晝間行車燈智能控制系統(tǒng)設計

張禮憲， 張景濤， 王程鵬， 陶西孟， 楊繼群

(中通客車控股股份有限公司， 山東 聊城 252000)

傳統(tǒng)的晝間行車燈控制系統(tǒng)使用壽命短、電路設計復雜、集成度低、安全可靠性差，會對整車電源造成較大干擾，影響行車穩(wěn)定性[1-3]。為了解決這些問題，設計了一種以單片機作為控制核心的新型晝間行車燈智能控制系統(tǒng)。

1 晝間行車燈發(fā)展現(xiàn)狀

晝間行車燈，簡稱 DRL，源于歐洲及北美等地區(qū)多樹林路況及多霧氣候等因素，是歐洲及美洲相繼提出為避免交通事故增設的一種白天開啟的燈光[4]。歐盟早在2008年便發(fā)布法規(guī)ECE R48《關于就照明和光信號裝置的安裝方面批準車輛的統(tǒng)一規(guī)定》，并要求于2012年8月強制執(zhí)行，我國GB 4785—2007《汽車及掛車外部照明和光信號裝置的規(guī)定》規(guī)定了晝間行車燈為選裝配置，未強制執(zhí)行[4-5]。晝間行車燈作為汽車信號燈的重要組成部分，可有效提高車輛的可見度，增強行車安全，降低交通事故的發(fā)生率，尤其是在當前我國霧霾等惡劣天氣頻發(fā)的情況下，晝間行車燈顯得尤為重要[6]。

晝間行車燈控制系統(tǒng)種類較多，但由于晝間行車燈控制系統(tǒng)出現(xiàn)時間較晚，導致目前市場上大部分產(chǎn)品的功能及控制方式單一、集成度不高。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)除具有上述缺點外，且隨著車輛電器產(chǎn)品功能集成化的發(fā)展，其已難以滿足現(xiàn)代汽車電器產(chǎn)品高集成度的要求。加之晝間行車燈控制系統(tǒng)中包涵諸多大功率電器元件，其控制電流沖擊大，方向電壓高，會對整車電源造成較大干擾，影響行車穩(wěn)定性[7-8]。單片機具有尺寸小、重量低、功耗低、功能強、性價比高、響應速度快、易于推廣應用等顯著優(yōu)點，在自動化裝置、智能化儀表、過程控制和家用電器等諸多領域得到日益廣泛的應用，且單片機訪問速度快、精度高，具有很高的可靠性、良好的實時性、較快的處理速度且掉電后重要數(shù)據(jù)不會無緣無故丟失，其性價比遠高于其他同類產(chǎn)品，因此以單片機為核心的晝間行車燈智能控制系統(tǒng)應用越來越廣泛[9-11]。

2 晝間行車燈智能控制系統(tǒng)

晝間行車燈控制系統(tǒng)主要包含近光燈控制、遠光燈控制和前霧燈控制等，它們都是功率很大的電氣元件，控制電流沖擊大，方向電壓高，傳統(tǒng)的控制方式對整車電源干擾大，控制繼電器壽命短[12]。對此，以單片機模塊對車燈控制系統(tǒng)的外圍電路進行控制。利用單片機輸入管腳的不同狀態(tài)，通過硬件電路和軟件編程，信號發(fā)生器能夠準確實現(xiàn)晝間行車燈與小燈、遠光燈、近光燈及前霧燈之間的邏輯控制。采用軟啟動的工作方式，具有很好的安全性和穩(wěn)定性，其控制精確，性價比高，容易進行外圍電路擴展，便于后期的軟件升級。

如圖1所示，晝間行車燈智能控制系統(tǒng)主要包括指令產(chǎn)生器和信號發(fā)生器，其中指令產(chǎn)生器發(fā)出指令，包括串聯(lián)的電源電路和控制電路；信號發(fā)生器接收到相關指令后實現(xiàn)各種燈的邏輯控制，包括與控制電路的輸出端分別連接的振蕩電路和輸出電路，輸出電路驅(qū)動晝間行車燈的亮滅。

