汽車自動調光係統的中心議題：

• 基於LIN總線的汽車HID前照燈自動調光係統

汽車自動調光係統的解決方案：

• 係統總體方案設計
• 係統硬件設計
• 係統軟件設計

引言

HID是高壓氣體放電燈(High Intensity Discharge)的縮寫，也可稱為重金屬燈或者氙氣大燈。與傳統鹵素燈泡相比
，HID有亮度高、壽命長、省電等優點。

正是由於HID具有高亮度的特點，如果使用時照射高度調節不當，在會車時將會對迎麵來車的司機造成強烈的眩目，產生安全隱患。為了規範HID前照燈的市場
，聯合國歐洲經濟委員會(United Nations Economic Commission for Europe)在ECE-R48條款中明確規定：裝備HID前(qian)照(zhao)燈(deng)的(de)車(che)輛(liang)必(bi)須(xu)配(pei)備(bei)能(neng)夠(gou)全(quan)自(zi)動(dong)調(tiao)節(jie)其(qi)照(zhao)射(she)高(gao)度(du)的(de)係(xi)統(tong)，也(ye)可(ke)稱(cheng)之(zhi)為(wei)前(qian)照(zhao)燈(deng)水(shui)平(ping)自(zi)動(dong)調(tiao)光(guang)係(xi)統(tong)。該(gai)係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)時(shi)，會(hui)根(gen)據(ju)車(che)輛(liang)負(fu)載(zai)的(de)變(bian)化(hua)自(zi)動(dong)調(tiao)整(zheng)HID前燈的投射俯仰角度，確保其投射高度在合適的範圍內

，既達到良好的照明效果，又不會對迎麵車輛的司機造成眩目。

係統總體方案設計

如圖1所示

，係統可分為三個部分，即車身高度傳感器、中央控製單元和驅動執行單元。係統運作情況如下：該係統的主 MCU(MC68HC908GZ60)采(cai)集(ji)車(che)身(shen)前(qian)後(hou)軸(zhou)高(gao)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)信(xin)號(hao)，經(jing)運(yun)算(suan)後(hou)發(fa)出(chu)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)分(fen)別(bie)給(gei)左(zuo)右(you)前(qian)照(zhao)燈(deng)的(de)水(shui)平(ping)調(tiao)光(guang)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)，指(zhi)示(shi)電(dian)機(ji)轉(zhuan)動(dong)到(dao)指(zhi)定(ding)位(wei)置(zhi)
，完(wan)成(cheng)自(zi)動(dong)調(tiao)光(guang)。

圖1 前照燈自動調光係統方案設計

係統硬件設計

車身高度傳感器

該係統的主要原理是利用測定車內兩個基準點(約前
、後軸位置)到地麵的距離差得出車輛的傾斜角度信號
，從而進行水平調節。可選擇光電編碼式的車高傳感器
，把車身高度的變化(懸架變形量的變化)變換成傳感器軸的旋轉
，將檢測出的旋轉角度信號轉變為電壓信號輸入MCU。實驗中，車身高度傳感器在車左前輪和左後輪內側各裝一個。

中央控製單元

係統中央控製單元采用飛思卡爾(Freescale)公司生產的MC68HC908GZ60芯片為主MCU，配合其他必要元件組成控製單元電路。該芯片主要特性有：8位HC08型CPU
，開發資源豐富，兼容性好；片載60KB Flash EEPROM，2KB RAM
；24通道A/D轉換模塊
，10位精度。

此外，選擇飛思卡爾MC33399芯片與核心MCU通過SCI口相連
，作為LIN總線收發器。該芯片最多可以驅動16個節點。

之所以選擇LIN總線
，是因為它已經是車用總線中較為普及的一種
，它的優點是芯片價格低廉，性價比高。LIN總線信號傳輸速率可達 19.2kbps
，一般用在對汽車安全性要求不高的控製場合，例如電控門窗、車燈開關控製等。

LIN總線主節點電路原理圖如圖2所示。

圖2 LIN總線主節點電路原理圖

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驅動執行單元

驅動執行單元，主要是通過獲取LIN總線上的信號，來控製步進電機轉動，從而帶動前照燈反光板沿垂直方向轉動
，完成水平調光。

此處選擇了美國AMI半導體公司的AMIS-30623步進電機控製芯片。該芯片屬高集成度芯片
，內建了電源模塊
、控製器、LIN總線收發器和步進電機驅動。其主要特性有：最高峰值電流輸出達800mA；提供最高達16細分數的步進電機驅動
；內建加減速算法
；完全兼容LIN1.3規範。

由於AMIS-30623芯片本身不可重新編程，一切操作均通過LIN總線調用其內部函數來完成，所以使用起來十分簡便。內建的加減速算法對於控製步進電機變速運動非常有效。

LIN總線從節點電路原理圖如圖3所示。

圖3 LIN總線從節點電路原理圖

係統軟件設計

軟件方麵
，采用1ms定ding時shi中zhong斷duan采cai集ji，每mei次ci中zhong斷duan到dao來lai時shi采cai取qu一yi組zu傳chuan感gan器qi輸shu出chu的de電dian壓ya值zhi。經jing過guo預yu判pan斷duan後hou
，將jiang有you效xiao數shu據ju保bao留liu，帶dai入ru公gong式shi計ji算suan，得de出chu需xu要yao步bu進jin電dian機ji轉zhuan動dong到dao的de目mu標biao位wei置zhi。通tong過guoLIN總線向相應的AMIS-30623芯片發送信號，控製步進電機按加速—勻速—減速的方式平穩運動到相應位置。該程序在 Freescale CodeWarrior 5.7.0環境下編譯通過。主程序流程如圖４所示。

圖4 係統主程序流程圖

實驗結果

weileyanzhenggaixitongdedongtaitiaoguangxingneng
，zaishiyanshihuanjingxiadajianleyigenenggoumonicheshenfuyangyundongdeshiyanpingtai。shiyanguochengzhong
，kongzhipingtaibenshenanyidingfuduzuofuyangyundong，cedetiaoguangxitongjieyuexiangyingshijianyue420ms
，調整時間小於1s，穩態誤差約0.035°，滿足了動態自動調光的基本要求。