基于STM32F103單片機(jī)的汽車前照燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

翟羽佳，劉雨佟，汪凡

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基于STM32F103單片機(jī)的汽車前照燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

翟羽佳，劉雨佟，汪凡

（東南大學(xué) 成賢學(xué)院，江蘇 南京 210000）

簡(jiǎn)單介紹了汽車前照燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方式。對(duì)汽車前照燈進(jìn)行優(yōu)化，以單片機(jī)這一類微處理器為核心，整體設(shè)計(jì)運(yùn)用到了紅外傳感器、光敏傳感器、降壓模塊、電源轉(zhuǎn)換器、舵機(jī)等技術(shù)，進(jìn)行了創(chuàng)新化設(shè)計(jì)，使之具有自動(dòng)大燈、會(huì)車自動(dòng)降低燈光照射角度等功能。其中主控使用的是STM32F103RCT6單片機(jī)，其處理速度快、運(yùn)算性能強(qiáng)大、下載速度快且方便。

STM32F103RCT6單片機(jī)；微處理器；自動(dòng)大燈；智能控制系統(tǒng)

隨著日益成熟的交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，汽車成為了不可缺少的工具。據(jù)報(bào)道顯示，夜間交通事故中，70%左右是由于燈光炫目，駕駛員看不清前方路況。如今傳統(tǒng)照明系統(tǒng)已經(jīng)無法跟上當(dāng)前汽車安全性能發(fā)展的趨勢(shì)，汽車上安裝的普通前照燈具有固定的照射范圍，無法調(diào)節(jié)角度，視線被禁錮在燈束照射的范圍內(nèi)，影響行車安全，尤其在夜間。

1 項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目主要以微處理器為核心，由燈光亮度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、燈光角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電源控制系統(tǒng)組成完整的體系。本項(xiàng)目只需要12 V供電，安全、節(jié)能、性能高。

系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

2 硬件部分設(shè)計(jì)

2.1 微處理器的選擇

本設(shè)計(jì)以ST公司的STM32F103單片機(jī)作為主控，STM32F103是一種嵌入式-微控制器的集成電路（IC），芯體尺寸是32位，速度是72 MHz，程序存儲(chǔ)器容量是256 KB，程序存儲(chǔ)器類型是FLASH，RAM容量是48 K。該微處理器具有低功耗、高性能的優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的使用范圍且應(yīng)用性

能強(qiáng)。

2.2 電源控制系統(tǒng)

這部分系統(tǒng)由單片機(jī)+電源轉(zhuǎn)換模塊組成，其中電源轉(zhuǎn)換模塊由220 V轉(zhuǎn)12 V電源適配器+LM2596S DC-DC直流可調(diào)降壓穩(wěn)壓電源模塊組成，以單片機(jī)為核心，綜合結(jié)合電源適配器和降壓穩(wěn)壓模塊共同組成的一個(gè)電路控制系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中需要用到的有12 V和3.3 V兩種電壓，12 V由220 V轉(zhuǎn)12 V電源適配器轉(zhuǎn)換而得，3.3 V則由模塊而得到。電源控制如圖2所示。

圖2 電源控制圖

2.3 燈光亮度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

最上面一排燈和中間的主燈泡以單片機(jī)為核心，通過三個(gè)紅外感應(yīng)模塊和一個(gè)光敏感應(yīng)模塊提供信號(hào)輸入。光敏模塊感應(yīng)周圍環(huán)境的亮度，降到定值時(shí)，兩部分的燈打開；其次是紅外感應(yīng)模塊，分別放置在車頭處、左前45°處、左側(cè)處，通過三個(gè)紅外感應(yīng)模塊控制燈光亮度，共三級(jí)，第一級(jí)最亮并遞減。當(dāng)車頭處感應(yīng)會(huì)車，將亮度降低一個(gè)級(jí)別；當(dāng)左側(cè)45°處感應(yīng)到車時(shí)再亮度降低一個(gè)級(jí)別；當(dāng)左側(cè)的紅外模塊感應(yīng)到時(shí)將亮度提升到第一級(jí)。

