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汽车智能灯光系统设计方法浅谈

随着人们对交通安全意识的增强，越来越多的人开始关注汽车的安全性。汽车安全性一般分

为主动安全性、被动安全性和事故后安全性。汽车的照明系统在汽车主动安全性中占有重要

比例，从维护公众人身、财产安全出发，针对汽车在夜间或者能见度较低的道路上行车安全

问题，使得车辆在夜间过弯道时前照灯能自动进行水平调整，消除弯道内侧的照明“盲区”，

提高车辆在行驶过程中纵向倾斜时的照明范围。

1、系统特征

1.1系统的构成和基本功能

智能灯光系统主要由执行机构、处理单元、传输机构以及传感器四部分组成。系统主要功能，

一是汽车前照灯的随动转弯。自适应的前照灯在夜间弯道行驶时，不会在弯道内侧产生“盲

区”，有更广的照射范围。二是，控制步进电机对前照灯进行上下调整，以适应路面状况，

为驾驶者提供适宜的照明范围，同时避免会车时影响到回车的司机。

1.2系统的工作原理

汽车在行驶时，安装在汽车车身上各个部位上的传感器把采集到的车速、方向盘转动角度以

及车身的纵向倾斜程度等信号实时传送到单片机中，通过与单片机中事先编写好的程序对比

后，判断出汽车当前的行驶状况、车身负载、路面环境等因素，再控制步进电机对汽车前照

灯进行合适的调整，以适应汽车当前的转向角度或者纵向倾斜角度，使得前照灯始终能为司

机供应最合适的照明范围，使司机能根据当前的路况进行对应操作，保障夜间或者光照强度

不足情况下的安全行车。

2、系统整体方案设计

2.1智能前照灯系统主控制器设计

2.1.1微控制芯片的选型

微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机，采集从各个传

感器输送来的信号并进行处理，之后输出信号控制驱动元件进行工作。本系统将采用由宏晶

公司研发生产的STC90C51作为控制器，它具有良好的稳定性、低功耗，高性能等优点，

并被广泛使用于各个领域。

2.1.2电源电路设计

现今的汽车上电源通常是12V，汽车在使用过程中电压会持续波动，电压超过12V达到13V，

甚至接近14V，ECU的供电电压在12V左右。但是车载微控制器及其控制芯片所需电压通

常都是5V，如果直接向微控制器及其控制芯片提供12V的蓄电池电压，这将会烧毁微控制

器，从而影响到整个系统的有效运行。因此，为了保障系统能正常运行，必须在蓄电池和微

控制器之间添加一个稳压器，对电源电压降压到5V。

2.1.3执行器的选择

本系统将采用L297驱动芯片和L298驱动芯片联合驱动42BYG永磁感应子式步进电机进

行工作。选用L297芯片和L298芯片联合驱动，可以同时控制多个步进电机单独工作，适

合本系统的需求。而且，联合驱动步进电机可以极大的减少单片机所需的硬件，降低了成本，

软件程序开发也变得简单。由L297芯片和L298芯片联合驱动的步进电机被广泛应用于多

个驱动领域。

2.1.4车速传感器设计

电控汽车上的很多装置或者功能都需要用到车速传感器对车速进行检测，如今经常会被用到

的车速传感器主要有光电式、磁电式以及霍尔式这三种传感器。本系统选用霍尔式车速传感

器为所需的车速传感器。霍尔式车速传感器具有以下几个特点：

工作电压范围广，可以在4.5V～24V的电压范围内正常工作。

能感应物体的高速变化，工作频率高，可以达到100kHz。

输出的信号幅值不变，也不会丢失。

抗干扰能力强，不会因为磁场干扰而发送错误的信号给单片机。

2.2系统软件设计

一个电控系统的有效运行，除了需要硬件部分，本系统选用C语言进行软件的编程。通过C

语言的模块化编程，先分别编写好各个模块的程序，再定义、调试程序之间的关系以及链接。

编写好的程序可以重复利用，设计简单，移植方便。

2.2.1系统主程序设计

软件是从主程序的第一行代码开始依次执行的，倘若没有主程序，那么软件就不能运行。主

程序中又包含有各个子程序，包括软件的初始化、前照灯随动转弯程序还有倾角转动程序。

主程序能调用各个子程序而不被子程序调用。

2.2.2随动转弯程序设计

汽车在夜间弯道行驶时，安装在变速器壳内的车速传感器会把检测到的车速信号传输给单片

机，与单片机内的系统软件设定好的车速值进行比较，倘若大于设定的车速值，那么系统将

会启动前照灯水平偏转子程序，否则不启动。当启动子程序后，单片机获取到方向盘转角传

感器传来的数据后，与系统内预先设定好的数值进行比较，如果大于系统设定的值，那么系

统发出指令给执行器控制前照灯进行水平偏转，并确定偏