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車(chē)大燈隨動(dòng)系統仿真電路設計研究論文
1引言
在《汽車(chē)綜合控制系統應用與調試》課程教學(xué)中，我們需要設計汽車(chē)大燈隨動(dòng)仿真控制電路系統。若采用實(shí)際汽車(chē)上的車(chē)速傳感器、轉向角度傳感器、車(chē)身高度傳感器等實(shí)車(chē)部件，會(huì )帶來(lái)設計系統體積大、成本高，也不利于更好地培養學(xué)生的電路設計能力。因此，我們考慮自己設計上述傳感器信號產(chǎn)生電路。我們基于車(chē)速傳感器工作原理設計了車(chē)速信號產(chǎn)生電路；利用可調電阻器形成的分壓器獲得轉向角度和車(chē)身高度信號，雖然信號產(chǎn)生機理與轉向角度傳感器、車(chē)身高度傳感器不同，但在不影響大燈隨動(dòng)調節的原則下，節約了設計時(shí)間和設計難度，特別是降低了數據處理難度、汽車(chē)大燈調節模型的設計難度，開(kāi)發(fā)出了符合預定技術(shù)要求的整機系統。
2汽車(chē)大燈隨動(dòng)大燈系統分析
汽車(chē)大燈隨動(dòng)系統包括AFS前大燈隨動(dòng)系統和ALS光軸自動(dòng)調整系統。AFS前大燈隨動(dòng)系統由電控單元、車(chē)速傳感器、轉向角度傳感器、氙光前大燈等組成。在夜間轉彎時(shí)，電控單元根據車(chē)速以及轉向盤(pán)轉向角度，輸出控制信號，自動(dòng)調整氙光前大燈的照射中心，自動(dòng)向彎道左側移動(dòng)，確保彎道中的高能見(jiàn)度。ALS光軸自動(dòng)調整系統由電控單元、車(chē)身高度傳感器、氙光前大燈等組成。在后排負載較重導致車(chē)身角度上揚時(shí)，ALS自動(dòng)調整光軸傾角，避免光軸上揚對對面來(lái)車(chē)駕駛人員的視覺(jué)造成干擾。轉向角度傳感器一般采用光電式傳感器，用來(lái)檢測轉向軸的旋轉角位移量和旋轉方向。在轉向軸上，設有一個(gè)遮光盤(pán)，夾于遮光盤(pán)兩側的是兩組光電藕合組件，光電藕合組件安裝在轉向柱上。當轉向軸轉動(dòng)時(shí)，遮光盤(pán)隨著(zhù)轉動(dòng)，遮光盤(pán)圓周上均勻地開(kāi)有許多槽，遮光盤(pán)上轉動(dòng)使光電耦合組件之間的光斷續地通斷，由此就可以檢測出旋轉角度。根據光斷續通斷的速度，可以檢測出轉向速度。此外，再根據兩組光電管產(chǎn)生脈沖信號的相位關(guān)系，可以檢測出轉向軸的旋轉方向。車(chē)身高度傳感器帶有連桿，能帶動(dòng)傳感器軸轉動(dòng)。傳感器軸上固定著(zhù)一個(gè)開(kāi)有許多窄槽的遮光圓盤(pán)。其工作原理與轉向角度傳感器基本相同。當車(chē)身高度發(fā)生變化時(shí)，遮光圓盤(pán)在傳感器軸帶動(dòng)下轉動(dòng)，在光電耦合組件輸出端輸出通斷信號。根據此通斷信號，懸架電子控制系統ECU計算出遮光圓盤(pán)轉動(dòng)的角度和車(chē)身高度發(fā)生的變化。
3汽車(chē)大燈隨動(dòng)系統仿真電路設計
3.1汽車(chē)大燈隨動(dòng)系統仿真電路基本組成
汽車(chē)大燈隨動(dòng)系統仿真電路由單片機控制系統、車(chē)速-轉向角-車(chē)身高度信號模擬電路、大燈調節驅動(dòng)電路、大燈調節執行機構（核心是直流電機）及電源電路等組成，其電路框圖如圖1所示。
3.2具體功能電路分析
單片機控制系統由80C52單片機、12MHz時(shí)鐘電路及復位電路組成，通過(guò)調用控制程序對車(chē)速信號、A/D轉換電路送來(lái)的轉向角信號與車(chē)身高度信號進(jìn)行處理，輸出大燈調節控制信號，控制水平調節直流電機、豎直調節直流電機的轉動(dòng)方向和轉動(dòng)角度。車(chē)速—轉向角—車(chē)身高度信號模擬電路。其中，LF0038是紅外光接收專(zhuān)用集成電路，其內有紅外光電二極管、放大器、限幅器、帶通濾波器、積分電路及比較器等電路。接收到紅外光信號經(jīng)過(guò)LF0038處理后，得到矩形脈沖信號，并送到80C52的P1.3腳。圖中A代表帶圓孔的轉盤(pán)，B代表直流電機。直流電機調速電路，NE555的OUT腳輸出的PWM信號控制控制直流電機改變轉速。轉向角度信號和車(chē)身高度信號直接由兩個(gè)電位器Rw1、Rw2的滑動(dòng)端取出，并送給A/D轉換器。A/D轉換電路由ADC0832組成。ADC0832與80C52的連接關(guān)系。來(lái)自Rw1、Rw2的表示轉向角度、車(chē)身高度的兩個(gè)電壓信號U1、U2送到ADC0832的CH0、CH1端。在80C52的控制下，ADC0832將U1、U2轉換為數據信號。大燈調節驅動(dòng)電路主要由大燈燈光位置控制器集成電路TDA3629組成，如圖5所示。
4單片機控制系統控制程序設計
單片機控制系統控制程序采用C語(yǔ)言編寫(xiě)而成，主要包括系統初始化程序、車(chē)速信號檢測程序、A/D轉換與數據儲存程序、大燈調節驅動(dòng)程序等功能模塊。整機系統上電后，在系統控制程序控制下，單片機系統開(kāi)始初始化；單片機控制檢測車(chē)速信號、A/D轉換器送來(lái)車(chē)身高度、轉向角度信號，按照大燈調節控制模型進(jìn)行數據處理，最后輸出驅動(dòng)信號驅動(dòng)大燈內水平調節電機、豎直調節電機旋轉，從而達到調節大燈光軸方向的目的。
結語(yǔ)
目前，汽車(chē)大燈隨動(dòng)系統仿真電路已在課程教學(xué)中得到應用，并且運行穩定、效果良好。系統控制源程序代碼對學(xué)生公開(kāi)，在開(kāi)展汽車(chē)大燈隨動(dòng)系統仿真控制實(shí)訓項目教學(xué)時(shí)作為學(xué)生學(xué)習的參考資料。正是由于我們設計了汽車(chē)大燈隨動(dòng)系統仿真控制電路（含軟件）實(shí)訓臺，學(xué)生能夠更好地在其上面學(xué)習汽車(chē)大燈隨動(dòng)系統仿真控制硬件電路和控制程序設計知識，有效地提高了學(xué)生開(kāi)發(fā)汽車(chē)單片機應用系統的能力。
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