车辆前照灯控制系统实验样本.docx

车辆前照灯控制系统实验样本.docx

《车辆前照灯控制系统实验样本.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《车辆前照灯控制系统实验样本.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

车辆前照灯控制系统实验样本

一、实验目

1）运用实验平台，模仿车辆照明控制系统工作

2）学习嵌入式系统裁剪与定制

3）熟悉AD转换器，键盘等设备操作

4）熟悉基于消息循环事件解决机制

5）理解操作系统对于嵌入式系统意义

二、本课题选题背景及国内外研究动态

（一）选题背景

20世纪90年代中期后来，LED作为汽车尾灯已经被人们广泛接受。

近年来，随着LED亮度逐渐增长，高亮度LuxeonTM市场投放，使LED开始在汽车前照灯领域崭露头角，它以体积小、寿命长、环保、聚焦距离短等优势受到人们普遍关注和青睐。

然而，氙气和LED前照灯技术只能工作在一种模式下，即一种固定类型下。

但是，实际道路使用状况、环境状况、气候状况等状况非常复杂。

数据分析显示，在夜间发生车祸数量是白天车祸数量两倍，为了在夜间或者是恶劣天气下能达到更好视觉效果，规定前照灯光线随着不同驾驶环境而变化。

这就需要设计一种灵活前照灯系统。

老式前照灯系统是由：

近光灯、远光灯、行驶灯和前雾灯组合而成。

在都市道路行驶并且限速状况下，重要采用近光；在乡间道路或者高速公路上高速行驶时候，重要采用远光；雾天行驶时候，应当打开雾灯；白天行驶，应当打开行驶灯（欧洲原则）。

但是实际使用中，老式前照灯系统存在着诸多问题。

例如，既有近光灯在近距离上照明效果很不好，特别是在交通状况比较复杂市区，经常会有诸多司机在晚上将近光灯、远光灯和前雾灯统统打开；车辆在转弯时候也存在照明暗区，严重影响了司机对弯道上障碍判断；车辆在雨天行驶时候，地面积水反射前灯光线，产生反射眩光等等。

欧洲汽车照明研究机构曾经就此作过做专项调查，成果显示，欧洲司机们最但愿改进是阴雨天气积水路面照明，排在第二位是乡村公路照明，接下来依次是弯道照明、高速公路照明和市区照明。

上述这些问题存在，就使得研制一种具备各种照明功能前照灯成为必要，并且这些功能切换，出于安全上考虑，必要是自动实现。

因此欧洲和日本相继研制了这种自动适应车辆行驶状态前照灯系统——AFS（自适应前照灯系统）。

（二）国内外研究现状

当前,在汽车前照灯原则方面有欧洲原则和美国原则,两者重要在近光配光上有较大差别。

欧洲原则特别注重对眩光控制,因而在其配光上存在15°截止线,并且照度也比较低。

在美国,道路大多比较宽阔,因而对眩光没什么特别规定,只要前照灯可以照得更远更亮就可以了。

随着经济全球化进程加快,人们迫切规定消除这2种原则之间差别,建立一种统一国际原则。

一种办法是将两种原则中合理某些综合起来形成一种双方都能接受原则；此外一种办法是建立一种涉及各种功能前照灯系统,它能依照不同路况、天气而采用不同照明方式,这就是AFS系统。

