无线双向汽车夜间会车远光灯智能控制系统的制作方法

本发明涉及感光远程智能控制技术领域，特别是涉及一种远光灯无线双向控制技术。属于汽车制造行业电控及灯光无线控制技术领域。

背景技术：

目前，公知的汽车大灯没有夜间制动转换系统；汽车夜间会车时，自驾车开着大灯目测到对方来车开着大灯，各自用手动切换到近光灯状态，或者前方车驾驶员主动的在会车前用手动将远光灯转换成近光灯完成两车交会。一般驾驶员夜间会车时容易忘记自驾车开了远光灯。个别驾驶员有长期开远光驾驶汽车进行的陋习。

根据《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第四十八条 在没有中心隔离设施或者没有中心线的道路上，机动车遇相对方向来车时应当遵守下列规定：（五）夜间会车应当在距相对方向来车150米以外改用近光灯，在窄路、窄桥或进入交通繁忙的街道时与非机动车会车时应当使用近光灯；机动车在夜间没有路灯、照明不良或者遇有雾、雨、雪、沙尘、冰雹等低能见度情况下行驶时，同方向行驶的后车与前车近距离行驶时，不得使用远光灯。

因为远光灯的光束十分集中且亮度较高，驾驶员在直视行驶的汽车时，往往会受刺眼强光影响，形成局部盲区甚至短暂失明，对速度和距离的感知力下降，驾驶员在夜间交互会车时忘记或者有长期开远光的陋习或者报复性的开远光灯及容易引发交通事故；且因远光灯原因造成的交通事故执法和取正困难。

为了克服上述问题，本发明《无线双向汽车夜间会车远光灯智能控制系统》成功解决了汽车远光灯会车时的转换问题，让夜间行车和步行不再危机重重。从而减少和避免因夜间不按规定打开远光原因造成的各种交通隐患。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种无线双向汽车夜间会车远光灯智能控制系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

电路硬件部分是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能。

无线双向汽车夜间会车远光灯智能控制系统，包括③远光灯智能控制系统、②远光灯数字光强度采集电路、①无线双向收发电路、⑤远光灯控制电路、④电源供电系统（稳压电路）。③微处理器通过I2C总线通讯接口读取、②采集到的数据通过无线双向发射与接收系统将高精度数字光强度传感器数据经微处理器器分析后通过编写好的控制程序实现对系统的指挥及控制。从而实现无线双向控制汽车上的远光灯。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果。

系统设计包括硬件和软件部分。硬件是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能。

通过数字光强度传感器实现了对夜间汽车远光灯信号进行检测。数字光强度传感器电路是一种两线式串行总线接口的集成电路，接近人视觉灵敏度的光线。从提高了远光灯检测的为导向和可靠性。

无线双向收发电路实现了对汽车夜间会车时远光灯的双向通信。是一种工作于433MHZ免许可证使用的ISM频段，具有接收灵敏度高，抗干扰性强，通信稳定。主要的射频通讯参数经过可编程，通过编程工作于433/868/915MHz 3个ISM频段,使用SPI接口与微处理控制器进进行通信,配置非常方便,其中可动态设置。从而实现了对汽车夜间会车时远光灯的双向控制。

本发明双向收发系统采用低功耗无线双向芯片，接收电流都在2.6mA 左右，降低电路中的功率损耗,实现了节能目的。

现有的汽车夜间会车时远光灯都是驾驶人员采用 手动方式将远光灯转换成近光灯；汽车上没有设置远光灯智能控制系统。本发明创造性提供一种无线双向远光灯智能控制系统,该智能控制系统不仅能检测出汽车是否打开了远光灯，而且还能方便在两车交互会车时自动将远光灯切换到近光灯状态，会车完成后自动恢复到驾驶前灯光状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，根据这些附图获得其他的附图。都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供了无线双向汽车夜间会车远光灯智能控制系统方框图。

