下降，所以光電傳感器的選取重點(diǎn)是其在微弱光線下的靈敏度和線性度。由于各種車燈的發(fā)射光譜均處于可見光范圍，故本設(shè)計(jì)采用光電池作為光電傳感器，它對(duì)可見光頻率的光譜響應(yīng)度好，同時(shí)光電池感光面積大，適合用于對(duì)低照度燈光的測(cè)量。

光控制輸出電路是要控制遠(yuǎn)近光的切換，而單片機(jī)是一個(gè)弱電器件，要把它用于大功率場(chǎng)合，要有采用功率驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)來銜接，本設(shè)計(jì)選擇了光電耦合繼電器驅(qū)動(dòng)，接到單片機(jī)的P1.5端口（如圖2所示）。

本設(shè)計(jì)選用的顯示器是LCD1602 工業(yè)字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊，采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中幾個(gè)編程常用的主要管腳分別是：寄存器選擇，讀寫信號(hào)線和使能端[4]。

3 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)及實(shí)物展示

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路為：光電池受到光照后，通過光檢測(cè)輸入電路向單片機(jī)的P2.2端口發(fā)送信號(hào)，單片機(jī)通過控制P1.3和P1.4實(shí)現(xiàn)變光輸出，此時(shí)遠(yuǎn)光燈滅近光燈亮。軟件設(shè)計(jì)流程如圖3所示，實(shí)現(xiàn)的實(shí)物裝置如圖4所示。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了一款主要應(yīng)用在中低檔汽車上進(jìn)行前照燈遠(yuǎn)近光自動(dòng)控制的裝置，它能夠通過光線檢測(cè)傳感器實(shí)現(xiàn)汽車夜間會(huì)車時(shí)的自動(dòng)檢測(cè)。當(dāng)行駛兩車會(huì)車時(shí)，將前照燈調(diào)為近光，會(huì)車過后又調(diào)為遠(yuǎn)光；在山區(qū)多隧道路段或照明不良道路行駛時(shí)，及時(shí)開啟前照燈以減少交通事故發(fā)生機(jī)率，提高夜間行車和照明不良路面行車的安全性，它是對(duì)夜間道路交通事故的有效預(yù)防。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉燕.夜間須正確使用遠(yuǎn)光燈[J].交通與運(yùn)輸，2015（6）：78.

[2]李建棟，隋文泉，余偉芬，陳鵬.汽車近遠(yuǎn)光燈自動(dòng)轉(zhuǎn)換及障礙預(yù)警系統(tǒng)的研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012（5）：61-63.

[3]鄒祖軍，馮進(jìn)良，郭奕辰，葛明達(dá).汽車大燈遠(yuǎn)近光自動(dòng)切換系統(tǒng)[J].2011（3）：20-22.

[4]趙亮.液晶顯示模塊LCD1602應(yīng)用[J].電子制作，2007（3）：58-59.

[責(zé)任編輯：湯靜]