基于51单片机汽车自动照明灯超声波光敏远近光灯设计_电路方案

1 系统功能介绍

本设计基于51单片机 STC 89C52，构建了一套汽车自动照明灯控制系统。系统集成了光敏电阻光照检测、超声波距离测量、手动与自动模式切换、远近光灯控制等功能，旨在实现白天关闭灯光、夜间自动开启远光灯，并根据前方障碍物距离自动切换近光灯和远光灯，保障驾驶安全，同时支持手动控制远近光灯。

系统主要功能包括：

通过光敏电阻检测环境光照强度，白天灯光关闭，夜晚自动开启远光灯，光照阈值可调节。
支持自动模式和手动模式两种控制方式，通过拨动开关切换，且有指示灯显示当前模式。
自动模式下，利用超声波模块检测前方障碍物距离，距离小于30cm自动切换近光灯，超过30cm切换远光灯。
手动模式下，支持按键控制远光灯与近光灯的切换。
系统通过4颗高亮白色LED模拟汽车灯光，黄绿LED作为模式指示灯，便于用户判断当前状态。

2 系统电路设计

2.1 单片机最小系统电路

本系统核心采用STC89C52单片机，配置如下：

晶振电路：连接12MHz晶振与两个30pF电容，提供稳定的时钟信号。
复位电路：包括一个复位按键和上拉电阻，支持手动复位和上电自动复位。
电源电路：采用5V稳压电源模块，保证单片机及外设正常供电。

单片机负责采集传感器数据、处理逻辑及控制灯光和指示灯。

2.2 光照检测模块（光敏电阻电路）

该模块由光敏电阻（LDR）与电位器组成分压电路，将光照强度转换为电压信号输入单片机的ADC口。通过调整电位器，用户可设置光照强度阈值，灵敏度调节方便。

主要组成：

光敏电阻：根据环境光强改变电阻值。
电位器：调节检测阈值。
运放/缓冲电路（如有）：提升信号稳定性。

系统通过单片机ADC采集此电压值，判断是否进入夜晚模式。

2.3 超声波测距模块（HC-SR04）

HC-SR04超声波模块用于测量前方物体距离，核心结构包括：

发射器：发送40kHz超声波脉冲。
接收器：接收反射波。
控制引脚：Trig触发测距，Echo接收返回脉冲。

通过测量Echo脉冲宽度计算距离。单片机通过IO口控制Trig引脚，测量Echo脉冲时间，实现距离测量。

2.4 LED灯控制电路

远光灯与近光灯均由两颗白色高亮LED组成，共4颗白灯模拟。
采用单片机IO口直接驱动或通过三极管开关控制LED通断。
黄绿LED用于指示当前系统模式（自动或手动），其中黄灯亮表示自动模式，绿灯亮表示手动模式。

2.5 模式选择拨动开关及按键电路

拨动开关用于切换自动/手动模式，开关信号通过IO口读取，切换时对应指示灯点亮。
手动模式下，两个独立按键用于切换远光灯与近光灯。
按键采用上拉电阻设计，结合软件去抖动。

2.6 电源电路

系统统一采用5V直流电源，供单片机及传感器、LED使用。电源设计考虑滤波与抗干扰，保证系统稳定运行。

3 程序设计

3.1 系统初始化

系统启动时完成：

初始化单片机IO口，设置光敏电阻ADC输入、超声波控制IO、LED灯控制端口、按键和开关输入端口。
初始化定时器，用于超声波脉冲计时和按键消抖。
默认设置为自动模式，点亮对应指示灯。

void System_Init(void) {
    ADC_Init();
    LED_Init();
    Ultrasonic_Init();
    Key_Init();
    Mode_Switch_Init();
    Timer_Init();
    Set_Auto_Mode();
}

3.2 光照检测与判断

读取ADC采集的光敏电阻电压值，与预设阈值比较。光照强度高于阈值，判定为白天，关闭灯；低于阈值，判定为夜晚，进入自动远光灯模式。

#define LIGHT_THRESHOLD  500  // 示例阈值

unsigned int Read_Light(void) {
    return ADC_Read(LDR_CHANNEL);
}

bit Is_Night(void) {
    if(Read_Light() < LIGHT_THRESHOLD) return 1;
    else return 0;
}

3.3 超声波测距功能

通过控制Trig引脚发出10us脉冲，等待Echo引脚响应，通过计时计算距离。

#define SOUND_SPEED  340   // m/s

unsigned int Measure_Distance(void) {
    unsigned int pulse_width;
    unsigned int distance_cm;
    
    Trig = 1;
    delay_us(10);
    Trig = 0;
    
    pulse_width = Get_Echo_Pulse_Width();
    distance_cm = (pulse_width * SOUND_SPEED) / (2 * 10000); // 计算距离cm
    
    return distance_cm;
}

3.4 自动模式远近光灯切换

自动模式下：

先检测是否为夜晚（光敏电阻判定）
若夜晚，打开远光灯
测量距离，距离小于30cm时切换为近光灯；超过30cm切换为远光灯。

void Auto_Light_Control(void) {
    if(Is_Night()) {
        unsigned int dist = Measure_Distance();
        if(dist < 30) {
            Close_Far_Light();
            Open_Near_Light();
        } else {
            Open_Far_Light();
            Close_Near_Light();
        }
    } else {
        Close_Far_Light();
        Close_Near_Light();
    }
}

3.5 手动模式控制

手动模式时：

按键1切换为远光灯
按键2切换为近光灯
根据按键状态控制LED灯的开关。

void Manual_Light_Control(void) {
    if(Key1_Pressed()) {
        Open_Far_Light();
        Close_Near_Light();
    }
    if(Key2_Pressed()) {
        Close_Far_Light();
        Open_Near_Light();
    }
}

3.6 模式切换处理

通过拨动开关检测模式，切换自动或手动模式，同时点亮对应的指示灯。

void Mode_Switch_Handler(void) {
    if(Switch == AUTO_MODE) {
        Set_Auto_Mode();
    } else {
        Set_Manual_Mode();
    }
}

void Set_Auto_Mode(void) {
    Auto_Mode = 1;
    LED_Auto_On();
    LED_Manual_Off();
}

void Set_Manual_Mode(void) {
    Auto_Mode = 0;
    LED_Auto_Off();
    LED_Manual_On();
}

3.7 主循环程序

主循环检测模式，执行对应灯光控制。

void main(void) {
    System_Init();
    while(1) {
        Mode_Switch_Handler();
        if(Auto_Mode) {
            Auto_Light_Control();
        } else {
            Manual_Light_Control();
        }
        delay_ms(100);
    }
}

4 总结

本系统利用STC89C52单片机结合光敏电阻和超声波传感器，实现了汽车照明灯光的智能控制。通过光照传感实现昼夜自动判断，通过超声波传感实现前方障碍物距离检测，自动调节远近光灯，提升驾驶安全性。同时系统支持手动模式，满足驾驶者个性化需求。系统结构简洁，功能实用，具有良好的稳定性和扩展性，适合在智能汽车辅助驾驶领域应用。

基于51单片机汽车自动照明灯超声波光敏远近光灯设计