基于STM32F103單片機的汽車前照燈智能控制系統的設計與實現

翟羽佳，劉雨佟，汪凡

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基于STM32F103單片機的汽車前照燈智能控制系統的設計與實現

翟羽佳，劉雨佟，汪凡

（東南大學 成賢學院，江蘇 南京 210000）

簡單介紹了汽車前照燈智能控制系統的設計與實現方式。對汽車前照燈進行優化，以單片機這一類微處理器為核心，整體設計運用到了紅外傳感器、光敏傳感器、降壓模塊、電源轉換器、舵機等技術，進行了創新化設計，使之具有自動大燈、會車自動降低燈光照射角度等功能。其中主控使用的是STM32F103RCT6單片機，其處理速度快、運算性能強大、下載速度快且方便。

STM32F103RCT6單片機；微處理器；自動大燈；智能控制系統

隨著日益成熟的交通網絡的發展，汽車成為了不可缺少的工具。據報道顯示，夜間交通事故中，70%左右是由于燈光炫目，駕駛員看不清前方路況。如今傳統照明系統已經無法跟上當前汽車安全性能發展的趨勢，汽車上安裝的普通前照燈具有固定的照射范圍，無法調節角度，視線被禁錮在燈束照射的范圍內，影響行車安全，尤其在夜間。

1 項目總體設計

本項目主要以微處理器為核心，由燈光亮度調節系統、燈光角度調節系統、電源控制系統組成完整的體系。本項目只需要12 V供電，安全、節能、性能高。

系統整體結構如圖1所示。

圖1 系統整體結構圖

2 硬件部分設計

2.1 微處理器的選擇

本設計以ST公司的STM32F103單片機作為主控，STM32F103是一種嵌入式-微控制器的集成電路（IC），芯體尺寸是32位，速度是72 MHz，程序存儲器容量是256 KB，程序存儲器類型是FLASH，RAM容量是48 K。該微處理器具有低功耗、高性能的優點，具有廣泛的使用范圍且應用性

能強。

2.2 電源控制系統

這部分系統由單片機+電源轉換模塊組成，其中電源轉換模塊由220 V轉12 V電源適配器+LM2596S DC-DC直流可調降壓穩壓電源模塊組成，以單片機為核心，綜合結合電源適配器和降壓穩壓模塊共同組成的一個電路控制系統。在本系統中需要用到的有12 V和3.3 V兩種電壓，12 V由220 V轉12 V電源適配器轉換而得，3.3 V則由模塊而得到。電源控制如圖2所示。

圖2 電源控制圖

2.3 燈光亮度調節系統

最上面一排燈和中間的主燈泡以單片機為核心，通過三個紅外感應模塊和一個光敏感應模塊提供信號輸入。光敏模塊感應周圍環境的亮度，降到定值時，兩部分的燈打開；其次是紅外感應模塊，分別放置在車頭處、左前45°處、左側處，通過三個紅外感應模塊控制燈光亮度，共三級，第一級最亮并遞減。當車頭處感應會車，將亮度降低一個級別；當左側45°處感應到車時再亮度降低一個級別；當左側的紅外模塊感應到時將亮度提升到第一級。

2.4 燈光角度調節系統

燈管調節系統分為兩部分的調節，其中最上面的一排燈在第二級亮度和第三級亮度時向下調節一定的角度，另一部分是彎道時中間主燈泡的隨車轉向功能。兩部分的調節都是用型號為SG-90的舵機，在第二級亮度和第三級亮度時轉動90°；當回到第一級亮度時，舵機回轉90°（隨車轉向功能的實現，當打方向時，發出信號向左或向右的信號給中間的主燈泡的舵機，控制隨車轉向，信號由兩個按鍵開關來控制）。

3 軟件部分設計

為了實現程序的可移植性，我們將本設計的程序分為多個模塊去寫，并且各個模塊也同時采用了相應的形參作為接口。本設計程序的編寫主要采用Keil軟件編寫與調試程序，程序語言采取通俗易懂和可移植性高的C語言進行編寫。設計程序的編寫主要包括main函數、control函數、定時函數、消抖函數等。給模塊上電后，首先會對相關參數進行初始化設置，然后通過各個模塊的控制給出相應的指令，從而實現智能車燈、自動大燈等功能。

燈光亮度控制邏輯描述如圖3所示。

圖3 燈光亮度控制邏輯描述圖

4 調試過程

4.1 電源模塊調節

系統需要12 V和3.3 V兩種電壓，通過電源適配器和降壓模塊提供，其中電源適配器是220 V轉換為12 V，無需調節；3.3 V由降壓模塊得來，需要調節模塊，實現12 V轉換為3.3 V，用萬用表來測量。

4.2 光敏電阻模塊調節

最下面一排燈是常亮的，需要調節光敏模塊來控制另外兩組燈的開啟。這里選取時間點為大概3月份18：00左右的亮度來作為臨界光敏值。

4.3 紅外感應模塊調節

整個設計基本完成時，開始第一部亮度調試。因為下面那排LED燈的亮度是恒定不變的，不作調節，主要調節上面那一排LED燈和中間的主燈泡。在程序中更改PWM波的占空比，中間用一個MOS管當開關，便能實現兩部分燈的亮度自動調節。

4.4 燈光角度調節

先將上面那一排燈在會車時往下調節一定角度，用舵機來實現，測試是在第一個紅外模塊感應到會車時舵機調節，直至第三個紅外模塊感應時舵機回調；然后是中間主燈泡的調節，也是用舵機來實現舵機由兩個按鍵開關控制，分別向右轉動和回轉。

5 結語

本文設計的基于STM32F103單片機的汽車前照燈智能控制系統，是大學生創新實踐項目，此項目的初衷是為了提高車輛會車時的安全性，到項目結束時完成了智能開閉、亮度及角度自動調節、彎道轉燈等功能，尤其是在夜間，從而便利我們的生活，也為降低交通事故發生的概率作出微薄的貢獻。

［1］雷雨海.前照燈智能化控制［J］.交通科技與經濟，2004（5）：42-43．

［2］河北省交通局.GB 7454—1987機動車前照燈使用和光束調整技術規定［S］.北京：中國標準出版社，1987．

［3］房旭，姚勇，劉軍，等.智能汽車前照燈系統（AVS）研究［J］.天津汽車，2006（4）：17-24.

2095－6835（2019）07－0054－02

U463.651

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.054

〔編輯：嚴麗琴〕