Разработка автомобильного инфракрасного прибора ночного видения на базе микроконтроллера PIC
С быстрым развитием автомобильного рынка и повышением осведомленности о безопасности люди предъявляют все более высокие требования к технологиям защиты автомобилей. Вскоре недостаток плохого эффекта становится одной из угроз безопасности вождения автомобиля. Что еще более серьезно, так это то, что при вождении в ночное время водителя обычно беспокоят огни встречного автомобиля, и он оказывается в мертвой зоне, что может привести к дорожно-транспортным происшествиям. Система ночного видения может помочь водителю ориентироваться в темноте, так что водитель может четко видеть окружающую среду как в светлых, так и в темных ситуациях. Таким образом, разработка автомобильной инфракрасной системы ночного видения с простой структурой, стабильной производительностью, хорошей надежностью и широкими возможностями применения имеет важные перспективы рыночного применения.
1 Общий дизайн системы
1) Принцип системы
В соответствии с различными принципами работы инфракрасные системы ночного видения делятся на пассивные инфракрасные системы ночного видения и активные инфракрасные системы ночного видения. Активная инфракрасная система ночного видения использует переносимый ею источник инфракрасного света для активного освещения цели, а объектив оптической системы принимает инфракрасное излучение, отраженное целью, и формирует инфракрасное изображение излучения цели на поверхности фотокатода трубка инфракрасного изображения. Трубка с изменением изображения выполняет спектральное преобразование и усиление яркости инфракрасного изображения цели и, наконец, отображает изображение цели в видимом свете на флуоресцентном экране, и человеческий глаз может наблюдать улучшенное изображение цели через окуляр. Учитывая долговечность использования, рациональность экономичности, универсальность прибора и т. д., большинство из них в качестве бортовой системы выбирают активную инфракрасную систему ночного видения.
В соответствии с функциональными задачами и требованиями к дизайну система в основном состоит из инфракрасного освещения, системы обработки видео и дисплея транспортного средства.
2) Аппаратный дизайн
(1) Выбор камеры
Видеокамера также называется головкой камеры или ПЗС. Он может преобразовывать свет в электрические заряды, хранить и передавать электрические заряды. Он также может снимать накопленные электрические заряды для изменения напряжения. Это идеальный элемент изображения. Принцип его работы следующий: свет, отраженный объектом камеры, распространяется на объектив, а затем фокусируется на ПЗС-чипе через объектив. ПЗС-матрица накапливает заряд, соответствующий интенсивности света, и после периодической разрядки генерирует электрический сигнал, представляющий собой изображение. После обработки фильтрацией и усилением через выходной разъем камеры выводится стандартный композитный видеосигнал. Здесь выберите камеру WAT-902H2 в качестве камеры. Он обладает такими преимуществами, как хороший эффект камеры, простота обслуживания и экономическая выгода.
(2) Конструкция части инфракрасного излучения
В качестве излучателя света выбран лазер дальнего инфракрасного диапазона. Это лазерный передатчик с хорошей монохроматичностью, концентрированным лучом, малыми размерами, длительным сроком службы и высокой эффективностью электрооптического преобразования. Он состоит из полупроводникового лазера с оптоволоконной связью, схемы возбуждения, схемы контроля температуры и линзы, формирующей луч. Основной частью является схема привода. В качестве микросхемы драйвера выбран DD312. Это одноканальная микросхема драйвера постоянного тока, специально разработанная для мощных светодиодов. Командный сигнал добавляется на разрешающий конец DD312 через оптопару для управления переключением лазера.
(3) Конструкция силового модуля
В системе дисплей, микроконтроллер, коммуникационная микросхема MAX487, ПЗС-камера и схема привода лазерного передатчика нуждаются в источнике питания. Среди них одночиповый микрокомпьютер и микросхема драйвера DD312 требуют относительно стабильного напряжения питания, небольшой пульсации и небольших электромагнитных помех. Модуль LM2576 используется для обеспечения регулируемого питания микроконтроллера и микросхемы драйвера DD312 (рис. 2). Чип MAX4877 имеет относительно высокое рабочее напряжение и относительно широкий диапазон, а для обеспечения его питания используется модуль преобразования питания NW1-05S05S.
(4) Конструкция системы управления
Два однокристальных микрокомпьютера, PIC16F877A и PIC16F876A, используются в качестве микросхем управления системой, а вся система управления также представляет собой небольшую систему передачи. Среди них однокристальный микрокомпьютер PIC16F877A используется в качестве начального конца системы передачи, отвечающей за сбор данных и кнопку «памяти»; Чип Max487 — это коммуникационный чип, отвечающий за прием и передачу сигналов. Однокристальный микрокомпьютер PIC 16F876A используется в качестве приемного конца системы передачи для управления вращением двигателя.
① Начальный конец
Ядром этой части является микроконтроллер PIC16F877A. Это 8-разрядный однокристальный микрокомпьютер производства корпорации Microchip в США. Он имеет уникальную структуру RISC, структуру шины Гарварда, в которой шина данных и шина команд разделены. Он подключает каждое оконечное устройство, отвечает на команду запроса, отправленную главным управляющим компьютером, и возвращает информацию о состоянии тестируемого устройства на главный управляющий компьютер. Порт ввода-вывода однокристального компьютера соединен с терминалом тестируемого оборудования для получения необходимой информации о состоянии. Схема разделена на три части: схема сбора данных (рис. 3), схема светодиодного дисплея и схема кнопки.
2 контакта микрокомпьютера с одним чипом внешне связаны с датчиком температуры, который передает сигнал изменения температуры системы в реальном времени на микрокомпьютер с одним чипом; контакты 3 ~ 7 внешне подключены к схеме светодиодного дисплея, когда сигнал низкого уровня контакта подключен, загорается соответствующий светодиод; контакты 8, 9 внешне связаны со схемой привода лазера для определения состояния лазера; 19 контактов подключены к внешнему полупроводниковому кулеру для сбора информации и принятия решения о том, следует ли запускать полупроводниковый кулер в работу; 22, 25 и 26 контакты подключены к схеме связи для передачи сигналов на основную управляющую микросхему; Контакты с 27 по 40 — это сигналы поворота/наклона и обнаружения ключа объектива. Когда оператор нажимает кнопку на панели, однокристальный микрокомпьютер получает сигнал ключа через эти порты и отправляет информацию на главный управляющий чип через схема связи, а основной чип управления анализирует и контролирует после получения сигнала. соответствующую команду.
② Цепь связи
Цепь связи соединяет начальный и принимающий конец системы передачи, и ее основная функция заключается в реализации приема и передачи сигнала. Он использует микросхему Max487, которая является маломощным полудуплексным приемопередатчиком для связи, и интегрирует драйвер и приемник внутри. Начальный конец сначала кодирует сигнал, а принимающий конец декодирует сигнал. При этом для исключения помех цепь изолирована оптопарой.
