汽车智能照明控制系统设计

毕 业 设 计（论 文）汽车智能照明控制系统学生姓名： 学 号： 所在系部： 专业班级： 指导教师： 日 期： 二一七年五月 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学院有关保管、使用学位论文的规定，同意学院保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密 ，在 年解密后适用本授权书。2、不保密 。（请在以上相应方框内打“” ）作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日摘 要在当今社会，人们生活得到了极大的提高，汽车拥有量也在不断增加。汽车作为快捷方便的交通工具，给我们的生活带来了诸多方便，同时也带来不少的交通安全问题。汽车照明系统作为现代汽车的必备安全系统之一，在安全性方面有很多值得改进的地方。大部分的汽车的照明系统目前还是以传统手动操作为主，因此，实现汽车照明的智能控制是非常有必要的。本文首先对汽车智能照明控制系统的研究背景和国内外概况作了简要介绍，给出了设计任务要求和总体设计方案，并根据实际情况做了硬件设计。硬件设计部分包括主控部分、电源设计部分、数据采集部分和模拟车灯控制部分。本设计是通过 STM32 单片机对传感器采集到的数据进行分析后对模拟车灯进行控制，控制的具体步骤通过软件编程实现。本文还对实物模型的制作流程作了简单介绍，并给出了实物图。最后对现阶段的研究进行总结并得出了结论，最终结论表明该系统在实际应用中是可行的。关键词：汽车车灯;STM32F103C8T6;传感器 iAbstractIn todays society, to improve the peoples life greatly, car ownership is growing.Cars as a convenient means of transportation, brought a lot of convenience to our life, but also a lot of traffic security problems.Auto lighting system as one of essential safety system of modern automobile, there is a lot to improve in the aspect of safety.Most car lighting system is still in the traditional manual operation is given priority to, therefore, is necessary to realize auto lighting intelligent control.This article first study of auto intelligent lighting control system, the author introduce the background and general situation both at home and abroad, gives the design task requirement and the overall design, and the hardware design according to actual situation.Hardware design includes the main control parts, power supply design, data acquisition part and analog lamp control part.This design is through the STM32 MCU of sensor after analyzing the data collected to simulate light control, control of the specific steps through software programming.This article also on production process has made the simple introduction of physical model, and the physical diagram is given.Finally, the present study summarized and concluded that the final conclusion shows that the system is feasible in practical application.Keywords：Automobie headlights; STM32F103C8T6;The senso目 录摘要 .iAbstract .ii1 绪论 .11.1 课题背景 .11.2 国内外发展概况 .21.3 课题研究意义与目的 .31.4 课题的研究内容与章节安排 .32 系统设计方案 .52.1 设计任务及要求 .52.2 方案论证与分析 .52.3 方案比较与选择 .63 硬件部分设计 .73.1 硬件部分总体设计 .73.2 主控模块设计 .73.3 电源部分设计 .93.4 数据采集部分 .103.4.1 光照强度采集 .103.4.2 大气能见度采集 .113.4.3 会车检测 .113.4.4 转向、刹车与倒车检测 .123.5 车灯控制部分 .123.5.1 前照灯、轮廓灯控制 .133.5.2 雾灯控制 .133.5.3 转向灯、刹车灯、倒车灯控制 .144 软件设计部分 .164.1 软件开发环境 .164.2 软件程序设计 .174.3 软件下载与调试 .195 实物模型部分 .215.1 制作实物模型的大致流程 .215.2 实物模型 .226 结论 .23参考文献 .24致谢 .27附录 A 硬件电路图 1 .28附录 B 硬件电路图 2 .29附录 C PCB 印制电路图 .3001 绪论1.1 课题背景汽车作为一种便捷高效的交通工具，已经历了 100 多年的风雨。当汽车刚被发明出来的时候，其时速只有仅仅 18km/s，而且只是三轮简陋的行驶装置，而现在时速600km/s 超级汽车已经被制造出来了。