对于AFS前照灯系统研究在国外已经获得了很大进展,日趋成熟。

日本、欧洲等国知名汽车制造商都纷纷推出自己AFS,在高档轿车中标配AFS同步,将其在中档甚至中低档轿车车型中作为选配列出。

例如奥迪A8,宝马5系,梅塞德斯CLS、E系、M系,大众B6,雷克萨斯RX330,丰田皇冠等等。

在国外，AFS已经得到广泛应用,而国内在这方面研究还比较少。

引进AFS大多考虑生产商本国道路状况,而国内道路状况与日本和欧洲有较大不同,因而AFS并不能发挥最大作用,对AFS在国内应用带来了阻力。

国内上海小糸公司已经对天津丰田锐志AFS前照灯完毕了国产化开发工作,用于新款丰田佳美AFS前照灯系统业已完毕,但其重要是以技术引进为主。

（三）AFS系统综述

1、AFS系统构成

动态照明系统这一概念是20世纪90年代初提出，通过10近年发展，智能化自适应前照灯照明系统AFS正式亮相。

该系统可以依照汽车行驶速度、偏离速率以及转向角等表达汽车运动状态参量来计算照明方式。

随着静态转弯照明系统在欧洲汽车市场上投放，开始尝试引入动态转弯照明系统，并不久受到欢迎和推广。

这种系统特别在城乡、乡村、高速公路等不同复杂路况条件下以及恶劣天气中应用，将有益于驾驶安全性提高。

AFS系统是由传感器组、传播通路、电控单元和执行机构构成。

由于需要对各种车辆行驶状态做出综合判断，因而AFS系统是一种多输入多输出复杂系统。

其重要某些涉及：

（1）前照灯——卤素车灯、HID灯或LED灯等。

（2）传感器——涉及角度传感器和速度传感等。

随着速度和方向盘角度变化，车身高度和倾斜度也会随之变化，传感器将这些参数变化通过CAN（controllerareanetwork）总线传播给电控单元（ECU），电子控制单元收集所有传感器传来数据控制执行电机，在理论上给出最合理光分布，用来改进灯光照明。

