汽車前照燈防炫目控制系統(tǒng)設計畢業(yè)設計

1、<p><b>　　本科學生畢業(yè)設計</b></p><p>　　汽車前照燈防眩目控制系統(tǒng)的設計</p><p>　　系部名稱： 汽車與交通工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級： 車輛工程 B07-1班 </p><p><b>　　二○一一年六月</b></p&g

2、t;<p>　　The Graduation Design for Bachelor's Degree</p><p>　　Design of Cars Headlamps Prevent blindfold Control System</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會的發(fā)展

3、和人們生活水平的不斷提高，人們對汽車的要求已不僅僅局限于性能、成本，而是越來越多的要求現(xiàn)代汽車更加安全，更加環(huán)保，更加人性化。而同時，新車款型也必須符合最新的規(guī)定，這就導致了新技術不斷得到應用。作為汽車的三大安全件之一，汽車照明系統(tǒng)是最主要的主動式安全裝置，對傳統(tǒng)汽車照明系統(tǒng)的改進和創(chuàng)新也日益成為全世界汽車廠商研究的熱點問題。為此，設計了以單片機為核心，實現(xiàn)汽車前照燈防炫目的系統(tǒng)的控制。 </p><p>　　前

4、照燈防眩目系統(tǒng)主要有硬件和軟件倆部分組成。硬件部分主要有電位器，單片機和舵機。電位器的電阻值可以變化，可以當作信號。單片機是控制器，把電位器傳來的信號轉(zhuǎn)換成舵機能識別的信號。舵機是執(zhí)行器，它接收到單片機的信號后可以轉(zhuǎn)動相應的角度。系統(tǒng)工作方式是電位器把信號傳給單片機，單片機經(jīng)過處理把信號轉(zhuǎn)換后傳給舵機。軟件方面就是先把單片機的各個寄存器設置好，再把接受信號的AD口設置好，還有是控制舵機的PWM輸出口。最后根據(jù)硬件把軟件的各個程序段連接起

5、來，使其正常工作。此設計中的介紹了基于STC12C4052AD單片機的汽車前照燈防炫目控制的設計。</p><p>　　關鍵詞：前照燈；防炫目；ST12C4052AD；舵機；調(diào)試</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the development of the society and the co

6、ntinuous improvement of people's living standard, people on the requirements of the car has not only confined to performance, cost, but more and more requirements modern car safer, more environmental protection and m

7、ore human. And at the same time, the new car should also must comply with the latest regulation, this has led to a new technology to get the application. As the big three auto safety thing, automobile lighting systems is

8、 one of the main a</p><p>　　The system is mainly a headlamp blinding hardware and software both parts. Hardware mainly potentiometer, SCM and steering gear. Resistance can change the potentiometer, can be as

9、 a signal. A single chip computer is the controller, the signal conversion from potentiometer into steering gear can identify signal. The steering gear is the implementation, it receives SCM signal after can turn the cor

10、responding Angle. The system is the signal potentiometer working way to microcontroller, SCM processi</p><p>　　Key words: Headlamps ; Prevent Glaring; STC12C4052AD; Steering gear；Debugging </p><p&

11、gt;<b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………………………………………I</p><p>　　Abstract…………………………………………………………………………………II</p><p>　　第1章 緒論………………………………………………………………………………1</p&

12、gt;<p>　　1.1 汽車自適應照明的產(chǎn)生………………………………………………………1</p><p>　　1.2 自適應系統(tǒng)的功能及簡介……………………………………………………2</p><p>　　1.3 汽車自適應的系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展………………………………………………2</p><p>　　1.4 課題主要研究的內(nèi)容…………………………………

13、…………………………3</p><p>　　第2章 系統(tǒng)整體方案設計………………………………………………………4</p><p>　　2.1 需求分析…………………………………………………………………4</p><p>　　2.2系統(tǒng)構成…………………………………………………………………5</p><p>　　2.3 系統(tǒng)計算理論基礎…………

14、……………………………………………………5</p><p>　　2.4 本章小結…………………………………………………………………………6</p><p>　　第3章 系統(tǒng)的硬件結構設計………………………………………………………7</p><p>　　3.1 系統(tǒng)單片機的選擇………………………………………………………………7</p><p>

15、　　3.2 傳感器電路設計…………………………………………………………………10</p><p>　　3.3 系統(tǒng)舵機及電路的設計………………………………………………………… 12</p><p>　　3.4 自動變光模塊的設計…………………………………………………………15</p><p>　　3.5 系統(tǒng)電源穩(wěn)壓電路…………………………………………………………1

16、6</p><p>　　3.5.1 7805芯片…………………………………………………………17</p><p>　　3.5.2 適配器的選擇………………………………………………………17</p><p>　　3.5.3電容……………………………………………………………18</p><p>　　3.6 本章小結…………………………………………

17、………………………………19</p><p>　　第4章 系統(tǒng)的軟件結構設計………………………………………………………20</p><p>　　4.1系統(tǒng)程序編寫原理………………………………………………………20</p><p>　　4.1.1 系統(tǒng)舵機程序………………………………………………………20</p><p>　　4.1.2系統(tǒng)AD

18、轉(zhuǎn)換程序………………………………………………………22</p><p>　　4.2主程序流程圖……………………………………………………………………24</p><p>　　4.3 本章小結………………………………………………………………………25</p><p>　　第5章 制作與調(diào)試……………………………………………………………………26</p>&

19、lt;p>　　5.1 硬件的制作……………………………………………………………………26</p><p>　　5.1.1 焊接時布線及其注意事項…………………………………………………26</p><p>　　5.1.2硬件的整體焊接……………………………………………………………29</p><p>　　5.2 硬件調(diào)試………………………………………………………

20、…………………30</p><p>　　5.2.1 單片機各口輸出信號…………………………………………………… 30</p><p>　　5.2.2 電位計、舵機和光敏電阻的調(diào)試…………………………………………32</p><p>　　5.3 軟件調(diào)試…………………………………………………………………………35</p><p>　　5.4 本