图2为本发明提供了无线双向汽车夜间会车远光灯智能控制系统原理图。

图3为本发明提供了无线双向收发电路原理图。

图4为本发明提供了汽车远光灯数字光强度采集电路原理图。

图5为本发明提供了汽车远光灯控制电路原理图。

图6为本发明提供了远光灯光数字光强度采集器内部结构图。

图7为本发明提供了数字光强度传感器发射流程图。

图8为本发明提供了数字光强度传感器接收流程图。

具体实施方式

本发明公开了一种无线双向汽车夜间会车远光灯智能控制系统，以达到快速远光灯转换的目的。避免因夜间会车时远光灯造成的各种交通隐患。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，本发明方框图包括图2无线双向汽车夜间会车远光灯智能控制系统；图4汽车远光灯数字光强度采集电路，图3无线双向收发电路，图5汽车远光灯控制。

如图4汽车远光灯夜间投射到U2数字光强度采集传感器上，将摸拟信号转换成16位数字信号，通过I2C总线接口与U1微处理器控制系统进行通信U1微处理控制器控制器检测到该信号后经内部主程序指挥及控制调用无线双向收发子程序；通知图3无线双向收发电路发射或接收数据；接收端微处控制器将来自图3中的发射或接收的数据经内部主程序指挥及控制将图2微处理控制器I/O端P2.3置于低电位,图5远光控制电路中Q1工作,驱动继电器线圈JK1,远光灯常闭触点K1打开;近光灯常开触点K2闭合,从而实现了无线双向控制汽车上的远近光灯转换。

图2中U1采用美国ATMEL公司8位高性能CMOS微处理器芯片，组成微处理器控制系统；微处理器芯片的功能强大，具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外微处理器可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，微处理器一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。

图4中 U2远光灯检测采用16位高精度数字输出型光强度传感器集成电路。把光信号转化成电信号由模数转换器获取16位数字数据，传感器与微处理控制器之间的通讯使用标准的I2C通讯协议。图4与图2中U1微处理控制器I/0端端口P1.0，P1.1连接. 微处理控制器通过相应的指令操作读取出内部存储的光照数据。

图3中 U4无线双向收发采用Nordic公司的芯片实现无线数据收发,两者之间通过SPI通信协议进行数据交换。根据不同的应用需求,可选择微带天线或高增益的处置式天线。与微处理控制器I/O端口P3.0，P3.1连接。因图4中U2芯片工作电压为1.9～3.6 V,所以设计了一个电压DC5V转换成DV3.3V电路如图4中U3。

U2无线双向收发电路采用的是超低功耗的单芯片无线芯片，频率范围从300MHz到510MHz。具有非常低的接收功耗，接收电流为2.6mA, 远小于同类收发器的接收电流。工作电压为2.1-3.6V,最大发射功率+12.5dBm, U2集成度非常高，其包含了射频功能和逻辑控制功能的集成电路，内部集成压控振荡器、锁相环电路、功率放大电路、低噪声放大电路、调制解调电路、变频器、中放电路等。此外它整合了基带调制解调器的数据传输速率高达150Kbps数据处理功能包括一个64字节的FIFO，包处理，自动CRC生成和数据白化。它的高度集成的架构允许最少的外部元件数量，同时保持设计的灵活性。所有主要的射频通讯参数可编程，其中多数可动态设置。

由于高度集成化图3中U2外围零件已经很少，所以设计的关键是RF前端的匹配电路的设计。一般的RF芯片发射与接收端口的阻抗并不是标准的50Ω阻抗，要达到最佳的接收效果必须将输入阻抗通过外围器件的补偿使之与50Ω的天线匹配，电路如图3所示。图中Y2是声表面滤波器，用于衰减规定频带以外的信号，L2，C3，C22是阻抗匹配网络，L4,L5,压控振荡器电感，调整压控振荡电感，可以使模块工作于不同的频率，C7,R3,C8是锁相环电路。

