覃 鳳，曹美媛，周 瑩，張宇豪

（廣東理工學(xué)院 電氣與電子工程學(xué)院，廣東 肇慶 526100）

0 引 言

本文介紹的汽車燈光控制系統(tǒng)以80C52單片機(jī)作為主要的控制核心，包括控制開關(guān)電路、輸入光線檢測電路和超聲波測距電路、輸出調(diào)光控制及開關(guān)控制電路等模塊。系統(tǒng)利用超聲波測距方式獲得汽車與前方障礙物的距離數(shù)據(jù)，輸入到單片機(jī)主控單元，在單片機(jī)控制下自動切換遠(yuǎn)近光燈。單片機(jī)根據(jù)以光敏電阻為核心的光照檢測電路提供的光照度信息，在光照不足時自動打開前照燈。同時，系統(tǒng)還利用LCD1602液晶作為顯示器，顯示光檢測輸入電路及超聲波測距輸入電路測得的光照度和距離信息，提高系統(tǒng)的人機(jī)交互性。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 系統(tǒng)整體設(shè)計方案

本系統(tǒng)以80C52單片機(jī)為核心，由控制開關(guān)電路、光檢測輸入電路、超聲波測距輸入電路、調(diào)光控制輸出電路、開關(guān)控制輸出電路、時鐘電路和復(fù)位電路等模塊組成，其系統(tǒng)組成如圖1所示。電路總開關(guān)用于控制整個燈光系統(tǒng)的啟動，單片機(jī)根據(jù)光檢測輸入電路獲取的光照度信息在光照不足的情況下控制開關(guān)輸出電路自動打開前照燈；利用超聲波測距模塊獲得汽車與前方障礙物的距離數(shù)據(jù)，當(dāng)距離小于預(yù)先設(shè)置的數(shù)值時控制調(diào)光輸出電路，將遠(yuǎn)光燈自動切換為近光燈，反之亦然。

圖1 汽車燈光控制系統(tǒng)組成框圖

其中，主控單元選用STC89C52RC單片機(jī)，該芯片擁有40個引腳、4個8位的I/O口、8位CPU以及系統(tǒng)可編程FLASH，能夠滿足汽車燈光控制系統(tǒng)的基本要求。

1.2 主要電路模塊設(shè)計

1.2.1 光檢測輸入電路

本系統(tǒng)通過光檢測輸入電路完成對環(huán)境光照度的檢測、采集，其電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。該模塊主要由模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0832與光敏電阻構(gòu)成[4-5]，其中的光敏電阻對光線十分敏感，其阻值隨著光照度增強(qiáng)而迅速降低[6]。因此，環(huán)境光線變化引起流經(jīng)光敏電阻電流的改變，這種連續(xù)變化的模擬量輸入到ADC0832轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后通過D0與D1口輸出給單片機(jī)。此處，D0，D1用于實現(xiàn)ADC0832與單片機(jī)的通信，A/D模塊的啟動及通信模式由單片機(jī)輸出信號來控制。

圖2 光檢測輸入電路

1.2.2 超聲波測距輸入電路

超聲波測距輸入電路主要由HC-SR04超聲波傳感器構(gòu)成，實現(xiàn)對行車過程中汽車與前方障礙物距離的采集，HCSR04對于4 m以內(nèi)的距離能夠精確測量，精度達(dá)5 mm，并且測量角度[7]達(dá)到20°，能夠滿足汽車燈光控制系統(tǒng)的應(yīng)用。HC-SR04超聲波測距模塊電路組成如圖3所示。圖中2號引腳（TRIG）為觸發(fā)控制信號輸入端，3號引腳（ECHO）為回波信號輸出端，分別與單片機(jī)P2.6，P2.7 I/O口相連。HC-SR04由TRIG口輸出高電平，經(jīng)過換能器發(fā)射40 kHz的脈沖信號，單片機(jī)通過P2.7 I/O口接收來自ECHO引腳高電平的持續(xù)時間，經(jīng)換算得到距離信息[8-10]。

圖3 超聲波測距模塊接口電路

1.2.3 電源開關(guān)電路

同樣是在廣東省，9月28日，廣州互聯(lián)網(wǎng)法院正式掛牌成立。這是繼杭州、北京互聯(lián)網(wǎng)法院后，我國成立的第三家互聯(lián)網(wǎng)法院。

本系統(tǒng)的電源開關(guān)設(shè)計比較簡易，主要由一個6腳自鎖開關(guān)和一個DC2.1連接器組成，電路原理如圖4所示。DC2.1連接器有3個接線端子，2，3兩個端子內(nèi)部是相連的，均為地端，剩下一個為電源端，與自鎖開關(guān)SW1相連。

