前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的单片机下汽车灯光控制系统设计探析，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要：文中介绍以80C52单片机作为控制核心的汽车灯光控制系统的设计方法及过程。利用超声波测距模块获得前方障碍物的距离数据，在单片机控制下实现自动切换远近光灯的操作；根据光敏电阻检测的环境光照度信息，在光照不足时自动打开前照灯。该系统除了具有远近光灯自动切换的功能之外，同时还包含汽车灯光控制系统中必备的基础功能，如转向灯、刹车尾灯及报警灯闪烁等。
关键词：灯光控制；单片机；超声波测距；光敏电阻；自动控制；LCD1602
0引言
改革开放以来，我国城市及道路交通的建设飞速发展，汽车的使用日益普及。随之而来的道路交通安全问题日渐凸显，其中大部分交通事故发生在夜间，是因为夜晚光照不足，视野受限，特别是在会车时由于对方来车开启了远光灯而引发交通事故的数量不断增多[1]。因此，为了对汽车的安全行驶起到更好的保障作用，要求汽车灯光控制系统不仅能够在夜间起到基本的照明作用，在行车过程中给予后方车辆必要的安全提示信息，同时还应具备自动开启及切换灯光的功能，即汽车的智能化照明[2-3]。可见，设计实现一套功能完善的汽车灯光控制系统对减少交通事故，保障人车安全具有重要意义。以往传统的汽车灯光控制系统采用手动方式切换远近光灯，这将导致驾驶者忘记切换或者操作不熟练等人为因素的交通事故发生。本文介绍的汽车灯光控制系统以80C52单片机作为主要的控制核心，包括控制开关电路、输入光线检测电路和超声波测距电路、输出调光控制及开关控制电路等模块。系统利用超声波测距方式获得汽车与前方障碍物的距离数据，输入到单片机主控单元，在单片机控制下自动切换远近光灯。单片机根据以光敏电阻为核心的光照检测电路提供的光照度信息，在光照不足时自动打开前照灯。同时，系统还利用LCD1602液晶作为显示器，显示光检测输入电路及超声波测距输入电路测得的光照度和距离信息，提高系统的人机交互性。
1系统硬件设计
1.1系统整体设计方案。本系统以80C52单片机为核心，由控制开关电路、光检测输入电路、超声波测距输入电路、调光控制输出电路、开关控制输出电路、时钟电路和复位电路等模块组成，其系统组成如图1所示。电路总开关用于控制整个灯光系统的启动，单片机根据光检测输入电路获取的光照度信息在光照不足的情况下控制开关输出电路自动打开前照灯；利用超声波测距模块获得汽车与前方障碍物的距离数据，当距离小于预先设置的数值时控制调光输出电路，将远光灯自动切换为近光灯，反之亦然。其中，主控单元选用STC89C52RC单片机，该芯片拥有40个引脚、4个8位的I/O口、8位CPU以及系统可编程FLASH，能够满足汽车灯光控制系统的基本要求。
1.2主要电路模块设计。1.2.1光检测输入电路。本系统通过光检测输入电路完成对环境光照度的检测、采集，其电路结构如图2所示。该模块主要由模/数转换芯片ADC0832与光敏电阻构成[4-5]，其中的光敏电阻对光线十分敏感，其阻值随着光照度增强而迅速降低[6]。因此，环境光线变化引起流经光敏电阻电流的改变，这种连续变化的模拟量输入到ADC0832转换为数字量后通过D0与D1口输出给单片机。此处，D0，D1用于实现ADC0832与单片机的通信，A/D模块的启动及通信模式由单片机输出信号来控制。1.2.2超声波测距输入电路。