基于物联网技术的无线智能灯光控制系统的制作方法

本发明属于通信领域，涉及一种基于物联网的无线智能汽车灯光控制系统，提出了一种智能型车灯控制方式。

背景技术：

汽车作为现代最重要的交通工具之一，在当今社会得到了飞速的发展。在我国汽车快速进入普通家庭已成为事实。与之相伴随，由于汽车交通所引发的事故呈现出上升的趋势。特别是汽车在夜间行驶时，汽车前大灯远近灯光的控制不当也会带来一些不安全的因素。目前在汽车的前大灯远近灯光的控制问题上，汽车生产厂家大多采用手动转换装置控制即人工手动操作设计。为解决汽车前大灯远近灯光的自动控制问题，前人也有所研究，并也研发出了相应的电子产品。但大多数是应用光敏传感器进行测距，其缺陷在于，夜间行驶时受光线的影响会导致测量不准确；其次，该方案只考虑了相向会车情况而没有考虑行人、非机动车以及摩托车等比较常见的三大交通参与者，如公开号为cn105730321a、名称为“一种车辆远光灯智能控制系统及控制方法”的发明采用将远光控制器独立于车载的中控系统之外，并将转向柱大灯手动切换开关信号到远光控制器中作为安全辅助信号，目标是实现“适用于将各种车辆的前车灯改造为低成本、实用强的远光灯智能控制装置”。但在实际中，大部分夜间交通事故是因为这三种类型的交通参与者所导致的，因此如何将行人、非机动车以及摩托车等交通参与者考虑在内，使系统有更强的环境适应性是一个亟需解决的问题。

物联网技术是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段，物联网通过智能感知、识别技术等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中。利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。将物联网技术应用到汽车前大灯远近灯光的自动控制领域，实现对交通障碍物的智能检测，通过感知驾驶外部环境的光线强弱自动控制车灯的开关，以及通过手机终端控制车载照明便于车主快速发现汽车位置等辅助功能是很有意义的。

技术实现要素：

本发明的目的是针对传统手动切换汽车远光灯的不足提出一种将物联网技术应用到汽车前大灯远近灯光的自动切换技术，以及根据外部环境的光线，判断光线强弱的智能型汽车灯。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种基于物联网技术的无线智能灯光控制系统，该系统包含前端数据采集模块，开关控制电路模块、单片机控制模块、无线wifi模块、移动客户端以及车灯，所述前端数据采集模块包含光传感器和红外距离传感器，光传感器可以感知驾驶外部环境的光线亮度，红外距离传感器用以检测车辆前方障碍物，开关控制电路模块中的继电器根据光传感器和红外距离传感器的输出在单片机控制模块的控制下实现车灯的远近灯切换和关闭，单片机控制模块与无线wifi模块连接，移动客户端通过无线wifi模块与单片机控制模块通信。

进一步，上述开关控制电路模块中，光传感器控制一个单路继电器的输出状态，再由红外距离传感器和该单路继电器共同控制一个双路继电器，汽车的远近光灯分别与双路继电器的常开常闭端口相接。

进一步，上述红外距离传感器的检测距离可调节。

作为优选，上述红外距离传感器的检测距离为30cm，检测角度为35度。

上述开关控制电路模块的工作过程为：在光线强度较强时，汽车车灯全部关闭，达到节能的效果；在光线较弱时汽车远光灯打开，在检测到车辆前方一定距离范围内有障碍物时远光灯自动切换为近光灯。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明通过手机终端控制车载照明，可以远距离控制车辆照明系统的开关，在车辆较多，光线较暗的情况下，远程控制车载照明，便于车主快速发现汽车位置，方便又节能。

2.本发明通过与红外距离传感器相结合，实现对障碍物的智能检测，在会车时，汽车自动切换为近光，一旦错车完成，将会立即恢复原有灯光角度位置和亮度。避免因光线照射不当，造成事故。

3.本发明通过利用光传感器感知驾驶外部环境的光线，判断光线强弱，自动控制车灯的开关，从而达到节能的效果。

附图说明

图1为基于物联网技术的无线智能车载灯光控制系统的结构图。

图2为客户端通过无线wifi模块控制单片机传输数据的示意图。

图3为前端数据采集模块的设计图。

图4为开关控制电路模块的实施例图。

图5为灯光控制电路流程图。

图6为单片机控制模块的实施例图。

图7为移动客户端app控制原理图。

图8为系统的实际产品图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步详细的说明。

本发明是一种集传感技术、无线传感网络(wsn)技术、嵌入式系统技术等多个技术于一体的智能车灯控制系统。系统采用c/s(client/servers)架构方式，主要设计思想是采用两级的电路结构。优先光敏传感器对光强信号进行采集，若光线亮度低于阈值，此时才启用红外传感器，其处理测量到的距离后输出给驱动电磁继电器执行相应动作；反之，该系统不工作。进而根据光强和来车距离实现远近灯光的自动控制。此外，通过单片机和wifi模块，实现手机app对汽车灯光的控制。

本系统还进一步增添了移动客户端控制车灯的功能，该功能可以实现一定范围内的车主对于汽车车灯的远距离控制。作为优选实施例，本发明的系统采用了atmega128单片机，wifi模块和手机app构成该功能的基础构件。随着计算机技术的发展,单片机的控制在小型系统的控制中，越来越显示出稳定、可靠、价优低廉的特点；wi-fi通信作为近几年异军突起的一种通信方式，由于它的免费性而受到了大规模的应用。android操作系统是以linux为底层基础的开源操作系统，android系统的组成部分有：操作系统、用户界面布局、中间件和应用程序软件组成。它的基本架构形式是软件堆层(softwarestack，又名软件叠层)，分为底层，中间层和上层。对于硬件的选择，android操作系统具有强大的兼容性，可以自由的选择硬件平台，google公司提供的android开发平台开放性原则使得第三方硬件厂商摆脱了硬件设备的束缚，不受到规则的约束，从而激发了大量开发者的创新性研究，由此而产生了许多功能新颖的应用程序软件，这为开发车载灯光控制功能的android移动手机客户端提供了极大地方便性。

