CN102139660A - 基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制系统及方法。控制系统具有主控模块，主控模块的输入端口与光检测输入模块连接，主控模块的控制端口与控制开关模块连接，主控模块的输出端口与调光控制输出模块连接，主控模块的电源端口与电平转换器连接，电平转换器与熔断器连接，熔断器与蓄电池连接。主控模块将采集到的光检测输入模块的信号进行处理，并根据处理结果决定是否调用控制开关模块，在控制开关模块的输出状态为高电平时，给调光控制输出模块发送指令，从而实现远近光灯的切换。本发明解决了汽车行驶过程中在错综复杂的光线环境下达到变换自如的功能和各种状态下的自适应能力。其电路简单，集成度高、制造成本低廉。

Description

基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制系统及方法。

背景技术

汽车给人们的生活带来了极大的便利，但交通事故严重威胁着人们的生命和财产安全。而在夜间发生交通事故的比例却占事故总数的50%,灯光是影响行车安全的重要因素。前照灯是汽车在夜间或在能见度较低的条件下，为驾驶员提供车道照明的重要设备，也是驾驶员发出警示、进行联络的灯光信号装置。

目前，中国的道路交通安全事故与司机的行车安全意识存在一定的关联，如夜间会车时，因现成的车远、近灯是人为控制的，部分司机不变更远、近光灯或者变更不当，使得对方行车的视线受到干扰，从而诱发安全交通事故。

当夜晚行车远光灯打开时,若前方有相对行驶车辆,则驾驶员通常会将远光变为近光,避免对面车辆因受强光照射而无法正确判断前面路段情况,造成危险的情况。但在传统方式下,驾驶员手动调光所需延迟时间较长,并且驾驶员因频繁手动调光容易造成注意力分散,极易因此而引发交通事故。基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制系统能自动调整远近光,反应灵敏、迅速。能很好地解决上述问题,减少事故的发生。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制系统及方法。

基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制系统具有主控模块，主控模块的输入端口与光检测输入模块连接，主控模块的控制端口与控制开关模块连接，主控模块的输出端口与调光控制输出模块连接，主控模块的电源端口与电平转换器连接，电平转换器与熔断器连接，熔断器与蓄电池连接；主控模块将采集到的光检测输入模块的信号进行处理，并根据处理结果决定是否调用控制开关模块，在控制开关模块的输出状态为高电平时，给调光控制输出模块发送指令，从而实现远近光灯的切换。

所述的主控模块具有可编程逻辑器件，可编程逻辑器件分别与控制端口、输出端口、电源端口、程序存储器、数据存储器、模拟数字转换器、复位芯片、看门狗芯片、时钟晶振、程序下载端口连接，输入端口与模拟数字转换器连接。

所述的光检测输入模块包括光电传感器、信号调理器、熔断器、蓄电池，信号调理器分别与光电传感器、熔断器以及主控模块的输入端口连接，熔断器与蓄电池连接。

所述的控制开关模块包括拨码开关、电阻器R1、熔断器、蓄电池，电阻器R1分别与拨码开关、熔断器连接，熔断器与蓄电池连接，拨码开关与主控模块的控制端口连接。

所述的调光控制输出模块包括驱动芯片、小型继电器、续流二极管、熔断器、蓄电池，驱动芯片分别与小型继电器的吸合线圈(K0)、主控模块的输出端口连接，续流二极管并联于小型继电器的吸合线圈(K0)，小型继电器的吸合线圈(K0)与熔断器连接，熔断器与蓄电池连接，小型继电器的触点1 (K1)与远光灯回路连接，小型继电器的触点2 (K2)与近光灯回路连接。

基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制方法的步骤如下：

(1)光检测输入模块不断采集外界光信号S_n,其中n=1、2、3、4、……，S_n表示第n次采集外界光信号，S_n-1表示第n-1次采集外界光信号；

(2)分别设定最大光信号S_max与最小光信号S_min；

(3)将外界光信号S_n与外界光信号S_n-1进行比较，当外界光信号S_n大于外界光信号S_n-1时，让外界光信号S_n与最大光信号S_max进行比较,否则让外界光信号S_n与最小光信号S_min进行比较；

(4)若外界光信号S_n大于最大光信号S_max，则表示外界光信号S_n过强，此时请求主控模块给调光控制输出模块发送指令将汽车前照灯的远光灯切换成近光灯，否则请求主控模块不发生动作；

(5)若外界光信号S_n小于最小光信号S_min,则表示外界光信号过弱，此时请求主控模块给调光控制输出模块发送指令将汽车前照灯的近光灯切换成远光灯，否则请求主控模块不发生动作。

