汽車自動大燈控制模塊的設計

舒望

（湖南汽車工程職業學院，湖南株洲412001）

0 引 言

目前，在汽車上應用的大燈控制電路主要有兩種方式：1）手動控制方式。這種控制方式是駕駛員通過操作燈光控制開關對汽車燈光進行控制。2）自動控制方式。這種控制方式是在控制電路中加入一個光敏元件，通過光敏元件來感知外界光線的強度，再根據光線的強度控制前照燈的打開與關閉。第二種自動控制的方式具有自動化程度高、使用方便的特點，目前主要應用于高檔車型或者高配置車型上，且有取代手動控制方式的趨勢。但目前應用在汽車上的自動控制方式，其根據外界光線強度控制前照燈的打開與關閉的控制點在汽車出廠前就已經設定好，駕駛員無法更改，由于駕駛員視力等原因對環境光線明暗的界定是有一定差別的，這樣就會導致開燈的時刻有時無法滿足駕駛員的需求。另外，現有的汽車前照燈控制電路只能對汽車燈光的打開與關閉進行控制，無法對光照強度進行調節，當汽車行駛在不同的環境時，往往對光照強度的需要是不一樣的。因此，需要對現有汽車前照燈燈光控制電路進行改進，設計一種自動燈光控制模塊，可根據駕駛員的意圖而設置和任意調節前照燈光照強度的電路。

1 自動大燈控制模塊基本原理

本文設計一種可根據駕駛員意圖而設置自動開關燈控制點、可任意調節前照燈燈光強度的汽車大燈控制電路，其電路結構如圖1 所示。

自動大燈控制模塊由電源電路、CAN 通信電路、光敏電路、主控制器電路組成。電源電路外接汽車蓄電池，將12 V 的直流電壓轉換成各模塊所需的直流電壓，光敏電路感知環境光線的強度，將光強轉換成對應模擬電壓，經過主控制器的模數轉換電路轉換成數字信號并提供給主控制器，主控制器接受到當前環境光強度信息后，判斷是否需要打開汽車大燈，通過與汽車的OBD 診斷端口相連的CAN 通信電路，將大燈控制請求發送給汽車車身控制模塊，由控制模塊對大燈進行控制，從而實現自動大燈控制的功能。

2 控制模塊的電路設計

大燈控制模塊的電路設計主要包括電源電路、CAN通信電路、光敏電路、模數轉換電路、主控制器電路的設計，其電路原理圖如圖2 所示。

2.1 光敏電路

在圖2 所示的控制模塊電路中，光敏電路主要作用是實現環境光強的檢測，將光強轉換成不同電壓的模擬信號，傳感器選用光敏電阻GL3516，該光敏電阻具有感光效果好、成本低的特點，亮電阻為5～10 kΩ，暗電阻為600 kΩ。在進行實車安裝時，光敏電阻通過導線與控制模塊的J2 相連，最佳的安裝位置在儀表臺前擋風玻璃靠近A 柱處，此處能直接感應汽車外界的環境光強。

圖2 自動大燈控制模塊電路原理圖

電路實現光強到模擬電壓轉換的原理是：精密穩壓電源TL431 和外圍器件構成恒流源，選擇合適的電阻值將恒流源設定在10 μA，由于參數偏差無法達到標準的10 μA，可通過調節電位器Rw2 實現。當環境光比較亮時光敏電阻的阻值為5 kΩ，在恒流源的激勵下會在電阻兩端產生0.5 V 的電壓，當環境光比較暗時光敏電阻的阻值為600 kΩ，在恒流源的激勵下會在電阻兩端產生6 V的電壓，因此本電路的光敏電路會根據環境光強的不同，輸出0.5～6.0 V 的直流電壓，電壓值與環境光強度成反比[1-4]。

2.2 CAN通信電路

如圖2 所示，CAN 通信電路采用恩智浦半導體的CAN 收發器TJA1050，該收發器具有外圍電路簡單、易于控制的特點，收發器通過UART 端口與主控制器相連，CAN 輸出端口外接120 Ω 的總線匹配電阻，與汽車的舒適與安全系統的CAN 總線相連，該電路的CANH 和CANL 分別與OBD 插頭的第6 和14 腳相連，OBD 插頭與汽車的OBD 診斷座連接后，即可實現控制模塊與汽車車身控制器之間的通信。

2.3 主控制器電路

主控制器選用AVR 的單片機Atiny40，AVR 的單片機具有性能穩定、工作壽命長的特點，Atiny40 屬于工業級8 位微型單片機，擁有4 kB 的Flash 存儲器、256 B 的片內SRAM、8 位PWM、10 位AD 等豐富的硬件資源，可用于性價比要求非常高的場合。本設計中單片機的AD轉換通道7 與光敏電路的模擬輸出電壓相連，由單片機集成的AD 轉換將輸入的0.5～6.0 V 模擬電壓轉換成數字信號，即可實現光強度到數字信號的轉換[5]。

單片機PA0 和PA1 相連的兩個按鍵S1 和S2，可以根據用戶的需求完成自動大燈光強控制閾值的調節。單片機PA2 端口連接的開關S3 是工作模式切換開關，當開關閉合后控制模塊處于自動控制模式，由控制模塊根據光敏電阻反饋的光強等級，對大燈進行自動控制。當開關S3 斷開后，處于手動工作模式，通過汽車原有的控制開關由駕駛員對大燈進行控制。單片機還與CAN 總線驅動器的UART 端口相連。

3 控制模塊的程序設計

自動大燈控制模塊的單片機在電路中主要實現AD 轉換、CAN 通信控制、自動控制邏輯等功能，其主程序流程如圖3 所示。單片機上電后完成端口、AD 轉換、CAN 通信等配置，讀取按鍵狀態獲取用戶的閾值設置意圖，并存入SRAM 中，如用戶無需修改閾值則從SRAM 中讀出自動燈光環境光強閾值設置值。啟動AD 轉換獲取當前光強，將光強和閾值進行比較后得到大燈的控制需求，通過CAN 接口向車身控制模塊發出大燈控制請求，即可實現大燈的自動控制。

圖3 主控流程圖

4 結 論

汽車自動大燈功能可根據環境光強的變化，對汽車大燈實現自動控制，在汽車進入隧道、地下車庫等場景下有很好的用戶體驗。但一些車型或者低配置車型受限于成本，并沒有配置這一功能，配置這個功能的車型的大燈開啟閾值也無法自由調節。為了解決上述問題，本文設計了一種具有光強閾值自由設置、通過汽車OBD 診斷接口連接的汽車自動大燈控制模塊，對某些車型的舒適性進行改造和升級，能有效地提升用戶的駕駛感受和舒適性?？刂颇K具有操作簡單、無損連接的特點，具有一定的應用和推廣價值。