本发明可以实现以下三个主要功能：

(1)夜晚，车主在驾驶时，汽车前灯能自动测量前方来车或行人距离以实现远近车灯的切换；

(2)在人车分离情况下，车主使用app可控制车灯的开关，方便快速的找到自己的车；

(3)在光线充足的驾驶环境中，自动关掉车灯电源，以节省电源。

下面进一步对发明系统功能进行阐述：

(1)光传感器采集光强信号，判断光照强弱，控制单路优先继电器，若光照低于阈值，光敏传感器输出高电平，单路优先继电器吸合；

(2)双路继电器com端接入单路优先继电器常开端，在单路优先继电器吸合的情况下，双路继电器工作。红外传感器将检测到的前方障碍物距离信息处理后发送至双路继电器，远近车灯分别接入该双路继电器的常闭常开输出接口。在监测到的距离低于阈值时，输出低电平，继电器吸合，远光灯熄灭，近光灯亮；

(3)设计无线控制程序，实现手机与单片机的通信，在单片机通过wi-fi模块收到手机传来的指令后，分析指令并实现相应的车灯控制操作。客户端控制单片机传输数据入图2所示。

如图1所示，本发明的系统主要包含以下几个模块：

一、前端数据采集模块

前端数据采集模块的原理图如图3所示，由光敏传感器与红外距离传感器组成。首先，系统通过光敏传感器判断驾驶环境的光强情况，在光线较暗的情况下，结合红外传感器，灵敏地捕捉到迎面而来的车辆与行人等障碍物，并测量与之的距离，将采集到的信息转换为电信号,从而控制远近光灯。

(1)光传感器

感知驾驶外部环境的光线，当环境光线亮度达不到设定阈值时，do端输出高电平，反之，do端输出低电平。其工作电压为3.3v-5v。

(2)红外距离传感器

当检测到前方障碍物信息时，电路板上绿灯指示灯亮，同时out端口持续输出低电平信号，该模块检测距离为30cm，检测角度为35度，检测距离可调节：顺时针调电位器，检测距离增加，逆时针调电位器，检测距离减小。其工作电压为3.3v-5v。

二、开关控制电路模块

主要功能部件：单路继电器，双路继电器。开关控制电路图如图4所示。

继电器的工作电压为5v，当其输入端in口接收到高电平时，继电器吸合。因其具有no(常开)，nc(常闭)两种接口，而使其的接法更加灵活。灯光控制流程如图5所示。

本系统主要是有两种传感器与继电器结合，前端利用传感器对环境进行探测，首先光传感器控制一个单路继电器的输出状态，再由红外传感器和此单路继电器共同控制一个二路继电器，汽车的远近光灯分别与二路继电器的常开常闭端口相接，在光线强度较强时，汽车车灯全部关闭，达到节能的效果；在光线较弱时，汽车远光灯打开，此时，在检测到前方有障碍物的情况下，远光灯自动切换为近光灯。

三、单片机控制模块

单片机控制的原理图如图6所示。

(1)作为实施例，本发明采用atmega128单片机,其芯片内部自带8位ad转换功能,能够满足小型系统的ad转换,根据系统的要求,使用c语言进行应用程序的编写,将编译无误的应用程序,通过编程器将应用程序写入单片机并固化。dmavr系统板核心芯片采用atmega128a-au，支持宽电压3.3v～5v，为了提高兼容性，系统板支持usb供电或者外部电源供电，外部供电请使用5v电源，通过板载的ams1117-3.3稳压芯片为核心单片机提供3.3v电源

(2)无线wifi模块

作为实施例，本发明采用esp8266wifi模块，用at指令对其进行初始化，设置其工作方式为sta和ap模式，在该模块连接至本地路由器和远程tcp服务器之后，即可实现手机与wifi模块的通信。esp8266尺寸为5x5mm，esp8266模组需要的外围器件有：10个电阻电容电感、1个无源晶振、1个flash。工作温度范围：-40～125℃。esp8266是一个完整且自成体系的wifi网络解决方案，能够独立运行，也可以作为slave搭载于其他host运行。esp8266在搭载应用并作为设备中唯一的应用处理器时，能够直接从外接闪存中启动。内置的高速缓冲存储器有利于提高系统性能，并减少内存需求。无线上网接入承担wifi适配器的任务时，可以通过spi/sdio接口或中央处理器ahb桥接口将其添加到任何基于微控制器中。

四、移动客户端

android系统的移动客户端由网络设置，接受区设置，发送区设置，数据接收和发送区几个部分构成。网络设置通过编译代码实现，其内容包括协议类型，本地ip地址和本机端口号几个部分；通过接收区设置使灯的亮暗状态以文字形式显示在手机屏幕；在发送区设置设定好通信协议后，发送区调用相应的发送函数发送数据。其实际应用如下：首先通过at指令实现手机客户端app和wi-fi模块连接的建立。然后用户从android端发送控制命令至单片机，“0”表示灯灭，“1”表示灯亮。单片机通过wi-fi模块接受指令，对车灯作出相应的控制并通过wi-fi模块返回车灯状态。手机app控制的原理如图7所示。本发明的实际产品图如图8所示。