圖4 電源開關(guān)電路原理

1.2.4 汽車燈光電路及電阻選擇

根據(jù)汽車燈功能、安裝位置及控制方式的不同，分別設(shè)計了遠(yuǎn)近光燈、轉(zhuǎn)向信號燈、危險報警燈以及剎車燈等4種燈光控制模塊[11]。燈光控制電路中采用發(fā)光二極管模擬各種形式的汽車燈，當(dāng)發(fā)光二極管中流經(jīng)的電流為3～10 mA時即可發(fā)光，點亮?xí)r的壓降在1.7 V左右，電流越大，燈光越亮。因此，可根據(jù)不同燈光應(yīng)用需求對與發(fā)光二極管相連的電阻進(jìn)行選擇。這里選用1 kΩ電阻串聯(lián)LED模擬遠(yuǎn)光燈，10 kΩ電阻則用于連接模擬近光燈的LED，4個2.2 kΩ電阻分別用于串聯(lián)2個白色LED作為轉(zhuǎn)向信號燈以及2個紅色LED的剎車燈，5.1 kΩ電阻用在黃色LED組成的報警燈電路中。系統(tǒng)的全電路原理如圖5所示。

圖5 汽車燈光控制系統(tǒng)硬件電路原理

圖5中：M1是一個三位鈕子開關(guān)，用于實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向信號燈的控制；按鍵S5，S6分別用于模擬汽車危險報警開關(guān)和剎車控制。

2 軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計部分采用Keil C51進(jìn)行程序的編寫及調(diào)試，實現(xiàn)對汽車燈光的自動控制，包括遠(yuǎn)近光燈切換、打開轉(zhuǎn)向信號燈、開啟危險報警燈及剎車燈等功能。整個系統(tǒng)的軟件流程如圖6所示。系統(tǒng)開啟之后，首先對各模塊電路進(jìn)行初始化，通過按鍵手動設(shè)置距離和光照度的臨界值，與超聲波傳感器模塊及光檢測電路獲得的信息一起傳遞給單片機(jī)主控電路進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

圖6 系統(tǒng)程序設(shè)計流程

（1）光檢測輸入電路檢測環(huán)境的光照度信息，按照模擬系統(tǒng)設(shè)定，若光照度低于20%，進(jìn)一步根據(jù)超聲波測距輸入電路測得的距離控制開啟遠(yuǎn)、近光燈，即當(dāng)測試距離小于0.75 m時，打開近光燈；否則開啟遠(yuǎn)光燈。

（2）燈光的手動控制部分：M1用于模擬轉(zhuǎn)向控制開關(guān)。當(dāng)M1向左推，左信號燈點亮；向右推，右信號燈點亮；處于中間，左右信號燈都不亮。按鍵開關(guān)S5按下時，報警燈閃爍；S6按下時點亮剎車燈，松開時剎車燈熄滅。

3 系統(tǒng)測試

完成硬件焊接及程序編寫之后，對本設(shè)計的汽車燈光控制系統(tǒng)的工作情況進(jìn)行模擬測試。

（1）接通電源，手動設(shè)置距離和光照度的臨界值，并通過液晶顯示屏監(jiān)測設(shè)置數(shù)據(jù)。調(diào)節(jié)周圍光線模擬光照度的變化，同時認(rèn)為改變超聲波傳感器前方障礙物的距離，顯示屏上將實時顯示實際光照度及障礙物距離數(shù)值，并在設(shè)置范圍內(nèi)控制開啟對應(yīng)燈光，實現(xiàn)遠(yuǎn)近光燈自動切換。

（2）手動測試M1，S5，S6對轉(zhuǎn)向信號燈、危險報警燈以及剎車燈的控制效果，結(jié)果表明該汽車燈光控制系統(tǒng)實現(xiàn)了相應(yīng)的功能，滿足設(shè)計要求。

4 結(jié) 語

本文介紹一款基于80C52單片機(jī)的汽車燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，并對系統(tǒng)中各主要模塊電路進(jìn)行了詳細(xì)分析。最后，通過模擬測試證明該汽車燈光控制系統(tǒng)除了具有傳統(tǒng)汽車燈光控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向燈、剎車尾燈及報警燈閃爍等基礎(chǔ)功能以外，還增加了自動切換遠(yuǎn)近光燈、自動打開前照燈等特點，功能較完善，在理論研究及實際應(yīng)用方面具有一定的參考價值。