防炫目后视镜自动控制系统.docx
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防炫目后视镜自动控制系统
防炫目后视镜自动控制系统
防眩目后视镜自动控制系统
摘要
基于液晶通电改变通透率的特性，设计了一种防止司机在行车时产生眩晕的后视镜自动控制系统。
该系统能够主动根据外界光强变化改变自身的透射率，从而使透射光强趋于稳定值，有效地解决了驾驶员的眩目反应，保证了驾驶员的安全。
关键词：
光敏三极管，透光率，防眩目，光强度，单片机，后视镜
第一章引言
1.1防眩目后视镜的发展状况
1.2本课题的背景及实际意义
1.3本课题的内容和目的
第二章自动防眩目后视镜器件选型
2.1光敏三极管
2.1.1光亮度对比
2.1.2光敏三极管测量光强
2.2芯片的选择
第三章方案论证
3.1采用棱形镜防眩目
3.2采用平面镜防眩目
3.3采用液晶式防眩目
第四章系统硬件电路设计
4.1系统工作原理
4.2系统电路
4.3电源电路
4.4光探测电路
4.5复位电路
4.6A/D转换
4.7抗干扰设计
第五章系统的程序设计
5.1设计构思
5.2程序结构
第六章系统验证
第七章总结
参考文献
第一章引言
1.1防眩目后视镜的发展状况
目前汽车所采用的防眩目技术主要有两种，中低档车主要采用手动光学防眩目装置，中高档的车主要采用电子防眩目后视镜。
光学手动防眩目后视镜优点是结构简单，价格便宜，基本上免维护。
这种后视镜表面上看起来和普通镜子是一样的，但实际上它是一种上厚下薄的劈尖型玻璃镜，并非我们常见的平面镜。
电子自动防眩目后视镜是在普通反射平面镜上面放置一块液晶屏或者电化层，或者在光学手动防眩目后视镜的基础上，利用电机自动调整后视镜角度。
1.2本课题的背景及实际意义
后视镜作为汽车驾驶员的一种安全辅助设施，在车辆的行驶过程中起着至关重要的作用。
无论是转弯变道，还是停车调头，甚至于正常的直线行驶，我们都要使用后视镜。
它的作用是观察车后的情况，但如果在夜间行车时遇到后面的车的大灯照射，可能会产生强烈的反光，造成司机的眩晕，影像司机安全驾驶。
自动防眩的功能就是为消除这一危险而设计的。
研究发现，眩光的影响，会使驾驶员的反应时间增加1.4s。
当汽车以百公里时速行驶时，会使刹车距离增加近一倍，这对驾车来说是非常危险的，而防眩目后视镜，有效地解决了驾驶员的眩目反应，保证了驾驶员的安全。
1.3本课题的内容和目的
本系统利用两个光敏三极管来来检测汽车前后方的光线强度，根据前后方光线强度差的绝对值输出相应的电压到液晶屏上，利用液晶通电改变透光率（变色），可以起到减低反射率的效果，以吸收强光，削减强光的反射，达到防眩目的效果。
由光线传感器完全自动控制，当后方光线强度过强时，后视镜自动进入防眩模式，镜片颜色逐渐变深，抑制光线反射；当光线强度减弱时，后视镜自动返回普通模式，而不需要任何人工干预，功能设计比较智能。
另外，当驾驶员将车辆挂入倒档时，为了提供较好的能见度，后视镜自动还原为普通模式，保证倒车安全。
汽车的防眩目功能是ECU的主动控制过程,以汽车后视镜液晶为控制对象进行实时光信号采集、分析和处理,在紧急情况下可代替驾驶员的手动操作的自适应行驶,传感器感知车辆行驶环境,实现防眩目功能。
第二章自动防眩目后视镜器件选型
2.1光敏三极管
光敏三极管内与普通三极管基本相同，有两个PN极，通常只引出两个电极，基极不引出。
也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。
在光线照射下，电流将会有急剧变化。
2.1.1灵敏度对比
当具有光敏特性的PN结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。
不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。
2.1.2光敏三极管测量光亮度
光敏三极管在开路情况下，两端的开路电压随着光强度的增加成对数增大，当对数增大到一定值的时候达到最大值，变化规律如图2.1.2所示。