（3）雾探测器——该探测器能应用在恶劣天气特别是浓雾条件下，给出真实实际可视距离。

自动雾探测器可依照雾浓度大小给出对的判断，并调节照明方式，以适应恶劣天气，提高雾天驾驶安全性。

（4）夜间可视系统——作为一种独立可视增强系统，该系统重要分为远红外线和近红外线两种特性，这两种都能应用在支持夜间可视前照灯系统中。

作为一种综合系统，可视光源和红外线综合应用可以辨认障碍物、步行者和其她物品。

2、AFS系统功能

（1）阴雨天气照明：

阴雨天气，地面积水会将行驶车辆打在地面上光线，反射至对面会车司机眼睛中，使其目眩，进而也许导致交通事故。

AFS有效解决办法是：

前灯发出特殊光型，削弱地面也许对会车产生眩光区域光强。

（2）转弯道路照明：

老式前灯光线由于和车辆行驶方向保持着一致，因此不可避免存在照明暗区。

一旦在弯道上存在障碍物，极易由于司机对其准备局限性，引起交通事故。

AFS解决办法是：

车辆在进入弯道时，产生旋转光型，给弯道以足够照明。

（3）高速公路照明：

车辆在高速公路上行驶，由于具备极高车速，因此需要前照灯比乡村道路照得更远，照得更宽。

而老式前灯却存在着高速公路上照明局限性问题，如图5所示。

AFS采用了更为辽阔光型解决这一问题。

（4）都市道路照明：

都市中道路复杂、狭窄。

老式前照灯近光如图7所示，由于光型比较狭长，因此不能满足都市道路照明规定。

AFS在考虑到车辆市区行驶速度受到限制状况下，可以产生比较宽阔光型，有效地避免了与岔路中突然浮现行人、车辆也许发生交通事故。

3、举例：

雷克萨斯自适应照明系统（AFS）

夜间行驶时，装备自适应照明系统LEXUS雷克萨斯使驾驶员在转弯时拥有良好视野。

感应器将监控车速和前轮转向角度，以预计驾驶员三秒后位置，同步令前大灯照向此处。

左、右前大灯可根据转弯角度进行不同限度旋转，一种可旋转5度，另一种可旋转15度。

当驶近弯道时，车灯将紧随前方道路走向，而绝非简朴照亮道路边沿。

自适应照明系统有助于缓和夜间行车疲劳，特别在不熟悉持续弯路当中行驶时。

三、需求分析

一款AFS车辆前照灯系统需要提供如下服务：

1、三种车灯照明基本状态：

近光宽照明，远光照明，转弯死角照明；

2、具备车速传感器和天气状况传感器；

3、将速度划分为三档，由低到高分别为都市速度，乡村速度和高速公路速度；

4、都市照明时，采用近光灯照明；

5、乡村速度时，采用限制左侧照明，即此时右侧同步使用远光灯和近光灯，而左侧使用近光灯；

6、高速路速度时，同步使用远光灯和近光灯照明；

7、通过传感器辨认雾天，自动打开雾灯功能，并且，雾灯不影响其她灯使用；

8、转向时，自动触发转向照明灯，将所转向区域中死角照亮，转向结束，关闭转向灯；

9、为应付紧急状况，所有灯均可通过键盘手动控制；

10、出于安全性考虑，车灯变化需要在尽量短时间内完毕，以尽量提高驾驶员客观可视范畴。

四、实验基本内容

（一）AFS系统模型抽象与资源模仿

1、系统中具备各种传感器，并且可以周期性采样各传感器数据，综合解决

2、车灯作为系统输出设备，通过其组合表达系统解决成果

3．模块之间独立性较强，需要有软开关可以屏蔽模块。

针对实验室内条件，结合实验平台中资源，对车辆前照灯控制系统中设备作如下模仿：

1、用8个LED分别模仿各组车灯，对8个LED编号分别为1至8，1号和8号模仿侧光灯，2号和7号模仿雾灯，3号和6号模仿外侧远光灯，4号和5号模仿近光灯。

示意图如下：

LED1

LED2

LED3

LED4

LED5

LED6

LED7

LED8

左侧灯

雾灯

左远光灯

左近光灯

右近光灯

右远光灯

雾灯

右侧灯

2、AD转换器0模仿方向盘，居中为正向行驶

3、AD转化器1模仿车速传感器

4、键盘模仿驾驶员车内控制按钮。

1号键和3号键为左右侧近光灯，4号键和6号键为左右侧远光灯，7号键和9号键为左右侧光灯，5控制雾灯。

NumLock键用于手动控制和自动控制切换。

5、AD转换器2模仿空气中雾气数据采样。

（二）环节实验准备

依照上述分析，实验准备阶段需要熟悉环节实验有：

1、AD转换器实验

重要目是懂得编程实现A/D功能重要办法。

AD转换器实验是系统中关于AD转换器基本模块实现基本。

1）新建工程，将Exp5中文献添加到工程。

2）　编写获取转换成果函数（main.c）

3）主函数（main.c）

2、键盘和LED实验

目是学习键盘及LED驱动原理，掌握键盘及LED驱动芯片用法。

键盘和LED实验是系统中键盘和LED两个基本模块实现基本。

1）新建工程，将Exp3中文献添加到工程。

2）2）定义zlg7289寄存器（zlg7289.h）

#defineZLG7289_CS（0x20）//GPB5

#defineZLG7289_KEY（0x10）//GPG4

#defineZLG7289_ENABLE（）

do{Zlg7289SIOBand=rSBRDR；Zlg7289SIOCtrl=rSIOCON；rSIOCON=0x31；rSBRDR=0xff；rPDATB&=（~ZLG7289_CS）;}while（0）

#defineZLG7289_DISABLE（）

do{rPDATB|=ZLG7289_CS;rSBRDR=Zlg7289SIOBand;rSIOCON=Zlg7289SIOCtrl;}while（0）

3）编写zlg7289驱动函数（zlg7289.c）

4）定义键盘映射表：

（Keyboard16.c）

unsignedchar

KeyBoard_Map[]={4,8,11,0,0,0,0,0,5,9,12,15,1,0,0,0,6,10,13,16,2,3,0,0,7,0,14,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0}；

//64,键值映射表。

通过查找键盘映射表来拟定键盘扫描码相应按键值。

5）定义键盘读取函数：

（Keyboard16.c）

6）编写主函数，将按键值在数码管上显示。

3、消息循环实验

目是学习使用系统消息循环。

掌握如何通过系统消息循环来响应键盘消息，同步学会使用图形模式下液晶屏文字显示函数。

最后实现按不同键，在屏幕上显示不同文字；同步，把键盘按键号码输出到PC机终端显示。

消息循环实验某些是本系统一种核心某些，是各个模块之间一种通信纽带。

1、新建工程，将Exp1中文献加入工程。

2、打开Main.c文献，仔细阅读Key_Scan_Task函数——系统键盘扫描函数。

理解系统中Main_Task任务消息队列创立和发送过程。

3、在Main_Task任务中加入代码，实现消息循环。

即：

等待消息、解决（响应）消息、删除消息。

⑴使用WaitMessage接受消息，普通等待时间设立为无限长。

⑵如图4-1所示，系统消息循环是一种无限循环。

⑶系统消息构造定义如下：

typedefstruct{

POS_CtrlpOSCtrl；//消息所发到窗口（控件）

U32Me