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)到地面的距离差得出车辆的倾斜角度信号，从而进行水平调节。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)公司生产的MC68HC908GZ60芯片为主MCU，配合其他必要元件组成控制单元电路。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60KB Flash EEPROM，2KB RAM；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，一般用在对汽车安全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2 LIN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总线上的信号，来控制步进电机转动，从而带动前照灯反光板沿垂直方向转动，完成水平调光。

      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：最高峰值电流输出达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规范。

      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，所以使用起来十分简便。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3  LIN总线从节点电路原理图

      系统软件设计

      软件方面，采用1ms定时中断采集，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，将有效数据保留，带入公式计算，得出需要步进电机转动到的目标位置。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Freescale CodeWarrior 5.7.0环境下编译通过。主程序流程如图４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能够模拟车身俯仰运动的实验平台。实验过程中，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°，满足了动态自动调光的基本要求。

      结语

      该系统实现了对汽车前照灯自动调光的基本功能，为进一步开发更为复杂的自适应前照灯系统(Adaptive Frontlighting System)奠定了基础。