超声波测距输入电路主要由HC-SR04超声波传感器构成，实现对行车过程中汽车与前方障碍物距离的采集，HC-SR04对于4m以内的距离能够精确测量，精度达5mm，并且测量角度[7]达到20°，能够满足汽车灯光控制系统的应用。HC-SR04超声波测距模块电路组成如图3所示。图中2号引脚（TRIG）为触发控制信号输入端，3号引脚（ECHO）为回波信号输出端，分别与单片机P2.6，P2.7I/O口相连。HC-SR04由TRIG口输出高电平，经过换能器发射40kHz的脉冲信号，单片机通过P2.7I/O口接收来自ECHO引脚高电平的持续时间，经换算得到距离信息[8-10]。1.2.3电源开关电路。本系统的电源开关设计比较简易，主要由一个6脚自锁开关和一个DC2.1连接器组成，电路原理如图4所示。DC2.1连接器有3个接线端子，2，3两个端子内部是相连的，均为地端，剩下一个为电源端，与自锁开关SW1相连。1.2.4汽车灯光电路及电阻选择。根据汽车灯功能、安装位置及控制方式的不同，分别设计了远近光灯、转向信号灯、危险报警灯以及刹车灯等4种灯光控制模块[11]。灯光控制电路中采用发光二极管模拟各种形式的汽车灯，当发光二极管中流经的电流为3～10mA时即可发光，点亮时的压降在1.7V左右，电流越大，灯光越亮。因此，可根据不同灯光应用需求对与发光二极管相连的电阻进行选择。这里选用1kΩ电阻串联LED模拟远光灯，10kΩ电阻则用于连接模拟近光灯的LED，4个2.2kΩ电阻分别用于串联2个白色LED作为转向信号灯以及2个红色LED的刹车灯，5.1kΩ电阻用在黄色LED组成的报警灯电路中。系统的全电路原理如图5所示。图5中：M1是一个三位钮子开关，用于实现对转向信号灯的控制；按键S5，S6分别用于模拟汽车危险报警开关和刹车控制。
2软件设计
系统软件设计部分采用KeilC51进行程序的编写及调试，实现对汽车灯光的自动控制，包括远近光灯切换、打开转向信号灯、开启危险报警灯及刹车灯等功能。整个系统的软件流程如图6所示。系统开启之后，首先对各模块电路进行初始化，通过按键手动设置距离和光照度的临界值，与超声波传感器模块及光检测电路获得的信息一起传递给单片机主控电路进行数据处理。（1）光检测输入电路检测环境的光照度信息，按照模拟系统设定，若光照度低于20%，进一步根据超声波测距输入电路测得的距离控制开启远、近光灯，即当测试距离小于0.75m时，打开近光灯；否则开启远光灯。（2）灯光的手动控制部分：M1用于模拟转向控制开关。当M1向左推，左信号灯点亮；向右推，右信号灯点亮；处于中间，左右信号灯都不亮。按键开关S5按下时，报警灯闪烁；S6按下时点亮刹车灯，松开时刹车灯熄灭。
3系统测试
完成硬件焊接及程序编写之后，对本设计的汽车灯光控制系统的工作情况进行模拟测试。（1）接通电源，手动设置距离和光照度的临界值，并通过液晶显示屏监测设置数据。调节周围光线模拟光照度的变化，同时认为改变超声波传感器前方障碍物的距离，显示屏上将实时显示实际光照度及障碍物距离数值，并在设置范围内控制开启对应灯光，实现远近光灯自动切换。（2）手动测试M1，S5，S6对转向信号灯、危险报警灯以及刹车灯的控制效果，结果表明该汽车灯光控制系统实现了相应的功能，满足设计要求。
4结语
本文介绍一款基于80C52单片机的汽车灯光控制系统的设计方法，并对系统中各主要模块电路进行了详细分析。最后，通过模拟测试证明该汽车灯光控制系统除了具有传统汽车灯光控制系统的转向灯、刹车尾灯及报警灯闪烁等基础功能以外，还增加了自动切换远近光灯、自动打开前照灯等特点，功能较完善，在理论研究及实际应用方面具有一定的参考价值。
作者:覃凤 曹美媛 周莹 张宇豪 单位:广东理工学院电气与电子工程学院