21、章小結…………………………………………………………………………39</p><p>　　結論………………………………………………………………………………………38</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………………………………40</p><p>　　致謝………………………………………………………………………………………41</p&

22、gt;<p>　　附錄………………………………………………………………………………………42</p><p>　　附錄A 英文文獻與中文參考譯文…………………………………………………42</p><p>　　附錄B 整機原理圖…………………………………………………………………48</p><p>　　附錄C實物效果圖………………………………………………

23、…………………51</p><p>　　附錄D材料清單……………………………………………………………………53</p><p>　　附錄E 源程序………………………………………………………………………54</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　汽車自適應照明的產(chǎn)生</p>

24、<p>　　隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對汽車的要求已不僅僅局限于性能，成本，而是越來越多的要求現(xiàn)代汽車更加安全，更加環(huán)保，更加人性化。汽車生產(chǎn)商們也正在用更安全、更環(huán)保、設計更精美以及更省油料等優(yōu)點來吸引用戶。而同時，新車款型也必須符合最新的規(guī)定，這就導致了新技術不斷得到應用。作為汽車的三大安全件之一，汽車照明系統(tǒng)是最主要的主動式安全裝置，對傳統(tǒng)汽車照明系統(tǒng)的改進和創(chuàng)新也日益成為全世界汽車廠商研究的熱點問題

25、。因此，如何使汽車照明智能化，駕車更安全，更舒適就成為一個十分緊迫而又有重大現(xiàn)實意義的課題。傳統(tǒng)的汽車照明系統(tǒng)主要由前照燈系統(tǒng)，信號照明系統(tǒng)，車內(nèi)照明系統(tǒng)三大部分組成[1]。</p><p>　　隨著科技的進步，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)也經(jīng)歷了長足的發(fā)展，相應的交通法規(guī)也越來越健全，前照燈系統(tǒng)就經(jīng)歷了從最初的煤油燈到白熾燈，鹵素燈到現(xiàn)在的氣體放電燈的發(fā)展過程，信號照明系統(tǒng)從最初的手提煤油燈發(fā)展到現(xiàn)在普遍應用的LED信號燈，車

26、內(nèi)照明系統(tǒng)更是種類越來越多，越來越人性化。但是實際的使用中，傳統(tǒng)的前照燈系統(tǒng)存在著諸多問題。例如，現(xiàn)有近光燈在近距離上的照明效果很不好，特別是在交通狀況比較復雜的市區(qū)，經(jīng)常會很多司機在晚上將近光燈、遠光燈和前霧燈統(tǒng)統(tǒng)打開；車輛在轉(zhuǎn)彎的時候也存在照明的暗區(qū)，嚴重影響了司機對彎道上障礙的判斷；車輛在雨天行駛的時候，地面積水反射前燈的光線，產(chǎn)生反射眩光等等。據(jù)統(tǒng)計，夜間事故中約有50％發(fā)生在沒有照明設施的黑暗道路上，道路照明越差，事故發(fā)生的可

27、能性就越大。夜間事故占事故總數(shù)的33．1％(雖然夜間出車率只占白天的1／5)。死亡人數(shù)則為50％左右，對比致死率，白天事故為12．4％，而夜間為33、7％。夜間事故多發(fā)和高的致死率，其原因就是駕駛員的視力與白天相比約降低1／2。此外雨和霧也會使視力下降，前窗玻璃臟得和水滴不僅使視力降低，還會使距離感失真，必須引起駕駛員的注意。歐洲汽車照明</p><p>　　上述這些問題的存在，就使得研制一種具有多種照明功能的照

28、明系統(tǒng)成為必要，并且這些功能的切換，出于安全上的考慮，必須是自動實現(xiàn)的。</p><p>　　1.2 汽車自適應系統(tǒng)的功能及簡介</p><p>　　ALS具有彎道照明、自動水平調(diào)節(jié)、高速公路照明、鄉(xiāng)間照明、城鎮(zhèn)照明、惡劣天氣照明和照明故障檢測等功能。傳統(tǒng)前燈的光線因為和車輛行駛方向保持著一致，所以不可避免的存在照明的暗區(qū)。一旦在彎道上存在障礙物，極易因為司機對其準備不足，引發(fā)交通事故。A

29、LS解決的方法是：車輛在進入彎道時，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的光型，給彎道以足夠的照明。城市中道路復雜、狹窄，傳統(tǒng)前照燈近光因為光型比較狹長，所以不能滿足城市道路照明的要求。ALS在考慮到車輛市區(qū)行駛速度受到限制的情況下，可以產(chǎn)生比較寬闊的光型，有效地避免了與岔路中突然出現(xiàn)的行人、車輛可能發(fā)生的交通事故[3]。</p><p>　　陰雨天氣，地面的積水會將行駛車輛打在地面上的光線，反射至對面會車司機的眼腈中，使其目眩，進而可能造

30、成交通事赦。ALs可使前燈發(fā)出特殊光型，減弱地面可能對會車產(chǎn)生眩光的區(qū)域的光強。汽車信號燈產(chǎn)生故障后不易被司機發(fā)覺，但卻極易造成交通事故，ALS可以在上路之前對所有車燈進行檢測，及時通知司機，行駛過程中出現(xiàn)的故障也同樣能夠檢測報警。采用ALS后，即使在各種復雜和困難的情況下，汽車都能自動地提供最佳的照明。這樣駕駛?cè)藛T能有更多的時間和精力正確地判斷駕駛的情況并及時采取合適的措施，從而在很大程度上排除了現(xiàn)存的某些危險，使安全、舒適地行車真正

