網(wǎng)絡(luò)化智能車燈控制系統(tǒng)

彭志崇+徐穎+管衍輝+寇常樂(lè)

摘 要

本設(shè)計(jì)是一種智能車燈控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)以STM32F407單片機(jī)為主控芯片，攝像頭和網(wǎng)絡(luò)行車路線為核心。單片機(jī)通過(guò)藍(lán)牙連接讀取手機(jī)APP的路線進(jìn)行判斷，同時(shí)由攝像頭實(shí)時(shí)分析會(huì)車情況，根據(jù)最新路況信息對(duì)前照車燈自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和燈光分裂。該系統(tǒng)既能改善汽車在夜間行駛時(shí)彎道造成視野盲區(qū)問(wèn)題，又能避免會(huì)車時(shí)造成炫目的情況。

【關(guān)鍵詞】行車路線圖 攝像頭 STM32F407 汽車前照燈

1 引言

目前國(guó)內(nèi)汽車數(shù)量日益增加，成為人們出行的重要交通工具之一。車燈作為汽車的眼睛，在行車的過(guò)程中車燈對(duì)安全起著至關(guān)重要的作用。汽車在夜間行駛至彎道時(shí)由于車燈的局限性，車燈光束無(wú)法完全照射至路面，從而造成視野盲區(qū)問(wèn)題。夜間會(huì)車時(shí)，如果對(duì)方車輛未調(diào)節(jié)前照車燈時(shí)容易造成駕駛?cè)遂拍?。這些情況容易造成交通事故，威脅人身安全。而智能車燈控制系統(tǒng)不僅能夠根據(jù)行車線自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光角度。而且可以根據(jù)車內(nèi)攝像頭判別路況信息，自動(dòng)進(jìn)行燈光分離，改善會(huì)車時(shí)燈光阻礙視線的問(wèn)題。

2 系統(tǒng)框圖和工作原理

系統(tǒng)由車燈控制系統(tǒng)和手機(jī)APP構(gòu)成，通過(guò)藍(lán)牙進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，系統(tǒng)根據(jù)調(diào)取高德地圖的車輛行駛路線信息進(jìn)行處理，然后根據(jù)處理結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)前車照燈光束的照射角度。同時(shí)利用攝像頭對(duì)車輛前方的路況信息進(jìn)行判斷，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光照射強(qiáng)度和車燈分離，改善會(huì)車時(shí)燈光所帶來(lái)的阻礙視線問(wèn)題，同時(shí)也達(dá)到提高道路的安全性和駕駛員的舒適性的目的。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)通過(guò)汽車內(nèi)儲(chǔ)能進(jìn)行供電，主要由STM32F407單片機(jī)、攝像頭模組、藍(lán)牙模塊、光強(qiáng)檢測(cè)模塊、舵機(jī)和恒流源驅(qū)動(dòng)電路組成。系統(tǒng)主控在正常工作后，先進(jìn)行初始化，判斷藍(lán)牙模塊是否與手機(jī)連接完畢，當(dāng)藍(lán)牙模塊連接成功后，單片機(jī)便實(shí)時(shí)讀取手機(jī)APP上的路線信息。再由光強(qiáng)檢測(cè)模塊和攝像頭模組獲取的路況信息進(jìn)行分析處理后發(fā)送給STM32F407單片機(jī)，STM32F407單片機(jī)通過(guò)對(duì)位置的判斷而自動(dòng)的對(duì)前照車燈進(jìn)行燈光分離和燈光亮度調(diào)節(jié)。其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

4 主控模塊

系統(tǒng)采用ARM公司的32位單片機(jī)STM32F407為控制核心，具有低功耗，運(yùn)行速度快等優(yōu)點(diǎn)。作為STM32平臺(tái)的新產(chǎn)品，STM32F4系列基于最新的ARM Cortex M4內(nèi)核，在現(xiàn)有的STM32微控制器產(chǎn)品組合中新增了信號(hào)處理功能，并提高了運(yùn)行速度。STM32F407主頻高達(dá)168M，具有512KB的FLASH以及196KB的RAM，支持USART、USB、DMA等，并且多達(dá)14個(gè)定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器能輸出多路的PWM供給舵機(jī)使用，其強(qiáng)大的性能，高速的處理能力，能將攝像頭傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理，其模塊核心芯片能夠很好地實(shí)現(xiàn)功能要求。

5 供電系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用的是LTC3789系新研發(fā)出的高效率高性能升降壓式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓控制器，其輸入電壓可以從4V～38V，輸出電壓可以高于輸入電壓，可以低于輸入電壓為0.8V～38V，工作頻率恒定，最高可達(dá)600KHz（200～600KHz）。為電流模式工作。輸出電流反饋環(huán)提供對(duì)電池充電的支持，滿足輸入輸出4V～38V的寬范圍。在工作區(qū)域有很低的噪聲，LTC3789系目前最理想的可升降壓的電池供電系統(tǒng)應(yīng)用IC。

6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件部分由主控STM32F407程序的編寫(xiě)和手機(jī)APP構(gòu)成，手機(jī)APP通過(guò)E4A編程軟件制作，E4A是一個(gè)基于谷歌Simple語(yǔ)言的編程軟件工具，只要有易語(yǔ)言基礎(chǔ)，就可以很輕松上手。E4A擁有和易語(yǔ)言一樣的可視化開(kāi)發(fā)環(huán)境，以及強(qiáng)大的智能語(yǔ)法提示功能。首先采用的E4A編程通過(guò)申請(qǐng)高德地圖的秘鑰，從而調(diào)取高德地圖的路線信息進(jìn)行后臺(tái)處理，再用藍(lán)牙將后臺(tái)處理結(jié)果發(fā)送給單片機(jī)，系統(tǒng)主控開(kāi)始工作后，先進(jìn)行初始化，判斷藍(lán)牙是否與手機(jī)鏈接，當(dāng)藍(lán)牙鏈接成功后，系統(tǒng)便可實(shí)時(shí)讀取手機(jī)APP的路線信息，同時(shí)由攝像頭對(duì)前方路況進(jìn)行判斷，由最終的信息情況驅(qū)動(dòng)舵機(jī)調(diào)整燈光照射角度、照射強(qiáng)度和燈光分裂化。程序流程圖如圖2所示。

7 分析與結(jié)論

控制系統(tǒng)安裝到汽車上之后就可以通過(guò)藍(lán)牙與手機(jī)連接，實(shí)時(shí)讀取手機(jī)APP上的行車路線信息，夜間行駛遇兩車交會(huì)或者轉(zhuǎn)彎時(shí)，根據(jù)光強(qiáng)檢測(cè)模塊和攝像頭模組傳回的路況信息自動(dòng)進(jìn)行車燈分裂和水平調(diào)節(jié)。極大的避免了會(huì)車燈光炫目以及視野盲區(qū)的問(wèn)題，從而提高駕駛的安全性和可靠性。目前市場(chǎng)上大部分汽車的車燈都不具備自動(dòng)控制功能。車燈的改革是關(guān)鍵的一步，也將會(huì)是未來(lái)發(fā)展的一種必然趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 天津市 300222endprint