本系统设计工作频率为433MHZ。工作于433MHZ开放ISM频段免许可证使用，具有接收灵敏度高，抗干扰性强，通信稳定的特点，工作电压为1.9～3.6V,待机模式下状态仅为2.5uA；可通过编程工作于433/868/915MHz 3个ISM频段,使用SPI接口与微处理器通信,配置非常方便.只需占用图2中U1微处理器的2个I/O端口和2个专用端口就可以正常工作如。这里定义的是P3.0(RXD)和P3.1(TXD)。

无线双向编码如下表。

前导码为“1010”交替码，其作用是使目的接收机时钟与发射机同步，正常模式下前导码长度一般为32bit。

4种工作模式，由SET_A和SET_B引脚转换，4种模式均可相互转换。一般模式（模式0）当 SET_A = 0，SET_B = 0 时，模块工作在模式 0。

发射：模块接收来自串口的用户数据，模块发射无线数据包长度为一个固定的字节数，当用户输入数据量达到这个固定字节数时，模块将启动无线发射，此时用户可以继续输入需要发射的数据。当用户需要传输的字节小于这个固定字节数时，模块等待 3 字节时间，若无用户数据继续输入，则认为数据终止，此时模块将所有数据包经过无线发出。通过模式 0 发出的数据包只能被处于模式 0、模式 1 的接收模块收到。

接收：模块一直打开无线接收功能，可以接收来自模式 0、模式 1 发出的数据包。来自模式 0 的数据延迟时间短暂，来自模式 1 的数据包延迟约 5s。模块平时处于接收状态，一旦收到数据，就把收到的数据通过UART输出，这时用微处理器来中断接收函数，把数据读取存储，发送数据的时候把要发的数据通过UART送给模块，就能自动发送，发送完毕自动切换到接收模式。通信距离在500米左右，而且接收电流都在2.6mA 左右。

模块②的通讯协议及过程。

发射流程如图7。

发射过程：

1)处于待机状态,TX_EN和PWR_UP设置为高电平,TRX_CE设置为低电平。当微处理器有数据需要发往规定节点时,接收节点的地址(TX_address)和有效数据(TX_payload)通过SPI接口传送给,微处理器设置接口速度。

2)微处理器设置TRX_CE为高电平来启动传输。

3)内部处理:无线系统自动上电、数据包完成(加前导码和CRC校验码)、数据包发送(50k,GFSK,曼彻斯特编码)。

4)如果AUTO_RETURN被设置为高电平,产生前导码并且DR置为低,将连续的发送数据包,直到TRX_CE被设置为低。

5)当TRX_CE被设置为低时,结束数据传输并将自己设置成待机模式。

接收流程如图8。

接收过程：

1)通过设置TRX_CE高,TX_EN低来选择RX模式。

2)650μs后,监测空中的信息。

3)当发现和接收频率相同的载波时,载波检测(CD)被置高。

4)当接收到有效的地址时,地址匹配(AM)被置高。

5)当接收到有效的数据包(CRC校验正确)时,去掉前导码,地址和CRC位,数据准备就绪(DR)被置高。

6)微处理器设置TRX_CE低,进入待机模式。

7)微处理器以合适的速率通过SPI接口读出有效数据。

8)当所有的有效数据被读出后,将AM和DR置低。

9)此时,可任意进入ShockBurst TM接收模式、发送模式或关机模式。

图4是数字光强度传感器电路是一种两线式串行总线接口的集成电路，接近人视觉灵敏度的光线。由于高度集成化数字光强度采集电路外围零件已经很少；图4中U1是数字光强度传感器，用于检测外来光照度的信号，R2，R3，R4是上拉电阻；由于数字光强度采集电路使用的是低功耗供电；而图2中U1微处理器使用的是5V电压，故需要一个3.3V的电源供电，图4中U2采用一款高精度低功耗,3引脚LDO高电压调整器芯片；输出稳定的3.3V电压。

