蘇宇鋒 SU Yu-feng 劉鑫爽 LIU Xin-shuang

摘要：目前，相當(dāng)部分汽車(chē)的照明燈系統(tǒng)所采用的電源是常電源，這種系統(tǒng)在駕駛員停車(chē)關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后還會(huì)繼續(xù)點(diǎn)亮，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致汽車(chē)照明系統(tǒng)的大燈、小燈或頂燈（閱讀燈）會(huì)持續(xù)點(diǎn)亮，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)更會(huì)造成蓄電池能量耗盡，對(duì)車(chē)輛再次啟動(dòng)造成影響，甚至無(wú)法啟動(dòng)車(chē)輛。針對(duì)此部分汽車(chē)的技術(shù)缺陷，筆者設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)了一個(gè)由單片機(jī)控制的系統(tǒng)，能監(jiān)測(cè)汽車(chē)的室內(nèi)和室外照明燈的狀態(tài)，在駕駛員下車(chē)忘記關(guān)燈的情況下會(huì)控制車(chē)燈熄滅，使汽車(chē)蓄電池不至于被耗盡，起到了保護(hù)作用。

Abstract： At present， the lighting system of quite a few cars uses constant power supply， which will continue to light up after the driver stops and turns off the ignition switch. If it is not found in time， the headlights， small lights or overhead lights （reading lights） of the car lighting system will continue to light up. If the time is too long， the battery energy will be exhausted， which will affect the restart of the car， and even make it impossible to start the car. In view of the technical defects of this part of the car， the author designed and developed a system controlled by a single chip microcomputer， which can monitor the status of indoor and outdoor lights of the car， and control the lights to go out when the driver forgets to turn off the lights when getting off the car， so that the battery of the car will not be exhausted and play a protective role.

關(guān)鍵詞：智能;熄燈;保護(hù);系統(tǒng);開(kāi)發(fā)

Key words： intelligence;lights off;protection;system;development

中圖分類(lèi)號(hào)：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）22-0011-02

1? 汽車(chē)智能熄燈保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體思路

根據(jù)統(tǒng)計(jì)調(diào)查因忘記關(guān)閉汽車(chē)照明燈或頂燈（包括閱讀燈）導(dǎo)致蓄電池電量被耗盡的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。后經(jīng)筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，市場(chǎng)上相當(dāng)部分的車(chē)型都存在這樣的技術(shù)缺陷。原因是它們的室外或室內(nèi)照明系統(tǒng)所用的電源是常電，因而在駕駛員關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后照明燈仍然不會(huì)關(guān)閉，這往往會(huì)導(dǎo)致一些像筆者一樣粗心的駕駛員出現(xiàn)上述問(wèn)題，給駕駛員的用車(chē)帶來(lái)不便。為此，筆者針對(duì)這部分汽車(chē)現(xiàn)有技術(shù)缺陷設(shè)計(jì)一套系統(tǒng)，對(duì)汽車(chē)原有的技術(shù)功能進(jìn)行補(bǔ)充。系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)對(duì)汽車(chē)照明系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，利用單片機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)駕駛員停車(chē)后準(zhǔn)確判斷照明系統(tǒng)的照明燈或頂燈（閱讀燈）是否還存在點(diǎn)亮的情況，并能通過(guò)單片機(jī)微機(jī)系統(tǒng)控制常閉繼電器工作，自動(dòng)切斷照明系統(tǒng)電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)熄燈功能，保護(hù)汽車(chē)蓄電池電能不被消耗。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)包括用于控制系統(tǒng)工作的軟件和硬件兩個(gè)系統(tǒng)，在這里僅對(duì)硬件部分，也就是系統(tǒng)的組成部件和相關(guān)連接電路部分進(jìn)行介紹。

