林紀剛 朱雯 房曉冰 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)

1.研發(fā)背景及發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)代生活對于汽車的使用越來越多，汽車給我們帶來便利的同時也帶來了交通事故。尤其是在夜晚行車，遠近光燈的使用不當(dāng)造成的交通事故時有發(fā)生。由于人們的不重視和在使用中存在誤區(qū)這是造成事故發(fā)生的主要原因。據(jù)統(tǒng)計車禍數(shù)據(jù)中夜晚車禍占60%以上，而在導(dǎo)致夜間車禍的非人為因素中，遠光燈眩目成為夜間車禍高發(fā)因素。夜晚行車遠光燈可使對面來車的司機暫時失明或出現(xiàn)炫目現(xiàn)象，這時就很容易發(fā)生交通事故。很多人不能正確的使用遠光燈，為了有效制止此類事故的發(fā)生我們設(shè)計出了“智能汽車LED矩陣大燈”。

2.系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)

本設(shè)計的硬件電路主要由光強傳感器電路、角度傳感器電路、單片機控制電路、LED矩陣大燈驅(qū)動電路等組成，系統(tǒng)組成框圖如圖所示。

圖一 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.硬件選擇及作用

3.1 電源模塊

本系統(tǒng)需要5V電壓給單片機和各傳感器模塊供電，利用LM2576降壓電源模塊將汽車蓄電池的12V轉(zhuǎn)換為5V。

3.2 主控模塊

該部分采用高性能、低功耗的處理器STM32芯片為核心控制器，該芯

片為汽車嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的ARM Cortex-M3內(nèi)核單片機。單通過檢測傳感器輸入的信息來執(zhí)行相應(yīng)的操作。光強度傳感器采集到的信號經(jīng)過電路轉(zhuǎn)換后寫入到單片機的A/D轉(zhuǎn)換器，單片機經(jīng)過分析后控制LED矩陣大燈部分點亮。

3.3 檢測部分

本系統(tǒng)利用光強度傳感器采集對面來車的遠近光燈的強度，利用角度傳感器采集車輛轉(zhuǎn)彎角度，利用速度傳感器采集車輛當(dāng)前車速，并將實時采集的數(shù)據(jù)傳送給單片機，由經(jīng)單片機分析調(diào)理并執(zhí)行相應(yīng)的動作。

3.4 MOSFET驅(qū)動部分

本系統(tǒng)利用MOSFET驅(qū)動調(diào)速原理設(shè)計的高頻柵極驅(qū)動電路。采用PC817光耦隔離單片機和負載驅(qū)動電路。根據(jù)系統(tǒng)調(diào)光的要求，選擇內(nèi)阻極低的N溝道場效應(yīng)管IRF540為驅(qū)動芯片。

4 工作過程

該系統(tǒng)運用STM32單片機構(gòu)成主控系統(tǒng)，通過汽車前方的光強度傳感器檢測對向來車的光強，當(dāng)檢測到對方來車且光強超過設(shè)定值時，傳感器將監(jiān)測到的信號傳給單片機，單片機處理后輸出控制信號給燈光控制模塊，驅(qū)動LED矩陣大燈部分點亮。通過車速傳感器檢測汽車當(dāng)前車速，當(dāng)車速超過一定值時，自動將近光燈轉(zhuǎn)為遠光燈。利用角度傳感器檢測車輛是否轉(zhuǎn)彎，當(dāng)檢測到轉(zhuǎn)彎時自動將車輛轉(zhuǎn)向角燈打開。實現(xiàn)燈光的智能控制，保證車輛行駛的安全。

5 市場及應(yīng)用

該系統(tǒng)前景非常廣闊，系統(tǒng)自動監(jiān)測對向來車并自動控制燈光強度，省去了人為操作，并且避免了人為的錯誤使用，大大增加了夜晚行車的安全性。并且該系統(tǒng)還有一些輔助功能，在車輛轉(zhuǎn)彎時，根據(jù)角度傳感器自動控制車輛兩側(cè)的輔助照明燈，彌補了轉(zhuǎn)彎時燈光的照明死角，也增加了行車安全。

[1]夏華.無線通信模塊設(shè)計與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā).1版.電子工業(yè)出版社;第1版 (2011年6月1日)

[2]楊百軍、王學(xué)春等編著.輕松玩轉(zhuǎn)STM32微控制器.電子工業(yè)出版社，2013

[3]李樹軍.機械設(shè)計.北京：科學(xué)出版社，2009【1】徐德鴻，電力電子系統(tǒng)建模及控制【M】.北京：機械工業(yè)出版社，2005

[4]康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)【M】.第四版.北京：高等教育出版社，2009

[5]曹振華、武杰、劉廣航，汽車原理與檢測技術(shù).第二版.電子工業(yè)出版社，2014