车大灯随动系统仿真电路设计研究

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1引言

在《汽车综合控制系统应用与调试》课程教学中，我们需要设计汽车大灯随动仿真控制电路系统。若采用实际汽车上的车速传感器、转向角度传感器、车身高度传感器等实车部件，会带来设计系统体积大、成本高，也不利于更好地培养学生的电路设计能力。因此，我们考虑自己设计上述传感器信号产生电路。我们基于车速传感器工作原理设计了车速信号产生电路；利用可调电阻器形成的分压器获得转向角度和车身高度信号，虽然信号产生机理与转向角度传感器、车身高度传感器不同，但在不影响大灯随动调节的原则下，节约了设计时间和设计难度，特别是降低了数据处理难度、汽车大灯调节模型的设计难度，开发出了符合预定技术要求的整机系统。

2汽车大灯随动大灯系统分析

汽车大灯随动系统包括AFS前大灯随动系统和ALS光轴自动调整系统。AFS前大灯随动系统由电控单元、车速传感器、转向角度传感器、氙光前大灯等组成。在夜间转弯时，电控单元根据车速以及转向盘转向角度，输出控制信号，自动调整氙光前大灯的照射中心，自动向弯道左侧移动，确保弯道中的高能见度。ALS光轴自动调整系统由电控单元、车身高度传感器、氙光前大灯等组成。在后排负载较重导致车身角度上扬时，ALS自动调整光轴倾角，避免光轴上扬对对面来车驾驶人员的视觉造成干扰。转向角度传感器一般采用光电式传感器，用来检测转向轴的旋转角位移量和旋转方向。在转向轴上，设有一个遮光盘，夹于遮光盘两侧的是两组光电藕合组件，光电藕合组件安装在转向柱上。当转向轴转动时，遮光盘随着转动，遮光盘圆周上均匀地开有许多槽，遮光盘上转动使光电耦合组件之间的光断续地通断，由此就可以检测出旋转角度。根据光断续通断的速度，可以检测出转向速度。此外，再根据两组光电管产生脉冲信号的相位关系，可以检测出转向轴的旋转方向。车身高度传感器带有连杆，能带动传感器轴转动。传感器轴上固定着一个开有许多窄槽的遮光圆盘。其工作原理与转向角度传感器基本相同。当车身高度发生变化时，遮光圆盘在传感器轴带动下转动，在光电耦合组件输出端输出通断信号。根据此通断信号，悬架电子控制系统ECU计算出遮光圆盘转动的角度和车身高度发生的变化。

3汽车大灯随动系统仿真电路设计

3.1汽车大灯随动系统仿真电路基本组成

汽车大灯随动系统仿真电路由单片机控制系统、车速-转向角-车身高度信号模拟电路、大灯调节驱动电路、大灯调节执行机构（核心是直流电机）及电源电路等组成，其电路框图如图1所示。

3.2具体功能电路分析

单片机控制系统由80C52单片机、12MHz时钟电路及复位电路组成，通过调用控制程序对车速信号、A/D转换电路送来的转向角信号与车身高度信号进行处理，输出大灯调节控制信号，控制水平调节直流电机、竖直调节直流电机的转动方向和转动角度。车速—转向角—车身高度信号模拟电路。其中，LF0038是红外光接收专用集成电路，其内有红外光电二极管、放大器、限幅器、带通滤波器、积分电路及比较器等电路。接收到红外光信号经过LF0038处理后，得到矩形脉冲信号，并送到80C52的P1.3脚。图中A代表带圆孔的转盘，B代表直流电机。直流电机调速电路，NE555的OUT脚输出的PWM信号控制控制直流电机改变转速。转向角度信号和车身高度信号直接由两个电位器Rw1、Rw2的滑动端取出，并送给A/D转换器。A/D转换电路由ADC0832组成。ADC0832与80C52的连接关系。来自Rw1、Rw2的表示转向角度、车身高度的两个电压信号U1、U2送到ADC0832的CH0、CH1端。在80C52的控制下，ADC0832将U1、U2转换为数据信号。大灯调节驱动电路主要由大灯灯光位置控制器集成电路TDA3629组成，如图5所示。

4单片机控制系统控制程序设计

单片机控制系统控制程序采用C语言编写而成，主要包括系统初始化程序、车速信号检测程序、A/D转换与数据储存程序、大灯调节驱动程序等功能模块。整机系统上电后，在系统控制程序控制下，单片机系统开始初始化；单片机控制检测车速信号、A/D转换器送来车身高度、转向角度信号，按照大灯调节控制模型进行数据处理，最后输出驱动信号驱动大灯内水平调节电机、竖直调节电机旋转，从而达到调节大灯光轴方向的目的。

结语

目前，汽车大灯随动系统仿真电路已在课程教学中得到应用，并且运行稳定、效果良好。系统控制源程序代码对学生公开，在开展汽车大灯随动系统仿真控制实训项目教学时作为学生学习的参考资料。正是由于我们设计了汽车大灯随动系统仿真控制电路（含软件）实训台，学生能够更好地在其上面学习汽车大灯随动系统仿真控制硬件电路和控制程序设计知识，有效地提高了学生开发汽车单片机应用系统的能力。

作者：李延廷 单位：北京信息职业技术学院