本发明解决了汽车行驶过程中在错综复杂的光线环境下达到变换自如的功能和各种状态下的自适应能力。其电路简单，集成度高、制造成本低廉。

附图说明

图1是基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制系统原理框图；

图2是本发明的主控模块的功能框图；

图3是本发明的光检测输入模块组成框图；

图4是本发明的控制开关模块组成框图；

图5是本发明的调光控制输出模块组成框图；

图6是本发明的信号强度检测方法流程图；

图7是本发明的系统软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1所示，基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制系统具有主控模块，主控模块的输入端口与光检测输入模块连接，主控模块的控制端口与控制开关模块连接，主控模块的输出端口与调光控制输出模块连接，主控模块的电源端口与电平转换器(型号SN74LVC1T45)连接，电平转换器与熔断器(20A)连接，熔断器与蓄电池(+12V)连接。主控模块将采集到的光检测输入模块的信号进行处理，并根据处理结果决定是否调用控制开关模块，在控制开关模块的输出状态为高电平时，给调光控制输出模块发送指令，从而实现远近光灯的切换。

如图2所示，所述的主控模块具有可编程逻辑器件（型号X2S100E），可编程逻辑器件分别与控制端口、输出端口、电源端口、程序存储器（型号24C256）、数据存储器（型号HM628512）、模拟数字转换器（型号AD5320）、复位芯片（型号CAT1162）、看门狗芯片(型号MAX708)、时钟晶振(50MHz)、程序下载端口（JTAG）连接，输入端口与模拟数字转换器连接。当系统通过电源端口供电开始工作后，复位芯片使系统初始化，输入端口不断采集光检测输入模块的电信号，经模拟数字转换器转换成数字信号传送给可编程逻辑器件，可编程逻辑器件将采集到的信号进行处理，在满足采集的外界光信号超出设定的最大光信号与最小光信号之间的范围的条件下，通过控制端口检测控制开关模块的输出状态，当采集到输出状态为高电平时，通过输出端口给调光控制输出模块发送信号，从而控制远近光灯的切换。系统程序设计最终生成二进制文件，通过程序下载端口下载到程序存储器中。看门狗芯片能有效地保护系统的稳定运行。

如图3所示，所述的光检测输入模块包括光电传感器（型号CX-411）、信号调理器（型号MAX1452）、熔断器(20A)、蓄电池(+12V)，信号调理器分别与光电传感器、熔断器以及主控模块的输入端口连接，熔断器与蓄电池连接。光电传感器输出的电信号随输入的外界光信号强度的变化而变化，光信号强度越大，则电信号也随之增大，将此电信号经过信号调理器放大滤波处理后，传送给主控模块的输入端口。信号调理器需要蓄电池及熔断器的供电才能正常工作。

如图4所示，所述的控制开关模块包括拨码开关（型号A7MD）、电阻器R1(4.7K)、熔断器(20A)、蓄电池(+12V)，电阻器R1分别与拨码开关、熔断器连接，熔断器与蓄电池连接，拨码开关与主控模块的控制端口连接。当拨码开关往上拨动时，控制开关模块的输出状态为高电平，当拨码开关往下拨动时，控制开关模块的输出状态为低电平，主控模块的控制端口不断采集控制开关模块的输出状态。

如图5所示，所述的调光控制输出模块包括驱动芯片（型号75452）、小型继电器（型号RXM2AB）、续流二极管(型号FR254)、熔断器(20A)、蓄电池(+12V)，驱动芯片分别与小型继电器的吸合线圈(K0)、主控模块的输出端口连接，续流二极管并联于小型继电器的吸合线圈(K0)，小型继电器的吸合线圈(K0)与熔断器连接，熔断器与蓄电池连接，小型继电器的触点1 (K1)与近光灯回路连接，小型继电器的触点2 (K2)与远光灯回路连接。驱动芯片不断检测主控模块的输出端口的状态，当检测到端口状态为低电平时，小型继电器的吸合线圈通电，使触点2 (K2)闭合，从而使近光灯回路导通，点亮近光灯，当检测到端口状态为高电平时，小型继电器的吸合线圈断电，使触点1(K1)闭合，从而使远光灯回路导通，点亮远光灯。

如图6所示，基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制方法的步骤如下：

(1)光检测输入模块不断采集外界光信号S_n,其中n=1、2、3、4、……，S_n表示第n次采集外界光信号，S_n-1表示第n-1次采集外界光信号；

(2)分别设定最大光信号S_max与最小光信号S_min；

(3)将外界光信号S_n与外界光信号S_n-1进行比较，当外界光信号S_n大于外界光信号S_n-1时，让外界光信号S_n与最大光信号S_max进行比较,否则让外界光信号S_n与最小光信号S_min进行比较；

