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1、基于LIN总线的汽车HID前照灯自动调光系统hanjuan导语：针对汽车HID前照灯对自动调光的需求，本文设计了一套基于LIN总线的前照灯自动调光系统。摘要：针对汽车HID前照灯对自动调光的需求，本文设计了一套基于LIN总线的前照灯自动调光系统。介绍了系统的总体设计方案、硬件组成和软件设计根本思想，并给出了软件编程的根本框架。关键词：前照灯；自动调光；LIN总线；步进电机控制HID是高压气体放电灯HighIntensityDischarge的缩写，可以称为重金属灯或氙气大灯。与传统卤素灯泡相比，HID有亮度高、寿命长、省电等优点。正是由于HID具有高亮度的特点，假如使用时照射高度调节不当，在会
2、车时将会对迎面来车的司机造成强烈的眩目，产生平安隐患。为了标准HID前照灯的市场，结合国欧洲经济委员会UnitedNationsEconomicCommissionforEurope在ECE-R48条款中明确规定：装备HID前照灯的车辆必须装备可以全自动调节其照射高度的系统，可以称之为前照灯程度自动调光系统。该系统工作时，会根据车辆负载的变化自动调整HID前灯的投射俯仰角度，确保其投射高度在适宜的范围内，既到达良好的照明效果，又不会对迎面车辆的司机造成眩目。系统总体方案设计如图1所示，系统可分为三个局部，即车身高度传感器、中央控制单元和驱动执行单元。系统运作情况如下：该系统的主MCUMC68H
3、C908GZ60收集车身前后轴高度传感器的信号，经运算后发出控制信号分别给左右前照灯的程度调光步进电机，指示电机转动到指定位置，完成自动调光。系统硬件设计车身高度传感器该系统的主要原理是利用测定车内两个基准点约前、后轴位置到地面的间隔差得出车辆的倾斜角度信号，进而进展程度调节。可选择光电编码式的车高传感器，把车身高度的变化悬架变形量的变化变换成传感器轴的旋转，将检测出的旋转角度信号转变为电压信号输入MCU。实验中，车身高度传感器在车左前轮和左后轮内侧各装一个。中央控制单元系统中央控制单元采用飞思卡尔Freescale公司消费的MC68HC908GZ60芯片为主MCU，配合其他必要元件组成控制单
4、元电路。该芯片主要特性有：8位HC08型CPU，开发资源丰富，兼容性好；片载60KBFlashEEPROM，2KBRAM；24通道A/D转换模块，10位精度。此外，选择飞思卡尔MC33399芯片与核心MCU通过SCI口相连，作为LIN总线收发器。该芯片最多可以驱动16个节点。之所以选择LIN总线，是因为它已经是车用总线中较为普及的一种，它的优点是芯片价格低廉，性价比高。LIN总线信号传输速率可达19.2kbps，一般用在对汽车平安性要求不高的控制场合，例如电控门窗、车灯开关控制等。LIN总线主节点电路原理图如图2所示。图2LIN总线主节点电路原理图驱动执行单元驱动执行单元，主要是通过获取LIN
5、总线上的信号，来控制步进电机转动，进而带动前照灯反光板沿垂直方向转动，完成程度调光。此处选择了美国AMI半导体公司的AMIS-30623步进电机控制芯片。该芯片属高集成度芯片，内建了电源模块、控制器、LIN总线收发器和步进电机驱动。其主要特性有：最顶峰值电流输出达800mA；提供最高达16细分数的步进电机驱动；内建加减速算法；完全兼容LIN1.3标准。由于AMIS-30623芯片本身不可重新编程，一切操作均通过LIN总线调用其内部函数来完成，所以使用起来特别简便。内建的加减速算法对于控制步进电机变速运动非常有效。LIN总线从节点电路原理图如图3所示。图3LIN总线从节点电路原理图系统软件设计软
6、件方面，采用1ms定时中断收集，每次中断到来时采取一组传感器输出的电压值。经过预判断后，将有效数据保存，带入公式计算，得出需要步进电机转动到的目的位置。通过LIN总线向相应的AMIS-30623芯片发送信号，控制步进电机按加速匀速减速的方式平稳运动到相应位置。该程序在FreescaleCodeWarrior5.7.0环境下编译通过。主程序流程如图所示。图4系统主程序流程图实验结果为了验证该系统的动态调光性能，在实验室环境下搭建了一个可以模拟车身俯仰运动的实验平台。实验经过中，控制平台本身按一定幅度作俯仰运动，测得调光系统阶跃响应时间约420ms，调整时间小于1s，稳态误差约0.035，知足了动态自动调光的根本要求。该系统实现了对汽车前照灯自动调光的根本功能，为进一步开发更为复杂的自适应前照灯系统AdaptiveFrontlightingSystem奠定了根底。此外，该系统实际上是一套基于LIN总线和单片机的小功率步进电机控制系统。LIN总线作为一种本钱低廉、有较强容错性的局域总线，在汽车和工业控制等环境中正得到越来越广泛地应用。该系统易开发、易维护、本钱低廉，可最多添加至16个子节点，增减节点前后软件方面完全兼容，无需重新编程。因此，该设计方案在小功率步进电机控制领域具有一定的推广价值。