防炫目后視鏡自動(dòng)控制系統(tǒng)

1、. 防眩目后視鏡自動(dòng)控制系統(tǒng)摘要基于液晶通電改變通透率的特性，設(shè)計(jì)了一種防止司機(jī)在行車(chē)時(shí)產(chǎn)生眩暈的后視鏡自動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠主動(dòng)根據(jù)外界光強(qiáng)變化改變自身的透射率，從而使透射光強(qiáng)趨于穩(wěn)定值，有效地解決了駕駛員的眩目反應(yīng)，保證了駕駛員的安全。關(guān)鍵詞：光敏三極管，透光率，防眩目，光強(qiáng)度，單片機(jī)，后視鏡目錄第一章 引言1.1 防眩目后視鏡的發(fā)展?fàn)顩r1.2 本課題的背景及實(shí)際意義1.3 本課題的內(nèi)容和目的第二章 自動(dòng)防眩目后視鏡器件選型2.1 光敏三極管2.1.1 光亮度對(duì)比2.1.2 光敏三極管測(cè)量光強(qiáng)2.2 芯片的選擇第三章 方案論證3.1 采用棱形鏡防眩目3.2 采用平面鏡防眩目3.3 采用液

2、晶式防眩目第四章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)工作原理4.2 系統(tǒng)電路4.3 電源電路4.4 光探測(cè)電路4.5 復(fù)位電路4.6 A/D轉(zhuǎn)換4.7 抗干擾設(shè)計(jì)第五章 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)5.1 設(shè)計(jì)構(gòu)思5.2 程序結(jié)構(gòu)第六章 系統(tǒng)驗(yàn)證第七章 總結(jié)參考文獻(xiàn)第一章 引言1.1 防眩目后視鏡的發(fā)展?fàn)顩r 目前汽車(chē)所采用的防眩目技術(shù)主要有兩種，中低檔車(chē)主要采用手動(dòng)光學(xué)防眩目裝置，中高檔的車(chē)主要采用電子防眩目后視鏡。光學(xué)手動(dòng)防眩目后視鏡優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，基本上免維護(hù)。這種后視鏡表面上看起來(lái)和普通鏡子是一樣的，但實(shí)際上它是一種上厚下薄的劈尖型玻璃鏡，并非我們常見(jiàn)的平面鏡。電子自動(dòng)防眩目后視鏡是在普通反射平面

3、鏡上面放置一塊液晶屏或者電化層，或者在光學(xué)手動(dòng)防眩目后視鏡的基礎(chǔ)上，利用電機(jī)自動(dòng)調(diào)整后視鏡角度。1.2 本課題的背景及實(shí)際意義后視鏡作為汽車(chē)駕駛員的一種安全輔助設(shè)施，在車(chē)輛的行駛過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。無(wú)論是轉(zhuǎn)彎變道，還是停車(chē)調(diào)頭，甚至于正常的直線行駛，我們都要使用后視鏡。它的作用是觀察車(chē)后的情況，但如果在夜間行車(chē)時(shí)遇到后面的車(chē)的大燈照射，可能會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的反光，造成司機(jī)的眩暈，影像司機(jī)安全駕駛。自動(dòng)防眩的功能就是為消除這一危險(xiǎn)而設(shè)計(jì)的。研究發(fā)現(xiàn)，眩光的影響，會(huì)使駕駛員的反應(yīng)時(shí)間增加1.4s。當(dāng)汽車(chē)以百公里時(shí)速行駛時(shí)，會(huì)使剎車(chē)距離增加近一倍，這對(duì)駕車(chē)來(lái)說(shuō)是非常危險(xiǎn)的，而防眩目后視鏡，有效地解決

