苏宇锋 SU Yu-feng 刘鑫爽 LIU Xin-shuang

摘要：目前，相当部分汽车的照明灯系统所采用的电源是常电源，这种系统在驾驶员停车关闭点火开关后还会继续点亮，如不能及时发现，导致汽车照明系统的大灯、小灯或顶灯（阅读灯）会持续点亮，时间过长更会造成蓄电池能量耗尽，对车辆再次启动造成影响，甚至无法启动车辆。针对此部分汽车的技术缺陷，笔者设计、开发了一个由单片机控制的系统，能监测汽车的室内和室外照明灯的状态，在驾驶员下车忘记关灯的情况下会控制车灯熄灭，使汽车蓄电池不至于被耗尽，起到了保护作用。

Abstract： At present， the lighting system of quite a few cars uses constant power supply， which will continue to light up after the driver stops and turns off the ignition switch. If it is not found in time， the headlights， small lights or overhead lights （reading lights） of the car lighting system will continue to light up. If the time is too long， the battery energy will be exhausted， which will affect the restart of the car， and even make it impossible to start the car. In view of the technical defects of this part of the car， the author designed and developed a system controlled by a single chip microcomputer， which can monitor the status of indoor and outdoor lights of the car， and control the lights to go out when the driver forgets to turn off the lights when getting off the car， so that the battery of the car will not be exhausted and play a protective role.

關键词：智能;熄灯;保护;系统;开发

Key words： intelligence;lights off;protection;system;development

中图分类号：U472.43                  文献标识码：A                文章编号：1674-957X（2021）22-0011-02

1  汽车智能熄灯保护系统设计总体思路

根据统计调查因忘记关闭汽车照明灯或顶灯（包括阅读灯）导致蓄电池电量被耗尽的现象经常发生。后经笔者调查发现，市场上相当部分的车型都存在这样的技术缺陷。原因是它们的室外或室内照明系统所用的电源是常电，因而在驾驶员关闭点火开关后照明灯仍然不会关闭，这往往会导致一些像笔者一样粗心的驾驶员出现上述问题，给驾驶员的用车带来不便。为此，笔者针对这部分汽车现有技术缺陷设计一套系统，对汽车原有的技术功能进行补充。系统通过单片机对汽车照明系统进行监测和控制，利用单片机控制系统实现驾驶员停车后准确判断照明系统的照明灯或顶灯（阅读灯）是否还存在点亮的情况，并能通过单片机微机系统控制常闭继电器工作，自动切断照明系统电路，实现自动熄灯功能，保护汽车蓄电池电能不被消耗。所设计的系统包括用于控制系统工作的软件和硬件两个系统，在这里仅对硬件部分，也就是系统的组成部件和相关连接电路部分进行介绍。

2  控制系统组件设计方案

本系统的基本技术方案如下：系统主要包括单片机芯片部分电路、信号采集电路、系统电源电路和用于控制常闭继电器的驱动电路组成，用单片机控制整个系统工作。单片机监测的信号包括：①汽车点火开关ACC档信号，在点火开关ACC档电源输出端采集。②汽车示宽灯（小灯）的电源状态信号，在示宽灯（小灯）的电源线处采集。③汽车顶灯（阅读灯）的电源状态信号，在顶灯（阅读灯）的电源线处采集。单片机在接收到输入信号后进行处理，由相关程序加以判断，并留出30秒的容错时间（此时段驾驶员可能会发现并纠错），在满足条件后控制常闭继电器进行工作，常闭继电器切断汽车照明信号或电源，使所有车灯熄灭。所用的继电器串联在需要控制的照明系统的信号电路或电源线路中，因其是常闭继电器，所以在本系统判断出工作条件不满足的情况下，照明系统仍能正常工作，不受任何影响。以下是本系统的电路原理简介。

2.1 主芯片电路设计  这部分包括单片机（MC9S12XS128）U1和下载器U4电路：如图1所示，单片机U1通过41#（mcu_in1）脚接收示宽灯（小灯）照明开关控制信号、42#（mcu_in1）接收顶灯（阅读灯）的电源信号，17#（mcu_in3）脚接收点火开关ACC档的电源监测信号，通过单片机内置程序进行判断后，由16#（hs side1）脚输出信号到继电器驱动单元U2的3#（hs side1），或者由19#（hs side2）脚输出信号到继电器驱动单元U2的5#（hs side2），继电器驱动单元U2接收信号后用于分别控制2个常闭继电器工作。

