汽车自动大灯模块设计.rar

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    汽车 自动 大灯 模块 设计
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    科技学院 2011 届本科毕业论文汽车自动大灯模块设计专 业: 电子信息工程 指导教师: 王 松 学生姓名: 齐 翔 学生学号: 072004110523 中国﹒贵州﹒贵阳2011 年 5 月贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 I 页目录摘要 ....................................................................IIIAbstract .................................................................IV第一章 绪论 ..............................................................11.1 引言 .............................................................11.2 汽车大灯的发展历史及现状 .........................................11.3 课题的研究目的和意义 .............................................21.4 本文结构 .........................................................3第二章 汽车自动大灯模块设计原理 ..........................................42.1 光敏器件 .........................................................42.1.1 光敏器件概述 ...............................................................................................42.1.2 光敏器件分类 ...............................................................................................42.2 信号收集及处理 ...................................................52.2.1 电压比较器 ...................................................................................................52.2.2 电位器 ...........................................................................................................62.2.3 单片机 .........................................................62.3 汽车大灯电路 .....................................................72.4 汽车自动大灯基础原理 ............................................102.4.1 功能设计 .....................................................................................................102.4.2 电路设计 .....................................................................................................11第三章 汽车自动大灯主要原件介绍 .........................................123.1 光敏三极管 ......................................................123.2 3296w/p 电位器 ...................................................123.3 LM324 放大器 .....................................................133.4 PC817 光电耦合器 .................................................143.5 STC89C52 单片机 ..................................................173.6 HCM1206X 蜂鸣器 ..................................................19第四章 详细设计 .........................................................20贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 II 页4.1 汽车自动大灯模块具体电路设计 ....................................204.2 电源电路 ........................................................204.3 输入电路 ........................................................214.3.1 信号输入 .....................................................................................................214.3.2 控制输入 .....................................................................................................214.4 输出电路 ........................................................224.4.1 灯光输出 .....................................................................................................224.5 控制电路 ........................................................234.5.1 控制电路外部结构 .....................................................................................234.5.2 