图6从结构图看在出，外部光照被接近人眼反应的高精度光敏二极管PD探测到后，通过AMP集成运算放大器将PD电流转换为PD电压，由ADC模数转换器获取16位数字数据。Logic + IC Interface（逻辑+ IC界面）光强度计算和I2C总线接口，包括下列寄存器：数据寄存器→光强度数据寄存。初始值是：“0000_0000_0000_0000”。测量时间寄存器，时间测量数据寄存。初始值是：“0100_0101”。OSC 内部振荡器（时钟频率典型值：320kHz）。该时钟为内部逻辑时钟。

由ADC模数转换器获取16位数字数据,然后被逻辑进行数据处理与存储。OSC为内部的振荡器提供内部逻辑时钟，通过相应的指令操作即可读取出内部存储的光照数据。数据传输使用标准的I2C总线。汽车远光灯投射到传感器上，传感器数据采集部分光强度传感器采集过来的数据被存储在数据寄存器中，将数据读出后要进行数据转换，把个十百千万每位数据换算出来，通过对传感器的程序地址的读写操控制。

数字光强度传感器与微处理器之间的通讯使用标准的I2C通讯协议。I2C总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微处理器及其外围设备。I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。微处理器通过I2C接口向图4发送各种控制命令以及读取测量数据。

图2中U1微处理器向图4发送控制命令步骤：（1）微处理器产生通讯启动信号；(2)微处理器发送8bit的地址数据（其中地址的最后一位应为0，表示写命令）；(3)微处理器读取图4的应答信号；(4)微处理器发送8bit的命令数据；(5)微处理器读取应答；(6)微处理器产生停止信号。

微处理器从图4读取数据步骤：(1)微处理器产生通讯启动信号；(2)微处理器发送8bit的地址数据（其中地址的最后一位应为1，表示读命令）；(3)微处理器读取应答；(4)微处理器读取高8位数据；(5)微处理器产生应答信号；(6)微处理器读取低8位数据；(7)微处理器产生应答信号；(8)微处理器产生停止信号。

数字光强度传感器敏度特性(峰值灵敏度波长典型值:560nm)根据收集的光线强度数据来进行检测且在程序中可进行调整，输入光变化范围1～65535 lx的高分辨率.本设计远光灯的照度≥20LX。

微处理器通过I2C接口向光照传感器发送各种控制命令以及读取测量数据。

微处理器向光照传感器发送控制命令步骤。

①微处理器产生通讯启动信号。

②微处理器发送8bit的地址数据（其中地址的最后一位应为0，表示写命令；

③微处理器读取光照传感器的应答信号。

④微处理器发送8bit的命令数据。

⑤微处理器读取应答。

⑥微处理器产生停止信号。

微处理器从光照传感器读取数据步骤。

①微处理器产生通讯启动信号。

②微处理器发送8bit的地址数据（其中地址的最后一位应为1，表示读命令。

③微处理器读取应答。

④微处理器读取高8位数据。

⑤微处理器产生应答信号。；

⑥微处理器读取低8位数据；

⑦微处理器产生应答信号。

⑧微处理器产生停止信号。

指令集：指令集的指令由控制器发给光照传感器，先发模块的写地址，然后发指令。

测量模式说明：3种测量模式参数。

本系统采用H分辨率模式，实际值与测量值关系如下式。

高分辨模式1：实际值=测量值*(69*X)/1.2（本设计方案采用模式1）。

高分辨模式2：实际值=测量值*(69*X)/(1.2*2)。

数字光照度传感器将检测的数据寄存到内部寄存器中，发送和接收应答信号。向P1.0(SCL)和P1.2(SDA)；I2C总线发送数据。微处理器监测到，打开接收允许模式，向串口发送或接收数据。通过无线双向模块发送被检测到的数据给图2中U1微处理控制器处理。

