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汽车远近灯自动切换装置.rar

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    汽车 远近 自动 切换 装置
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    科技学院 2011 届本科毕业论文汽车远近灯自动切换装置学科专业: 电子信息工程 指导教师: 郭 军 学生姓名: 王 宝 华 学生学号: 072004100520 中国﹒贵州﹒贵阳2011 年 5 月贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 I 页目录摘要. ....................................................................IIIAbstract.................................................................IV第一章 绪论 ..............................................................11.1 课题研究背景 .....................................................11.2 课题的目标和意义 .................................................11.3 国内外对汽车远光灯控制的研究状况及最新成果 .......................11.3.1 国内汽车远光灯控制的研究现状 ...............................11.2.2 国外汽车远近灯控制的研究现状 ...............................21.4 汽车远光灯控制的研究发展趋势 .....................................21.5 本课题采取的技术路线 .............................................31.6 本文结构 .........................................................3第二章 光敏二极管简介 ....................................................42.1 光敏二极管简介 ...................................................42.2 光敏二极管与光敏电阻的比较 .......................................42.3 光敏二极管的驱动电路 .............................................42.3.1 晶体管连接方式 .............................................42.3.2 运放连接方式 ...............................................52.3.3 直接连接方式 ...............................................52.4 光线采集抗干扰 ...................................................62.5 两车相会示意图 ...................................................7第三章 ADC0809 驱动电路 ...................................................93.1 ADC0809简介 ......................................................93.2 ADC0809的内部结构 ................................................93.3 各引脚的功能及连接 ...............................................93.3.1 ADC0809各引脚功能 ..........................................93.3.2 地址输入和控制线 ..........................................10贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 II 页第四章 单片机最小系统 ...................................................124.1 80C51单片机简介 .................................................124.2 功能说明 ........................................................13第五章 详细设计 .........................................................155.1 系统硬件部分设计 ................................................155.1.1 最小系统电路 ..............................................155.1.2 系统复位电路的设计 ........................................155.1.3 车灯控制电路 ..............................................165.2 本课题的主程序框图 ..............................................175.3 程序的设计 ......................................................18第六章 总结与不足 .......................................................20参考文献 .................................................................22附录I 单片机源程序代码 ..................................................23致谢. ....................................................................25贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 III 页汽车远近灯自动装置摘要随着社会不断的发展和人们生活水平的不断提高,汽车已经走入到寻常百姓家,它方便了人们的生活,但也带来了一些负面影响,一方面都是拥挤的交通,而另一方面则是交通事故的发生率一直在增长,而我们容易忽略的是夜间驾驶的安全性。