【正文】 個(gè)脈沖信號(hào)步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，非常適合于單片機(jī)控制。目前步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)很多，本系統(tǒng)選用42BYG系列永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)42BYG001，它為四相步進(jìn)電機(jī)，176。/176。步進(jìn)電機(jī)脈沖的分配有軟件法和硬件法兩種。本系統(tǒng)采用硬件法來實(shí)現(xiàn)脈沖分配。系統(tǒng)環(huán)形分配器采用三洋公司生產(chǎn)的PMM8713集成電路芯片。PMM8713屬于單極性控制，適用于控制三相和四相步進(jìn)電機(jī)。它具有以下特點(diǎn):可選擇單時(shí)鐘輸入或者雙時(shí)鐘輸入。能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。具有初始化復(fù)位功能。具有工作方式和輸入脈沖狀態(tài)監(jiān)視功能。所有輸入端的內(nèi)部都有施密特整形電路，抗干擾能力強(qiáng)。使用418V直流電源，輸出電流為20mA。為了獲得較大的轉(zhuǎn)矩和較好的轉(zhuǎn)動(dòng)性能，系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)采用雙四拍工作方式。雙四拍工作方式中，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)的通電順序?yàn)?ABBCCDDAAB，若通電順序?yàn)?ADDCCBBAAD，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電機(jī)雙相正轉(zhuǎn)勵(lì)磁順序圖環(huán)形分配器PMM8713輸出的驅(qū)動(dòng)電流只有20mA，所以需要外接功率放大電路來驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。系統(tǒng)選用達(dá)林頓陣列管ULN2803，它是由八個(gè)高電壓、大電流NPN達(dá)林頓晶體管陣列組成，，可以直接處理以前需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。最大工作電壓達(dá)50V，最大灌電流可達(dá)500rnA。每個(gè)達(dá)林頓晶體管都有集電極開路輸出和用于瞬變抑制的續(xù)流箱位二極管。PMM8713的3腳和4腳與8255A的PA口相接，分別用來接收單片機(jī)發(fā)送的脈沖和控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，5腳和6腳都接地，選擇為雙四拍工作方式，7腳接電源選擇為四相步進(jìn)電機(jī)控制，A、B、C、D腳為輸出端。ULN2803作為驅(qū)動(dòng)芯片，通過接受環(huán)形分配器輸入的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，環(huán)形分配器8713的某一輸出端口(如A端口)輸出為高電平時(shí)，經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)器7406后，TLP521的二極管導(dǎo)通，則IINI為低電平，經(jīng)ULN2803后步進(jìn)電機(jī)的這一相通電轉(zhuǎn)動(dòng)。反之，當(dāng)環(huán)形分配器輸出為低電平時(shí)，經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)器7406后，光電禍合的二極管截止，三極管不導(dǎo)通，則IIN1輸出高電平，經(jīng)ULN2803后步進(jìn)電機(jī)的這一相不通電運(yùn)轉(zhuǎn)。PAI口控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。系統(tǒng)中前照燈的自動(dòng)開閉和遠(yuǎn)近光的自動(dòng)切換是通過控制繼電器觸點(diǎn)的切換來實(shí)現(xiàn)的，: 前照燈自動(dòng)開閉和遠(yuǎn)近光切換電路系統(tǒng)采用TLP5211對(duì)系統(tǒng)內(nèi)外的弱電和強(qiáng)電進(jìn)行了隔離，信號(hào)通過三極管進(jìn)行放大驅(qū)動(dòng)繼電器工作。遠(yuǎn)近光切換電路中，當(dāng)單片機(jī)I/，光電藕合器的二極管截止，三極管不導(dǎo)通，繼電器不通電，此時(shí)前照燈處于近光狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)I/，光電藕合器的二極管發(fā)光，三極管導(dǎo)通，在放大器的驅(qū)動(dòng)下，繼電器切換至遠(yuǎn)光觸點(diǎn)，此時(shí)燈光由近光變?yōu)檫h(yuǎn)光。前照燈自動(dòng)開閉電路中，當(dāng)單片機(jī)I/，光電藕合器的二極管截止，三極管不導(dǎo)通，繼電器不通電，此時(shí)前照燈不打開，處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)I/，光電禍合器的二極管發(fā)光，三極管導(dǎo)通，繼電器在放大器的驅(qū)動(dòng)下將觸點(diǎn)閉合，開啟前照燈。 