智能汽車(chē)LED矩陣大燈的研究

林紀(jì)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(duì)于汽車(chē)的使用越來(lái)越多，汽車(chē)給我們帶來(lái)便利的同時(shí)也帶來(lái)了交通事故。尤其是在夜晚行車(chē)，遠(yuǎn)近光燈的使用不當(dāng)造成的交通事故時(shí)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(jì)車(chē)禍數(shù)據(jù)中夜晚車(chē)禍占60%以上，而在導(dǎo)致夜間車(chē)禍的非人為因素中，遠(yuǎn)光燈眩目成為夜間車(chē)禍高發(fā)因素。夜晚行車(chē)遠(yuǎn)光燈可使對(duì)面來(lái)車(chē)的司機(jī)暫時(shí)失明或出現(xiàn)炫目現(xiàn)象，這時(shí)就很容易發(fā)生交通事故。很多人不能正確的使用遠(yuǎn)光燈，為了有效制止此類事故的發(fā)生我們?cè)O(shè)計(jì)出了“智能汽車(chē)LED矩陣大燈”。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)的硬件電路主要由光強(qiáng)傳感器電路、角度傳感器電路、單片機(jī)控制電路、LED矩陣大燈驅(qū)動(dòng)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(jī)和各傳感器模塊供電，利用LM2576降壓電源模塊將汽車(chē)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(chē)嵌入式應(yīng)用專門(mén)設(shè)計(jì)的ARM Cortex-M3內(nèi)核單片機(jī)。單通過(guò)檢測(cè)傳感器輸入的信息來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的操作。光強(qiáng)度傳感器采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)電路轉(zhuǎn)換后寫(xiě)入到單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)經(jīng)過(guò)分析后控制LED矩陣大燈部分點(diǎn)亮。

3.3 檢測(cè)部分

本系統(tǒng)利用光強(qiáng)度傳感器采集對(duì)面來(lái)車(chē)的遠(yuǎn)近光燈的強(qiáng)度，利用角度傳感器采集車(chē)輛轉(zhuǎn)彎角度，利用速度傳感器采集車(chē)輛當(dāng)前車(chē)速，并將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，由經(jīng)單片機(jī)分析調(diào)理并執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。

3.4 MOSFET驅(qū)動(dòng)部分

本系統(tǒng)利用MOSFET驅(qū)動(dòng)調(diào)速原理設(shè)計(jì)的高頻柵極驅(qū)動(dòng)電路。采用PC817光耦隔離單片機(jī)和負(fù)載驅(qū)動(dòng)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(chǎng)效應(yīng)管IRF540為驅(qū)動(dòng)芯片。

4 工作過(guò)程

該系統(tǒng)運(yùn)用STM32單片機(jī)構(gòu)成主控系統(tǒng)，通過(guò)汽車(chē)前方的光強(qiáng)度傳感器檢測(cè)對(duì)向來(lái)車(chē)的光強(qiáng)，當(dāng)檢測(cè)到對(duì)方來(lái)車(chē)且光強(qiáng)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，傳感器將監(jiān)測(cè)到的信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)處理后輸出控制信號(hào)給燈光控制模塊，驅(qū)動(dòng)LED矩陣大燈部分點(diǎn)亮。通過(guò)車(chē)速傳感器檢測(cè)汽車(chē)當(dāng)前車(chē)速，當(dāng)車(chē)速超過(guò)一定值時(shí)，自動(dòng)將近光燈轉(zhuǎn)為遠(yuǎn)光燈。利用角度傳感器檢測(cè)車(chē)輛是否轉(zhuǎn)彎，當(dāng)檢測(cè)到轉(zhuǎn)彎時(shí)自動(dòng)將車(chē)輛轉(zhuǎn)向角燈打開(kāi)。實(shí)現(xiàn)燈光的智能控制，保證車(chē)輛行駛的安全。

5 市場(chǎng)及應(yīng)用

該系統(tǒng)前景非常廣闊，系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)對(duì)向來(lái)車(chē)并自動(dòng)控制燈光強(qiáng)度，省去了人為操作，并且避免了人為的錯(cuò)誤使用，大大增加了夜晚行車(chē)的安全性。并且該系統(tǒng)還有一些輔助功能，在車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，根據(jù)角度傳感器自動(dòng)控制車(chē)輛兩側(cè)的輔助照明燈，彌補(bǔ)了轉(zhuǎn)彎時(shí)燈光的照明死角，也增加了行車(chē)安全。

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[3]李樹(shù)軍.機(jī)械設(shè)計(jì).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(jī)械工業(yè)出版社，2005

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