基于单片机的汽车智能照明系统毕业设计论文.docx
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1、毕业设计论文基于单片机的汽车智能照明系统的设计摘要随着科学技术的发展,人们对汽车行驶安全性的要求越来越高。照明系统是汽车主动安全重要组成部分之一,然而灯光光里维一旦只能手动控制的传统照明系统存在的巨大的交通安全隐患已经无法跟上当前汽乍安全性发展的趋势。因此如何让汽乍传统照明系统更加智能化、消除存在的安全幽患,成为一个具有田大现实意义的课,本课题所研究的汽车自适应照明控制系统能够自动为车辆提供所处环境位置需要的灯光光型,为驾驶员提供良好的照明范围,减轻驾驶员的工作压力,减少交通事故,同时本系统与手动控制并联,不妨碍驾驶员对车灯的手动控制。本系统主要有弯道照明前照灯自动开闭、会车时灯光自动切换以及
2、前照灯延时关闭功能,可为驾驶员在不同的行驶环境下提供良好的照明,是汽乍智能化照明的一个更加全面完善的设计方案。在现有的对汽车照明系统的控制技术的基础上,本课题提出了一种以弯道随动转弯车灯调整为堪本功能的汽车智能照明系统控制方案。与以往的技术相比,本课题引入总线技术,使系统更符合汽车技术未来发展的方向。而且本方案是基于AT89C5I单片机开发的低成本、低功耗系统,性价比更为出色。本文苜先对汽车自适应照明系统的产生环境、国内外的发展现状和发展趋势做了简单的介绍,给出了系统的总体设计方案以及实现功能,并在此基础上详细阐述了系统工作的理论计狂基础,然后根据系统的需求,在硬件部分,对微控制器和各实现功能
3、的传感微进行了选择,并给出了执行器部分的设计方案,包括步进电机的选型以及步进电机驱动芯片的选择,同时在详细介绍了总线功能及原理的基础上设计总线接口的硬件电路,包括总线控制器的选型、总线收发器的选择等在软件部分,给出了系统各功能模块的设计流程图和实现算法,并在编译环境中完成各功能模块的源代码编写。在论文的最后,对现阶段进行的研究工作进行了总结,并提出了许多尚待解决的问题,为今后系统的进步完善提供了参考意见。关键词:智能照明;单片机;信号采集设计AbstractWiththedeve1.opmentofscienceandtechno1.ogy,peop1.eincreasing1.yhighde
4、mandsondrivingsafety.Oneofthe1.ightingsystemisanimportantcomponentofvehic1.eactivesafety,however1.ight-1.ightsing1.eandcanon1.ybemanua1.1.ycontro1.1.edtraditiona1.1.ightingsystem,thereisahugehiddentroub1.eofsafetyhasbeenunab1.etokeepupwiththecurrentdeve1.opmenttrendofautomobi1.esafety.Sohowtomakecar
5、softraditiona1.1.ightingsystemmoreinte1.1.igent1.y,toe1.iminatesecurityrisks,asoneofgreatpractica1.significance.Thisstudyontheissueofvehic1.edaptive1.ightingcontro1.systemisab1.etoautomatica1.1.yprovidetheenvironmentforthevehic1.e1.ocationneedtobe1.ight-1.ight,foradriverioprovidegooIO8人左右,与国外相比较,为日本
6、的26.5倍。美国的17.8倍。若以万辆车的死亡率作比较,我国车祸的发生率和死亡率皆居世界之首位。据公安部交通管理局的统计:2005年,全国共发牛.道路交通事故450254起,造成98738人死亡、469911人受伤,直接财产损失18.8亿元。自2001年以来全国交通事故死亡人数首次回落到IO万人以下。中国由于交通事故每年死亡超过万人,死者大多是年轻人,占全球交通事故死亡人数的五分之一,居世界各国之首,中国每5分钟有一人因车祸死亡,每一分钟有一人因车祸伤残,每天死亡280多人,每年死亡10万多人,中国的汽车数量仅占世界的1.9%,而车祸死亡人数占世界15%,且每年增加4.5%。如何提卷汽车的安