2? 控制系統(tǒng)組件設(shè)計(jì)方案

本系統(tǒng)的基本技術(shù)方案如下：系統(tǒng)主要包括單片機(jī)芯片部分電路、信號(hào)采集電路、系統(tǒng)電源電路和用于控制常閉繼電器的驅(qū)動(dòng)電路組成，用單片機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)工作。單片機(jī)監(jiān)測(cè)的信號(hào)包括：①汽車(chē)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ACC檔信號(hào)，在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ACC檔電源輸出端采集。②汽車(chē)示寬燈（小燈）的電源狀態(tài)信號(hào)，在示寬燈（小燈）的電源線(xiàn)處采集。③汽車(chē)頂燈（閱讀燈）的電源狀態(tài)信號(hào)，在頂燈（閱讀燈）的電源線(xiàn)處采集。單片機(jī)在接收到輸入信號(hào)后進(jìn)行處理，由相關(guān)程序加以判斷，并留出30秒的容錯(cuò)時(shí)間（此時(shí)段駕駛員可能會(huì)發(fā)現(xiàn)并糾錯(cuò)），在滿(mǎn)足條件后控制常閉繼電器進(jìn)行工作，常閉繼電器切斷汽車(chē)照明信號(hào)或電源，使所有車(chē)燈熄滅。所用的繼電器串聯(lián)在需要控制的照明系統(tǒng)的信號(hào)電路或電源線(xiàn)路中，因其是常閉繼電器，所以在本系統(tǒng)判斷出工作條件不滿(mǎn)足的情況下，照明系統(tǒng)仍能正常工作，不受任何影響。以下是本系統(tǒng)的電路原理簡(jiǎn)介。

2.1 主芯片電路設(shè)計(jì)? 這部分包括單片機(jī)（MC9S12XS128）U1和下載器U4電路：如圖1所示，單片機(jī)U1通過(guò)41#（mcu_in1）腳接收示寬燈（小燈）照明開(kāi)關(guān)控制信號(hào)、42#（mcu_in1）接收頂燈（閱讀燈）的電源信號(hào)，17#（mcu_in3）腳接收點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ACC檔的電源監(jiān)測(cè)信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)置程序進(jìn)行判斷后，由16#（hs side1）腳輸出信號(hào)到繼電器驅(qū)動(dòng)單元U2的3#（hs side1），或者由19#（hs side2）腳輸出信號(hào)到繼電器驅(qū)動(dòng)單元U2的5#（hs side2），繼電器驅(qū)動(dòng)單元U2接收信號(hào)后用于分別控制2個(gè)常閉繼電器工作。

下載器U4與單片機(jī)單元U1連接，用于將編寫(xiě)好的控制程序下載到單片機(jī)中。此部分電路比較簡(jiǎn)單。

2.2 電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)? 用于監(jiān)測(cè)原車(chē)上的示寬燈（小燈）、頂燈（閱讀燈）和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ACC檔狀態(tài)，所監(jiān)測(cè)信號(hào)降壓后輸入單片機(jī)。light1_key與原車(chē)的示寬燈（小燈）的電源線(xiàn)連接，經(jīng)降壓模塊后由mcu_in1端輸出并送至單片機(jī)（與單片機(jī)的41#腳連接），用于監(jiān)測(cè)汽車(chē)上的示寬燈（小燈）是否處于點(diǎn)亮狀態(tài)，如果輸出電壓為高電平（5V），則原車(chē)的示寬燈（小燈）處于開(kāi)啟狀態(tài)，否則為示寬燈（小燈）處于關(guān)閉狀態(tài); light2_key與原車(chē)的頂燈（閱讀燈）的電源線(xiàn)連接，經(jīng)降壓模塊后由mcu_in2端輸出并送至單片機(jī)（與單片機(jī)U1的42#腳連接），用于監(jiān)測(cè)汽車(chē)上的頂燈（閱讀燈）是否處于點(diǎn)亮狀態(tài)，如果輸出電壓為高電平（5V），則為汽車(chē)的頂燈（閱讀燈）處于開(kāi)啟狀態(tài)，否則為該燈具處于關(guān)閉狀態(tài);IG_key與原車(chē)上點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的ACC檔輸出電源線(xiàn)連接，經(jīng)降壓模塊后由mcu_in3端輸出并送至單片機(jī)（與單片機(jī)U1的17#腳連接），用于監(jiān)測(cè)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)是否處于關(guān)閉狀態(tài)，如果輸出電位為低電位（0V），則點(diǎn)火開(kāi)關(guān)已處于關(guān)閉狀態(tài)，否則為點(diǎn)火開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟狀態(tài)。單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)于駕駛員是否為忘記關(guān)燈時(shí)的判斷邏輯如下：當(dāng)單片機(jī)U1的17#腳接收到的信號(hào)為低電位，但41#和42#所接收到的信號(hào)任一為高電位或都為高電位，在留出30秒的容錯(cuò)時(shí)間后，即判斷為駕駛員忘記在停車(chē)熄火后忘記關(guān)閉上述燈具。

