基于单片机的机动车智能远光灯系统设计.doc
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1、本科论文目 录摘 要IAbstractII引 言11 主要研究内容及总体设计方案31.1 主要研究内容31.2 系统总体方案选择31.3 系统功能的确定42 硬件电路的设计52.1 单片机控制模块设计52.2 液晶显示模块电路设计72.3 远近灯光电路设计92.4 按键电路设计92.5 超声波电路设计102.6 蜂鸣器报警设计102.7 光线检测模块设计113 系统软件的设计123.1 软件开发环境123.2 系统工作流程134 焊接与调试154.1 元器件清单154.2 电路焊接154.3 系统调试16结 论18参考文献19附录1 原理图21附录2 源程序代码22致 谢34本科论文摘 要车辆
2、在夜间高速行驶时为了看清楚远方的路面状况常常会使用远光灯,但如果会车时没有及时切换到近光灯,远光灯剧烈的光线会导致对面的车辆没有办法清楚地看到路面,这便产生了交通隐患的可能,交通事故因而更容易发生。细想一下我国的交通事故中,在夜晚发生的事故里,与远近光灯不及时切换等相关的比比皆是。现在人们生活水平也越来越好,大部分家庭都可以支付得起车,这导致每年新增车辆越来越多。近、远灯转换不正确导致的事故比例呈直线升高趋势。在了解了国内外研究现状的基础上,发现大多数远光灯切换问题解决方案并不完善,不能完全解决高光束刺眼的危害。为了充分改善交通问题,本次设计智能远光灯切换系统。利用单片机为基础,加以距离过近时
3、蜂鸣器报警、超声波测距等构成机动车智能灯光系统。机动车在夜间行驶时,如果检测到对面有车辆,将自动关闭远光灯,打开近光灯,从而完成远、近光灯切换,从而简化了驾驶员手动切换,同时减少了刺眼的光束导致驾驶员看不见路面,因此大大降低了事故发生的风险。本次设计制造成本低,性能优良。通过软件和硬件的调试以及仿真实验,结果表明本次设计在技术上完全可行,预期功能可以实现,这将会更好地保障人民的生活安全。随着我国机动车的不断发展,交通安全问题也越来越被大家关注到,解决这一问题迫在眉睫。在这样的背景下,本次设计将在未来的发展中得到良好的推广。关键词:单片机;液晶显示;蜂鸣器报警;超声波测距AbstractVehi
4、cles at night to see the distance at high speed road conditions often use high beam, but there is no switch in a timely manner to assume when passing across the dipped headlights, high beam of intense light will cause the other side of the vehicle cant see clearly the road, the possibility of it, th
5、e traffic, traffic accidents and thus are more likely to happen. Think about the traffic accidents in our country, in the night of the accident, and near and far light does not switch in time and so on related everywhere. Now peoples living standard is getting better and better, most families can af
6、ford a car, which leads to more and more new cars every year, and the proportion of accidents caused by the incorrect conversion of near and far lights is increasing linearly. It is found that most high beam switching solutions are not perfect, can not completely solve the high beam dazzling harm. I
7、n order to fully improve the traffic problem, the design of intelligent high beam switching system. Based on the single chip microcomputer, the intelligent light system of motor vehicle is composed of buzzer alarm and ultrasonic ranging when the distance is too close. When a motor vehicle is driving
