淺談汽車信號(hào)燈應(yīng)用現(xiàn)狀及改進(jìn)方法

周川棟 李芹銳 張琳玲 劉啟

摘 要：汽車作為一種重要的交通工具，人們從沒(méi)有停止對(duì)它的各方面的研究。對(duì)于汽車來(lái)說(shuō)，信號(hào)燈是協(xié)調(diào)交通，避免事故的一個(gè)最好的方法。傳統(tǒng)的汽車信號(hào)燈控制器設(shè)計(jì)已經(jīng)有很多特點(diǎn)，但其電路較復(fù)雜且功能較單一，在處理復(fù)雜的問(wèn)題方面還是不盡如人意。本文就汽車信號(hào)燈的應(yīng)用現(xiàn)狀分析提出改進(jìn)方法。

關(guān)鍵詞：汽車；信號(hào)燈；現(xiàn)狀；設(shè)計(jì)；改進(jìn)方法

Abstract：as an important means of transportation，people have never stopped researching on all aspects of automobiles.For cars，signal lights are one of the best ways to coordinate traffic and avoid accidents.The traditional design of signal lamp controller has many characteristics，but its circuit is complex and its function is simple.In this paper，an improved method is proposed for the analysis of the application status of automobile signal lights.

Key words：car，signal lamp，current situation，design，improvement method

引言：汽車作為運(yùn)輸、代步的交通工具，道路上的安全非常重要，例如汽車的轉(zhuǎn)向信號(hào)燈系統(tǒng)，就是為保證汽車在行駛時(shí)給行人和車輛做出行駛方向、危險(xiǎn)、故障等信號(hào)提示，避免意外事故發(fā)生。但是現(xiàn)在許多車主都喜歡改裝車輛，特別是燈光系統(tǒng)，變得更炫麗和富有個(gè)性。可是為了改裝的便捷，往往只更換燈具而沒(méi)有相應(yīng)的控制配件，導(dǎo)致和原車上的控制元件往往都不配套，燈光系統(tǒng)工作變得不穩(wěn)定和容易出現(xiàn)故障，這既影響正常使用又有安全隱患。

一、汽車信號(hào)燈應(yīng)用現(xiàn)狀

目前汽車信號(hào)燈所使用的光源主要為白熾光源，此外也出現(xiàn)了一些新光源，如發(fā)光二極管（LED）光源和低壓放電（LPD）光源等，它們的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了汽車信號(hào)燈的一次飛躍。隨著汽車燈具技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)F自由面反射鏡技術(shù)開(kāi)始用于信號(hào)燈的設(shè)計(jì)，反射鏡決定燈具的配光性能，而配光鏡（透光鏡）可以制成透明無(wú)紋的，僅起保護(hù)光源的作用。這種結(jié)構(gòu)使燈具變薄、變淺成為可能。

二、汽車信號(hào)燈的組成及設(shè)計(jì)

汽車信號(hào)燈控制系統(tǒng)包括軟硬件兩部分，硬件主要包括電源、主機(jī)、前后控制器、文字顯示等，軟件用匯編編寫(xiě)，包括信號(hào)燈控制、故障掃描、故障提示、故障替代等模塊。信號(hào)燈系統(tǒng)，各信號(hào)燈控制開(kāi)關(guān)使用車載12V電源。單片機(jī)、電子器件和輸入到單片機(jī)的各控制信號(hào)采用5V電源。5V電源由12V電源經(jīng)專用集成穩(wěn)壓塊獲取。汽車車身和汽車電源的負(fù)極相通，故上述元件的負(fù)極均接電源負(fù)極或車身。

三、汽車信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制

汽車上的信號(hào)燈有：轉(zhuǎn)向燈（左前燈、右前燈、左后燈、右后燈，儀表盤(pán)上的二個(gè)指示燈）及夜間示寬燈等。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎、剎車、?？繒r(shí)，轉(zhuǎn)向燈發(fā)出不同的信號(hào)；夜間，則點(diǎn)亮示寬燈。汽車轉(zhuǎn)彎或?？繒r(shí)，相應(yīng)的信號(hào)燈要發(fā)出閃爍的燈光信號(hào)，目前國(guó)內(nèi)廣泛使用電熱式閃光器產(chǎn)生閃光信號(hào)。閃爍頻率在50～110次/min，但是一般控制在60～95次/min之間。閃光器是通過(guò)調(diào)節(jié)鎳鉻絲的拉力和觸點(diǎn)的間隙來(lái)滿足頻率要求的，燈泡功率的大小也會(huì)影響閃爍頻率。因此在更換閃光器或燈泡時(shí)調(diào)整比較困難。同時(shí)，系統(tǒng)沒(méi)有故障檢測(cè)，駕駛員無(wú)法知道車外的轉(zhuǎn)向燈及示寬燈是否點(diǎn)亮，從而影響行車安全。針對(duì)以上情況做出相應(yīng)解決對(duì)策