31、成為可能[6]。</p><p>　　1.3 汽車防眩目國內(nèi)外發(fā)展狀態(tài)及趨勢</p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展，全世界汽車工業(yè)的研發(fā)部門都在努力開發(fā)智能化的輔助駕駛系統(tǒng)。在汽車照明方面．人們也在開發(fā)智能的汽車照明系統(tǒng)，即自適應照明系統(tǒng)，它包括自適應前照燈系統(tǒng)AFS、改進的信號照明和車內(nèi)照明控制三部分。其中最重要的是AFS，各太公司的研究重點也都放在AFS上，AFS是EUREKA的14

32、03號項目，歐洲的汽車公司、車燈公司和光源公司共同承擔了這個項目，美國和日本的一些公司也參與了此一項目。2003年意太利瑪涅蒂馬瑞利車燈公司首次在汽車上安裝了動態(tài)調(diào)節(jié)燈，為自適應前照燈系統(tǒng)莫定了基礎。2006年該公司首次投放了自適應前照系統(tǒng)(AFS)前燈[7]。</p><p>　　2005年該公司開始大量生產(chǎn)采用具有光效高、節(jié)能、壽命長等特點的發(fā)光二極管技術的后車燈。德國HelIa公司智能化前照燈系統(tǒng)也正在研發(fā)

33、當中．Hella運用高壓氣體放電集成遠光的雙氙氣前照燈批量生產(chǎn)已經(jīng)成熱．在此基礎上，動態(tài)轉(zhuǎn)彎燈是智能化前照燈系統(tǒng)的一個重要組成部分，這項新技術將極大的提高駕車的安全性和舒適性。</p><p>　　1.4 課題的主要研究內(nèi)容</p><p>　　汽車自適應照明系統(tǒng)是綜合利用機電一體化技術、控制技術和傳感器技術，使傳統(tǒng)的汽車照明系統(tǒng)智能化，能根據(jù)不同的路面狀況、不同的行車狀態(tài)以及天氣狀況作出

34、自適應性的照明調(diào)整[11]。 </p><p>　　本課題借鑒了當前國際和國內(nèi)在這方面的技術經(jīng)驗及其設計思想，設計基于STC12C5052AD單片機的汽車自適應照明系統(tǒng)。主要研究工作包括以下幾個方面：</p><p>　　1.廣泛參閱國內(nèi)外汽車智能照明系統(tǒng)的研究、發(fā)展及應用現(xiàn)狀，設計出可行的汽車自適應照明系統(tǒng)整體架構并作出相應的需求分析及可行性分析。</p><p&g

35、t;　　2.系統(tǒng)硬件電路設計制作，執(zhí)行機構設計以及傳感器的選擇分析，實現(xiàn)非總線控制系統(tǒng)對車輛信號的采集，執(zhí)行機構的控制和診斷系統(tǒng)的控制。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)整體方案設計</p><p><b>　　2.1 需求分析</b></p><p>　　在第一章緒論中已經(jīng)提到夜間是交通事故多發(fā)時間，而由于照明問題引起的事故更是占到了夜間事故

36、的50％以上，且夜間事故致死率很高，達到了50％，是白天事故的2倍?？梢哉f，自從第一輛汽車誕生阻來，安全一直是一個至高無上的主題，是人們永遠放在第一位的，由此必然產(chǎn)生刑能夠在很大程度上減少夜間事故的自適應照明系統(tǒng)的剛性需求[12]。</p><p>　　因此，只要系統(tǒng)是可靠的，實用的，就能夠獲得市場的青睞。根據(jù)歐洲汽車照明研究機構曾經(jīng)就此作過的專項調(diào)查，歐洲司機們最希望改善的是陰雨天氣積水路面的照明，排在第二位

37、的是鄉(xiāng)村公路的照明．接下來依次是彎道照明、高速公路照明和市區(qū)照明。因此，綜合國內(nèi)外研究發(fā)展狀況．系統(tǒng)的功能構成主要是車身縱傾調(diào)光，系統(tǒng)能夠根據(jù)車輛負載和加速度的變化自動闌整前照婦的投射俯仰角度，確保其投射高度在臺遣的范圍內(nèi)，既達到良好的照明效果，又不會對迎面車輛的司機造成眩目。</p><p>　　圖2.1車身縱慣對照明產(chǎn)生的影響</p><p><b>　　2.2 系統(tǒng)構成&l

38、t;/b></p><p>　　1、ALS通過獲取前后車身與懸架間的車身高度傳感器提供的信號，通過步進電機</p><p>　　對燈光進行實時控制，實現(xiàn)車身縱傾調(diào)光的功能。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)結構示意圖</p><p>　　2.3 系統(tǒng)理論基礎</p><p>　　車身縱慚調(diào)光是采用安裝在車體前后橋

39、中部的兩個車身高度傳感器，獲取前軸和后軸的高度變化量，并依據(jù)軸距計算車身縱傾角度。車身縱傾角度的變化量，就是前燈光大連理工大學碩士學位論文軸角度的變化量，通過調(diào)光電機的運作，反向調(diào)整此角度變化，就可以使光軸回復到原先的狀態(tài)，保持水平，如圖2.9所示[13]：</p><p>　　圖2.3 車身縱傾角</p><p>　　圖中，L表示前后輪軸距，dHf表示前輪高度變化，dHr表示后輪高度變化

40、，a為車身傾角，從圖中就可以看出：a=tan一((dHr—dHf)／L) (2.3)由于懸架是不停振動的，頻率、幅度變化都很大，但ALS需要的是因車身載荷和車身加減速導致的近穩(wěn)態(tài)變化量，而并非隨著路面不平度、輪胎受力、車輛側(cè)傾等引起的瞬態(tài)變化。因此，系統(tǒng)設置了濾波器，濾掉小的干擾，并采用多次求平均值的方法來使采集到的變化量趨于穩(wěn)定。其余開關信號(光敏傳感器的作用也相當于開關量)的采集以及位置傳感器信號的采集和計算相對簡單，這里不再贅述。