程序编写基础 .............................................................................................244.5.3 STC89C52 单片机具体程序设计 ................................................................244.5.4 STC89C52 单片机在模块中的具体功能 ....................................................29第五章 设计总结 .........................................................30参考文献 .................................................................31致谢 .....................................................................32贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 III 页汽车自动大灯模块设计摘要本文是对当今汽车自动大灯模块进行研究后,针对目前汽车自动大灯模块线路复杂、功率稳定性差、价格高昂等问题,设计的一种实用的汽车自动大灯模块。该模块电路主要由输入电路、整流滤波、信号处理、信号输出、保护单元电路等几部分组成。本设计采用了 STC89C52 单片机为核心设计的智能模块,STC89C52 是一种带 8K 字节闪烁可编程可檫除的只读存储器(FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory )的低电压、高性能 COMOS8 的微处理器,俗称为单片机。该器件采用ATMEL 搞密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。根据当前汽车大灯自动模块的现状和进展,自动模块广泛涉及到汽车、行车电脑等高科技领域,故程序复杂,成本高昂。现采用 STC89C52 单片机作为控制核心,使模块程序独立,成本低廉并易于汽车加装。使汽车更具智能化。关键词:STC89C52;高性能 ;程序独立; 成本低廉;智能化贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 IV 页The Design of Car Automatic Headlight ModuleAbstractIn this paper,mainly research the automatic headlight module of today,and according to the complex line of automatic headlight module,the poor stability of power,the high price and other issues,design a practical automatic headlight module.This module circuit is mainly composed by the input circuit,the rectifier filter,signal processing,signal output,circuit protection unit and some other parts.This design uses a smart module which uses the STC89C52 microcontroller as the core design.Using STC89C52 microcontroller as the control core,STC89C52 is a low voltage,high performance COMOS8 microprocessors,which has a flash with 8K bytes programable and erasable read only memory,commonly known as SCM.This device uses the ATMEL high-density nonvolatile memory manufacturing technology,and compatible with the industry MCS-51 instruction set and output pins.According to the current status and progress of the automatic headlight module,automatic module is involved in automotive trip computer,the procedure is complexity,the cost is expensive.Now using the STC89C52 microcontroller as the control core,it can make module program independent,and make the cost cheape, also it is easy to install the car,make the car more intelligent.Keywords: STC89C52, Microcontroller,Program independent,Low cost,Intelligent贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 1 页第一章 绪论1.1 引言随着我国经济的稳步快速发展,特别是加入 WTO 以来,我国汽车工业发展更是一日千里。据统计,全国机动车保有量为 15281 万辆。其中轿车 5356 万辆,内含私人汽车 3239 万辆,摩托车 8355 万辆。其他车为 1570 万辆。同时,每年新增汽车 600 万辆以上。在未来 5 年,汽车生产和消费也将以 30%递增。汽车消费已成为我国消费核心的第二大经济增长点。随着汽车逐步进入每一个家庭,人们对汽车的安全性要求也越来越高。据统计,在所有交通事故中,就有 30%交通事故发生在光线较差,能见度较低路段,许多驾驶员(特别是新手)没能在第一时间打开汽车大灯,而发生了交通事故。汽车大灯在整辆车的前部,它主要起照明和信号作用。大灯发出的光可以照亮车体前方的道路情况,使驾驶者在黑夜或能见度较低情况下安全行驶。汽车大灯按照光源可分为:卤钨灯、氙气灯。车辆加装自动大灯模块,在光线较暗的路段,如:隧道、地下停车场等地方,大灯不需要驾驶员手动控制,就能自动点亮。自动大灯模块使得汽车变得更加智能化,也提高了驾驶员的安全性和舒适性,使驾驶员能够更加专心的驾驶车辆,有益与减少交通事故的发生。1.2 汽车大灯的发展历史及现状据说第一个汽车前大灯是家用手提灯。1887 年,当一个驾驶员在黑暗的旷野上迷路时,是一位农民用手提灯把他引回家。1898 年,哥 伦 比 亚 号电动汽车将电灯使用在了前灯和尾灯上,这样车灯就诞生了。最初的前大灯不能调光,所以在会车时驾驶员会觉得有些晃眼,为了克服这个缺点,后来的设计者采用了附加光度调节器。