汽车辅助照明随动系统设计

来源：塑胶五金网发布时间：2014-06-09 08:46:05点击率：

　　引言

　　驾驶A、B级汽车的驾驶员会遇到这样的问题，当夜晚行驶在盘山公路或乡村的小街巷时，总觉得前大灯照着的方向与你行驶的道路不一致。行车速度和行车安全存在很大问题。汽车辅助照明随动系统是以单片机AT892051芯片为控制核心，控制步进电机带动辅助照明光源，随方向盘的转动而转动。对汽车的前大灯照明起到辅助作用。辅助照明光源采用高亮度LED灯，这种光源节能、抗震性能好、重量轻，符合“辅助的特点，可以随时安装或取下。安装时只需用光源底部的磁铁吸附在驾驶室顶部或汽车的任何部位。用霍尔开关检测汽车的转向、转角的大小以及转弯的速率，将检测信号和倒车信号一起送至单片机的输入接口，经单片机分析、计算、判断后，由单片机的输出接口输出控制信号，控制步进电机及辅助光源的转动，从而实现随动控制。

　　1 系统硬件基本组成及各部分作用

　　系统的硬件框图，硬件系统由单片机AT89C2051芯片、4806-A步进电机、步进电机驱动电路、HAM8X20PNP霍尔开关、7805三端稳压器、晶体谐振器等组成。

　　1.1 单片机芯片

　　综合分析了汽车辅助照明随动系统的控制要求，选用AT89C2051芯片电路简单、经济实惠，完全可以满足要求。AT89C2051是一种带2K字节闪速可编程可擦除只读存储器(PEROM)的低电压、高性能CMOS 8位徽控制器。该器件采用ATMEL高密度、非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51TM指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在一个芯片中，ATMEL的AT89C2051是一种高效微控制器。另外它为20个引脚、15条可编程I/O线、128×8内部RAM、工作电压2.7V~6V。

　　将AT89C2051芯片的(P3.0、P3.1、P3.2、P3.3)设为输入口，用它对系统的左转信号、定位信号、右转信号及倒车信号进行采集，送至CPU进行分析、比较、判断，并将判断结果送至输出口。将P1.2、P1.3、P1.4、P1.5设为输出口，P1. 2~P1.5经驱动器，对步进电机进行控制，进而实现随动控制。

　　1.2 霍尔开关

　　霍尔开关是该系统采样的主要元件，汽车的转向信号就由它来采集。用霍尔开关作为检测元件的好处是对汽车原电路不作任何改动。霍尔开关选用HAM8X20PNP常开型，它具有体积小、易安装、电压范围宽等特点，适合于汽车12V电源使用。HAM8X20PNP型霍尔开关的输出电平很容易与单片机直接连接。

　　1.3 步进电机驱动电路

　　驱动电路采用分立元件电路，由三极管及周边电路组成，单片机经P1.2、P1.3、P1.4、P1.5输出，再经三极管功放电路驱动步进电机，P1.2、P1.3、P1.4、P1.5设为低电平有效，三极管选用9012PNP型，这样设计电路简单，散热性能好。

　　1.4 步进电机

　　步进电机是随动系统的执行元件，选用4806-A型。该电机为4相(分别为A、B、C、D相)、绕组34Ω，脉冲幅度12V。

　　1.5 恒流三极管及LED灯

　　恒流三极管是第二代半导体恒流器件，它大特点是输出的恒流可以利用调整端加外部元器件进行调整，适合LED灯的设计。LED选用0.5W高亮度白光二极管。

　　1.6 电源电路

　　电源采用汽车电瓶+12 V电源，直接供给霍尔开关和步进电机驱动电路。另外+12V电源经三端稳压器7805稳压，变成+5V供单片机控制电路使用。

　　1.7 时钟电路

　　时钟电路由6 MHz晶体振荡器和周边电路组成，为系统产生6MHz时钟信号。

　　1.8 复位电路

　　复位电路由单片机1脚周边的阻容电路组成，为单片机控制电路上电时在RST端产生一正脉冲，启动单片机工作。

　　2 软件流程图

　　根据系统功能要求，当开关S闭合时，系统启动，单片机对左、中、右三个霍尔开关进行检测，辅助照明光源开启，灯光亮。当方向左转时，单片机控制步进电机左转。当方向右转时，单片机控制步进电机右转。当方向转正时，单片机控制步进电机转到中间位置。

　　但实际上方向左转时可能有三种情况：一是左转半圈，测到一个左转信号;二是左转一圈，测到一个左转信号、一个右转信号和一个中间信号;三是左转一圈半，测到一个左转信号、一个右转信号、一个中间信号和一个左转信号。这三种情况的任何一种都是使步进电机左转30度。同理右转时也存在三种情况：一是右转半圈，测到一个右转信号;二是右转一圈，测到一个右转信号、一个左转信号和一个中间信号;三是转一圈半，测到一个右转信号、一个左转信号、一个中间信号和一个右转信号。这三种情况的任何一种都是使步进电机右转30度。所以我们控制步进电机的左、右转并不能直接根据检测到的左、右状态信号来控制步进电机的左、右转，而要根据以上6种情况进行分析判断，完成对步进电机的左、右转动控制来解决夜间行车时左、右转动方向灯光照明问题。

　　3 结束语

　　以上是对汽车辅助照明随动系统硬件部分、接口分配以及软件流程的设计。以后还需从空气动力学的角度对LED灯具的外形进行设计，从防水密封的角度对辅助照明系统的转动部分进行设计，对控制程序进行调整和优化，力争做到简单、适用、可靠、经济。

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