圖1 晝間行車燈智能控制系統(tǒng)電路原理圖

其電源電路包括24 V車輛電源輸入端，24 V車輛電源輸入端同時接二極管D2的正極和瞬態(tài)抑制二極管D1的負極；二極管D2的負極接電阻R1的一端，R1另一端同時接極性電容C1的正極、電容C3的一端及穩(wěn)壓芯片的輸入端；瞬態(tài)抑制二極管D1的正極同時接數(shù)字地和二極管D4的負極，二極管D4的正極同時接極性電容C1的負極、電容C3的另一端及模擬地；穩(wěn)壓芯片的輸出端為控制電路供電，并且輸出端與模擬地之間并聯(lián)接有電容C4、極性電容C2及電容C5，其中極性電容C2的正極接穩(wěn)壓芯片的輸出端，極性電容C2的負極接模擬地。

其中，瞬態(tài)抑制二極管D1，用來吸收電源電壓的突波干擾，防止電源異常變動對控制器內(nèi)部的破壞。電阻R1、電容C1、極性電容C2、電容C3及電容C4用于吸收尖峰脈沖，保持電壓穩(wěn)定，配合穩(wěn)壓芯片的使用，控制電路的電源電壓能夠穩(wěn)定在一個良好的水平上，保證控制電路的良好運行。

振蕩電路包括分別與控制電路的輸出端連接的小燈振蕩電路、遠光燈振蕩電路、近光燈振蕩電路及前霧燈振蕩電路。小燈振蕩電路、遠光燈振蕩電路、近光燈振蕩電路及前霧燈振蕩電路的電路相同，都包括相互并聯(lián)的第一電阻、第一電容及第一二極管，三者并聯(lián)后的一端接控制電路的輸出端，同時接第二電阻的一端，三者并聯(lián)后的另一端接模擬地，第二電阻的另一端接小燈、遠光燈、近光燈或前霧燈。

如圖1所示，遠光燈振蕩電路包括互并聯(lián)的電阻R11、電容C12及二極管D8，三者并聯(lián)后的一端接控制電路的輸出端，同時接電阻R7的一端，三者并聯(lián)后的另一端接模擬地，電阻R7的另一端接遠光燈。其他的振蕩電路連接都類似。

其輸出電路包括電阻R12，電阻R12的一端接控制電路的輸出端，另一端接三極管Q1的基極，三極管Q1的發(fā)射極接模擬地，三極管Q1的集電極接并聯(lián)的繼電器二極管D3。三極管Q1的集電極接二極管D3的正極，二極管D3的負極接24 V車輛電源，繼電器的控制線圈并聯(lián)在二極管D3的兩端，繼電器的動觸頭接晝間行車燈。

其控制電路包括單片機控制芯片及與控制芯片連接的復位電路和晶振電路，復位電路屬于單片機的最小系統(tǒng)組成電路，主要用于完成初始化操作，而晶振電路為單片機提供準確的時鐘信號流。

晝間行車燈智能控制系統(tǒng)依照設定的工作模式，使用軟啟動的方式，控制晝間行車燈的開啟與關閉，有效預防了電磁沖擊和反向電壓干擾。晝間行車燈間歇時間的大小由單片機模塊精確給定，并可以通過單片機的輸入管腳狀態(tài)進行調(diào)整，很好地解決了傳統(tǒng)晝間行車燈控制系統(tǒng)壽命低、可靠性差的缺點，提高了晝間行車燈控制系統(tǒng)的可靠性及使用壽命，并降低了外部干擾。

3 結束語

隨著歐盟等國家法規(guī)要求的日益嚴格，國內(nèi)對晝間行車燈法規(guī)的強制實施也將是大勢所趨。本設計將單片機模塊與晝間行車燈控制系統(tǒng)有效結合，根據(jù)設定程序，以軟啟動的方式實現(xiàn)對晝間行車燈與其他燈光的精確邏輯控制，大大增加了控制繼電器的使用壽命，提高了晝間行車燈的抗干擾能力及安全可靠性。