7、全性、减少交通事故的发生已经成为全世界的迫切要求。汽车安全性分为三大部分主动安全性、被动安全性和防火安全性。所谓主动安全性,是指汽车设计者在汽车的配置中,采取一系列技术措施,以预防和减少安全事故的发生,其中包括汽乍夜间照明、各种指示信号、驾咬员视野、制动以及轮胎等所谓被动安全性,是指在汽车中采取一系列技术措施,使得安全事故一旦发生时,可城大限度地防止或减少对人员造成的伤害;其中包括车身结构、安全玻璃、座椅、头枕、内外部凸出物以及安全气囊等。汽车照明系统作为汽车最主要的主动安全装置之.主要负成前方路况的照明,提供给驾驶者前方的路况信息,使驾验i能够及时看清障碍物并做出反应,是保证汽车在夜间或能见
8、度较低的环境下安全行驶的关键;传统的汽车照明系统主要包括照明装置照明灯和信号装置。其中照明灯的功能是在黑暗环境中照亮汽车行驶前方的路面倒乍灯照亮汽车后方,在倒乍时也是照亮行驻方向:照明灯主要是指前照灯、前雾灯、倒车灯和牌照灯:其次像空内灯、仪表等和行李箱灯也属照明灯用:信号装置包括汽车信号灯和回复反射器:信号灯中又包括转向指示灯、制动灯、后雾灯和位置灯等。信号灯的功能,是向其他道路使用者表明本车的存在,以及本车将要转向某方向或正在制动减速等,以引起对其的特别关注。事实上,前雾灯兼有照明和信号的两种功能,它是在雾、雪、雨或尘埃硬延等有碍可见度的情况下,为改善车辆前方道路照明和使迎面来车易于发现车
9、辆的灯具。但是在实际的使用中,传统的前照灯系统存在着许多的安全胞患。特别是在交通事故多发和高致死率的夜间,传统的照明系统难以对汽车提供有效的安全保护,世界汽车安全事故统计资料表明夜间发生的交通事故是白天的三倍,照明状况不良时的事故率又是照明良好时的三倍。我国交通事故统计资料显示,仅1994年因灯光问题限成的安全事故就有近千起,造成三百多人死亡。而造成夜间事故平频发的主要原因是在晚上当吸员的可视度与白天相比大幅度的下降,同时雨雾和空气中的一些污染物在前窗玻璃上形成的水滴和污物也会让驾驶员的距离感产生失其,严选影响了驾驶员对前方弯道障碍物的判断,而依靠传统的照明系统即使将近光灯、远光灯和前雾灯全部
10、开启也依然会存在着照明盲区,从而导致事故的发生。上述这些问题的存在,就使得研制出种具有多种照明功能的新型照明系统成为必然的趋势,并且这些功能的切换,出于安全上的考虑,应该是无需驾驶员手动控制全智能实现的。与此同时,随着科学进步的发展,越来越多的高新技术开始运用在汽车工业上。汽车虽然本是主要偏向于机械配合的项技术,不过近儿十年随着电子技术的迅猛发展,各行各业都开始提倡机电一体化,汽车也不例外:安全、节能、环保以及智能化和信息化是未来汽车的发展趋势。与这些要求相适应,汽车电子化的趋势越来越明显,各类电器元件在汽车成本中所占比例也越来越高,如今的汽车上都是动辄数百个电子元件,数以相计的汽乍线路控制若
11、汽车多个部门的协调工作,国外专家预测未来3-5年内汽车上装用的电子装徨成本将占汽车整车成本的25%以上,汽车将由骷纯的机械产品向岛级的机电一体化产品方向发展,成为所谓的“电子汽车,可以说汽车电子化已经成为现代汽车发展的田要标志。在现代汽军制造工艺中引入电了技术不仅提高了汽车的动力性、经济性和安全性,使汽车产业进入一个新的纪元,而且还开拓了电子产品的市场,推动J电子产业的发%将汽车电子技术运用到汽车照明领域,将微控制器、传感器、车载网络系统、自动控制理论与传统的汽乍前照明机械系统结构相结合,开发出能够解决由于传统照明系统带来的安全问题的新型智能车灯,将是未来汽车前照明系统的发展方向。1.2 国内
12、外发展状况及发展趋势自适应智能前照灯技术(AFS)在汽车照明领域的重大突破,极大程度的保障了夜间行车安全的同时也提升了行车的舒适性,日本和欧洲的各大汽车制造商时此已达成共识并自上世纪九十年代起就以开始投入研窕.目前,在国外自造商都纷纷推出自己研发的自适应前照明系统,不仅在其高档车型中标配系统,甚至在中低档轿车车型中也将该系统作为选配列出。最近,福特公司也研发了种新型智能主动转向头大灯技术,大大提高了夜间的行驶安全。在福特公司所研制的系统中将1.ED二极发光体作为照明光源的头灯系统。1.EDf半导体发光二极管)车灯也是一种比较新型的车灯技术,它不仅节省能源,而且使用寿命长,是各大汽车制造商的研究