我想,有很多朋友都有所体会,在夜间驾驶时,对面行驶的车辆不一定会提前切换远近灯光,而强烈的灯光直接照射到自己的眼睛上,非常刺眼,同时也妨碍了驾驶人员对前方路况的分析与判断。社会必定是在不断创新中而进步,如果能使汽车在夜间行驶时远近灯光能够根据对面来车的距离而自动切换,那么必定会减少夜间交通事故的发生率,同时,也减少了驾驶人员开“斗气车”的现象。本文完成了一种基于光敏二极管与单片机的远近灯自动控制器。首先使用光敏二极管驱动电路产生在 ADC0809监测范围内的亮度电压,然后 A/D转换器将转换后的数值传送给 51单片机,单片机对数值进行分析,进而发出指令控制远光、近光灯。关键词:汽车远近灯;自动转换;51 单片机贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 IV 页Car lights automatically switch device distanceAbstractAs society continues to develop and improve the living standards of people,cars have been entered into the homes of ordinary people.It is convenient to people's lives, but also bring some negative effects.On the one hand are the heavy traffic, while the other is the incidence of traffic accidents has been increasing.And we tend to ignore is the safety of night driving.I think a lot of friends have the experience,When driving at night, across the vehicles will not necessarily advance the distance light switch, light and strong direct exposure to their eyes, and very harsh.Also prevented the driver on the road in front of Analysis and Judgement.Society must be in constant innovation and improvement.If you make the car lights at night driving distance to vehicles according to the distance across the automatic switching, it will certainly reduce the incidence of traffic accidents at night, while also reducing the driver open the “grudge car “ phenomenon.Completion of this article with a microcontroller based on the proximity of photodiode light automatic controller.The first driver circuit using photodiodes produced within the ADC0809 monitoring the brightness of the voltage and A / D converter will send the converted value of 51 single-chip, single chip of the numerical analysis, and then issue commands to control the high beam and low beam lights.Keywords: Light vehicle distance,Automatic conversion,51 SCM贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 1 页第一章 绪论1.1 课题研究背景随着我国国民经济的快速发展 ,公路和汽车保有量在不断增加 ,汽车的行驶速度也越来越快 ,与此同时交通事故及因交通事故造成的死亡人数急剧上升. 在这些事故当中, 因个别司机在夜间会车时不变光(使用近光灯会车),造成对方驾驶员眩目而引发的交通事故时有发生。为了对这类道路交通事故进行预防,我国道路交通安全法实施条例要求机动车夜间会车“须距对面来车 150m外互闭远光灯,改用近光灯”的规定。但现实中相当部分驾驶员经常使用远光与对方会车 ,而且这种违规操作很难予以监督。这一方面有驾驶员的道德素质因素 ,但另一方面 ,由于频繁的变光操作给驾驶员在驾驶过程中增加负担,以及在做变光开关操作的同时引起方向不稳也存在着交通隐患。1.2 课题的目标和意义我们都有所体会,在夜间驾驶时,对面行驶的车辆不一定会提前切换远近灯光,而强烈的灯光直接照射到自己的眼睛上,非常刺眼,同时也妨碍了驾驶人员对前方路况的分析与判断。社会必定是在不断创新中而进步,如果能使汽车在夜间行驶时远近灯光能够根据对面来车的距离而自动切换,那么必定会减少夜间交通事故的发生率,同时,也减少了驾驶人员开“斗气车”的现象。因此我们有必要设计一款远近灯切换装置来自动且强制切换远近灯,以达到机动车安全行驶的目的。本课题的主要意义就在于让我们将所学的知识很好的应用,让我们所掌握使用的高级语言对单片机编程技术、Protues 对原理图的设计等知识良好应用到毕业设计中,提高我们的的实际工作技能。1.3 国内外对汽车远光灯控制的研究状况及最新成果1.3.1 国内汽车远光灯控制的研究现状利用偏振光防眩目:其基本原理是根据马斯吕定律(两个起偏器的偏振轴互相垂直时,对光的透射率几乎为零;而两个起偏器的偏振轴相互平行时透光率最大),在每辆车的风挡玻璃和车灯玻璃加上偏振片,其偏振轴与水平面成 45 度角,则两车相向行驶时,一方风挡上偏振轴与对方车灯上偏振轴正交 [1]。根据马斯吕定律,对方车灯发出的光线经过车灯玻璃和本方风挡玻璃的透射率几乎为零。当前,偏振片的透光率很不贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 2 页理想,单片透光率只有 36%左右,因此需要加大车灯功率,提高车灯亮度。这种方式由于偏振片性能有待提高,尚未达到实用化程度。