Проектиране на монтирано на автомобил инфрачервено устройство за нощно виждане, базирано на PIC микроконтролер
С бързото развитие на автомобилния пазар и нарастващата осведоменост за сигурността, хората имат все по-високи изисквания към технологията за безопасност на автомобилите. Недалеч, недостатъкът на слабия ефект се превръща в една от опасностите за безопасността на шофирането на автомобил. По-сериозното е, че при шофиране през нощта водачът обикновено ще бъде обезпокоен от светлините на превозното средство от другата страна и ще се окаже в мъртва точка, което е предразположено към пътнотранспортни произшествия. Системата за нощно виждане може да помогне на водача да се ориентира в тъмното, така че водачът да вижда ясно средата на шофиране както в светли, така и в тъмни ситуации. Следователно разработването на автомобилна инфрачервена система за нощно виждане с проста структура, стабилна производителност, добра надеждност и силна приложимост има важни перспективи за пазарно приложение.
1 Цялостен дизайн на системата
1) Системен принцип
Според различни принципи на работа инфрачервените системи за нощно виждане се разделят на пасивни инфрачервени системи за нощно виждане и активни инфрачервени системи за нощно виждане. Активната инфрачервена система за нощно виждане използва източника на инфрачервена светлина, който носи, за активно осветяване на целта, а лещата на обектива на оптичната система получава инфрачервеното лъчение, отразено от целта, и формира инфрачервено изображение на радиацията на целта върху повърхността на фотокатода на тръбата за инфрачервени изображения. Тръбата за промяна на изображението извършва спектрално преобразуване и подобряване на яркостта на инфрачервеното изображение на целта и накрая показва изображението във видимата светлина на целта на флуоресцентния екран, а човешкото око може да наблюдава подобреното изображение на целта през окуляра. Имайки предвид издръжливостта на използване, рационалността на икономичността, универсалността на устройството и т.н., повечето от тях избират активната инфрачервена система за нощно виждане като система за монтиране на автомобил.
Според функционалните цели и изискванията за дизайн, системата се състои главно от инфрачервено осветление, система за видео обработка и дисплей на превозното средство.
2) Хардуерен дизайн
(1) Избор на камера
Видеокамерата се нарича също глава на камерата или CCD. Той може да преобразува светлината в електрически заряди и да съхранява и пренася електрически заряди. Той може също да извади съхранените електрически заряди, за да промени напрежението. Това е идеален образен елемент. Принципът му на работа е следният: светлината, отразена от обекта на камерата, се разпространява към обектива и след това се фокусира върху CCD чипа през обектива. CCD акумулира съответния заряд според интензитета на светлината и след периодично разреждане генерира електрически сигнал, представляващ картина. След филтриране и обработка на усилване, стандартен композитен видео сигнал се извежда през изходния терминал на камерата. Тук изберете камера WAT-902H2 като камера. Той има предимствата на добър ефект на камерата, лесна поддръжка и икономически ползи.
(2) Проектиране на част за инфрачервено облъчване
Далечен инфрачервен лазер е избран като излъчвател на светлина. Това е лазерен предавател с добра монохроматичност, концентриран лъч, малък размер, дълъг живот и висока електрооптична ефективност на преобразуване. Състои се от влакнесто-свързан полупроводников лазер, задвижваща верига, верига за контрол на температурата и леща за оформяне на лъча. Основната част е дизайнът на задвижващата верига. DD312 е избран като драйверен чип. Това е едноканален драйверен чип с постоянен ток, специално проектиран за светодиоди с висока мощност. Командният сигнал се добавя към разрешаващия край на DD312 чрез оптрона за управление на превключвателя на лазера.
(3) Проектиране на захранващ модул
В системата дисплеят, микроконтролерът, комуникационният чип MAX487, CCD камерата и управляващата верига на лазерния предавател се нуждаят от захранване. Сред тях микрокомпютърът с един чип и драйверният чип DD312 изискват относително стабилно захранващо напрежение, малки вълни и малки електромагнитни смущения. Модулът LM2576 се използва за осигуряване на регулирано захранване за микроконтролера и драйверния чип DD312 (Фигура 2). Чипът MAX4877 има относително високо работно напрежение и относително широк диапазон, а модулът за преобразуване на мощност NW1-05S05S се използва за осигуряване на захранване за него.
(4) Проектиране на система за управление
Два едночипови микрокомпютъра, PIC16F877A и PIC16F876A, се използват като контролни чипове на системата, а цялата система за управление също е малка система за предаване. Сред тях, PIC16F877A едночипов микрокомпютър се използва като начален край на предавателната система, отговорен за събирането на данни и бутона "памет"; Чипът Max487 е комуникационен чип, отговорен за приемането и предаването на сигнали. Едночиповият микрокомпютър PIC 16F876A се използва като приемен край на предавателната система за управление на въртенето на двигателя.
①Начален край
Ядрото на тази част е микроконтролер PIC16F877A. Това е 8-битов едночипов микрокомпютър, произведен от Microchip Corporation от Съединените щати. Той има уникална RISC структура, Харвардска шинна структура, в която шината за данни и шината за инструкции са разделени. Той свързва всяко крайно устройство, отговаря на командата за запитване, изпратена от главния контролен компютър, и връща информацията за състоянието на тестваното устройство към главния контролен компютър. I/O портът на едночиповия компютър е свързан с терминала на тестваното оборудване, за да се получи необходимата информация за състоянието. Веригата е разделена на три части: схема за събиране на данни (Фигура 3), схема на LED дисплей и верига на бутон.
2-те пина на едночиповия микрокомпютър са външно свързани с температурен сензор, който предава сигнала за промяна на температурата в реално време на системата към едночиповия микрокомпютър; 3~7 пина са външно свързани с верига на LED дисплей, когато сигналът с ниско ниво на щифта е свързан, съответният светодиод светва; 8, 9 пина са външно свързани с лазерна задвижваща верига, за да се открие състоянието на лазера; 19 пина са свързани към външен полупроводников охладител за събиране на информация и решаване дали да задейства полупроводниковия охладител да работи; 22, 25 и 26 пина са свързани към комуникационната верига за предаване на сигнали към главния контролен чип; 27 до 40 пина са панорама/наклон И сигналът за откриване на ключ на обектива, когато операторът натисне клавиша на панела, микрокомпютърът с един чип получава ключовия сигнал през тези портове и изпраща информацията до главния контролен чип през комуникационна верига, а главният контролен чип анализира и управлява след получаване на сигнала. съответната команда.
② Комуникационна верига
Комуникационната верига свързва началния край и приемащия край на предавателната система и основната й функция е да реализира приемане и предаване на сигнал. Той използва чип Max487, който е полудуплексно приемо-предавателно устройство с ниска мощност за комуникация и интегрира драйвер и приемник вътре. Първоначалният край първо кодира сигнала, а приемащият край декодира сигнала. В същото време, за да се елиминират смущенията, веригата е изолирана чрез оптрон.