下载器U4与单片机单元U1连接，用于将编写好的控制程序下载到单片机中。此部分电路比较简单。

2.2 电压转换电路设计  用于监测原车上的示宽灯（小灯）、顶灯（阅读灯）和点火开关ACC档状态，所监测信号降压后输入单片机。light1_key与原车的示宽灯（小灯）的电源线连接，经降压模块后由mcu_in1端输出并送至单片机（与单片机的41#脚连接），用于监测汽车上的示宽灯（小灯）是否处于点亮状态，如果输出电压为高电平（5V），则原车的示宽灯（小灯）处于开启状态，否则为示宽灯（小灯）处于关闭状态; light2_key与原车的顶灯（阅读灯）的电源线连接，经降压模块后由mcu_in2端输出并送至单片机（与单片机U1的42#脚连接），用于监测汽车上的顶灯（阅读灯）是否处于点亮状态，如果输出电压为高电平（5V），则为汽车的顶灯（阅读灯）处于开启状态，否则为该灯具处于关闭状态;IG_key与原车上点火开关的ACC档输出电源线连接，經降压模块后由mcu_in3端输出并送至单片机（与单片机U1的17#脚连接），用于监测点火开关是否处于关闭状态，如果输出电位为低电位（0V），则点火开关已处于关闭状态，否则为点火开关处于开启状态。单片机系统对于驾驶员是否为忘记关灯时的判断逻辑如下：当单片机U1的17#脚接收到的信号为低电位，但41#和42#所接收到的信号任一为高电位或都为高电位，在留出30秒的容错时间后，即判断为驾驶员忘记在停车熄火后忘记关闭上述灯具。

2.3 驱动电路设计  采用高边驱动控制模块U2（BTS724G），它的工作原理是，当3#引脚是高电平，则18号引脚输出引脚VBB的电压即+12V，同理当5#引脚是高电平，则17号引脚输出12V。当单片机U1的41#脚即用于接收单片机在接收到示宽灯忘记关闭时输出的控制信号当为高电平时，在程序中将U1的16#引脚置高，而16#引脚连接的是U2的3#引脚），则可以控制U2的18#（out1）输出12V工作电压，控制常闭继电器（此继电器串联于照明系统开关的搭铁线上）工作，从而通过断开照明开关搭铁线的方式切断照明系统开关的控制信号，使汽车示宽灯（包括汽车大灯）熄灭。同理，U1的42#引脚用于接收顶灯忘记关闭时输出的控制信号，当其为高电平时，在程序中将U1的19#引脚置高，而19#引脚连接的是U2的5#引脚），则可以控制U2的17#（out2）输出12V工作电压，控制顶灯的常闭继电器工作，从而通过断开顶灯电源线的方式切断照顶灯电源，使汽车顶灯在驾驶员忘记关灯时熄灭。

2.4 电源电路设计方案  图2所示是系统的电源电路，降压模块U3的1#引脚通过开关S2与原车上的12V常电源连接，经U6降压后从3#引脚输出，点亮电源指示灯LED1，同时为系统提供5V的工作电源VCC。

综上所述，本系统工作原理可概括如下：在点火开关关闭后，单片机U1在接收到17#（mcu_in3）为低电位（0V），41# （mcu_in1）和42#（mcu_in2）任一引脚或同时输入为高电位（5V）时（此时意味着汽车前照灯中的小灯或大灯点亮，或者汽车的顶灯或阅读灯忘记关闭），系统在留出30秒的容错时间后，单片机U1分别从16#引脚和19#引脚输出控制信号至继电器驱动单元U2的3#和5#引脚，此时U2分别从17#和18#引脚输出12V工作电压到两个常闭继电器的线圈输入端，分别控制两个常闭继电器工作，进而分别切断示宽灯（小灯）断照明信号和阅读灯（顶灯）电源，避免这些照明灯具长时间点亮而耗尽蓄电池电量。当驾驶员下一次打开点火开关时，因单片机U1的17#（mcu_in3）脚为高电位，逻辑条件不符合，系统不控制两个继电器工作，则原车上的照明系统不受影响，可正常工作。在本系统中，单片机U1对系统进行控制的相关程序，需要另外编写，在此不作叙述。

3  结束语

作为一个汽车嵌入式的控制系统，本系统也有一定的局限性，一方面在安装时需要具有一定的专业知识才能保证系统电路与原车电路的正确连接。另一方面，在进行电路连接时，需要对原车的电路造成一定的影响。但本系统电路简单、成本低廉且易于实现，所以具有很强的实用意义。

参考文献：

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