41、車速信號的采集可以直接取ABS(防抱死制動系統(tǒng))處理過的。</p><p><b>　　2.4 本章小結</b></p><p>　　在本章中主要講述了本次設計的在社會上的需求，隨著社會的發(fā)展，人更加的注重駕駛的安全性了，大多夜間事故都是因為前照燈照程不夠或者因為會車時造成眩目而發(fā)生的，因此對于車燈的要求也越來越多了?？傮w方案的篩選以及確定其結構框架圖，因此有了大體的

42、設計思路，在此也提供了系統(tǒng)的理論基礎，從而完成本設計所要達到的功能，這是本章的重點。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)的硬件選擇</p><p>　　3.1 系統(tǒng)單片機的選擇</p><p>　　在系統(tǒng)的設計中，選擇合適的系統(tǒng)核心器件就成為能否成功完成設計任務的關鍵，而作為控制系統(tǒng)核心的單片機的選擇更是重中之重。單片機選擇對整個系統(tǒng)的硬件性能發(fā)揮具有決定性作用。&l

43、t;/p><p>　　目前各半導體公司、電氣商都向市場上推出了形形色色的單片機，并提供了良好的開發(fā)環(huán)境。選擇好合適的單片機可以最大地簡化單片機應用系統(tǒng)，而且功能優(yōu)異，可靠性好，成本低廉，具有較強的競爭力。目前，市面上的單片機不僅種類繁多，而且在性能方面也各有所長。</p><p>　　一、選擇單片機需要考慮以下幾個方面：</p><p>　　1、單片機的基本性能參數(shù)。如

44、指令執(zhí)行速度，程序存儲器容量，I/O引腳數(shù)量等。</p><p>　　2、單片機的增強功能。例如看門狗、多指針、雙串口等。</p><p>　　3、單片機的存儲介質(zhì)。對于程序存儲器來說，F(xiàn)lash存儲器和OTP（一次性可編程）存儲器相比較，最好是Flash存儲器。</p><p>　　4、芯片的封裝形式。如DIP（雙列直插）封裝，PLCC封裝及表面貼附等。</

45、p><p>　　5、芯片工作溫度范圍符合工業(yè)級、軍工級還是商業(yè)級。</p><p>　　6、芯片的功耗。比如設計并口加密狗時，信號線取電只能提供幾毫安的電流，選用STC單片機就是因為它能滿足低功耗的要求。</p><p>　　7、供貨渠道是否暢通、價格是否低廉。</p><p>　　圖3.1 STC12C4052AD單片機</p>

46、<p>　　圖3.2 STC12C4052AD單片機引腳圖</p><p>　　1、增強型 8051 CPU，1T，單時鐘/ 機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。</p><p>　　2、工作電壓：5.5V - 3.8V。</p><p>　　3、工作頻率范圍：0 - 35 MHz，相當于普通8051 的 0～420MHz.實際工作頻率可達48MHz。

47、</p><p>　　4、片上集成系列單片機為256 字節(jié)RAM。</p><p>　　5、用戶應用程序空間12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K / 1K 字節(jié)。</p><p>　　6、ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。</p&

48、gt;<p>　　7、EEPROM 功能。</p><p><b>　　8、看門狗。</b></p><p>　　9、內(nèi)部集成MAX810 專用復位電路（外部晶體20M 以下時，可省外部復位電路。</p><p>　　10、時鐘源：外部高精度晶體/ 時鐘，內(nèi)部R/C 振蕩器用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部R/C 振蕩器還是外

49、部晶體/ 時鐘常溫下內(nèi)部R/C 振蕩器頻率為：5.2MHz ～ 6.8MHz精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，應認為是4MHz ～ 8MHz</p><p>　　11、共2 個16 位定時器/ 計數(shù)器，但可用PCA 模塊再產(chǎn)生4 個定時器(2052 系列只有兩路PCA) 。</p><p>　　12、外部中斷2 路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,Power Do

50、wn 模式可由外部中斷喚醒。</p><p>　　13、PWM(4 路）/PCA（可編程計數(shù)器陣列,4 路）,5410 系列是4 路，2052 系列只有兩路。14、 也可用來當4 路D/A 使用。16、 也可用來再實現(xiàn)4 個定時器。17、 也可用來再實現(xiàn)4 個外部中斷>A/D 轉(zhuǎn)換, 10 位精度ADC，共8 路。STC12C2052AD 系列只有8 位精度。</p><p>

51、　　18、通用全雙工異步串行口(UART)，由于STC12 系列是高速的8051，也可再用定時器軟件實現(xiàn)多串口。</p><p>　　19、SPI 同步通信口，主模式/ 從模式。 </p><p>　　20、工作溫度范圍： 0 - 75℃ / -40 - +85℃。</p><p>　　二. 單片機的引腳功能說明：</p>&

52、lt;p><b>　　1、電源引腳</b></p><p>　　VCC是20腳正電源腳，工作電壓為5V。GND是10腳接地端[8]。</p><p>　　圖3.3單片機最小系統(tǒng)電路</p><p>　　2、XTAL1和XTAL2</p><p>　　為了產(chǎn)生時鐘信號，在STC12C4052AD內(nèi)部設置了一個反相放大

53、器，XTAL1是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端，XTAL2是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，也是內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。當使用自激振蕩方式時，XTAL1和XTAL2外接石英晶振，使內(nèi)部振蕩器按照石英晶振的頻率振蕩，就產(chǎn)生時鐘信號。本系統(tǒng)使用的石英晶振頻率為12MHz</p><p>　　圖3.4 時鐘信號電路</p><p>　　2、輸入輸出I/O引腳</p><p>

