Разработка микроконтроллерной системы автоматической регулировки фар

Автор: Пользователь скрыл имя, 30 Августа 2011 в 23:37, дипломная работа

Описание работы

Целью дипломной работы является разработка такой микроконтроллерной системы автоматической регулировки фар, которая обеспечит адаптацию света фар в соответствии с условиями движения автомобиля, к которым следует отнести – скорость движения, направление движения, положение кузова автомобиля относительно земли.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

– рассмотреть особенности существующих современных систем и провести их сравнительный анализ;

– определить структуру системы в соответствии с заданием;

– разработать общий алгоритм работы системы;

– разработать алгоритмы обработки сигналов датчиков;

– разработать алгоритмы косвенных измерений скорости по положениям кузова автомобиля;

– выбрать базовый микропроцессорный комплект и элементную базу разрабатываемого устройства;

– разработать схему электрическую принципиальную устройства;

– рассчитать соотношения затрат и прибыли;

– выбрать метод для определения безубыточности реализации системы, в которой наступает окупаемость издержек и есть прибыль;

– провести системный анализ опасных и вредных;

– определить мероприятия по безопасности;

– разработать дерево отказов.

Содержание

Введение……………………………………………………………………………6

1 Обзор по теме и определение структуры системы……………………………8

1.1 Общие сведения………………………………………………………………..8

1.2 Обзор современных датчиков, микроконтроллеров и других устройств..10

1.3 Определение структуры системы…………………………………………….18

2 Алгоритмы работы системы……………………………………………………..21

2.1 Основной алгоритм работы системы…………………………………………21

2.2 Алгоритмы обработки сигналов датчиков…………………………………..25

2.3 Алгоритм оценивания скорости по показаниям положений………………..26

3 Разработка схемы электрической принципиальной……………………………30

3.1 Выбор микроконтроллерного комплекта……………………………………30

3.2 Выбор датчика угла поворота рулевого колеса……………………………..38

3.3 Выбор датчиков углов поворота фар…………………………………………40

3.4 Выбор датчиков углов положения кузова…………………………………….40

3.5 Выбор датчика скорости……………………………………………………….43

3.6 Синтез принципиальной схемы………………………………………………..44

3.7 Программа генерации ШИМ сигнала………………………………………..49

4 Технико-экономическое обоснование работы…………………………………52

4.1 Анализ соотношения затрат и прибыли………………………………………52

4.2 Графический метод CVP-анализа……………………………………………..56

5 Безопасность и экологичность …….………………………………………….59

5.1 Системный анализ опасных и вредных факторов………………………….59

5.2 Разработка мероприятий по безопасности…………………………………..61

5.3 Технические мероприятия……………………………………………………62

5.4 Пожарная безопасность………………………………………………………63

5.5 Защита окружающей природной среды…………………………………….66

Заключение…………………………………………………………………………69

Список литературы………………………………………………………………..71

Приложение А. Список используемых сокращений…………………………….

Работа содержит 1 файл

4 диплом.doc

— 1.49 Мб (Скачать)

       УДК  621.316.541.1 – 181.48:629.113

       Аннотация 
 

       В проекте представлена краткая характеристика микроконтроллерной системы автоматической регулировки фар. Разработаны функциональная, электрическая схемы на базе микроконтроллера Atmega 128 и выбрано оборудование. Выбрано устройство  питания, элементы  и датчики системы.

         В экономической части определяется заработная плата персонала, себестоимость системы, а также определена точка безубыточности методом CVP-анализа. Рассматриваются вопросы по безопасности жизнедеятельности. 
 

       The summary 
 

       In the project the enterprise краткая характеристика complexes microcontroller control by Atmega 128 are developed  фар. Calculations of functional block, electrical diagram of automobile protected  system on the basis microcontroller control by Atmega 128 are developed  фар. Power supply as well as sensor system are considered.

       In an economic part the cost a wage fund of the personnel is defined price system and also calculation point capital by method CVP-analyze. Questions on safety of ability to live are considered.

 

        Содержание 

       Стр.