4、了駕駛員的眩目反應(yīng)，保證了駕駛員的安全。1.3 本課題的內(nèi)容和目的本系統(tǒng)利用兩個(gè)光敏三極管來(lái)來(lái)檢測(cè)汽車(chē)前后方的光線強(qiáng)度，根據(jù)前后方光線強(qiáng)度差的絕對(duì)值輸出相應(yīng)的電壓到液晶屏上，利用液晶通電改變透光率（變色），可以起到減低反射率的效果，以吸收強(qiáng)光，削減強(qiáng)光的反射，達(dá)到防眩目的效果。由光線傳感器完全自動(dòng)控制，當(dāng)后方光線強(qiáng)度過(guò)強(qiáng)時(shí)，后視鏡自動(dòng)進(jìn)入防眩模式，鏡片顏色逐漸變深，抑制光線反射；當(dāng)光線強(qiáng)度減弱時(shí)，后視鏡自動(dòng)返回普通模式，而不需要任何人工干預(yù)，功能設(shè)計(jì)比較智能。另外，當(dāng)駕駛員將車(chē)輛掛入倒檔時(shí)，為了提供較好的能見(jiàn)度，后視鏡自動(dòng)還原為普通模式，保證倒車(chē)安全。汽車(chē)的防眩目功能是ECU的主動(dòng)控制過(guò)程,以

5、汽車(chē)后視鏡液晶為控制對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)光信號(hào)采集、分析和處理,在緊急情況下可代替駕駛員的手動(dòng)操作的自適應(yīng)行駛,傳感器感知車(chē)輛行駛環(huán)境,實(shí)現(xiàn)防眩目功能。第二章 自動(dòng)防眩目后視鏡器件選型2.1 光敏三極管 光敏三極管內(nèi)與普通三極管基本相同，有兩個(gè)PN極，通常只引出兩個(gè)電極，基極不引出。也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時(shí)也受光輻射的控制。在光線照射下，電流將會(huì)有急劇變化。2.1.1 靈敏度對(duì)比當(dāng)具有光敏特性的PN 結(jié)受到光輻射時(shí)，形成光電流，由此產(chǎn)生的光生電流由基極進(jìn)入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個(gè)放大了相當(dāng)于倍的信號(hào)電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，

6、與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。2.1.2 光敏三極管測(cè)量光亮度 光敏三極管在開(kāi)路情況下，兩端的開(kāi)路電壓隨著光強(qiáng)度的增加成對(duì)數(shù)增大，當(dāng)對(duì)數(shù)增大到一定值的時(shí)候達(dá)到最大值，變化規(guī)律如圖2.1.2所示。2.2 芯片的選擇 根據(jù)本系統(tǒng)的要求，電子控制器選用應(yīng)用比較廣泛的8位處理器8051，其資源已經(jīng)能夠滿足系統(tǒng)的要求。AD轉(zhuǎn)換芯片選用的是常用的擁有8個(gè)通道的ADC0809,DA轉(zhuǎn)換芯片選用的是常用的DAC0832。第三章 方案論證3.1 采用棱形鏡防眩目 棱形防眩鏡的鏡表面與鏡里面反射膜的反射率不同。白天使用里面反射膜來(lái)反射光線，夜間則使用鏡表面反射膜。這樣駕駛員只要將內(nèi)后

7、視鏡搬動(dòng)一個(gè)角度，既可以看見(jiàn)后面的車(chē)燈，又避免炫目。其不足之處就是操作麻煩、不靈活。3.2 采用平面鏡防眩目 平面防炫目后視鏡由兩塊平面玻璃組成，一塊是透明的表面鏡片，另一塊是涂上反射膜的內(nèi)鏡片。白天行車(chē)時(shí)表面鏡片與內(nèi)鏡片平行，夜間行車(chē)時(shí)使表面鏡片和里面鏡片成一定角度形成棱形鏡。從而起到防眩作用。該方法存在的不足是反射效率低，視野較暗。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?jī)?nèi)后視鏡在兩塊透明平面玻璃之間夾一塊液晶片。白天使用時(shí)，不接通液晶片的電源，玻璃的透明度大，反射率可達(dá)80%以上；夜間使用時(shí)，接通液晶的電源，玻璃透明度下降，反射率降低，從而達(dá)到防眩目的。液晶式防眩鏡

