汽車前照燈照明自動控制裝置的設計與實現

劉洋明　劉大誠

【摘 要】隨著汽車保有量的不斷增加，交通事故及因交通事故造成的人身傷亡也急劇上升。在這些交通事故當中，因在會車時未及時變光而造成對方駕駛員眩目而引發的交通事故時有發生。本文設計實現了一種汽車前照燈照明自動控制裝置，當夜晚行車遠光燈打開時，系統能通過光檢測輸入模塊察看前方是否有相對行駛車輛，若有則自動啟動光控制輸出模塊，關閉遠光并打開近光。這種裝置能很好地解決傳統方式下手動變光延遲時間長和駕駛員因頻繁手動變光而分散注意力等問題，從而大大減少事故的發生。

【關鍵詞】前照燈；遠近光；變光；自動控制

1 研究背景

汽車前照燈尤其遠光燈發出的光很強，它雖然會給司機夜間行駛的安全行車提供保障，但同時給迎面行駛的機動車駕駛員帶來刺眼的強光，從而可能引發交通事故。為了對這類道路交通事故進行預防，《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》規定，夜間會車應當在距相對方向來車150m以外改用近光燈，在窄路、窄橋行駛以及與非機動車會車時應當使用近光燈。若在探明路況或者對向車道有來車的情況下，此時應提前150m將遠光燈切換為近光燈[1]。但現實中很多駕駛員經常使用遠光會車，而且這種違規操作很難予以監督，這跟駕駛員的素質有一定關系；但另一方面，由于頻繁的變光操作給駕駛員在駕駛過程中增加負擔，以及在做變光操作時引起方向不穩也存在交通隱患[2]。

中國汽車技術中心的調查研究表明，夜間行駛距離約占總行駛距離的20%，但事故死亡率卻占50%以上。在彎道上的事故多于直道，除超車不當的原因之外，最大因素是錯誤使用遠近光，從而導致能見度不足，進而發生車禍。由于會車時遠近光的變換全憑駕駛員的安全意識和自身素養，因而也會帶來很多不確定因素。為此，研究設計汽車前照燈遠近燈光的自動控制是非常有必要和有應用價值的，它能盡可能地降低交通事故發生的機率，是對夜間道路交通事故的有效預防。

目前在汽車前照燈的遠近光控制上，汽車生產廠家大多設計為手動轉換控制，即人工手動操作。自動操縱變換遠近光一般在高檔車上才會裝配，而且配件價格高昂，不適宜在中低檔車輛上加裝和改裝，所以這種裝置在汽車前照燈照明自動控制的改裝方面有一定的市場空間。關于汽車前照燈遠近光自動控制方面，前人也研究并制作了相應的電子產品。但由于其靈敏性、穩定性、可靠性方面存在一定的缺陷，因而沒能普及開來。本文設計并實現的汽車前照燈照明自動控制裝置，采用自動變光技術實現車輛在會車時自動切換遠近光的功能，這樣它既不干擾會車時對方的駕駛，又能減輕駕駛員的操作負擔，提高照明不良路面的行車安全性。

2 汽車前照燈遠近光自動控制裝置的設計與實現

2.1 設計方案

圖1 系統框圖

本裝置主要包括如圖1所示4個組成部分：光線檢測輸入模塊、主控模塊、控制開關模塊、光控制輸出模塊。控制開關電路置于汽車前照燈遠光開關上，當遠光燈打開時即啟動自動控制系統工作。當對面有車時其燈光被光檢測輸入電路捕獲后，電路會向單片機發送有效高電平，單片機檢測到有效信號則通過光控制輸出電路使前照燈自動變為近光；否則繼續檢測輸入的信號。

2.2 系統硬件實現

本設計選用STC89C52單片機，它接受傳感器傳來的信號，然后將接收到的信號經過處理后送給輸出端。當前方的燈光強度達到傳感器能識別的數值時，它會把被測物理量作為輸入參數轉換為電信號輸入；經過單片機處理后對控制電路進行控制，從而達到自動控制目的。

光檢測輸入電路中的光電傳感器可以選用光敏電阻、光電池或光敏二（三）極管均可[3]。當兩車在夜晚相遇時，遠光燈的照度是偏低的；如果偏離主軸位置，因照射角度的變化其照度還會下降，所以光電傳感器的選取重點是其在微弱光線下的靈敏度和線性度。由于各種車燈的發射光譜均處于可見光范圍，故本設計采用光電池作為光電傳感器，它對可見光頻率的光譜響應度好，同時光電池感光面積大，適合用于對低照度燈光的測量。

光控制輸出電路是要控制遠近光的切換，而單片機是一個弱電器件，要把它用于大功率場合，要有采用功率驅動環節來銜接，本設計選擇了光電耦合繼電器驅動，接到單片機的P1.5端口（如圖2所示）。

本設計選用的顯示器是LCD1602 工業字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊，采用標準的16腳接口，其中幾個編程常用的主要管腳分別是：寄存器選擇，讀寫信號線和使能端[4]。

3 系統軟件實現及實物展示

系統軟件設計思路為：光電池受到光照后，通過光檢測輸入電路向單片機的P2.2端口發送信號，單片機通過控制P1.3和P1.4實現變光輸出，此時遠光燈滅近光燈亮。軟件設計流程如圖3所示，實現的實物裝置如圖4所示。

4 結語

本文設計了一款主要應用在中低檔汽車上進行前照燈遠近光自動控制的裝置，它能夠通過光線檢測傳感器實現汽車夜間會車時的自動檢測。當行駛兩車會車時，將前照燈調為近光，會車過后又調為遠光；在山區多隧道路段或照明不良道路行駛時，及時開啟前照燈以減少交通事故發生機率，提高夜間行車和照明不良路面行車的安全性，它是對夜間道路交通事故的有效預防。

【參考文獻】

[1]劉燕.夜間須正確使用遠光燈[J].交通與運輸，2015（6）：78.

[2]李建棟，隋文泉，余偉芬，陳鵬.汽車近遠光燈自動轉換及障礙預警系統的研究[J].數字技術與應用，2012（5）：61-63.

[3]鄒祖軍，馮進良，郭奕辰，葛明達.汽車大燈遠近光自動切換系統[J].2011（3）：20-22.

[4]趙亮.液晶顯示模塊LCD1602應用[J].電子制作，2007（3）：58-59.

[責任編輯：湯靜]