这样的前大灯可以在垂直方向移动,但是弊端是驾驶员必须下车搬动夹具装 置 。从早期乙炔气前照灯发展到当今的自由面反射镜气体放电前照灯,差不多经历了 120 年。我国车灯行业现阶段正处于稳步发展时期“灯具生产企业正在逐步完善产品设计与生产能力”并由原来的单纯追求产品质量向既追求产品质量也追求产品外观转换同时也对国外先进的技术进行消化吸收,逐渐缩小与国外先进企业的差距 [1]。其演变过程如下: 第一代:乙炔气前照灯 前照灯具有高的轮廓亮度,乙炔气火焰的亮度比当时的电贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 2 页光源所能达到的亮度高出一倍,因而,在 1925 年以前使用的汽{TodayHot}车前照灯几乎全是乙炔前照灯。第二代:电光源前照灯 1913 年带螺旋灯丝的充气白炽灯泡问世,因其具有较高亮度,给电光源前照灯开辟了广阔的前景。然而由于当时汽 车 电 气 设 备 系统的制约,直到 1925 年,电 气 照 明 才得到广泛的应用。第三代:双光灯芯前照灯具备有高轮廓亮度充气灯泡的电前照灯一装在汽车上,就出现了在交会车时因前照灯的强光造成驾驶员炫目而导致发生交通事故和撞车的严重问题。因而,对前照灯的设计提出了两个互不相容的要求:一个是如何在不小于100m 的距离内使道路和高度至少为 2-2.5m 的障碍物得到良好的照明;另一个是如何使迎面车辆驾驶员不炫目。汽车会车时的这种炫目问题,仍是汽车照明技术中最难以解决的问题。为解决会车炫目的问题,1924 年,欧 洲 发明了双光灯芯前照灯之后,美国也出现了带双丝灯泡的前照灯。然而,欧洲和美国具备不炫目近光的前照灯的光学系统结构原理不尽相同。其灯泡的差异在于灯丝的形状和位置不同:配光镜的差异在于折光单元的图案和计算不同,因而,近光的配光也有所不同。近光系统分为欧洲系统和美国系统两种,两大系统的协调问题是当今世界汽车灯光发展的重大课题之一。第四代:不对称近光前照灯 双光灯芯前照灯系统属于对称近光系统,近光光型的左右两侧完全相同,因而左、右两侧行驶皆适用。但由于行车光(远光)变到会车光(近光)时,视见距离缩短,迫使车速降低。为解决在会车过程中,前照灯既不产生炫目,又能保证对道路具有良好的照明,1932 年美国发明了不对称前照灯,它是以基准轴为中心,将光束一分为二,靠近来车一侧的落地距离短(即光束压低,从而防炫),而另一侧光束的落地距离长(即光束抬高,从而增加视见)。第五代:h4 卤钨前照灯 第一批装有卤钨灯泡的汽 车 前 照 灯 是由法国“斯贝”公司在 1964 年生产的,其灯丝允许工作温度较普通白炽灯泡高,光效增加约 50%,寿命也增加一倍。第六代:hid 前照灯以 hid 前照灯为代表的现代汽车前照灯在发光原理、结构形式以及制造材料等方面又发生了一系列的重大变化。hid 氙气头灯是以高压击穿惰性气体电离而发光,其产生的光照度强,色温高,穿透力强,而且节约电能,是理想的汽车前照灯光源。第七代:led 前照灯 美国最新的研究结果表明,未来五年内,白光大功率 led 技术贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 3 页将大幅度代替目前的各种照明产品,而且将适用于汽车的各种照明,包括:前照灯、刹车灯、雾灯、应急灯、车内照明等。led 具有高安全性、运行平稳、节约电力、寿命长等多种优点,是未来车辆照明的一个发展趋势 [2]。1.3 课题的研究目的和意义汽车工业是一个技术与资金高度密集的成熟产业,是当今许多高新技术的载体,产品开发是汽车工业技术的核心,其本身也是一项重要的技术。时常能在晚上看见不少好车,忘记开大灯。这对于行车安全大为不利,很多事故都是由于视线不清造成的,因此,自动大灯是具有很高安全意义的。当你在光天化日之下一下钻进漆黑的隧道,本来人眼就会有个适应的过程,自动开启的大灯不仅能有助于改善前方视野,也能帮助驾驶员将注意力集中在驾驶上,不必分心去控制灯光的开启。目前,一些车厂对高端汽车加装了自动大灯模块,但忽略了中低端车型。本文设计了一种成本低,性能问题,功能强大,便于加装的模块 [3]。1.4 本文结构本文通过对光敏原件,单片机,集成电路的利用,对汽车自动大灯模块进行设计。第一章:绪论(本章阐述了汽车车灯的历史和现状,课题来源和研究意义,分析了汽车自动大灯的目的和意义。 )第二章:自动大灯模块的设计原理(本章介绍自动大灯模块所用到部件大致的作用,及汽车自动大灯模块的原理基础。 )第三章:汽车自动大灯模块主要原件介绍(介绍具体零件的型号、运用及功能)第四章:汽车自动大灯模块的详细设计(介绍汽车自动大灯模块的具体设计及实验)第五章:设计总结(总结自动大灯模块设计)贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 4 页第二章 汽车自动大灯模块设计原理2.1 光敏器件2.1.1 光敏器件概述光敏器件可以用来以可见光或红外光的形式控制报警器、测试仪、自动开关、继电器等多种装置或执行机构。因此光敏器件在自动化技术中起着极其重要的作用。2.1.2 光敏器件分类光敏器件包括光敏电阻、光敏二极管及光敏三极管等。光敏电阻(如图 2.1):受光照后,其阻值会变小。光敏电阻的符号如图 2.2 所示,用来制作光敏电阻的典型材料有硫化镉(CdS)及硒化镉 (CdSe)两种。光敏电阻的 CdS 或CdSe 沉积膜面积越大,其受光照后的阻值变化也越大,故通常将沉积膜做成“弓” 字形,以增大其面积。光敏电阻工作时的响应速度较慢,如 CdSe 光敏电阻的响应时间约为10ms, CdS 的响应时间约为 100ms。因此,光敏电阻通常都工作于直流或低频状态下。图 2.1 光敏电阻 图 2.2 光敏电阻符号光敏二极管(如图 2.3):光敏二极管是根据硅 PN 结受光照后产生的光电效应原理制成的,其符号如图 2.4 所示。光敏二极管工作于反向偏压下,其光谱响应特性主要由半导体材料中所掺的杂质所决定。光敏二极管的最大工作频率为几十 MHz。 贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 5 页图 2.3 光敏二极管 图 2.4 光敏二极管符号光敏三极管(如图 2.5):光敏三极管也是利用硅 PN 结的光电效应制成的。其符号如图 2.6 所示。光敏三极管使用时,其基极通常开路,基极-集电极产生的光感生电流直接馈入基极,并被光敏三极管自己所放大,因此光敏三极管的灵敏度比光敏二极管大得多,通常要大 100 多倍。光敏三极管的最大工作频率只有几百 kHz。此外,还有用两个光敏三极管制成的达林顿式光敏三极管,这种器件的灵敏度又要比光敏三极管高十倍,但其最大工作频率更低,只有几十 kHz。图 2.5 光敏三极管 图 2.6 光敏三极管符号2.2 信号收集及处理2.2.1 电压比较器电压比较器(如图 2.7)是集成运放非线性应用电路,可将模拟信号转换成二值信号,即只有高电平和低电平两种状态的离散信号。作为模拟电路和数字电路的接口电路。特点是比集成运放的开环增益低,失调电压大,共模抑制比小;但其响应速度快,传输延迟时间短,而且不需外加限幅电路就可直接驱动 TTL、CMOS 和 ECL 等集成数字电路;有些芯片带负载能力很强,还可直接驱动继电器和指示灯。他常用于各种电
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