汽车LED前照灯智能控制系统设计研究

汽车LED前照灯智能控制系统设计研究

李桃 

上海晶耀光电科技有限公司  201405

摘要：针对汽车LED前照灯智能控制系统设计这一内容，进行了一种汽车LED前照灯智能控制系统的设计，首先分析了汽车LED前照灯智能控制系统设计的必要性，其次分析了汽车LED前照灯智能控制系统的设计方法，涉及汽车LED前照灯智能控制系统工作原理、智能控制系统硬件设计与智能控制系统软件设计，这种智能控制系统能够实现有效采集信号的目的，从而自动控制汽车LED前照灯的开启与关闭。

关键词：汽车；LED前照灯；智能控制系统

引言：在人民群众生活水平不断提升的今天，汽车的普及率也越来越高。但与此同时，产生道路交通事故的频率也呈现出上升趋势。在对夜间交通事故的产生原因进行调查之后可以发现，由于汽车照明系统而引发的交通事故所占比重达到了五成，开发更加智能、更加先进的汽车LED前照灯智能控制系统显得尤为重要。该系统需要具备精准检测和判定汽车方向盘转角、车速、环境亮度的功能，为驾驶员提供更加优质的照明条件，降低事故发生率。
1汽车LED前照灯智能控制系统设计的必要性

就当前存在的大部分汽车而言，驾驶员在对包括前照灯在内的汽车照明系统进行控制时，采用的主要方法依旧是手动，并且照明系统本身所拥有的亮度调节种类还不够多元，在开启之后难以提供给驾驶员相对较远的视线距离，并且，当汽车外部条件出现变化之时，也无法做出自动调整。在这种情况下，当汽车需要转弯时，驾驶员将会面临一定的视线盲区，进而加大安全事故的发生概率，对相关人员的生命安全造成损害。因此，世界范围内诸如德国、美国一类的发达国家对于汽车照明系统的开发与研究工作始终十分重视。我国关于这项内容的研究时间相对较晚，与发达国家相比还存在一定的差距，探究更加现代化的汽车LED前照灯智能控制系统有着重要意义[1]。

2汽车LED前照灯智能控制系统设计方法

2.1汽车LED前照灯智能控制系统工作原理

2.1.1工作原理

本次研究所设计的汽车LED前照灯智能控制系统中使用的控制器为一种单片机控制器，该控制器本身具备CAN总线接口，CAN是Controller Area Network的缩写，指的是一种控制器局域网。该汽车LED前照灯智能控制系统的主要工作原理是由各种电源和电路共同组成的外围硬件电路，这之中包含系统电源、故障报警电路、步进电机和继电器驱动电路、信号调理电路、各开关量输入电路以及各传感器输入电路等等。汽车LED前照灯智能控制系统能够在控制器局域网收发器的作用之下，与车辆控制器配合，做到有效交互信息的目的，从而实现对汽车LED前照灯的有效控制。

2.1.2主要功能

在应用此次研究所设计的汽车LED前照灯智能控制系统时，其主要功能包含车辆中控交互、发生异常或故障问题自动报警、延迟关闭LED前照灯、随汽车转弯自动调整LED前照灯、智能切换车辆远光灯与近光灯、自动启闭LED前照灯等等，能够有效避免事故的发生。

2.2汽车LED前照灯智能控制系统硬件设计

2.2.1主控制器模块

在本汽车LED前照灯智能控制系统之中，所选用的单片机类型为AT89C51CC01型单片机，这种单片机具备34个I/O管脚，拥有指令接受和控制命令信号发出的功能，本身属于一种性价比较高的单片机，与此同时，其内部还实现了控制器局域网的有效集成，可以实现单片机自身性能的优化。

2.2.2传感器模块

传感器模块是汽车LED前照灯智能控制系统中必不可少的一项内容，在进行这一模块的设计时，主要涉及以下几方面的内容。

第一，检测光照强度模块。对于汽车LED前照灯智能控制系统而言，用于监测光照强度的模块在其中占据重要地位，在本系统中，选用的设备为GL4526光敏电阻，在实际使用时需要将其安装在汽车的前方挡风玻璃之处。当外部环境的光照强度出现变化时，该设备能够对这种变化进行有效感知，并将感知到的内容转变为电信号，为汽车LED前照灯智能控制系统做出相应反应提供支撑[2]。