8、 at night, if it detects a vehicle on the opposite side, it will automatically turn off the high beam and turn on the near light, so as to switch the distant and near light, which simplifies the drivers manual switching and reduces the dazzling light beam which causes the driver to be unable to see
9、the road surface, thus greatly reducing the risk of accidents.The design and manufacturing cost is low. Excellent performance. Through software and hardware debugging and simulation experiments, the results show that the design is technically feasible and the expected functions can be realized, whic
10、h will better protect peoples life security. With the continuous development of motor vehicles in China, the traffic safety problem has been more and more concerned by everyone, so it is urgent to solve this problem. In this context, the design will be well promoted in the future development.Keyword
11、s: single chip microcomputer;liquid crystal display;the buzzer sounded the alarm;ultrasonic ranging本科论文引 言传统车辆的前照明是由近光灯、远光灯、行驶灯和前雾灯共同组成。在城市日常行驶并且道路限速的情况下,司机通常打开近光灯。在高速公路或乡村公路上行驶,路上很少有汽车,所以人们通常打开远光灯。遇到有雾天气时,应打开雾灯。在正常的白天开车时,应该打开日光灯。但尽管如此,传统前照明系统仍存在着许多问题,因为车灯的质量参差不齐,所以造成有些司机因照明亮度不够等原因经常在车况比较复杂的地区同时开启远近
12、光等以及雾灯,在转弯时便会有较暗的照明区域,导致视线盲区,严重妨碍司机对路况现状的判断。此外,在雨天开车时,路面上的水会反射前灯的光等等。除此之外,切换远近灯光还是取决于司机的主观意识,为了解决这一问题,对灯具也提出了新的要求。远光车灯是为了看清楚远处的路况,使驾驶员提早了解即将行驶的路段,更好地规避风险,但远光灯的缺点是过于刺眼,会导致对面车辆无法看清道路,影响对面车辆看清路况,从而容易导致事故产生。我们经常会在新闻中看到因远、近光灯的缘故造成的本不必要的事故,统计表示与灯光有关的事故占三四成,且有上升可能。故本次设计油然而生。本次设计选用单片机为核心,加以其他模块设计,组成整个智能的系统。
13、大部分驾驶员在夜间行驶时会选择打开远光灯,但没有意识当会车时切换到近光灯。这便需要一些智能的系统来解决这一问题。本次设计通过光检测输入模块检测到前方是否有相对运动的车辆。假如有,则关闭远光,打开近光1。减少了驾驶员手动切换,降低了驾驶员分心,大大改善了交通安全。为了解决这些问题,政府部门也相应颁布了一系列政策。政府部门从灯具的角度来更好的改善远光灯,来解决远光灯刺眼的问题。但随之而来的是车的成本变高。除了少数豪华车外,目前在路上行驶的大部分车辆都没有智能控制功能,这主要是汽车行业的生产特点,每一个微小的成本增加都会改变汽车的销量,甚至影响汽车的市场定位。为了效果好,系统必须具有低成本的特点,容
14、易推广。简而言之,确保安全性、简单性、效率、低成本和易于集成是这些产品的未来趋势。这也是本次设计时需要重点考虑的因素之一。本次设计的系统可实现夜晚时远、近光灯的自动切换。设计一个光检测模块,用其来检测光线强弱,以此来检测对面是否有车辆。倘若检测为有,它会自动切换到近光灯,从而不会影响对面机动车行驶和看清晰路况。当车辆周围环境光源较弱时,将自动切换为远光灯2。所以本次设计的智能远光灯系统在传统的基础上,代替驾驶员手动切换近灯和远灯的麻烦,减少驾驶员精力的分散,从而减少了事故的发生。更好地做好机动车智能远近光灯的切换。本次设计预实现三个功能,首先是根据外界光强是否开灯,其次是根据会车检测距离是否切
15、换灯光,最后是距离报警,防止碰撞。选择好合适的单片机和各个元器件,进行好硬件和软件的设计,最终实现所有功能。本次设计是为了解决因远近光切换不及时带来的交通隐患,主要功能是在夜幕降临时检测外界环境光强,当低于所设定的值时实现自动开启远光灯;当机动车在夜晚高速行驶时,若检测到对面有车会入,且距离小于所设定的值时,自动从远光灯切换到近光灯;当机动车行驶时距前方车过近自动报警,提醒驾驶员,防止发生撞车事件。本次的设计是基于STC89C52单片机为核心设计的机动车智能远近光灯切换系统设计,在本篇论文撰写时,共分为四部分,主要内容如下:第一部分:总体设计方案。阐述说明系统的选题背景、研究目的、发展趋势,主
