基于STM32F103单片机的汽车前照灯智能控制系统的设计与实现

翟羽佳，刘雨佟，汪凡



基于STM32F103单片机的汽车前照灯智能控制系统的设计与实现

翟羽佳，刘雨佟，汪凡

（东南大学 成贤学院，江苏 南京 210000）

简单介绍了汽车前照灯智能控制系统的设计与实现方式。对汽车前照灯进行优化，以单片机这一类微处理器为核心，整体设计运用到了红外传感器、光敏传感器、降压模块、电源转换器、舵机等技术，进行了创新化设计，使之具有自动大灯、会车自动降低灯光照射角度等功能。其中主控使用的是STM32F103RCT6单片机，其处理速度快、运算性能强大、下载速度快且方便。

STM32F103RCT6单片机；微处理器；自动大灯；智能控制系统

随着日益成熟的交通网络的发展，汽车成为了不可缺少的工具。据报道显示，夜间交通事故中，70%左右是由于灯光炫目，驾驶员看不清前方路况。如今传统照明系统已经无法跟上当前汽车安全性能发展的趋势，汽车上安装的普通前照灯具有固定的照射范围，无法调节角度，视线被禁锢在灯束照射的范围内，影响行车安全，尤其在夜间。

1 项目总体设计

本项目主要以微处理器为核心，由灯光亮度调节系统、灯光角度调节系统、电源控制系统组成完整的体系。本项目只需要12 V供电，安全、节能、性能高。

系统整体结构如图1所示。

图1 系统整体结构图

2 硬件部分设计

2.1 微处理器的选择

本设计以ST公司的STM32F103单片机作为主控，STM32F103是一种嵌入式-微控制器的集成电路（IC），芯体尺寸是32位，速度是72 MHz，程序存储器容量是256 KB，程序存储器类型是FLASH，RAM容量是48 K。该微处理器具有低功耗、高性能的优点，具有广泛的使用范围且应用性

能强。

2.2 电源控制系统

这部分系统由单片机+电源转换模块组成，其中电源转换模块由220 V转12 V电源适配器+LM2596S DC-DC直流可调降压稳压电源模块组成，以单片机为核心，综合结合电源适配器和降压稳压模块共同组成的一个电路控制系统。在本系统中需要用到的有12 V和3.3 V两种电压，12 V由220 V转12 V电源适配器转换而得，3.3 V则由模块而得到。电源控制如图2所示。

图2 电源控制图

2.3 灯光亮度调节系统

最上面一排灯和中间的主灯泡以单片机为核心，通过三个红外感应模块和一个光敏感应模块提供信号输入。光敏模块感应周围环境的亮度，降到定值时，两部分的灯打开；其次是红外感应模块，分别放置在车头处、左前45°处、左侧处，通过三个红外感应模块控制灯光亮度，共三级，第一级最亮并递减。当车头处感应会车，将亮度降低一个级别；当左侧45°处感应到车时再亮度降低一个级别；当左侧的红外模块感应到时将亮度提升到第一级。

2.4 灯光角度调节系统

灯管调节系统分为两部分的调节，其中最上面的一排灯在第二级亮度和第三级亮度时向下调节一定的角度，另一部分是弯道时中间主灯泡的随车转向功能。两部分的调节都是用型号为SG-90的舵机，在第二级亮度和第三级亮度时转动90°；当回到第一级亮度时，舵机回转90°（随车转向功能的实现，当打方向时，发出信号向左或向右的信号给中间的主灯泡的舵机，控制随车转向，信号由两个按键开关来控制）。

3 软件部分设计

为了实现程序的可移植性，我们将本设计的程序分为多个模块去写，并且各个模块也同时采用了相应的形参作为接口。本设计程序的编写主要采用Keil软件编写与调试程序，程序语言采取通俗易懂和可移植性高的C语言进行编写。设计程序的编写主要包括main函数、control函数、定时函数、消抖函数等。给模块上电后，首先会对相关参数进行初始化设置，然后通过各个模块的控制给出相应的指令，从而实现智能车灯、自动大灯等功能。

灯光亮度控制逻辑描述如图3所示。

图3 灯光亮度控制逻辑描述图

4 调试过程

4.1 电源模块调节

系统需要12 V和3.3 V两种电压，通过电源适配器和降压模块提供，其中电源适配器是220 V转换为12 V，无需调节；3.3 V由降压模块得来，需要调节模块，实现12 V转换为3.3 V，用万用表来测量。

4.2 光敏电阻模块调节

最下面一排灯是常亮的，需要调节光敏模块来控制另外两组灯的开启。这里选取时间点为大概3月份18：00左右的亮度来作为临界光敏值。

4.3 红外感应模块调节

整个设计基本完成时，开始第一部亮度调试。因为下面那排LED灯的亮度是恒定不变的，不作调节，主要调节上面那一排LED灯和中间的主灯泡。在程序中更改PWM波的占空比，中间用一个MOS管当开关，便能实现两部分灯的亮度自动调节。

4.4 灯光角度调节

先将上面那一排灯在会车时往下调节一定角度，用舵机来实现，测试是在第一个红外模块感应到会车时舵机调节，直至第三个红外模块感应时舵机回调；然后是中间主灯泡的调节，也是用舵机来实现舵机由两个按键开关控制，分别向右转动和回转。

5 结语

本文设计的基于STM32F103单片机的汽车前照灯智能控制系统，是大学生创新实践项目，此项目的初衷是为了提高车辆会车时的安全性，到项目结束时完成了智能开闭、亮度及角度自动调节、弯道转灯等功能，尤其是在夜间，从而便利我们的生活，也为降低交通事故发生的概率作出微薄的贡献。

［1］雷雨海.前照灯智能化控制［J］.交通科技与经济，2004（5）：42-43．

［2］河北省交通局.GB 7454—1987机动车前照灯使用和光束调整技术规定［S］.北京：中国标准出版社，1987．

［3］房旭，姚勇，刘军，等.智能汽车前照灯系统（AVS）研究［J］.天津汽车，2006（4）：17-24.

2095－6835（2019）07－0054－02

U463.651

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.054

〔编辑：严丽琴〕