2.2芯片的选择
根据本系统的要求，电子控制器选用应用比较广泛的8位处理器8051，其资源已经能够满足系统的要求。
AD转换芯片选用的是常用的拥有8个通道的ADC0809,DA转换芯片选用的是常用的DAC0832。
第三章方案论证
3.1采用棱形镜防眩目
棱形防眩镜的镜表面与镜里面反射膜的反射率不同。
白天使用里面反射膜来反射光线，夜间则使用镜表面反射膜。
这样驾驶员只要将内后视镜搬动一个角度，既可以看见后面的车灯，又避免炫目。
其不足之处就是操作麻烦、不灵活。
3.2采用平面镜防眩目
平面防炫目后视镜由两块平面玻璃组成，一块是透明的表面镜片，另一块是涂上反射膜的内镜片。
白天行车时表面镜片与内镜片平行，夜间行车时使表面镜片和里面镜片成一定角度形成棱形镜。
从而起到防眩作用。
该方法存在的不足是反射效率低，视野较暗。
所以此防眩方法仍不理想。
3.3采用液晶式防眩目
液晶式防眩目内后视镜在两块透明平面玻璃之间夹一块液晶片。
白天使用时，不接通液晶片的电源，玻璃的透明度大，反射率可达80%以上；夜间使用时，接通液晶的电源，玻璃透明度下降，反射率降低，从而达到防眩目的。
液晶式防眩镜既可根据外界光强的变化自动调整对光照的衰减程度，又兼有小巧灵活、成本低廉的优点。
液晶式防眩目内后视镜已得到普遍应用。
第四章系统硬件电路设计
4.1系统工作原理
防眩目后视镜由一面特殊镜子（在普通平面镜上放置一块液晶屏）和两个光敏三极管及电子控制器组成。
两个光敏三极管分别设置在后视镜的前面和背面，分别接收汽车前面及后面射来的光线，将光强度信号送给微控制器，微控制器根据事先编好的程序作出相应动作。
当后面跟随车辆的大灯照射在车内后视镜上时，此时后面的光强于前面的光，此反差被两个光敏三极管感知并向电子控制器输出一个电信号到后视镜的液晶屏上，利用液晶通电改变透光率，可以起到减低反射率的效果。
系统结构图如图4.1所示。
图4.1系统结构图
4.2系统电路
系统采用的12V电压供电，经电压降压稳压模块变换成5V后供给
CPU等芯片。
首先单片机运行后，不断检测光敏三极管的输出电压，
比较车身后部光线和前部的光线的强度，根据比较结构向液晶屏输出
相应的模拟电压，改变液晶屏的光线透过率。
系统电路图如图4.2所
示。
4.3电源电路
4.4光探测电路
光探测电路采用的是电流-电压变换电路，电路图如图4.4所示。
理想运算放大器具有虚短的特性，同相输入端和反相输入端可认为是
短路，因此有μ-=μ+=0，其中μ+和μ-分别为同相输入端和反相输
入端的电位。
理想运算放大器还具有虚断的特性，反相输入端不取用
电流，光敏三极管的光生电流Ip全部流过反馈电阻R，即Ip=（μ-U）/R
=-U/R,其中U为电路输出电压。
因此输出电压U=-Ip×R，从而实现
了光-电流-电压的线性变换。
4.5复位电路
系统要能长时间可靠工作，离不开复位电路。
复位电路可在单片
机运行出错或进入死循环时，通过复位使系统重新运行。
如图4.5所
示。
4.6A/D转换
A/D转换器是将时间连续和幅值连续的模拟输入信号转换为时间离散、幅值也离散的N位二进制数字输出信号的电路。
4.7抗干扰设计
由于汽车在运行过程中工况复杂，工作环境恶劣，电控单元不仅要承受不良路面所引起的振动和冲击，而且要承受汽车内部电器系统和外界高压电场的电磁干扰，因此，系统在设计过程中的硬件和软件方面都采取了一系列抗干扰措施。
在硬件电路方面采用了RC滤波电路、印刷电路板大面积的底线布置、在一些元件的电源和地之间加接去耦电容，从而消除电源中出现的电压尖峰，还有就是在电路板上加上金属屏蔽罩并且接地。
在软件方面，每次对光敏三极管传感器采样三次，后两次数据分别与前一次数据相减的差的绝对值如果小于设定的误差值，认为该数据有效。
如果大于设定的误差值，则认为有严重的干扰在传感器及线路上。
第五章系统的程序设计
5.1设计构思
5.2程序结构
程序结果如下图5.2所示。
图5.2所示
第六章系统验证
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