54、　　Pin12~Pin19為P1.0~P1.7輸入輸出腳，稱P1口，是一個8位漏極開路型雙向I/O口。通常使用時外接上拉電阻，用來驅(qū)動多個數(shù)碼管。在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲器時，P1口是分時轉(zhuǎn)換的地址（低8位）/數(shù)據(jù)總線，不需外接上拉電阻[9]。</p><p>　　Pin2~Pin11為P3.0~P3.7輸入輸出腳，稱為P3口，是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0口。通常在使用時外不需要外接上拉電阻，就可以直

55、接驅(qū)動發(fā)光二極管。端口置1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用 。</p><p>　　表3.1 P3口專門功能</p><p><b>　　3.2 傳感器電路</b></p><p>　　車身高度傳感器放置于車身和懸架之間，感知懸架振動的幅度，所以必須是有源抗干擾非接觸理論壽命無限的傳感器。車身高度傳感器使用連桿將車身與懸架間的距離變

56、化轉(zhuǎn)變角度變化，并通過輸出電壓的改變線性測得此角度的變化量。目前在現(xiàn)代轎車上應用最多的是光電式車高和轉(zhuǎn)向角傳感器，本系統(tǒng)選用光電式車身高度傳感器。其結構如下圖所示：</p><p>　　圖3.5 車身高度傳感器</p><p>　　在光電式車身高度傳感器的內(nèi)部，有一個靠連桿帶動的傳感器軸，在傳感器軸上固定一開有許多窄槽的圓盤。遮光器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成，圓盤的轉(zhuǎn)動可使遮光器的輸出進

57、行ON、OFF轉(zhuǎn)換，并把ON、OFF轉(zhuǎn)換信號通過信號線輸入ALS主控器，依靠這種ON、OFF轉(zhuǎn)換，可以檢測出圓盤的轉(zhuǎn)動角度。當車身高度發(fā)生變化時，懸架變形量即發(fā)生變化，圓盤在傳感器軸帶動下轉(zhuǎn)動，從而使主控器檢測出車身高度的變化。利用4組光電耦合元件進行ON、OFF的組合，就可以把車身高度的變化范圍分為多個汽車自適應照明系統(tǒng)。</p><p>　　2. 電位計是典型的接觸式絕對型角傳感器，有一個在碳電阻或塑料薄膜上

58、的滑動觸點。這個可變電阻與角度（或線性）滑動觸點的移動位置成正比。電位計是通過可調(diào)電阻改變端電壓，一般采用滑動變阻器。電位計有線性電位計，輸出端電壓和角位移成正比。指數(shù)電位計和對數(shù)電位計。電位計在0—5V之內(nèi)變化。在這使用線性電位計。</p><p>　　圖3.6電位計模擬傳感器電路 </p><p>　　3.3 系統(tǒng)舵機及電路的設計</p><p>　　數(shù)字舵機區(qū)

59、別于傳統(tǒng)的模擬舵機，模擬舵機需要給它不停的發(fā)送PWM信號，才能讓它保持在規(guī)定的位置或者讓它按照某個速度轉(zhuǎn)動，數(shù)字舵機則只需要發(fā)送一次PWM信號就能保持在規(guī)定的某個位置。因此數(shù)字舵機的出現(xiàn)得以實現(xiàn)48路舵機控制器的實現(xiàn) .按照舵機的轉(zhuǎn)動角度分有180度舵機和360度舵機。180度舵機只能在0度到180度之間運動，超過這個范圍，舵機就會出現(xiàn)超量程的故障，輕則齒輪打壞，重則燒壞舵機電路或者舵機里面的電機。360度舵機轉(zhuǎn)動的方式和普通的電機類似

60、，可以連續(xù)的轉(zhuǎn)動，不過我們可以控制它轉(zhuǎn)動的方向和速度。</p><p>　　圖3.7 舵機機械結構</p><p><b>　　舵機工作原理 </b></p><p>　　舵機最早出現(xiàn)在航模運動中。在航空模型中，飛行機的飛行姿態(tài)是通過調(diào)節(jié)發(fā)動機和各個控制舵面來實現(xiàn)的。舉個簡單的四通飛機來說，飛機上有以下幾個地方需要控制： </p>

61、<p>　　1、發(fā)動機進氣量，來控制發(fā)動機的拉力（或推力）； </p><p>　　2、副翼舵面（安裝在飛機機翼后緣），用來控制飛機的橫滾運動； </p><p>　　3、水平尾舵面，用來控制飛機的俯仰角； </p><p>　　4、垂直尾舵面，用來控制飛機的偏航角； </p><p>　　遙控器有四個通道，分別對應四個舵機，而舵

62、機又通過連桿等傳動元件帶動舵面的轉(zhuǎn)動，從而改變飛機的運動狀態(tài)。舵機因此得名：控制舵面的伺服電機。 </p><p>　　不僅在航模飛機中，在其他的模型運動中都可以看到它的應用：船模上用來控制尾舵，車模中用來轉(zhuǎn)向等等。由此可見，凡是需要操作性動作時都可以用舵機來實現(xiàn)。</p><p>　　一般來講，舵機主要由以下幾個部分組成， 舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計5k、直流電機、控制電路板等。

63、</p><p>　　工作原理：控制電路板接受來自信號線的控制信號（具體信號待會再講），控制電機轉(zhuǎn)動，電機帶動一系列齒輪組，減速后傳動至輸出舵盤。舵機的輸出軸和位置反饋電位計是相連的，舵盤轉(zhuǎn)動的同時，帶動位置反饋電位計，電位計將輸出一個電壓信號到控制電路板，進行反饋，然后控制電路板根據(jù)所在位置決定電機的轉(zhuǎn)動方向和速度，從而達到目標停止。 </p><p><b>　　5.2 硬件

64、調(diào)試</b></p><p>　　由于本設計涉及的模塊比較多，所以調(diào)試起來比較費力，設計的不定因素也比較多，所以，調(diào)試的時候采用了分塊調(diào)試的方法。</p><p>　　在電路安裝完畢后，不要急于通電測試，而首先必須做好調(diào)試前的檢查工作。 </p><p><b>　　檢查連線情況。</b></p><p>　