車燈故障診斷電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)汽車的前照燈(2個(gè))、剎車燈(2個(gè))、轉(zhuǎn)向燈(4個(gè))、示廓燈(4個(gè))及霧燈(2個(gè))共14個(gè)汽車照明及信號(hào)燈進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)系統(tǒng)上電后，首先檢測(cè)與各個(gè)車燈并聯(lián)的供電電路的反饋信號(hào)的狀態(tài)，為低電平時(shí)車燈正常，如果為高電平時(shí)，再通過光敏電阻的阻值的變化檢測(cè)，當(dāng)車燈正常照明時(shí)，光敏電阻阻值很小，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大比較，輸入到單片機(jī)的狀態(tài)為高電平，反之，輸入的為低電平說明此燈出現(xiàn)故障，進(jìn)行報(bào)警提示。系統(tǒng)選用GL4526硫化福材料制成的光敏電阻來檢測(cè)車燈光照強(qiáng)度，將光敏電阻安裝于各個(gè)車燈的內(nèi)部。其中變位器可以調(diào)節(jié)光照的靈敏度。 車燈故障檢測(cè)電路(a)中，反饋電路中串入一個(gè)較大電阻以提供較小的電流，當(dāng)車燈正常時(shí)，TLP5211導(dǎo)通，輸出低電平。當(dāng)開關(guān)閉合或車燈斷路時(shí)，輸出低電平。圖(b)中利用大器LM324和比較器LM339對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大比較后送入SN74165。車燈正常照明時(shí)輸出為高電平。出現(xiàn)故障不亮?xí)r輸出為低電平。 系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)汽車的車載電源一般都是12V，系統(tǒng)所用電壓有12V和5V，為此經(jīng)過三端固定集成穩(wěn)壓器7805穩(wěn)壓后，為系統(tǒng)提供輸出5V電壓。在穩(wěn)壓器的左邊接入一大一小兩個(gè)電容是為了改善波紋，同時(shí)也能抑制輸入瞬態(tài)過電壓。輸出端接入電容，用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。 系統(tǒng)電源電路第6章 系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是整個(gè)自適應(yīng)照明控制系統(tǒng)最后的執(zhí)行部分，由外界傳感器獲得的信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)的處理，控制策略的控制決策后，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，提供與車輛行駛狀態(tài)和外界環(huán)境相適應(yīng)的車燈光型。在本系統(tǒng)中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成的主要功能以及所需要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有:l 彎道照明功能。在水平步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)過兩級(jí)齒輪的減速，使支撐前照燈的旋轉(zhuǎn)軸左右旋轉(zhuǎn)，從而改變近光的照射方向，提供良好的彎道照明。l 車身傾斜時(shí)照明距離的自動(dòng)調(diào)節(jié)和高速路上坡時(shí)車燈垂直方向的調(diào)節(jié)功能。這兩個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)是在調(diào)高步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)過兩級(jí)齒輪的減速，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)框架使前照燈上下轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整前照燈的傾斜度，提供良好的照明距離。l 前照燈遠(yuǎn)近光的自動(dòng)切換功能。此功能的實(shí)現(xiàn)是通過繼電器控制電磁線圈通斷拉動(dòng)車燈內(nèi)部遮光板來實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)電機(jī)總成主要包括水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)總成和垂直調(diào)高電機(jī)總成，其中各個(gè)電機(jī)總成又主要包括步進(jìn)電機(jī)和減速器。步進(jìn)電機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)。它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，因此非常適合單片機(jī)控制。系統(tǒng)初步選用四相六線制永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)42BYG001，176。/176。，環(huán)境溫度:10~+55℃，絕緣等級(jí):B。系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)采用雙四拍的工作方式，即每次對(duì)兩相同時(shí)通電。雙四拍的工作方式通電時(shí)間長(zhǎng)，可以獲得較大的電磁轉(zhuǎn)矩，此外，雙四拍工作方式兩相通電，由于兩相繞組中的電流幅值不同，產(chǎn)生的電磁力作用方向也不同，故其中的一相產(chǎn)生的電磁力起了阻尼作用，且電流越大，阻尼作用就越大，使步進(jìn)電機(jī)不易產(chǎn)生失步，有利于步進(jìn)電機(jī)在低頻區(qū)工作。 