2.4 燈光角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

燈管調(diào)節(jié)系統(tǒng)分為兩部分的調(diào)節(jié)，其中最上面的一排燈在第二級(jí)亮度和第三級(jí)亮度時(shí)向下調(diào)節(jié)一定的角度，另一部分是彎道時(shí)中間主燈泡的隨車轉(zhuǎn)向功能。兩部分的調(diào)節(jié)都是用型號(hào)為SG-90的舵機(jī)，在第二級(jí)亮度和第三級(jí)亮度時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)90°；當(dāng)回到第一級(jí)亮度時(shí)，舵機(jī)回轉(zhuǎn)90°（隨車轉(zhuǎn)向功能的實(shí)現(xiàn)，當(dāng)打方向時(shí)，發(fā)出信號(hào)向左或向右的信號(hào)給中間的主燈泡的舵機(jī)，控制隨車轉(zhuǎn)向，信號(hào)由兩個(gè)按鍵開關(guān)來控制）。

3 軟件部分設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)程序的可移植性，我們將本設(shè)計(jì)的程序分為多個(gè)模塊去寫，并且各個(gè)模塊也同時(shí)采用了相應(yīng)的形參作為接口。本設(shè)計(jì)程序的編寫主要采用Keil軟件編寫與調(diào)試程序，程序語(yǔ)言采取通俗易懂和可移植性高的C語(yǔ)言進(jìn)行編寫。設(shè)計(jì)程序的編寫主要包括main函數(shù)、control函數(shù)、定時(shí)函數(shù)、消抖函數(shù)等。給模塊上電后，首先會(huì)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行初始化設(shè)置，然后通過各個(gè)模塊的控制給出相應(yīng)的指令，從而實(shí)現(xiàn)智能車燈、自動(dòng)大燈等功能。

燈光亮度控制邏輯描述如圖3所示。

圖3 燈光亮度控制邏輯描述圖

4 調(diào)試過程

4.1 電源模塊調(diào)節(jié)

系統(tǒng)需要12 V和3.3 V兩種電壓，通過電源適配器和降壓模塊提供，其中電源適配器是220 V轉(zhuǎn)換為12 V，無需調(diào)節(jié)；3.3 V由降壓模塊得來，需要調(diào)節(jié)模塊，實(shí)現(xiàn)12 V轉(zhuǎn)換為3.3 V，用萬用表來測(cè)量。

4.2 光敏電阻模塊調(diào)節(jié)

最下面一排燈是常亮的，需要調(diào)節(jié)光敏模塊來控制另外兩組燈的開啟。這里選取時(shí)間點(diǎn)為大概3月份18：00左右的亮度來作為臨界光敏值。

4.3 紅外感應(yīng)模塊調(diào)節(jié)

整個(gè)設(shè)計(jì)基本完成時(shí)，開始第一部亮度調(diào)試。因?yàn)橄旅婺桥臠ED燈的亮度是恒定不變的，不作調(diào)節(jié)，主要調(diào)節(jié)上面那一排LED燈和中間的主燈泡。在程序中更改PWM波的占空比，中間用一個(gè)MOS管當(dāng)開關(guān)，便能實(shí)現(xiàn)兩部分燈的亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)。

4.4 燈光角度調(diào)節(jié)

先將上面那一排燈在會(huì)車時(shí)往下調(diào)節(jié)一定角度，用舵機(jī)來實(shí)現(xiàn)，測(cè)試是在第一個(gè)紅外模塊感應(yīng)到會(huì)車時(shí)舵機(jī)調(diào)節(jié)，直至第三個(gè)紅外模塊感應(yīng)時(shí)舵機(jī)回調(diào)；然后是中間主燈泡的調(diào)節(jié)，也是用舵機(jī)來實(shí)現(xiàn)舵機(jī)由兩個(gè)按鍵開關(guān)控制，分別向右轉(zhuǎn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的基于STM32F103單片機(jī)的汽車前照燈智能控制系統(tǒng)，是大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，此項(xiàng)目的初衷是為了提高車輛會(huì)車時(shí)的安全性，到項(xiàng)目結(jié)束時(shí)完成了智能開閉、亮度及角度自動(dòng)調(diào)節(jié)、彎道轉(zhuǎn)燈等功能，尤其是在夜間，從而便利我們的生活，也為降低交通事故發(fā)生的概率作出微薄的貢獻(xiàn)。

［1］雷雨海.前照燈智能化控制［J］.交通科技與經(jīng)濟(jì)，2004（5）：42-43．

［2］河北省交通局.GB 7454—1987機(jī)動(dòng)車前照燈使用和光束調(diào)整技術(shù)規(guī)定［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1987．

［3］房旭，姚勇，劉軍，等.智能汽車前照燈系統(tǒng)（AVS）研究［J］.天津汽車，2006（4）：17-24.

2095－6835（2019）07－0054－02

U463.651

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.054

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