65、　經(jīng)常碰到的有錯接（即連線的一端正確，而另一端誤接）、少接（指安裝時漏接的線）及多接（指在電路上完全是多余的連線），等連線錯誤。檢查連線可以直接對照電路原理圖進行，但若電路中布線較多，則可以以元器件（如運放、二極管）為中心，依次檢察查其引腳的有關連線，這樣不僅可以查出錯接或少接的線，而且也較易發(fā)現(xiàn)多余的線。 </p><p>　　為確保連線的可靠，在查線的同時，還可以用萬用表電阻檔對接線作連通檢查，而且最好在器件

66、外引線處測量，這樣有可能查出某些“虛焊”的隱患。 </p><p>　　檢查元器件安裝情況：元器件的檢查，重點要查集成運放、二極管、電解電容等外引線與極性有否接錯，以及外引線間有否短路，同時還須檢查元器件焊接處是否可靠。這里需要指出，在焊接前，必須對元器件進行檢測，確保元器件能正常工作，以免給調(diào)試帶來不必要的麻煩。 </p><p>　　檢查電源輸入端與公共接地端間有否短路在通電前，還需用

67、萬用表檢查電源輸入端與地之間是否存短路，若有則須進一步檢查其原因。 </p><p>　　在完成了以上各項檢查并確認無誤后，才可通電調(diào)試，但此時應注意電源的正、負極性不能接反。</p><p>　　5.2.1 單片機各口輸出信號</p><p>　　編好程序之后用示波器測試輸出的波形，若輸出波形不符合要求，可通過調(diào)節(jié)程序來調(diào)節(jié)輸出波形，直到得到要求的77KHz方波。

68、</p><p>　　圖5.5單片機P1.0口輸出的信號</p><p><b>　　圖5.6程序調(diào)試圖</b></p><p>　　調(diào)試好程序之后，連接示波器，記錄到示波器輸出的正是77KHz和300Hz的方波?？紤]到本設計是一次學習過程，對性能要求不是很高，所以采用了USB供電這樣的方法，這樣能方便程序修改之后直接燒入到單片機內(nèi)，提高調(diào)試的

69、效率和準確，避免猶豫移動太多而引起電路或者其他設備的損壞，避免影響設計。</p><p>　　圖5.7 P3.7輸出波形</p><p>　　5.2.2 電位計，舵機和光敏電阻調(diào)試</p><p>　　調(diào)試舵機電路的時候，因為P3.7是信號的輸出端。我們可以把P1.0和P3.4口路連接好后，看看舵機是否能動，光敏電阻接P1.1此時程序已經(jīng)是調(diào)好，舵機調(diào)試程序如下

70、：</p><p>　　#include<STC12C2052AD.H> //頭文件</p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　sfr WAKE_CLKO = 0x8F;</p><p>　　sbit KEY = P1^7</p><p>　　void S

71、HIZHONG_init (void){ //P1.0輸出約77KHZ時鐘初始化程序</p><p>　　AUXR = 0xC0;</p><p>　　WAKE_CLKO = (WAKE_CLKO | 0x03);</p><p>　　TMOD=0x22;</p><p>　　TL1 = (256 -37);</p><p

72、>　　TH1 = (256 -37);</p><p><b>　　TR1 = 1;</b></p><p>　　//TL1 = (256 -240);</p><p>　　//TH1 = (256 -240);</p><p>　　//TR1 = 1;</p><p><b>　

73、　}</b></p><p>　　void PWM_init (void){ //PWM0初始化程序 P3.7輸出</p><p>　　CMOD=0x06; //設置PCA定時器</p><p><b>　　CL=0x00; </b></p><p><b>　　CH=0x00;</b>

74、;</p><p>　　CCAPM0=0x42; //PWM0設置PCA工作方式為PWM方式（0100 0010）</p><p>　　CCAP0L=0x00; //設置PWM0初始值與CCAP0H相同</p><p>　　CCAP0H=0x00; // PWM0初始時為0</p><p>　　CR=1; //啟動PCA定時器</p&g

75、t;<p><b>　　}</b></p><p>　　void PWM0_set (unsigned char a){ //PWM0設置占空比子程序</p><p>　　CCAP0L= ~a; //設置值直接寫入CCAP0L</p><p>　　CCAP0H= ~a; //設置值直接寫入CCAP0H</p><

76、;p><b>　　}</b></p><p>　　void DELAY_MS (unsigned int a){ //延時子程序1MS</p><p>　　unsigned int i;</p><p>　　while( a-- != 0){</p><p>　　for(i = 0; i < 600; i+

77、+);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Read_init (unsigned char CHA){ //8位A/D轉(zhuǎn)換初始化函數(shù)</p><p>　　unsigned char AD_FIN=0; //存儲A/D轉(zhuǎn)換標志

78、</p><p>　　CHA &= 0x07; //選擇ADC的8個接口中的一個（0000 0111 清0高5位）</p><p>　　ADC_CONTR = 0x40;//ADC轉(zhuǎn)換的速度（0XX0 0000 其中XX控制速度，請根據(jù)數(shù)據(jù)手冊設置）</p><p><b>　　_nop_();</b><

79、/p><p>　　ADC_CONTR |= CHA; //選擇A/D當前通道</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　ADC_CONTR |= 0x80; //啟動A/D電源</p><p>　　DELAY_MS(1); //使輸入電壓達到穩(wěn)定（1

80、ms即可）</p><p><b>　　}</b></p><p>　　unsigned char Read (void){</p><p>　　unsigned char AD_FIN=0; //存儲A/D轉(zhuǎn)換標志</p><p>　　ADC_CONTR |= 0x08; //啟動A/D轉(zhuǎn)換（0000 100