16、要解决问题等。应多方面考虑多重因素,最后选择好可行的设计方案;第二部分:硬件电路设计。根据预实现的功能选择合适的单片机等。设计液晶显示模块、远近光灯模块、按键模块、超声波模块、蜂鸣器模块、光线检测模块等。选择好各个模块的元器件,和单片机引脚连接好;第三部分:系统软件设计。程序软件的开发环境和程序设计,以及系统工作流程;第四部分:焊接与调试。对实物的电路焊接和软件调试以及硬件测试。从而实现预设的功能。1 主要研究内容及总体设计方案1.1 主要研究内容当夜晚行车时,司机一般会打开远光灯。当前方有车辆即将交汇的时候,对面车容易被强光晃到眼睛造成无法判断道路的情况,所以在两车交会的时候司机一般会将远光
17、灯切换为近光灯。但是传统手动切换远近光灯存在着司机换灯延迟、时间较长等问题。此外,由于频繁的换灯,司机很容易分心和疲劳,这很容易导致交通事故,所以在此背景下我设计构思了一款远近光灯控制系统。1.2 系统总体方案选择随着城市化的到来,人们的生活水平逐渐提高,私家车也越来越普遍,人民对交通的安全关的注度也越来越高,交通事故在夜晚的高频发生急需解决,这便需要更安全的机动车远光灯系统,以此来减少交通事故的发生。针对以上,我提出了以下几种方案:(1) 方案一在机动车上安装液晶显示,实时显示与前方车辆的距离,当距离低于设定值报警提醒驾驶员切换近光灯。同时在机动车上安装一款App,可观看到周围车辆图像,从而
18、防止事故发生。(2) 方案二在机动车上安装光检测系统检测外界光强,当夜幕降临,外界光强低于设定值时自动开启远光灯照明。在汽车上安装了超声波测量距离模块,当在夜晚时检测到对面会车时,距离小于设定值,自动切换为近光灯3。在机动车上安装蜂鸣器报警模块,当距离前方车辆过近时,自动报警提示驾驶员,防止碰撞。若选用方案一,App实时反馈图像所需一定经费,不仅增加了成本,并且没有连接时或连接不稳定时则不起作用,液晶显示报警后依旧需要驾驶员手动切换,而方案二更稳定,安全性更高,且不需要驾驶员手动切换,从而不需要分散驾驶员的精力,并且成本低,易推广,更容易被大众所接受,故选择方案二。本次总体框图如图1.1所示。
19、控制电路开关STC89C52调光控制输出光检测输入复位电路时钟电路图1.1 系统总体框图1.3 系统功能的确定通过对方案二的进一步研究,确定实现功能如下:(1)当在夜晚时行驶的机动车,光检测外界光强小于设定值时,自动开启灯光照明路况;(2)当在夜晚时行驶的机动车,检测到对面有会车时,远光灯自动切换到近光灯;(3)当在夜晚时行驶的机动车,检测与前方车辆或道路的距离,距离过近报警,防止碰撞发生;(4)选用LCD1602液晶显示实时显示远近和光强,辅助驾驶员更好的切换远近光灯。为实现以上功能,本次设计采用了89C52单片机3。其中包含了光检测技术、LED设计、按键技术、超声波技术、LCD液晶显示技术
20、、蜂鸣器报警等。使用单片机技术去设计灯光自动控制系统。单片机连接着传感器和控制电路设备。当光强达到传感器识别的值时,传感器将测量到的物理量作为输入参数,转换为输入的电量(电流、电压、电阻等)。经过单片机的处理来控制我们的控制电路,从而达到自动控制的目的。2 硬件电路的设计 2.1 单片机控制模块设计2.1.1 主控芯片STC89C52一共有32个I/O口,本次设计使用24个, LCD1602显示屏模块需要11个,蜂鸣器报警模块需要1个,按键模块需要4个,超声波模块需要2个,LED模块需要3个,AD模块需要3个。该芯片具有传统52单片机所没有的特点,STC单片机的运行速度是其他公司52单片机4的
21、两倍。作为一个单芯片、智能8位CPU的单片机,它可以系统内编程Flash,可用于嵌入式控制应用,同时为其提供了一个高度灵活和高效的解决方案。主要特性如下:(1)工作电压:5.5V3.3V(5V SCM)/3.8V2.0V(3V SCM);(2) 工作频率范围:040MHz,等同于普通STC89C52的080MHz,实际工作频率可达48MHz;(3)8K字节空间可用;(4)集成512字节RAM;(5)外部中断4路,下降沿中断或低电平触发电路,Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒6。单片机所有引脚图如图2.1所示。图2.1 STC89C52引脚图单片机引脚的功能如下表2.1所
22、示。表2.1 STC89C52引脚功能表引脚号0复用功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2(外部中断0)P3.3(外部中断1)P3.4T0(定时器0的外部输入)P3.5T1(定时器1的外部输入)P3.6(外部数据存储器写选通)P3.7(外部数据存储器读选通)STC89C52单片机VCC口接入+5V电压即可正常工作7,PST为复位端,P1.3和P1.4接远光灯,P1.5接近光灯,VCC(40引脚)接电源电压,VSS(20引脚)接地。2.1.2 时钟电路设计单片机中一个重要部分就是时钟电路,处理任何事情都要有时钟。本次单片机的时钟控制电路主要是由两个部分组成的,包括一
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