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基于51单片机汽车自动照明灯超声波光敏远近光灯设计

news 2025/8/18 12:16:31

1 系统功能介绍

本设计基于 STC89C52 单片机，利用光敏电阻模块和超声波模块实现了 汽车自动照明灯智能控制系统，并通过 LED 灯模拟车灯 来展示远近光灯的自动切换效果。

整个系统由 光照检测电路（光敏电阻）+ 超声波 HC-SR04 测距模块 + 高亮白色 LED 远近光灯 + 模式指示灯电路 + 拨动开关选择电路 + 按键手动控制电路 + 电源电路 组成。

主要功能如下：

光照检测功能：通过光敏电阻检测环境光强度，在白天光照强时关闭车灯；在夜间光照弱时自动开启远光灯，光照阈值可通过电位器调节。
模式切换功能：系统有 自动模式 和 手动模式，模式通过拨动开关选择，并有指示灯显示当前模式。
自动模式逻辑：
- 在夜间光照不足时车灯开启；
- 当超声波检测到前方距离小于 30cm 时，远光灯切换为近光灯；
- 当距离超过 30cm 时，近光灯自动切换回远光灯。
手动模式逻辑：
- 用户通过按键自由切换远光灯和近光灯；
- 模式切换灵活，便于应对复杂路况。

该系统可以有效提升车辆行驶安全性，模拟真实车辆远近光灯自动切换功能，同时结合模式切换满足用户多样化需求。

2 系统电路设计

2.1 单片机最小系统

STC89C52 单片机作为核心控制模块，负责传感器数据采集、逻辑运算、模式切换与 LED 控制。

主要作用：
1. 采集光敏电阻模块的电压信号，判断环境光强；
2. 采集 HC-SR04 超声波模块的测距数据，判断前方障碍物距离；
3. 根据模式选择和输入信号，控制远近光灯 LED 的亮灭；
4. 控制模式指示灯的点亮状态。
关键部分：晶振电路、复位电路、电源稳压电路，保证单片机稳定工作。

2.2 光照检测电路（光敏电阻）

基本原理：光敏电阻在光照强时电阻减小，光照弱时电阻增大。
设计方案：光敏电阻与电阻分压电路相连，输出电压随光强变化，通过单片机 ADC 口或模块比较器输入进行光照强度判断。
功能：
- 白天光照强 → 输出电压高 → 灯关闭；
- 夜晚光照弱 → 输出电压低 → 自动点亮远光灯。
阈值调节：通过电位器调节分压点，可以设定光照强弱判断的临界值。

2.3 超声波测距电路（HC-SR04）

模块原理：通过发射超声波信号并接收回波，利用时间差计算与前方障碍物的距离。
作用：
- 距离 < 30cm → 远光灯切换为近光灯，避免强光干扰前方车辆或物体；
- 距离 ≥ 30cm → 切换回远光灯，保证照明范围。
接口：
- Trig → 触发引脚（输出短脉冲）；
- Echo → 接收回波引脚（输入，计算时间差）。

2.4 远近光灯 LED 电路

设计思路：
- 使用 高亮白色 LED 灯 模拟汽车前照灯；
- 远光灯：LED 全功率点亮；
- 近光灯：部分 LED 点亮或采用 PWM 降低亮度，模拟近光效果。
控制方式：通过单片机 I/O 口控制三极管或 MOS 管驱动 LED。

2.5 模式选择与指示灯电路

拨动开关：
- ON → 自动模式；
- OFF → 手动模式。
指示灯：
- 黄灯亮 → 自动模式；
- 绿灯亮 → 手动模式。

2.6 按键输入电路

功能：手动模式下用户通过按键选择远近光灯。
逻辑：
- 按键 1：切换到远光；
- 按键 2：切换到近光。

2.7 电源电路

电源设计：采用 +5V 稳压电路为单片机、超声波模块、LED 提供电源；
要求：电源稳定，电流充足，避免灯光工作时电源波动导致系统异常。

3 程序设计

3.1 主程序框架

#include <reg52.h>
#include "lcd.h"
#include "ultrasonic.h"
#include "light.h"
#include "key.h"
#include "relay.h"sbit MODE_SW = P3^0;  //模式开关
sbit LED_AUTO = P3^1; //自动模式指示灯
sbit LED_MANU = P3^2; //手动模式指示灯float distance = 0;
unsigned char light_level = 0; //光照强度
bit mode_auto = 1; //默认自动模式void main()
{while(1){mode_auto = MODE_SW; //读取模式if(mode_auto){LED_AUTO = 0;LED_MANU = 1;Auto_Mode();}else{LED_AUTO = 1;LED_MANU = 0;Manual_Mode();}}
}

3.2 自动模式程序

void Auto_Mode(void)
{light_level = Light_Read(); //读取光照强度if(light_level < 50) //光照不足，夜间{distance = Ultrasonic_Read(); //读取超声波距离if(distance < 30){Near_Light_On();Far_Light_Off();}else{Far_Light_On();Near_Light_Off();}}else //白天，灯关闭{Far_Light_Off();Near_Light_Off();}
}

3.3 手动模式程序

void Manual_Mode(void)
{if(Key1_Pressed()){Far_Light_On();Near_Light_Off();}if(Key2_Pressed()){Near_Light_On();Far_Light_Off();}
}

3.4 光照检测程序

unsigned char Light_Read(void)
{unsigned int adc_value;adc_value = ADC_Read(0); //读取ADC0通道return (adc_value >> 2); //返回0~255范围光照值
}

3.5 超声波测距程序

float Ultrasonic_Read(void)
{unsigned int time = 0;float distance = 0;TRIG = 1;Delay10us();TRIG = 0;while(!ECHO);  //等待高电平while(ECHO) time++; //计算高电平时间distance = (time * 0.017); //转换为cmreturn distance;
}

3.6 灯光控制程序

void Far_Light_On(void)
{P2 = 0x0F; //点亮远光LED
}void Far_Light_Off(void)
{P2 &= 0xF0;
}void Near_Light_On(void)
{P2 = 0x03; //点亮近光LED
}void Near_Light_Off(void)
{P2 &= 0xFC;
}