1.2.2 国外汽车远近灯控制的研究现状红外夜视系统:红外夜视是利用目标与周围环境之间由于温度或发射率的差异所产生的热对比度进行成像。由于热对比度的差异而把红外辐射能量密度分布图显示出来, 成为热像,再通过热像将红外图像变为可见光图像。夜视系统的视距范围要求为 35m~200m[2]。目前应用的红外夜视主要分为两种,远红外夜视系统能够看清前方200m,显示辐射热能物体,物体越热,光线就越强,主要是人和动物。近红外夜视系统能够看清前方 150m,但画面更为明亮,显示信息更为丰富。红外夜视系统只能作为远光辅助,不能完全解决远光危害问题,且其价格昂贵,国外最低售价也在人民币两万元左右。目前只有在奔驰 S 级,宝马 740 以上的豪华汽车中才装配。单色光防眩:单色光防眩是利用单色光的远光灯来照明。研究发现,饱和照明时,人眼对黄光有比白光更佳的敏感度;人眼睛被黄光眩目后暗视野的恢复相对较快。可以 在紧急情况出现时争取宝贵时间。这种方法利用的仅是黄光这一段较窄波长范围的光,通常照射效率低,视野较暗,效果不理想。 液晶变光装置:液晶变光的基本原理是在车灯前加液晶版,利用光敏传感器探测外界光照强度,自动平稳地随外部照明情况改变液晶的透射率,从而控制远光灯的眩目问题。问题在于系统的造价高,液晶面板的耐温特性差,此技术尚不成熟。美国GENTEX 公司开发成功了智能变光汽车前照灯:该前照灯利用传感装置感测前方光源。当迎面来车时会自动降低前照灯的光照度,当会车毕又恢复强光。此种光照度变化十分柔和,是渐进的。但如前方车流突增,如转弯行驶时光照度亦会立刻减弱。福特林肯车系(Lineoln.Mereeury)已决定从 2004 年起装用此种变光照度前照灯。该灯现在存在的问题是成本价稍高些,现 Gentex 已在做着将其成本降到 150、元的工作,以期向低价车种进行普及。1.4 汽车远光灯控制的研究发展趋势 违章使用汽车远光灯造成的交通事故不在少数,每年新增车辆越来越多,由远光灯使用不当造成的夜间交通事故比例更是急速上升。对国内外研究情况的分析发现,多数远光灯炫目问题的解决方案都不完善,不能完全解决远光灯危害问题。根据实际情况需求,对于汽车远光灯探测与控制系统,一定要确保安全,简单有效;目前除去贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 3 页极少数豪华型车辆外,大多数路上行驶的车辆都不具备远光智能控制功能,这主要是汽车工业生产特点决定的,每一点点成本的增加都会改变一款车销售情况,甚至影响一款车的市场定位,要想做到好的效果,系统一定要具有成本低廉,易于推广的特点。简而言之,确保安全,简单有效,成本低廉, 易于集成是今后这类产品的发展趋势。1.5 本课题采取的技术路线先由光敏二极管对对面车辆发出的光线进行采集,然后将采集的传送给 A/D转换器,A/D 转换器将模拟电信号转换成单片机可以识别的数字信号,然后将这个数字信号传送给单片机,单片机根据一个阈值对此信号做出逻辑判断,进而控制远光、近光灯做出响应。若此信号为强光(对方车辆远光灯所致)则本车远光灯(红)闪烁三下,以示警告,然后远光灯熄灭,近光灯(亮起) 。当会车结束后,光敏二极管感应到的光线较弱,则经过 A/D转换器将信号传递给单片机,单片机命令远光灯亮起。1.6 本文结构第一章:绪论(本章阐述了课题的研究背景,课题的目标和意义,及本文结构。 )第二章:光敏二极管简介(本章简单介绍了光敏二极管的特性以及几种驱动电路,光敏二极管与光敏电阻的比较,本课题设计所用到的设计。 )第三章: ADC0809 驱动电路(本章主要介绍 A/D 转换器的结构和功能)第四章:单片机最小系统第五章:详细设计(本章主要介绍系统的硬件设计、主程序框图及程序设计。 )第六章:总结与不足贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 4 页第二章 光敏二极管简介2.1 光敏二极管简介光敏二极管也叫光电二极管。光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特性的 PN结,具有单向导电性,因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向电流即暗电流,此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电电流大大增加,形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光照射 PN结时,可以使 PN结中产生电子-空穴对,使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移,使反向电流增加,因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。通用型光敏二极管是应用最广泛的光敏二极管 [3]。本系统采用的是 2CU系列的光敏二极管。2.2 光敏二极管与光敏电阻的比较与光敏电阻相比,光敏二极管具有更宽的光谱响应。光敏二极管是 PN结的结构,由于结构上的不同,使得它具有更短的响应时间,通常情况下比光敏电阻快三个数量级。并且特殊处理过的光敏二极管,如 PIN结光电二极管和雪崩式光电二极管,响应速度极短,已经广泛应用于光通信和光信号检测当中。当所加的电压大于 9V后,光敏二极管福安特性近似平行于 X轴(X 轴为电压) ,也即是说再增大电源电压它的光电流也不会在增加。而光敏电阻的福安特性是光电流随着电源电压的增大而增大,而且也没有饱和的迹象。当供电出现波动后,输出电压也会出现相应的波动,所以光敏电阻的精度得不到保证。光敏电阻的特性参数受工作温度的影响较大,只要温度稍有变化,它的其他参数都发生变化,而且这种变化无规律 [4]。2.3 光敏二极管的驱动电路2.3.1 晶体管连接方式图 2.1是光敏二极管与晶体管组合应用电路的实例。图 2.1(a)为典型的集电极输出电路形式,而图 2.1(b)为典型的发射极输出电路形式。集电极输出电路适用于脉冲入射光电路,输出信号与输入信号的相位相反,输出号一般较大。而发射极输出电路适用于模拟信号电路,电阻 RB可以减小暗电流,信号与输入信号的相位相同,这使得输出信号一般较小。贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 5 页图 2.1 晶体管连接方式2.3.2 运放连接方式图 2.2是光敏二极管 VD与运放 A组合应用实例。图 2.2(a)为无偏置方式,图2.2(b)为反向偏置方式。图 2.2 运放连接方式无偏置电路可以用于测量宽范围的入射光,例如照度计等,但响应特性比不上反向偏置的电路,可以反馈电阻 Rf调整输出电压,反向偏置电路的响应速度快,输出信号与输入信号同相位。2.3.3 直接连接方式图 2.3是直接连接方式的实例,光敏二极管加反向偏置,响应速度可以提高几倍以上。图 2.3(a)是接有较大负载电阻的电路,图 2.3(b)是接有较小负载电阻的电
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