8、既可根據(jù)外界光強(qiáng)的變化自動(dòng)調(diào)整對(duì)光照的衰減程度，又兼有小巧靈活、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。液晶式防眩目?jī)?nèi)后視鏡已得到普遍應(yīng)用。第四章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)工作原理 防眩目后視鏡由一面特殊鏡子（在普通平面鏡上放置一塊液晶屏）和兩個(gè)光敏三極管及電子控制器組成。兩個(gè)光敏三極管分別設(shè)置在后視鏡的前面和背面，分別接收汽車(chē)前面及后面射來(lái)的光線，將光強(qiáng)度信號(hào)送給微控制器，微控制器根據(jù)事先編好的程序作出相應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)后面跟隨車(chē)輛的大燈照射在車(chē)內(nèi)后視鏡上時(shí)，此時(shí)后面的光強(qiáng)于前面的光，此反差被兩個(gè)光敏三極管感知并向電子控制器輸出一個(gè)電信號(hào)到后視鏡的液晶屏上，利用液晶通電改變透光率，可以起到減低反射率的效果。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

9、如圖4.1所示。朝向車(chē)前方的光敏三極管朝向車(chē)后方的光敏三極管AD轉(zhuǎn)換器件8051控制器DA轉(zhuǎn)換器件（電壓）液晶屏圖4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.2 系統(tǒng)電路 系統(tǒng)采用的12V電壓供電，經(jīng)電壓降壓穩(wěn)壓模塊變換成5V后供給CPU等芯片。首先單片機(jī)運(yùn)行后，不斷檢測(cè)光敏三極管的輸出電壓，比較車(chē)身后部光線和前部的光線的強(qiáng)度，根據(jù)比較結(jié)構(gòu)向液晶屏輸出相應(yīng)的模擬電壓，改變液晶屏的光線透過(guò)率。系統(tǒng)電路圖如圖4.2所示。4.3 電源電路4.4 光探測(cè)電路 光探測(cè)電路采用的是電流-電壓變換電路，電路圖如圖4.4所示。理想運(yùn)算放大器具有虛短的特性，同相輸入端和反相輸入端可認(rèn)為是短路，因此有-=+=0，其中+和-分別為同相輸

10、入端和反相輸入端的電位。理想運(yùn)算放大器還具有虛斷的特性，反相輸入端不取用電流，光敏三極管的光生電流Ip全部流過(guò)反饋電阻R，即Ip=(-U)/R=-U/R,其中U為電路輸出電壓。因此輸出電壓U=-IpR，從而實(shí)現(xiàn)了光-電流-電壓的線性變換。4.5 復(fù)位電路 系統(tǒng)要能長(zhǎng)時(shí)間可靠工作，離不開(kāi)復(fù)位電路。復(fù)位電路可在單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，通過(guò)復(fù)位使系統(tǒng)重新運(yùn)行。如圖4.5所示。4.6 A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換器是將時(shí)間連續(xù)和幅值連續(xù)的模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散、幅值也離散的N位二進(jìn)制數(shù)字輸出信號(hào)的電路。4.7 抗干擾設(shè)計(jì) 由于汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中工況復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，電控單元不僅要承受不良路面所引起的振動(dòng)和沖擊，而且要承受汽車(chē)內(nèi)部電器系統(tǒng)和外界高壓電場(chǎng)的電磁干擾，因此，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中的硬件和軟件方面都采取了一系列抗干擾措施。在硬件電路方面采用了RC濾波電路、印刷電路板大面積的底線布置、在一些元件的電源和地之間加接去耦電容，從而消除電源中出現(xiàn)的電壓尖峰，還有就是在電路板上加上金屬屏蔽罩并且接地。在軟件方面，每次對(duì)光敏三極管傳感器采樣三次，后兩次數(shù)據(jù)分別與前一次數(shù)據(jù)相減的差的絕對(duì)值如果小于設(shè)定的誤差值，認(rèn)為該數(shù)據(jù)有效。如果大于設(shè)定的誤差值，則認(rèn)為有嚴(yán)重的干擾在傳感器及線路上。第五章 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)5.1 設(shè)計(jì)構(gòu)思5.2 程序結(jié)構(gòu) 程序結(jié)