81、0 令ADCS = 1）</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p&g

82、t;<p>　　while (AD_FIN ==0){ //等待A/D轉(zhuǎn)換結束</p><p>　　AD_FIN = (ADC_CONTR & 0x10); //0001 0000測試A/D轉(zhuǎn)換結束否</p><p><b>　　}</b></p><p>　　ADC_CONTR &= 0xE7;

83、 //1111 0111 清ADC_FLAG位, 關閉A/D轉(zhuǎn)換, </p><p>　　return (ADC_DATA); //返回A/D轉(zhuǎn)換結果（8位）</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main (void){</p><p>　　unsigned char

84、m;</p><p>　　SHIZHONG_init(); //調(diào)用P1.0時鐘給P3.4腳輸入 77KHZ/256=約300HZ</p><p>　　PWM_init(); //PWM初始化</p><p>　　P1M0 = 0x01;//0000 0001 P1.2和P1.3可AD輸入</p><p>　　P1M1 = 0x01;//00

85、00 0001</p><p>　　Read_init (0)</p><p>　　while(1){ </p><p>　　m =Read ();</p><p>　　if(m < 150){</p><p>　　PWM0_set(90);//CR = 1;</p><p><

86、b>　　}</b></p><p><b>　　else{</b></p><p>　　PWM0_set(115); </p><p>　　/*for(a = 80;a<150;a++){</p><p>　　PWM0_set(a); //設置PWM占空比</p><p>

87、　　DELAY_MS (20);</p><p><b>　　} </b></p><p>　　for(a = 150;a>80;a--){</p><p>　　PWM0_set(a); //設置PWM占空比</p><p>　　DELAY_MS (20);</p><p><b>

88、;　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　本程序是調(diào)試舵機的程序，并不是本設計最終的設計程序，我們可以用這個程序來調(diào)試舵機和電位計的連接。單片機

89、P1.0把輸出的方波直接輸入到P3.4口，再從P3.7口輸出方波給舵機，前一個電位計接P1.2口，后一個電位計接P1.3口，通過示波器看到可以達到我們的要求，通過實驗證明接收電路工作正常。</p><p><b>　　5.3 軟件的調(diào)試</b></p><p>　　匯編語言是一種用文字助記符來表示機器指令的符號語言，是最接近機器碼的一種語言。其主要優(yōu)點是占用資源少、程

90、序執(zhí)行效率高。但是不同的CPU，其匯編語言可能有所差異，所以不易移植。所以本次設計選用C語言。</p><p>　　C語言是一種編譯型程序設計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。C語言有功能豐富的庫函數(shù)、運算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。C語言是一種結構化程序設計語言，它支持當前程序設計中廣泛采用的由頂向下結構化程序設計技術。此外，C語言程序具有完善的

91、模塊程序結構，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設計方法提供了有力的保障。因此，使用C語言進行程序設計已成為軟件開發(fā)的一個主流。用C語言來編寫目標系統(tǒng)軟件，會大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進和擴充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)，用C語言進行單片機程序設計是單片機開發(fā)與應用的必然趨勢。所以作為一個技術全面并涉足較大規(guī)模的軟件系統(tǒng)開發(fā)的單片機開發(fā)人員最好能夠掌握基本的C語言編程。使用C 語言肯定要使用到C 編譯器，以

92、便把寫好的C 程序編譯為機器碼，這樣單片機才能執(zhí)行編寫好的程序。</p><p>　　KEIL UVISION2 是眾多單片機應用開發(fā)軟件中優(yōu)秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的MCS51 架構的芯片，它集編輯，編譯，仿真等于一體，同時還支持，PLM，匯編和C 語言的程序設計，它的界面和常用的微軟VC++的界面相似，界面友好，易學易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強大的功能。因此本系統(tǒng)采用KEIL UVISION

93、2進行軟件的編寫和調(diào)試。</p><p>　　舵機、電位計和光敏電阻程序調(diào)試是把燒錄好的芯片放置在電路中，接上電源，檢驗程序是否如自己所設計的那樣可以實現(xiàn)所要求的功能。如果電路板上的結果和設想的不同，由于在硬件檢查部分已經(jīng)確定了硬件沒問題。則應該是軟件部分即程序方面的問題。需要檢查程序，首先檢查P1.0口輸出的方波頻率有沒有達到我們要的77KHz和P3.7口的輸出300Hz的方波，因為前面已經(jīng)確定硬件沒有問題了，

94、所以，在軟件調(diào)試的時候可以結合硬件來在線調(diào)試，這樣很直觀，而且發(fā)現(xiàn)問題也很容易。調(diào)試程序如下：</p><p>　　#include<STC12C2052AD.H> //頭文件</p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　sfr WAKE_CLKO = 0x8F;</p><p>

95、　　sbit KEY = P1^7;</p><p>　　void SHIZHONG_init (void){ //P1.0輸出約77KHZ時鐘初始化程序</p><p>　　AUXR = 0xC0;</p><p>　　WAKE_CLKO = (WAKE_CLKO | 0x03);</p><p>　　TMOD=0x22;</p>

96、;<p>　　TL1 = (256 -37);</p><p>　　TH1 = (256 -37);</p><p><b>　　TR1 = 1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void PWM_init (void){ //PWM0初始化程序

97、P3.7輸出</p><p>　　CMOD=0x06; //設置PCA定時器</p><p><b>　　CL=0x00; </b></p><p><b>　　CH=0x00;</b></p><p>　　CCAPM0=0x42; //PWM0設置PCA工作方式為PWM方式（0100 0010）&

98、lt;/p><p>　　CCAP0L=0x00; //設置PWM0初始值與CCAP0H相同</p><p>　　CCAP0H=0x00; // PWM0初始時為0</p><p>　　CR=1; //啟動PCA定時器</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void PWM0_se

99、t (unsigned char a){ //PWM0設置占空比子程序</p><p>　　CCAP0L= ~a; //設置值直接寫入CCAP0L</p><p>　　CCAP0H= ~a; //設置值直接寫入CCAP0H</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void DELAY_MS (unsi

