浅谈汽车信号灯应用现状及改进方法

周川栋 李芹锐 张琳玲 刘启

摘 要：汽车作为一种重要的交通工具，人们从没有停止对它的各方面的研究。对于汽车来说，信号灯是协调交通，避免事故的一个最好的方法。传统的汽车信号灯控制器设计已经有很多特点，但其电路较复杂且功能较单一，在处理复杂的问题方面还是不尽如人意。本文就汽车信号灯的应用现状分析提出改进方法。

关键词：汽车；信号灯；现状；设计；改进方法

Abstract：as an important means of transportation，people have never stopped researching on all aspects of automobiles.For cars，signal lights are one of the best ways to coordinate traffic and avoid accidents.The traditional design of signal lamp controller has many characteristics，but its circuit is complex and its function is simple.In this paper，an improved method is proposed for the analysis of the application status of automobile signal lights.

Key words：car，signal lamp，current situation，design，improvement method

引言：汽車作为运输、代步的交通工具，道路上的安全非常重要，例如汽车的转向信号灯系统，就是为保证汽车在行驶时给行人和车辆做出行驶方向、危险、故障等信号提示，避免意外事故发生。但是现在许多车主都喜欢改装车辆，特别是灯光系统，变得更炫丽和富有个性。可是为了改装的便捷，往往只更换灯具而没有相应的控制配件，导致和原车上的控制元件往往都不配套，灯光系统工作变得不稳定和容易出现故障，这既影响正常使用又有安全隐患。

一、汽车信号灯应用现状

目前汽车信号灯所使用的光源主要为白炽光源，此外也出现了一些新光源，如发光二极管（LED）光源和低压放电（LPD）光源等，它们的应用实现了汽车信号灯的一次飞跃。随着汽车灯具技术的发展，FF自由面反射镜技术开始用于信号灯的设计，反射镜决定灯具的配光性能，而配光镜（透光镜）可以制成透明无纹的，仅起保护光源的作用。这种结构使灯具变薄、变浅成为可能。

二、汽车信号灯的组成及设计

汽车信号灯控制系统包括软硬件两部分，硬件主要包括电源、主机、前后控制器、文字显示等，软件用汇编编写，包括信号灯控制、故障扫描、故障提示、故障替代等模块。信号灯系统，各信号灯控制开关使用车载12V电源。单片机、电子器件和输入到单片机的各控制信号采用5V电源。5V电源由12V电源经专用集成稳压块获取。汽车车身和汽车电源的负极相通，故上述元件的负极均接电源负极或车身。

三、汽车信号灯控制系统设计与控制

汽车上的信号灯有：转向灯（左前灯、右前灯、左后灯、右后灯，仪表盘上的二个指示灯）及夜间示宽灯等。当汽车转弯、刹车、停靠时，转向灯发出不同的信号；夜间，则点亮示宽灯。汽车转弯或停靠时，相应的信号灯要发出闪烁的灯光信号，目前国内广泛使用电热式闪光器产生闪光信号。闪烁频率在50～110次/min，但是一般控制在60～95次/min之间。闪光器是通过调节镍铬丝的拉力和触点的间隙来满足频率要求的，灯泡功率的大小也会影响闪烁频率。因此在更换闪光器或灯泡时调整比较困难。同时，系统没有故障检测，驾驶员无法知道车外的转向灯及示宽灯是否点亮，从而影响行车安全。针对以上情况做出相应解决对策

1.分频器的软件设计

本系统的1KHz和1Hz频率的时钟是由系统50MHz时钟分频而来的，系统时钟先分别经过一个100Hz和500Hz的分频器分频成1KHz的时钟，再经过一个1000Hz的分频器得到1Hz的时钟。1KHz主要提供给按键扫描和4位数码管动态显示用，1Hz主要提供给数码管计时和LED提示灯闪烁用。

2.停靠计时电路软件

当系统检测到汽车停靠信号时，计时器开始计时，直到检测到汽车停止停靠信号，计时结束，等待进入下一次停靠计时。计数器1Hz的信号由FPGA的时钟50M分频产生。停靠计时电路软件设计流程图及仿真波形如图1所示。

3.车辆前部信号灯的控制

车辆前部信号灯的控制见图2（a）为整体连接图，参考普通轿车各信号灯功率，倒车灯和转向灯额定功率为21W，电阻为7Ω，汽车电源峰值15至16V，16V时电流为2.3A，普通光耦无法满足需求，故使用固态继电器控制各信号灯，固态继电器由受单片机控制的三极开关管控制。控制电路见图2（b）。

4.车辆前部信号灯故障采集电路设计

三极管A控制继电器，单片机输出“1”时，该三极管导通，继电器接通将电源输送至对应信号灯；故障检测由三极管B控制，单片机对其输出“1”，且相应信号灯电路工作正常时，输出到单片机的值为“1”；而工作电路出现断路或因短路导致保险丝熔断图1硬件系统整体布局图132015.24设计与研发时，对单片机的输出值为“0”。电路见图2（c）。

5.弊端改进方法

因为单片机与后信号灯距离过远易受干扰，信号传输易失真。解决方法包括以下三种1.通过加入屏蔽线抗干扰；2.调低通讯时传送频率，减少失真3.采用单片机控制车辆后部信号灯通讯。车辆信号灯系统故障的检测采用三极管检测。后信号灯的通讯采用模拟串行口的通讯方式。

结语：汽车的设计和制造除了满足功能性、安全性、工艺性原则外，还应综合考虑成本的问题。汽车信号灯的设计也不例外。汽车信号灯通过显示不同的信号来告诉周围的行车使者正在进行的操作，以达到安全驾驶的目的。单片机的一次性编程芯片价格便宜，整个控制系统成本较低，在汽车工业中具有很好的推广价值和广泛的应用前景

参考文献

[1]吴强.基于 FPGA 的汽车信号灯控制器设计[J].中小企业管理与科技，2013，（7）：243-244.DOI：10.3969/j.iss n.1673-106 9.2013.07.159.

[2]张耀辉，吴海东.汽车信号灯检测与处理系统硬件整体设计[J].电子测试，2015，（24）：11-13.DOI：10.39 69/j. issn.1 000-8519. 2015.24.007.

[3]蓝莹.汽车信号灯监测装置的设计[J].汽车实用技术，2011，（3）：30-31.

[4]余开江，许孝卓，胡治国，等.基于交通信号灯信息的混合动力汽车节能预测控制方法[J].河北科技大学学报，2015，（5）：480-486.DOI：10.7535/hbkd.2015yx05006.

[5]屠其非，周伟.LED用于汽车信号灯的展望[J].灯与照明，2000，（6）：70-72.DOI：10.3969/j.issn.1008-5521.2000.06.023.

[6]崔宪普，崔治.基于51型单片机汽车信号灯控制系统的设计[J].中国高新技术企业，2011，（1）：25-27.DOI：10.3969/j.issn.1 009-2374.2011.01.011.

（作者单位：1.四川省成都市西华大学机械工程学院机械设计制造及其自动化

2.4作者四川省成都市西华大学汽车与交通工程学院

3.四川省成都市西华大学电气与电子信息学院）