汽車(chē)輔助照明隨動(dòng)系統設計

摘要：分析了普通汽車(chē)前大燈照明存在的缺陷，應用單片機芯片，設計出汽車(chē)輔助照明隨動(dòng)系統。該系統可以隨著(zhù)汽車(chē)的轉向提前把輔助光源照在汽車(chē)的左前方或右前方，使行車(chē)速度和行車(chē)安全問(wèn)題得到改善。
關(guān)鍵詞：汽車(chē)輔助照明；隨動(dòng)系統；2051單片機；霍爾開(kāi)關(guān)；步進(jìn)電機

0 引言
駕駛A、B級汽車(chē)的駕駛員會(huì )遇到這樣的問(wèn)題，當夜晚行駛在盤(pán)山公路或鄉村的小街巷時(shí)，總覺(jué)得前大燈照著(zhù)的方向與你行駛的道路不一致。行車(chē)速度和行車(chē)安全存在很大問(wèn)題。汽車(chē)輔助照明隨動(dòng)系統是以單片機AT892051芯片為控制核心，控制步進(jìn)電機帶動(dòng)輔助照明光源，隨方向盤(pán)的轉動(dòng)而轉動(dòng)。對汽車(chē)的前大燈照明起到輔助作用。輔助照明光源采用高亮度LED燈，這種光源節能、抗震性能好、重量輕，符合“輔助”的特點(diǎn)，可以隨時(shí)安裝或取下。安裝時(shí)只需用光源底部的永久磁鐵吸附在駕駛室頂部或汽車(chē)的任何部位。用霍爾開(kāi)關(guān)檢測汽車(chē)的轉向、轉角的大小以及轉彎的速率，將檢測信號和倒車(chē)信號一起送至單片機的輸入接口，經(jīng)單片機分析、計算、判斷后，由單片機的輸出接口輸出控制信號，控制步進(jìn)電機及輔助光源的轉動(dòng)，從而實(shí)現隨動(dòng)控制。

1 系統硬件基本組成及各部分作用
系統的硬件框圖如圖1，硬件系統由單片機AT89C2051芯片、4806-A步進(jìn)電機、步進(jìn)電機驅動(dòng)電路、HAM8X20PNP霍爾開(kāi)關(guān)、7805三端穩壓器、晶體諧振器等組成。

1．1 單片機芯片
綜合分析了汽車(chē)輔助照明隨動(dòng)系統的控制要求，選用AT89C2051芯片電路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟實(shí)惠，完全可以滿(mǎn)足要求。AT89C2051是一種帶2K字節閃速可編程可擦除只讀存儲器(PEROM)的低電壓、高性能CMOS 8位徽控制器。該器件采用ATMEL高密度、非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51TM指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲器組合在一個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C2051是一種高效微控制器。另外它為20個(gè)引腳、15條可編程I／O線(xiàn)、128×8內部RAM、工作電壓2．7V～6V。
將AT89C2051芯片的(P3．0、P3．1、P3．2、P3．3)設為輸入口，用它對系統的左轉信號、定位信號、右轉信號及倒車(chē)信號進(jìn)行采集，送至CPU進(jìn)行分析、比較、判斷，并將判斷結果送至輸出口。將P1．2、P1．3、P1．4、P1．5設為輸出口，P1. 2～P1．5經(jīng)驅動(dòng)器，對步進(jìn)電機進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現隨動(dòng)控制。
1．2 霍爾開(kāi)關(guān)
霍爾開(kāi)關(guān)是該系統采樣的主要元件，汽車(chē)的轉向信號就由它來(lái)采集。用霍爾開(kāi)關(guān)作為檢測元件的好處是對汽車(chē)原電路不作任何改動(dòng)?；魻栭_(kāi)關(guān)選用HAM8X20PNP常開(kāi)型，它具有體積小、易安裝、電壓范圍寬等特點(diǎn)，適合于汽車(chē)12V電源使用。HAM8X20PNP型霍爾開(kāi)關(guān)的輸出電平很容易與單片機直接連接。
1．3 步進(jìn)電機驅動(dòng)電路
驅動(dòng)電路采用分立元件電路，由三極管及周邊電路組成，單片機經(jīng)P1．2、P1．3、P1．4、P1．5輸出，再經(jīng)三極管功放電路驅動(dòng)步進(jìn)電機，P1．2、P1．3、P1．4、P1．5設為低電平有效，三極管選用9012PNP型，這樣設計電路簡(jiǎn)單，散熱性能好。
1．4 步進(jìn)電機
步進(jìn)電機是隨動(dòng)系統的執行元件，選用4806-A型。該電機為4相(分別為A、B、C、D相)、繞組34Ω，脈沖幅度12V。
1．5 恒流三極管及LED燈
恒流三極管是第二代半導體恒流器件，它最大特點(diǎn)是輸出的恒流可以利用調整端加外部元器件進(jìn)行調整，最適合LED燈的設計。LED選用0．5W高亮度白光二極管。
1．6 電源電路
電源采用汽車(chē)電瓶+12 V電源，直接供給霍爾開(kāi)關(guān)和步進(jìn)電機驅動(dòng)電路。另外+12V電源經(jīng)三端穩壓器7805穩壓，變成+5V供單片機控制電路使用。
1．7 時(shí)鐘電路
時(shí)鐘電路由6 MHz晶體振蕩器和周邊電路組成，為系統產(chǎn)生6MHz時(shí)鐘信號。