(4)若外界光信号S_n大于最大光信号S_max，则表示外界光信号S_n过强，此时请求主控模块给调光控制输出模块发送指令将汽车前照灯的远光灯切换成近光灯，否则请求主控模块不发生动作；

(5)若外界光信号S_n小于最小光信号S_min,则表示外界光信号过弱，此时请求主控模块给调光控制输出模块发送指令将汽车前照灯的近光灯切换成远光灯，否则请求主控模块不发生动作。

如图7所示，本发明的系统软件程序通过程序下载端口（JTAG）存放在主控模块的程序程序存储器中。一旦系统上电工作后，可编程逻辑器件首先对各外设、内部存储单元进行初始化，并分别设定最大光信号S_max与最小光信号S_min。然后开始不断采集外界光信号S_n，利用基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制方法，比较外界光信号S_n与最大光信号S_max、最小光信号S_min之间的大小：

(1)当外界光信号S_n>最大光信号S_max时，表明光信号过强，判断控制开关模块的输出状态。若输出状态为高电平时，给调光控制输出模块发送低电平，调光控制输出模块的继电器的触点2（K2）闭合，近光灯回路导通，若输出状态为低电平时，系统不发生动作；

(2)当外界光信号S_n<最小光信号S_min时，表明光信号过弱，判断控制开关模块的输出状态。若输出状态为高电平时，给调光控制输出模块发送高电平，调光控制输出模块的继电器的触点1（K1）闭合，远光灯回路导通，若输出状态为低电平时，系统不发生动作；

(3)当最大光信号S_max≥外界光信号S_n≥最小光信号S_min时，光信号适中，系统不发生动作。

在外界光信号S_n与最小光信号S_min与最大光信号S_max的大小比较结束后，系统再次采集外界光信号S1，重复以上（1）、（2）、（3）的操作流程。

Claims (6)

1.一种基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制系统，其特征在于，它具有主控模块，主控模块的输入端口与光检测输入模块连接，主控模块的控制端口与控制开关模块连接，主控模块的输出端口与调光控制输出模块连接，主控模块的电源端口与电平转换器连接，电平转换器与熔断器连接，熔断器与蓄电池连接；主控模块将采集到的光检测输入模块的信号进行处理，并根据处理结果决定是否调用控制开关模块，在控制开关模块的输出状态为高电平时，给调光控制输出模块发送指令，从而实现远近光灯的切换。

2.根据权利要求1所述的一种基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制系统，其特征在于所述的主控模块具有可编程逻辑器件，可编程逻辑器件分别与控制端口、输出端口、电源端口、程序存储器、数据存储器、模拟数字转换器、复位芯片、看门狗芯片、时钟晶振、程序下载端口连接，输入端口与模拟数字转换器连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制系统，其特征在于所述的光检测输入模块包括光电传感器、信号调理器、熔断器、蓄电池，信号调理器分别与光电传感器、熔断器以及主控模块的输入端口连接，熔断器与蓄电池连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制系统，其特征在于所述的控制开关模块包括拨码开关、电阻器R1、熔断器、蓄电池，电阻器R1分别与拨码开关、熔断器连接，熔断器与蓄电池连接，拨码开关与主控模块的控制端口连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制系统，其特征在于所述的调光控制输出模块包括驱动芯片、小型继电器、续流二极管、熔断器、蓄电池，驱动芯片分别与小型继电器的吸合线圈(K0)、主控模块的输出端口连接，续流二极管并联于小型继电器的吸合线圈(K0)，小型继电器的吸合线圈(K0)与熔断器连接，熔断器与蓄电池连接，小型继电器的触点1 (K1)与远光灯回路连接，小型继电器的触点2 (K2)与近光灯回路连接。

6.一种使用如权利要求1所述系统的基于可编程逻辑器件的汽车前照灯自适应控制方法，其特征在于它的步骤如下：

(1)光检测输入模块不断采集外界光信号S_n,其中n=1、2、3、4、……，S_n表示第n次采集外界光信号，S_n-1表示第n-1次采集外界光信号；

(2)分别设定最大光信号S_max与最小光信号S_min；

(3)将外界光信号S_n与外界光信号S_n-1进行比较，当外界光信号S_n大于外界光信号S_n-1时，让外界光信号S_n与最大光信号S_max进行比较,否则让外界光信号S_n与最小光信号S_min进行比较；

(4)若外界光信号S_n大于最大光信号S_max，则表示外界光信号S_n过强，此时请求主控模块给调光控制输出模块发送指令将汽车前照灯的远光灯切换成近光灯，否则请求主控模块不发生动作；

(5)若外界光信号S_n小于最小光信号S_min,则表示外界光信号过弱，此时请求主控模块给调光控制输出模块发送指令将汽车前照灯的近光灯切换成远光灯，否则请求主控模块不发生动作。

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