2.3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)? 采用高邊驅(qū)動(dòng)控制模塊U2（BTS724G），它的工作原理是，當(dāng)3#引腳是高電平，則18號(hào)引腳輸出引腳VBB的電壓即+12V，同理當(dāng)5#引腳是高電平，則17號(hào)引腳輸出12V。當(dāng)單片機(jī)U1的41#腳即用于接收單片機(jī)在接收到示寬燈忘記關(guān)閉時(shí)輸出的控制信號(hào)當(dāng)為高電平時(shí)，在程序中將U1的16#引腳置高，而16#引腳連接的是U2的3#引腳），則可以控制U2的18#（out1）輸出12V工作電壓，控制常閉繼電器（此繼電器串聯(lián)于照明系統(tǒng)開(kāi)關(guān)的搭鐵線(xiàn)上）工作，從而通過(guò)斷開(kāi)照明開(kāi)關(guān)搭鐵線(xiàn)的方式切斷照明系統(tǒng)開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)，使汽車(chē)示寬燈（包括汽車(chē)大燈）熄滅。同理，U1的42#引腳用于接收頂燈忘記關(guān)閉時(shí)輸出的控制信號(hào)，當(dāng)其為高電平時(shí)，在程序中將U1的19#引腳置高，而19#引腳連接的是U2的5#引腳），則可以控制U2的17#（out2）輸出12V工作電壓，控制頂燈的常閉繼電器工作，從而通過(guò)斷開(kāi)頂燈電源線(xiàn)的方式切斷照頂燈電源，使汽車(chē)頂燈在駕駛員忘記關(guān)燈時(shí)熄滅。

2.4 電源電路設(shè)計(jì)方案? 圖2所示是系統(tǒng)的電源電路，降壓模塊U3的1#引腳通過(guò)開(kāi)關(guān)S2與原車(chē)上的12V常電源連接，經(jīng)U6降壓后從3#引腳輸出，點(diǎn)亮電源指示燈LED1，同時(shí)為系統(tǒng)提供5V的工作電源VCC。

綜上所述，本系統(tǒng)工作原理可概括如下：在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)關(guān)閉后，單片機(jī)U1在接收到17#（mcu_in3）為低電位（0V），41# （mcu_in1）和42#（mcu_in2）任一引腳或同時(shí)輸入為高電位（5V）時(shí)（此時(shí)意味著汽車(chē)前照燈中的小燈或大燈點(diǎn)亮，或者汽車(chē)的頂燈或閱讀燈忘記關(guān)閉），系統(tǒng)在留出30秒的容錯(cuò)時(shí)間后，單片機(jī)U1分別從16#引腳和19#引腳輸出控制信號(hào)至繼電器驅(qū)動(dòng)單元U2的3#和5#引腳，此時(shí)U2分別從17#和18#引腳輸出12V工作電壓到兩個(gè)常閉繼電器的線(xiàn)圈輸入端，分別控制兩個(gè)常閉繼電器工作，進(jìn)而分別切斷示寬燈（小燈）斷照明信號(hào)和閱讀燈（頂燈）電源，避免這些照明燈具長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)亮而耗盡蓄電池電量。當(dāng)駕駛員下一次打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)時(shí)，因單片機(jī)U1的17#（mcu_in3）腳為高電位，邏輯條件不符合，系統(tǒng)不控制兩個(gè)繼電器工作，則原車(chē)上的照明系統(tǒng)不受影響，可正常工作。在本系統(tǒng)中，單片機(jī)U1對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制的相關(guān)程序，需要另外編寫(xiě)，在此不作敘述。

3? 結(jié)束語(yǔ)

作為一個(gè)汽車(chē)嵌入式的控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)也有一定的局限性，一方面在安裝時(shí)需要具有一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí)才能保證系統(tǒng)電路與原車(chē)電路的正確連接。另一方面，在進(jìn)行電路連接時(shí)，需要對(duì)原車(chē)的電路造成一定的影響。但本系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單、成本低廉且易于實(shí)現(xiàn)，所以具有很強(qiáng)的實(shí)用意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳海淼.商用車(chē)電子駐車(chē)系統(tǒng)解析[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù)，2019（12）：195-199.

[2]王陸林，劉貴如.汽車(chē)電子液壓主動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)和控制算法[J].汽車(chē)工程學(xué)報(bào)，2019，9（03）：164-174.

[3]包蕾.汽車(chē)智能電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)與研究[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù)，2019（13）：124-128.