Введение……………………………………………………………………………6

1 Обзор  по теме и определение структуры  системы……………………………8

1.1 Общие  сведения………………………………………………………………..8

1.2 Обзор  современных датчиков, микроконтроллеров и других устройств..10

1.3 Определение  структуры системы…………………………………………….18

2 Алгоритмы работы системы……………………………………………………..21

2.1 Основной  алгоритм работы системы…………………………………………21

2.2 Алгоритмы  обработки сигналов датчиков…………………………………..25

2.3 Алгоритм оценивания скорости по показаниям положений………………..26

3 Разработка схемы электрической принципиальной……………………………30

3.1 Выбор  микроконтроллерного комплекта……………………………………30

3.2 Выбор датчика угла поворота рулевого колеса……………………………..38

3.3 Выбор датчиков углов поворота фар…………………………………………40

3.4 Выбор датчиков углов положения кузова…………………………………….40

3.5 Выбор  датчика скорости……………………………………………………….43

3.6 Синтез принципиальной схемы………………………………………………..44

3.7 Программа  генерации ШИМ сигнала………………………………………..49

4 Технико-экономическое обоснование работы…………………………………52

4.1 Анализ соотношения затрат и прибыли………………………………………52

4.2 Графический метод CVP-анализа……………………………………………..56

5 Безопасность и экологичность …….………………………………………….59

5.1 Системный анализ  опасных и вредных факторов………………………….59

5.2 Разработка мероприятий по безопасности…………………………………..61

5.3 Технические мероприятия……………………………………………………62

5.4 Пожарная безопасность………………………………………………………63

5.5 Защита окружающей природной среды…………………………………….66

Заключение…………………………………………………………………………69

Список  литературы………………………………………………………………..71

Приложение  А. Список используемых сокращений…………………………….73 

 

        Введение 
 

       Дипломная работа  на тему “Разработка микроконтроллерной системы автоматической регулировки фар” по  специальности  140607 ”Электрооборудование автомобилей и тракторов” выполнена на кафедре электротехники и мехатроники в соответствии с приказом  ректора ТТИ ЮФУ  №     от    .    .2010г.

       В настоящее время все большее  внимание производителями автомобилей  уделяется обеспечению безопасности движения. Развиваются системы пассивной и активной безопасности, системы сигнализации и предупреждения. В последнее время много внимания уделяется новым аспектам безопасности, в частности контролю состояния водителя, адаптации автомобиля к условиям движения.

На безопасность движения в ночное время суток существенное влияние оказывают условия освещенности дороги. Современные адаптивные системы освещения, позволяют поворачивать фары только в горизонтальной плоскости. При движении автомобиля по наклонной поверхности, на дорогах в горах необходимо поворачивать фары, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Современные микроконтроллеры позволяют выполнять регулировку фар автоматически без участия человека.

       Тема дипломной работы “Разработка микроконтроллерной системы автоматической регулировки фар”, актуальна и значима для настоящего времени, поскольку решает обозначенную проблему.

       Объектом  исследований является электрооборудование автомобиля.

       Предмет исследований микроконтроллерная система автоматической регулировки фар для освещения дорожного полотна движущимся автомобилем.

       Целью дипломной работы является разработка такой микроконтроллерной системы автоматической регулировки фар, которая обеспечит адаптацию света фар в соответствии с условиями движения автомобиля, к которым следует отнести – скорость движения, направление движения, положение кузова автомобиля относительно земли.

       Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

       – рассмотреть особенности существующих современных систем и провести их сравнительный анализ;

       – определить структуру системы в соответствии с заданием;

       – разработать общий алгоритм работы системы;

       – разработать алгоритмы обработки  сигналов датчиков;

       – разработать алгоритмы косвенных измерений скорости по положениям кузова автомобиля;

       – выбрать базовый микропроцессорный  комплект и элементную базу разрабатываемого устройства;

       – разработать схему электрическую принципиальную устройства;

       – рассчитать соотношения затрат и прибыли;

       – выбрать метод для определения  безубыточности реализации  системы, в которой наступает окупаемость издержек и есть прибыль;

         – провести системный анализ  опасных и вредных;

       – определить мероприятия по безопасности;

       – разработать дерево отказов.

       Научная новизна работы состоит в том, что разработаны общий алгоритм работы системы и алгоритмы обработки сигналов показаний датчиков в пределах технологических границ.

       Практическая  ценность работы состоит в том, что  разработанная микроконтроллерная система автоматической регулировки фар реализована на комплектующих элементах и составных частях,  выпускаемых промышленностью.

       Методическим  обеспечением разработки являются справочники, учебная, периодическая литература, ГОСТ, нормативные и законодательные положения, интернет  ресурсы и другие источники.

 

        1 Обзор по теме и определение структуры системы

       1.1 Общие сведения 
 

       В наше время современный автомобиль представляет собой сложную систему, оснащенную электронными и автоматическими системами, которые предназначены для улучшения динамики автомобиля, его экологичности, стабильности движения, комфорта водителя и пассажиров, безопасности.