随着科学技术的不断创新和社会文明的不断进步与发展，汽车无论在性能方面还是在产量上面都到了空前的发展，汽车也逐渐在普通家庭普及，成为现代人们生活之后不可缺乏的交通工具，彻底改变了人们的出行方式。但是随着人们物质水平和经济条件的逐步提升，汽车保有的数量在近几年来也急剧增加，尤其是在城市里，汽车已经布满了城市的大街小巷。汽车作为快捷的交通工具，确实给我们的生活带来了极大便利，但也给现代社会带来了许多新的问题，例如我们常见的交通堵塞、交通事故等。近几年交通事故频发，根据相关的数据统计，车祸在各类意外事故中居第一位，意外死亡的事故中有近 50%为与车祸有关，而且这些比例还在逐年上升。我们就以汽车交通事故为例，全世界范围内有超过 3000 万人在汽车交通事故中死亡，这比不少国家的人口和还多不少，其中死亡率最高人群的是青少年和老年人。在我国的各大城市之中每 1 万辆汽车的死亡率是 50-100 人，与发达国家相比，这是美国的 17.8倍，是日本的 26.5 倍。根据交通部门对近 3 年汽车交通事故的粗略统计，我国每年因汽车交通事故造成的死亡人数大约为 6 万人，占全世界的 16%，而我国的汽车保有数量仅占到世界汽车保有量的 3%，因此问题也逐渐受到国家和人们的关注，减少汽车交通事故的发生已成为世界各国人们迫切的需求。现代城市的道路错综复杂，人口也在不断增多，各种路标层出不穷，交通事故发生率更是逐年上升，不少交通事故是因为驾驶人员视野受限或路标不清而操作不当造成的。以汽车照明控制系统为例，传统的汽车照明控制系统是以手动控制为主的，由于汽车车灯种类繁多，在控制车灯过程中很容易因操作失误。汽车车灯正确规范的操作，直接影响着驾驶人员的视线和其他车辆及行人的注意，如何不能正确操作或误操作，不仅是一种不文明的行为，还会造成严重的交通事故。然而传统的手动或半自动操作，很难做到每次都正确，现在的城市车辆较多，为降低事故发生率，在汽车照明系统方面，实现智能控制也是当下的趋势。1如今的微电子技术已经得到了空前的发展，微处理器的性能也十分的优秀，用来控制汽车照明系统是完全能满足的，并且很多微处理器在价格上和开发流程上也日渐成熟，这不仅能提高照明系统的准确性，在汽车制造成本上也有一定优势。将汽车照明系统与现代电子技术、微处理器相结合，实现汽车车灯灯智能控制，避免车灯的误操作，是未来汽车照明新的发展趋势。1.2 国内外发展概况汽车刚诞生时是没有车灯的，为了方便汽车在夜间行驶，人们开始汽车前面挂上用手提灯来照明，但这种办法不方便，也不安全。为了满足这方面的需求，在 19 世纪 80年代汽车制造商将电用在了汽车的前灯和尾灯，就这样汽车车灯的雏形就此诞生。随着电池供电技术和汽车灯具制造技术的不断发展，对汽车车灯的控制也逐渐完善，能很好的满足在行车过程中基本照明和信号提示等实际情况。但在 21 世纪初，绝大多数汽车的照明控制还是以手动为主，为适应现代市场需求，各大汽车制造商纷纷开始将电子控制技术和汽车照明相结合，研发汽车智能照明控制系统。汽车智能照明系统在汽车电子方面的极大突破，在很大程度上避免了汽车在夜间行驶过程中的安全隐患，同时也提升了驾驶人员在行驶过程中的舒适性。欧美和日本等汽车制造大国在 20 世纪 60 年代就开始汽车智能照明系统方面研发，在80 年代中期，他们就完成了智能照明系统的开发，将它应用在汽车上并开始量产实在 20世纪末，由于开发成本较高，这项技术主要应用于高档汽车和专用汽车，中低档汽车主要还是使用传统的手动照明系统。经过十几年的发展，汽车智能照明系统和电子控制技术日渐成熟，其开发成本大幅度降低，中低档汽车也安装了智能照明系统。最近，美国的福特公司在汽车照明方面研发了一款汽车智能照明系统，这极大的提高了汽车夜间行驶的安全性。福特公司在该照明系统中所用到的光源是目前交流型 LED发光二极管，用 LED 发光二极管作车灯是目前较新型的车灯技术，不经使用的寿命比一般传统的车灯要长，而且功率较小，亮度也比较高，便于控制，受到各大汽车制造商的青睐。该系统能检测车辆的行驶状况和所处环境，并根据实际情况来控制汽车上面不同车灯的工作状态，如汽车遇到雾天会自动开启雾灯，汽车上坡时会自动抬高前灯等。国内不少汽车制造商在这两年也开始对汽车智能照明控制系统有了大力度的研发。例如东风汽车集团就将他们新研发的智能照明控制系统安装在他们所生产的日产新天籁汽上。它不仅将随动转向大灯技术有自己的发展方向，所用的灯具还是远近氙气灯。新2天籁还新装备了一套智能转向辅助照明系统，该系统和前面提到的随动转向技术的原理有所不同。此外新天籁汽车还具有对车灯的亮度进行调节的功能，能实现不同亮度的照明。国内在汽车智能照明方面的研究起步较晚， 但是近年来国内的汽车数量急剧增加，在汽车性能方面的需求也更加突出。虽然国外在汽车智能照明领域的技术较为先进，但并不完全适合我国复杂的国情，这主要是因为我国人口众多，路况复杂，地域特征明显，汽车灯具规格种类繁多，没用统一标准，消费观念还不太成熟，实现智能照明控制还是有一定的难度。目前，国内也在逐步制定车灯方面的统一标准，加上智能控制技术的发展，我国已经有部分汽车安装上了汽车智能照明控制系统，就目前来看，效果非常好的，汽车智能照明系统在我国的市场前景也是非常广阔的。1.3 课题研究意义与目的近年来，中国经济发展迅猛，汽车数量也是暴涨，在城市复杂的路况下，汽车的行驶安全问题也越来越受到到人们的关注。而汽车照明控制系统作为汽车的主要安全之一，其优越的性能和良好的适用性也逐步受到消费者的关注。一个好的汽车照明控制系统应该能更人性化、更智能化的去满足消费者的具体要求：在外界环境光线不充足的时候，汽车能自动开启前照灯，并根据外界光照强度来调节所需要的照明灯光的亮度灯；在会车的时候能自动将远光灯转换成近光灯等。这样不仅能给驾驶员带来方便，以防误操作或操作不当带来的交通安全问题，而且避免还能给其他车辆和行人带不必要的麻烦。在本课题当中，我们主要是对汽车智能照明控制系统进行研究的。这个汽车智能照明照明系统是以 STM32 单片机为核心控制器，通过传感器采集各类参数，从而控制汽车的前照灯、雾灯、转向灯、倒车灯、刹车灯等各种车灯，从而实现车灯的智能控制。因此驾驶员不必再担心车灯的操作，这样便能更加专注的驾驶汽车，从而能提高驾驶汽车时的安全。1.4 课题的研究内容及章节安排本课题是通过对目前汽车电子行业的了解和调查所确立的 ，基本的设计思路也适合当前的市场需求，结合了微控制器技术和照明系统，设计出一套低成本、实用性强的汽车智能照明系统。本文一共分为四