图5是继电器驱动接口电路图，Q1三极管基极与图2中U1微处理控制器的I/O端口P2.3连接;集电极接JK1继电线圈.K1常闭触点串联接到汽车的远光灯电路；K2常闭触点并联接到汽车的近光灯电路。继电器由Q1的PNP三极管来驱动。开机时，图2中U1微处理控制器初始化后的I/O端P2.3为高电平，三极管截止，所以开机后继电器始终处于释放状态。如果P2.3为低电平，三极管的基极就会被拉低而产生足够的基极电流，使三极管导通，继电器线圈就会得电吸合，从而驱动继电器线圈相应的常开常闭触点动作，从而实现对远近光灯的控制转换。继电器常闭触点K1与汽车远光灯电路串联,常开触点K2与近光灯并联。

图2直流电源供电电路。由整流三端稳压集成电路模块U6组成；输入端VDD接汽车的+5V供电电路,经过图中U6三端稳压集成电路输出+3V给图3无线双向收发电路模块供电.同时输入端VDD给图2汽车夜间交会远光灯智能控制电路和图5 远光灯控制电路供电。

汽车夜间会车时远光灯的逻辑表如下。

汽车A打开了远光与汽车B是近光灯（即远光灯是关闭）状态

当2部汽车会车时汽车A的远光灯照度被汽车B光照度采集器检测到光照度≥20LX时，数字光照度采集器电路图4中U2检测到汽车A远光灯光强度，采集控制器内部模数A/D转换成数字信号传输到微处理控制器电路图2中U1进行处理，微处理控制器经过分析判断后发出控制指令,经过图3无线双向收发电路发射给汽车A的无线双向收发电路接收.经过图2中U1微处理控制器U1处理后发出指令将I/O端口P2.3置低电位;图5中Q1导通JK1继电器吸合,从而驱动继电器相应的触点K1断开,K2闭合，将汽车A远光灯切换到近光灯状态，直到汽车会车结束后延时一定时间（设定5-10秒）后恢复成远光灯状态。

汽车B打开了远光与汽车A 是近光灯（即远光灯是关闭）状态。

同样原理: 当2部汽车会车时汽车B的远光灯照度被汽车A光照度采集器检测到光照度≥20LX时，数字光照度采集器电路图4中U2检测到汽车B远光灯光强度，采集控制器内部模数A/D转换成数字信号传输到微处理控制器电路图2中U1进行处理，微处理控制器经过分析判断后发出控制指令,经过图3无线双向收发电路发射给汽车B的无线双向收发电路接收.经过图2中U1微处理控制器U1处理后发出指令将I/O端口P2.3置低电位;图5中Q1导通JK1继电器吸合,从而驱动继电器相应的触点K1断开,K2闭合，将汽车B远光灯切换到近光灯状态，直到汽车会车结束后延时一定时间（设定5-10秒）后恢复成远光灯状态。

汽车A与汽车B同时都打开了远光状态。

当AB两部（含多部）汽车同时打开远光灯在夜间会车时，汽车A/B的光照度采集控制器检测到汽车B/A远光灯光照度≥20LX时，数字光照度采集器电路图4中U2检测到汽车A、B远光灯光强度，采集控制器内部模数A/D转换成数字信号传输到微处理控制器电路图2中U1进行处理，微处理控制器经过分析判断后发出控制指令,经过图3无线双向收发电路发射给汽车A、B的无线双向收发电路接收.经过图2中U1微处理控制器U1处理后发出指令将I/O端口P2.3置低电位;图5中Q1导通JK1继电器吸合,从而驱动继电器相应的触点K1断开,K2闭合，将汽车A、B远光灯切换到近光灯状态，直到汽车会车结束后延时一定时间（设定5-10秒）后恢复成远光灯状态。

本设计无线双向汽车远光灯控制器系统主要由硬件和软件两大部分组成。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。