100、gned int a){ //延時子程序1MS</p><p>　　unsigned int i;</p><p>　　while( a-- != 0){</p><p>　　for(i = 0; i < 600; i++);</p><p><b>　　}</b></p><p><

101、;b>　　}</b></p><p>　　void Read_init (unsigned char CHA){ //8位A/D轉(zhuǎn)換初始化函數(shù)</p><p>　　unsigned char AD_FIN=0; //存儲A/D轉(zhuǎn)換標志</p><p>　　CHA &= 0x07; //選擇ADC的8個接口中的一個（00

102、00 0111 清0高5位）</p><p>　　ADC_CONTR = 0x40;//ADC轉(zhuǎn)換的速度（0XX0 0000 其中XX控制速度，請根據(jù)數(shù)據(jù)手冊設置）</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　ADC_CONTR |= CHA; //選擇A/D當前通道</p><

103、p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　ADC_CONTR |= 0x80; //啟動A/D電源</p><p>　　DELAY_MS(1); //使輸入電壓達到穩(wěn)定（1ms即可）</p><p><b>　　}</b></p><p>　

104、　unsigned char Read (void){</p><p>　　unsigned char AD_FIN=0; //存儲A/D轉(zhuǎn)換標志</p><p>　　ADC_CONTR |= 0x08; //啟動A/D轉(zhuǎn)換（0000 1000 令ADCS = 1）</p><p><b>　　_nop_();</b></p&g

105、t;<p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　while (AD_FIN ==0){ //等待A/D轉(zhuǎn)換結束</p><p>

106、;　　AD_FIN = (ADC_CONTR & 0x10); //0001 0000測試A/D轉(zhuǎn)換結束否</p><p><b>　　}</b></p><p>　　ADC_CONTR &= 0xE7; //1111 0111 清ADC_FLAG位, 關閉A/D轉(zhuǎn)換, </p><p>　　return (ADC_D

107、ATA); //返回A/D轉(zhuǎn)換結果（8位）</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main (void){</p><p>　　unsigned char m;</p><p>　　SHIZHONG_init(); //調(diào)用P1.0時鐘給P3.4腳輸入 77KHZ/256

108、=約300HZ</p><p>　　PWM_init(); //PWM初始化</p><p>　　P1M0 = 0x01;//0000 0001 P1.2和P1.3可AD輸入</p><p>　　P1M1 = 0x01;//0000 0001</p><p>　　Read_init (0);</p><p>　　whi

109、le(1){ </p><p>　　m =Read ();</p><p>　　if(m < 150){</p><p>　　PWM0_set(90);//CR = 1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else{</b><

110、/p><p>　　PWM0_set(115); </p><p>　　PWM0_set(a); //設置PWM占空比</p><p>　　DELAY_MS (20);</p><p><b>　　} </b></p><p>　　for(a = 150;a>80;a--){</p>

111、<p>　　PWM0_set(a); //設置PWM占空比</p><p>　　DELAY_MS (20);</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><

112、p><b>　　}</b></p><p>　　通過此程序來調(diào)試舵機的方波是否能達到300Hz，結果達到了我們需要的要求。</p><p><b>　　5.4 本章總結</b></p><p>　　本章是最重要的章節(jié)，焊接的硬件，編程的軟件，配合起來能否實現(xiàn)設計功能，全靠硬件調(diào)試及軟件調(diào)試。首先在焊接完畢硬件平臺的時

113、候，必須先調(diào)試硬件，然后在調(diào)試軟件。硬件是軟件的基礎，而軟件是硬件的靈魂。</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　由于時間原因，此次設計沒有做更深的分析和研究。但是對設計有一個很好的理論基礎。設計的最終結果是汽車前照燈自動防眩目系統(tǒng)的設計，實現(xiàn)汽車在行駛中能達到自動防眩目的功能。</p><p>　　汽車前照燈防眩目

114、系統(tǒng)是車身高度傳感器把信號傳給控制器來控制電機的。完成這個有很多方法，此設計有里用電位計模擬車身高度傳感器，可以用電位計的旋轉(zhuǎn)方向來模擬車神高度傳感器的變化，電位計變化時舵機也隨著變化一定的角度，這樣能保證燈光保持在水平位置，能自動防眩目。</p><p>　　1. 此設計設計主要目的是能使汽車在夜間會車的時候能自動跳到近光，是對方司機不至于產(chǎn)生防眩目而引起交通事故，自動調(diào)角度的設計能使汽車在縱向擺動的時候自動保

115、持燈光高度使駕駛員不至于因為燈光照程縮短而引發(fā)事件。</p><p>　　2. 汽車前照燈防眩目系統(tǒng)，因為單片機P3.7是信號的輸出端。我們可以把P1.0和P3.4口路連接好后，把一個電位計連在P1.2口，另一個接在P1.3口，光敏電阻接P1.1，看電路連好后，如果電路板上的結果和設想的不同，由于在硬件檢查部分已經(jīng)確定了硬件沒問題。則應該是軟件部分即程序方面的問題。需要檢查程序，首先檢查P1.0口輸出的方波頻率有

116、沒有達到我們要的77KHz和P3.7口的輸出300Hz的方波，因為前面已經(jīng)確定硬件沒有問題了，所以，在軟件調(diào)試的時候可以結合硬件來在線調(diào)試，這樣很直觀，而且發(fā)現(xiàn)問題也很容易，這樣我們就能達到我們的目的了。</p><p>　　3. 當然我們設計只是一份，還可以擴展到很多方面，比如可以使前大燈左右旋轉(zhuǎn)，在夜間轉(zhuǎn)彎的時候可以轉(zhuǎn)一定的角度，不至于在轉(zhuǎn)彎處產(chǎn)生駕駛員盲區(qū)而引發(fā)交通事故。還有可以是汽車根據(jù)天氣的變化，如下雨