1.分頻器的軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的1KHz和1Hz頻率的時(shí)鐘是由系統(tǒng)50MHz時(shí)鐘分頻而來(lái)的，系統(tǒng)時(shí)鐘先分別經(jīng)過(guò)一個(gè)100Hz和500Hz的分頻器分頻成1KHz的時(shí)鐘，再經(jīng)過(guò)一個(gè)1000Hz的分頻器得到1Hz的時(shí)鐘。1KHz主要提供給按鍵掃描和4位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示用，1Hz主要提供給數(shù)碼管計(jì)時(shí)和LED提示燈閃爍用。

2.?？坑?jì)時(shí)電路軟件

當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到汽車?？啃盘?hào)時(shí)，計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，直到檢測(cè)到汽車停止?？啃盘?hào)，計(jì)時(shí)結(jié)束，等待進(jìn)入下一次停靠計(jì)時(shí)。計(jì)數(shù)器1Hz的信號(hào)由FPGA的時(shí)鐘50M分頻產(chǎn)生。?？坑?jì)時(shí)電路軟件設(shè)計(jì)流程圖及仿真波形如圖1所示。

3.車輛前部信號(hào)燈的控制

車輛前部信號(hào)燈的控制見(jiàn)圖2（a）為整體連接圖，參考普通轎車各信號(hào)燈功率，倒車燈和轉(zhuǎn)向燈額定功率為21W，電阻為7Ω，汽車電源峰值15至16V，16V時(shí)電流為2.3A，普通光耦無(wú)法滿足需求，故使用固態(tài)繼電器控制各信號(hào)燈，固態(tài)繼電器由受單片機(jī)控制的三極開(kāi)關(guān)管控制。控制電路見(jiàn)圖2（b）。

4.車輛前部信號(hào)燈故障采集電路設(shè)計(jì)

三極管A控制繼電器，單片機(jī)輸出“1”時(shí)，該三極管導(dǎo)通，繼電器接通將電源輸送至對(duì)應(yīng)信號(hào)燈；故障檢測(cè)由三極管B控制，單片機(jī)對(duì)其輸出“1”，且相應(yīng)信號(hào)燈電路工作正常時(shí)，輸出到單片機(jī)的值為“1”；而工作電路出現(xiàn)斷路或因短路導(dǎo)致保險(xiǎn)絲熔斷圖1硬件系統(tǒng)整體布局圖132015.24設(shè)計(jì)與研發(fā)時(shí)，對(duì)單片機(jī)的輸出值為“0”。電路見(jiàn)圖2（c）。

5.弊端改進(jìn)方法

因?yàn)閱纹瑱C(jī)與后信號(hào)燈距離過(guò)遠(yuǎn)易受干擾，信號(hào)傳輸易失真。解決方法包括以下三種1.通過(guò)加入屏蔽線抗干擾；2.調(diào)低通訊時(shí)傳送頻率，減少失真3.采用單片機(jī)控制車輛后部信號(hào)燈通訊。車輛信號(hào)燈系統(tǒng)故障的檢測(cè)采用三極管檢測(cè)。后信號(hào)燈的通訊采用模擬串行口的通訊方式。

結(jié)語(yǔ)：汽車的設(shè)計(jì)和制造除了滿足功能性、安全性、工藝性原則外，還應(yīng)綜合考慮成本的問(wèn)題。汽車信號(hào)燈的設(shè)計(jì)也不例外。汽車信號(hào)燈通過(guò)顯示不同的信號(hào)來(lái)告訴周圍的行車使者正在進(jìn)行的操作，以達(dá)到安全駕駛的目的。單片機(jī)的一次性編程芯片價(jià)格便宜，整個(gè)控制系統(tǒng)成本較低，在汽車工業(yè)中具有很好的推廣價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景

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（作者單位：1.四川省成都市西華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化

2.4作者四川省成都市西華大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院

3.四川省成都市西華大學(xué)電氣與電子信息學(xué)院）