第二，车速监测模块。对于汽车LED前照灯智能控制系统而言，车速同样是一项重要信号。在安装时，需要在汽车的变速轴输出轴转子位置上进行车速监测设备的安装，以便有效检测车辆行驶速度。在采集到车辆行驶速度信号之后，车速监测设备将会将其转变为电压信号并传送到汽车LED前照灯智能控制系统的主控制器之上，对车辆速度进行计算。在这个过程中，可以使用如下公式：

                       （1）

在式（1）中，N表示的含义为单位时间内车速监测设备的具体脉冲数量；R表示的含义为汽车车轮的半径；T表示的含义为车速监测的具体时间段；Z为汽车变速轴输出轴转子本身的齿数；i表示的含义为主传动比。

2.2.3汽车车门与发动机检测模块

汽车LED前照灯智能控制系统可以通过主控制器自带的34个I/O管脚对汽车车门和发动机的运行状态进行检测。这两项要素的工作状态均属于开关量的一种，其状态信号可以在相关要素的支撑下传送至主控制器中，只有当汽车发动机处于关闭状态，并且汽车车门开启，汽车LED前照灯智能控制系统才会驱动汽车照明系统的延时照明功能。

2.3汽车LED前照灯智能控制系统软件设计

在车辆实际行驶的过程中，行车参数和道路情况均可能会出现较大程度和较快速度的波动。在汽车LED前照灯智能控制系统设计过程中，同样需要对软件系统进行设计，在这一进程中，需要确保软件系统的功能足够准确、足够可靠。以汽车LED前照灯智能控制系统的主要功能作为依据，在系统实际运行期间，控制前照灯是一项最为主要的内容。在开展软件设计的过程中，可以借助C语言编程的情况，将每一个程序进行模块化设计。具体来说，由于每一个模块本身需要实现的功能存在差异，因此，可以将这些模块细分为若干个不同的模块，例如主程序模块、故障检测模块、前照灯延迟关闭模块以及前照灯偏转模块等等。在软件系统初始化时，需要对系统中涵盖的每一个变量进行明确定义，并将系统内存清零，对计数器初始数值进行重新设置。汽车LED前照灯智能控制系统需要扫描并检测所有程序模块，确保每一个模块的作用均能够真正发挥出来。在对汽车LED前照灯智能控制系统中线路的电流信号进行检测时，需要使用电流传感器设备。如果电流的波动范围≥10%，则需要使用蜂鸣器进行报警；如果电流的波动范围＜10%，即可以开启汽车发动机，此时，汽车前照灯偏转模块、前照灯自动开闭模块以及光线强度感知模块均会开启并进入工作状态。如果汽车在夜间停车，当汽车发动机处于关闭状态而车门处于开启状态时，汽车LED前照灯控制系统将会自动开启延时照明功能，照明时间维持在10s中左右。10s之后，延迟照明功能将会自动关闭，汽车LED前照灯控制系统也会进行停止工作的状态。

总结：综上所述，设计智能化、自动化的汽车LED前照灯控制系统可以产生积极影响，能够将当前汽车照明系统存在的问题进行有效解决，实现自动启闭、自由转化汽车照明系统的目的，提升汽车照明系统的稳定性与可靠性。在针对汽车LED前照灯进行智能系统设计的过程中，设计人员首先需要对LED前照灯的设计方式与配光原理作为充分了解，在此之后针对智能控制系统的硬件系统和软件系统进行具体的设计活动，丰富智能控制系统的使用功能，赋予其更加广阔的发展前景。

参考文献：

[1]翟羽佳,刘雨佟,汪凡.基于STM32F103单片机的汽车前照灯智能控制系统的设计与实现[J].科技与创新,2019(07):54-55.

[2]杜天慧.汽车智能LED前照灯照明系统控制设计[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2020(03):174-175.