42BYG00l步進(jìn)電機(jī)矩頻特性圖在雙四拍的工作方式中，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)的通電順序?yàn)?ABBCCDDAAB，反之，如果通電順序相反，即為BAADDCCBBA，則步進(jìn)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。雙四拍的工作方式下，176。，通過9:1的減速比，使得每發(fā)出一個(gè)脈沖，176。，當(dāng)計(jì)算出要偏轉(zhuǎn)的角度后。系統(tǒng)減速機(jī)構(gòu)選用齒輪傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足系統(tǒng)傳動(dòng)的要求。系統(tǒng)在每個(gè)前照燈水平和垂直的中間位置以及水平偏轉(zhuǎn)的最大位置各安裝了一個(gè)電感式接近開關(guān)，檢測(cè)車燈的位置。系統(tǒng)通過控制電磁線圈來拉動(dòng)燈具內(nèi)部的遮光板，來改變光束的出射方向，從而控制車燈遠(yuǎn)近光的切換。，其中圖(a)是車燈產(chǎn)生正常近光光型。（b)是電磁線圈拉動(dòng)下部遮光板產(chǎn)生遠(yuǎn)光光型。 遮光板結(jié)構(gòu)結(jié) 論汽車車燈自適應(yīng)系統(tǒng)作為主動(dòng)安全的一個(gè)新的解決方案，是目前世界各大汽車制造商研究的熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)雖然取得了一定的技術(shù)進(jìn)步，但是基礎(chǔ)理論還不完善，仍然是以技術(shù)引進(jìn)為主。本論總結(jié)了大量的汽車車燈自適應(yīng)系統(tǒng)的工作原理，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)照明系統(tǒng)模式的單一性、智能化及安全系數(shù)較低等背景，設(shè)計(jì)了新的汽車車燈自適應(yīng)系統(tǒng)，現(xiàn)總結(jié)如下:（1）研究了夜間會(huì)車，轉(zhuǎn)彎等與交通事故的關(guān)聯(lián)性，由此引出國(guó)內(nèi)外車燈自適應(yīng)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，并分析了發(fā)展前景（2）總結(jié)了大量現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外車燈自適應(yīng)系統(tǒng)的工作原理，提出了車燈自適應(yīng)系統(tǒng)的總體方案，給出了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能以及系統(tǒng)的工作原理，并詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。（3）詳細(xì)闡述了車燈自適應(yīng)系統(tǒng)的控制策略。在前照燈水平偏轉(zhuǎn)方向上，采用了模糊邏輯控制來實(shí)現(xiàn)車燈在水平方向的偏轉(zhuǎn)。（4）針對(duì)不同的實(shí)現(xiàn)功能，完成了系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)，包括步進(jìn)電機(jī)和繼電器控制驅(qū)動(dòng)電路、故障診斷報(bào)警提示電路等。對(duì)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究，給出了前照燈偏轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和遠(yuǎn)近光切換的遮光板的結(jié)構(gòu)圖。汽車車燈自適應(yīng)系統(tǒng)是保障汽車正常行駛的一個(gè)非常重要的車輛照明系統(tǒng)，必須要求有較高的可靠性。要使系統(tǒng)能夠經(jīng)受實(shí)際應(yīng)用的考驗(yàn)，還需要進(jìn)行許多深入細(xì)致的工作，由于個(gè)人能力和客觀條件限制，論文所做的研究還存在有很多不足之處，提出以下幾點(diǎn)需要進(jìn)一步研究的工作:（1）進(jìn)一步完善系統(tǒng)的功能，如會(huì)車或超車時(shí)，通過前照燈的閃爍提醒對(duì)方。（2）利用CAN總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)車燈自適應(yīng)系統(tǒng)與其它車載系統(tǒng)信息的共享，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，減少干擾。（3）考慮采用紅外照相系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離和更寬范圍的檢測(cè)識(shí)別，同時(shí)增加系統(tǒng)自身的失效處理機(jī)制，提高系統(tǒng)的可靠性。參考文獻(xiàn)[1][J].湖南現(xiàn)代道路交通，2002(3):2830.[2]2007年全國(guó)道路交通事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)情況.[20080221].[3]，2006，(01X):6466[4]、2006，6(5):7880[5][J].儀器儀表學(xué)報(bào), 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