13、热点。不过1.ED车灯目前主要用于信号灯、指示灯等小型照明领域。福特公司展现其独特的科技将1.ED技术运用与智能前照灯系统中,使系统不仅省电、高亮度,让外形设计也变得令人耳日一新。该系统包括以下功能:I、可调整1.ED车灯:2、1.ED驻车灯、转向信号灯:3、投影式前照灯。福特的这款新系统虽然还处于概念阶段,但其技术已经十分成熟,不久便能正式投入市场。在2006年北美车展展出的林肯概念车就采用f这项新技术。国内的各大汽车生产商也开展了对AFS系统的大力研发,比如自东风集团在其推出的日产新天籁上说安装了他们最近研究的智能转向照明辅助系统,它不仅装备了远近光氛气大灯且在随动转向大灯技术上,乂有着自
14、己的发展方向。新天籁拥有一套智能转向照明辅助系统,但原理有别于我们所说得“随动”功能。新天籁除了远近光灯之外,在前大灯的外侧还添加了一个卤素灯,当转向到一定角度后,这个卤素大灯就会自动开启,辅助照明。虽然这在技术上似乎不如真正的“I动先进,但效果同样不错.这有些类似于福特公司在AFS上的设计新思路,即用卤素大灯作为转弯时的辅助照明灯,此外新天籁具备光束的高度调节功能。但是国内对汽车自适应智能照明控制系统领域的研究起步较晚,相关实验研究进行较少,技术以从国外引入为主,然而引入的国外系统大多是基于生产商本国的道路情况设计,而国内的道路状况有者自己的交通特点和地形地貌,因而往往系统的功效往往得不到最
15、大的发挥,给系统在国内的推广应用带来了阻用,自适应智能照明系统在汽车主动安全领域的重大突破和显著成效使其成为未来国内外汽车生产J.商在汽车智能照明系统方面的热门研究方向之efi若汽车工业的发展,使用者在考虑车载高新技术的同时,对汽车的安全性也越来越重视。为满足市场的需求,安全、舒适、节能将是未来自适应前照灯系统的发展方向。首先,在未来的汽车智能前照明系统中将会集成图像识别功能以检测行人、车辆和路边障碍物.为驾驶员提供更加安全的行驶环境其次,未来的自适应照明系统将与自适应巡航控制(ACC)和车道偏离警告系统(1.DWS)等其他新型汽车主动安全系统相结合,不仅可以更加精确的预测前方的路面状况从而对
16、光里进行更料能化地调节,同时也能使系统变得更加集成化、低成本化;并且随着1.ED技术的不断发展,1.ED的性价比不断提高.据专家预测,新代的汽车自适应照明系统也将采用1.ED转向灯,由于1.ED灯具有寿命长、占用空间小等优点,可以使得整个系统的节能性和可靠性明显提高。1.3 本课题的研究意义与目的随着汽车制造技术的不断进步,汽车的行驶安全成为人们越来越关心的问题。而汽车前照灯作为汽车主动安全的主要组成部分之也必须满足使用并越来越高的要求.一个优秀的汽车照明系统应该满足以下标准能够为驾驶者提供前方路段的景象信息,让驾驶者有充足的时间对可能面对的危险做出反应给驾驶者提供信息时不会增加驾驶员的疲劳给
17、本车驾驶员带来方便的同时不会给其它车道使用拧的带来麻烦。本课题所研究的自适应智能前照明系统正是基丁这些条件而研制的,智能前照明系统不像传统的前照明系统只能工作在固定的初始设定模式下,而能绣通过各种传感器所采集的汽车当前行驶车速、方向盘转角、车身俯仰状态、前方路况等数据判断当前的行驶状况,倒整配光机构来为驾驶员提供当前封聊环境下最适合的视野范围,极大程度保证了驾驶员在各行验环境下的行车安全.由于我国的汽车工业起步较慢,在一些高新技术方面与国外更是差距甚大。这个问题在汽车照明领域方面表现的尤为明显。现阶段国外的各大厂商都有着专门研发智能照明系统的研发技术部门,在许多的乍型上也展出了他们先进的研究成
18、果.但是中国现在对此技术进行专门研究的厂商十分之少,而且相关技术也基本都是直接从国外引进,难有臼主开发的。然而前照明系统的智能化是未来的发展趋势,加快国内的研发速度,开发出属于中国自己的智能前照明系统不仅能够打破国外的技术垄断,还能占为更多的汽车国际市场,具为重大的意义。1.4 课题内容木设计是关于汽车智能化汽车照明系统的设计开发,要求学生在毕业设计期间,完成汽车智能化汽乍照明系统的理论设计,同时要求开发的汽乍智能化汽乍照明系统有一定的实用性,能满足汽车弯道转向工况的性能需求。(1)了解汽车智能化汽车照明系统的性能要求和设计步骤:(2)掌握汽车智能化汽车照明系统设计的方法和流程:(3)能够熟练
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