       Качественное  освещение автомобилем дорожного полотна в темное время суток является одним из важнейших требований безопасности и должно соответствовать любой дорожной ситуации. Системы головного освещения автомобилей обязаны учитывать особые режимы освещения в городе, на развилках и перекрестках, сельской дороги и при разъезде со встречным транспортом и в соответствии с конкретной обстановкой изменять настройку фар, чтобы они, "прощупывали" будущую траекторию движения автомобиля.

       Попытки повернуть фары автомобиля вслед  за рулем люди начали предпринимать  сразу после появления самих  фар. Ведь это удобно – освещать ту часть дороги куда едешь. Однако механическая связь фар и руля не позволяла соотносить угол поворота лучей света со скоростью движения, и правила начала века "адаптивный" свет просто запрещали. Попытку возродить идею осуществила Cibie. В 1967г. Французы представили первый механизм динамической регулировки угла наклона фар, а через год на Citroen DS начали ставить поворотные фары дальнего света.

       Теперь  идея поворотного освещения возрождается на новом, "электронном", уровне. Самое  простое решение – дополнительная "боковая" лампочка, которая загорается при повороте руля или включенном "поворотнике" на скорости до 70км/ч.

       Следующая ступень – действительно поворотные фары. В них прожектор ближнего/дальнего света поворачивается с учетом скорости движения и угла поворота рулевого колеса. Поворотные фары с автоматическим управлением имеют режимы ближнего и дальнего света и постоянно корректируют свое положение в зависимости от скорости движения автомобиля. Другими словами, при движении на высокой скорости положение фар меняется быстрее, а при более медленном движении поворотный механизм снижает скорость поворота фар. В результате световой пучок фар распределяется в соответствии с изменением "сектора обзора" водителя при маневрах на любой скорости. Такими системами оснащаются, в наше время, большинство автомобилей, начиная от престижных и дорогих марок Mercedes, BMW, Lexus и заканчивая популярными автомобилями Opel.

       Подобные  системы открывают новую эру  в технологии освещения, давая возможность  использовать различные функции  фар и позволяя автоматически регулировать освещение к дорожной ситуации.

       Последнее поколение регулируемых фар связано  с использованием светодиодных ламп, которые включаются группами в зависимости  от режима движения автомобиля. Данное направление является наиболее перспективным. Однако поворотные фары также остаются актуальными, пока стоимость светодиодных ламп достаточно высока.

       Система автоматического управления светом является сегодня одним из важных направлений повышения комфорта и надёжности автомобильных систем. Актуальность данной тематики очевидна, поскольку в настоящее время развитие автомобильной бортовой электроники имеет колоссальные масштабы. Главной идеей такого развития является роль человека в управлении агрегатами автомобиля с целью снижения утомляемости водителя, повышения комфортабельности и безопасности.

       Согласно  последним данным федерального бюро статистики Российской Федерации, более 40 процентов автомобильных аварий со смертельным исходом происходят ночью, несмотря на то, что в это  время суток загруженность дорог на 80 процентов меньше, чем днем. И это неудивительно.  Визуально водитель воспринимает 90 процентов всей необходимой дорожной информации. Научные исследования показали, что этот показатель снижается до 4-процентного уровня в условиях плохой видимости в ночное время суток.  Адаптивная система головного освещения повышает безопасность в условиях плохой видимости, особенно осенью и зимой. Таким образом, применение новых фар позволяет взгляду водителя точно следовать траектории движения автомобиля в повороте и лучше концентрировать свое внимание на дороге. Поворотные фары с автоматическим управлением улучшают освещение дороги в направлении движения почти на 90 процентов.

       Очевидно, что существует острая необходимость  в создании устройств подобного типа, имеющих еще большую эффективность, поэтому целью данной работы является создание микроконтроллерной системы автоматической регулировки фар. 
 

       1.2 Обзор современных датчиков, микроконтроллеров и других устройств 
 

       Современной тенденцией является использование микроконтроллерной и микропроцессорной техники, которая обеспечивает быструю, точную и надежную обработку данных и гибкость за счет возможности программирования требуемых операций. Основным устройством микропроцессорной управляющей системы является программируемый однокристальный микроконтроллер, построенный на базе современной микропроцессорной техники, который обладает развитыми интерфейсами, позволяющими осуществлять не только обработку данных, но обмен информацией, считывание датчиков, передачу управляющих сигналов, связь с электронным блоком управления автомобиля.

Информация о работе Разработка микроконтроллерной системы автоматической регулировки фар