Návrh infračerveného nočného videnia namontovaného vo vozidle na báze mikrokontroléra PIC
S rýchlym rozvojom automobilového trhu a zvyšujúcim sa povedomím o bezpečnosti majú ľudia čoraz vyššie požiadavky na technológiu ochrany automobilov. Neďaleko sa nevýhoda slabého účinku stáva jedným z bezpečnostných rizík pri jazde autom. Závažnejšie je, že pri jazde v noci bude vodič zvyčajne vyrušovaný svetlami vozidla druhej strany a objaví sa v mŕtvom uhle, ktorý je náchylný na dopravné nehody. Systém nočného videnia môže pomôcť vodičovi pri navigácii v tme, takže vodič môže jasne vidieť jazdné prostredie v svetlých aj tmavých situáciách. Preto vývoj automobilového infračerveného systému nočného videnia s jednoduchou štruktúrou, stabilným výkonom, dobrou spoľahlivosťou a silnou použiteľnosťou má dôležité vyhliadky na uplatnenie na trhu.
1 Celkový dizajn systému
1) Princíp systému
Podľa rôznych princípov fungovania sa infračervené systémy nočného videnia delia na pasívne infračervené systémy nočného videnia a aktívne infračervené systémy nočného videnia. Aktívny infračervený systém nočného videnia využíva zdroj infračerveného svetla, ktorý nesie, na aktívne osvetlenie cieľa a šošovka objektívu optického systému prijíma infračervené žiarenie odrazené od cieľa a vytvára infračervený obraz žiarenia cieľa na povrchu fotokatódy. infračervená zobrazovacia trubica. Trubica na zmenu obrazu vykonáva spektrálnu konverziu a vylepšenie jasu na infračervenom obraze cieľa a nakoniec zobrazuje obraz cieľa vo viditeľnom svetle na fluorescenčnej obrazovke a ľudské oko môže pozorovať vylepšený obraz cieľa cez okulár. Vzhľadom na životnosť používania, racionálnosť hospodárnosti, všestrannosť prístroja a pod. väčšina z nich volí ako systém namontovaný vo vozidle aktívny infračervený systém nočného videnia.
Podľa funkčných cieľov a požiadaviek na dizajn sa systém skladá hlavne z infračerveného osvetlenia, systému spracovania videa a displeja vozidla.
2) Dizajn hardvéru
(1) Výber kamery
Videokamera sa tiež nazýva hlava kamery alebo CCD. Dokáže premieňať svetlo na elektrické náboje a ukladať a prenášať elektrické náboje. Môže tiež odobrať uložené elektrické náboje na zmenu napätia. Je ideálnym zobrazovacím prvkom. Princíp jeho fungovania je nasledovný: svetlo odrazené objektom fotoaparátu sa šíri do objektívu a potom sa zaostruje na CCD čip cez objektív. CCD akumuluje zodpovedajúci náboj podľa intenzity svetla a po periodickom vybíjaní generuje elektrický signál predstavujúci obraz. Po filtrovaní a spracovaní zosilnenia sa štandardný kompozitný video signál vyšle cez výstupný konektor kamery. Tu vyberte kameru WAT-902H2 ako kameru. Má výhody dobrého efektu kamery, ľahkej údržby a ekonomických výhod.
(2) Návrh časti infračerveného žiarenia
Ako žiarič svetla je zvolený ďaleko infračervený laser. Je to laserový vysielač s dobrou monochromaticitou, koncentrovaným lúčom, malou veľkosťou, dlhou životnosťou a vysokou účinnosťou elektro-optickej konverzie. Pozostáva z polovodičového lasera s vláknovou väzbou, riadiaceho obvodu, obvodu na reguláciu teploty a šošovky na tvarovanie lúča. Hlavnou časťou je návrh obvodu pohonu. Ako čip ovládača je vybraný DD312. Je to jednokanálový čip s konštantným prúdom špeciálne navrhnutý pre vysokovýkonné LED diódy. Príkazový signál sa pridáva do aktivačného konca DD312 cez optočlen na ovládanie spínača lasera.
(3) Návrh výkonového modulu
V systéme potrebuje napájanie displej, mikrokontrolér, komunikačný čip MAX487, CCD kamera a riadiaci obvod laserového vysielača. Medzi nimi jednočipový mikropočítač a čip ovládača DD312 vyžadujú relatívne stabilné napájacie napätie, malé zvlnenie a malé elektromagnetické rušenie. Modul LM2576 sa používa na zabezpečenie regulovaného napájania mikrokontroléra a čipu ovládača DD312 (obrázok 2). Čip MAX4877 má relatívne vysoké prevádzkové napätie a pomerne široký rozsah a na jeho napájanie sa používa modul premeny napájania NW1-05S05S.
(4) Návrh riadiaceho systému
Ako riadiace čipy systému sú použité dva jednočipové mikropočítače PIC16F877A a PIC16F876A a celý riadiaci systém je zároveň malým prenosovým systémom. Medzi nimi sa ako počiatočný koniec prenosového systému používa jednočipový mikropočítač PIC16F877A, ktorý je zodpovedný za zber údajov a tlačidlo "pamäť"; Čip Max487 je komunikačný čip zodpovedný za príjem a prenos signálov. Jednočipový mikropočítač PIC 16F876A sa používa ako prijímací koniec prenosového systému na riadenie otáčania motora.
①Počiatočný koniec
Jadrom tejto časti je mikrokontrolér PIC16F877A. Je to 8-bitový jednočipový mikropočítač vyrobený spoločnosťou Microchip Corporation v Spojených štátoch. Má jedinečnú štruktúru RISC, štruktúru Harvardskej zbernice, v ktorej sú oddelené dátová zbernica a inštrukčná zbernica. Spája každé koncové zariadenie, odpovedá na príkaz dotazu zaslaný hlavným riadiacim počítačom a vracia informácie o stave testovaného zariadenia do hlavného riadiaceho počítača. I/O port jednočipového počítača je spojený s terminálom testovaného zariadenia, aby sa získali požadované informácie o stave. Obvod je rozdelený do troch častí: obvod zberu dát (obrázok 3), obvod LED displeja a obvod tlačidla.
2 kolíky jednočipového mikropočítača sú externe spojené s teplotným senzorom, ktorý prenáša signál zmeny teploty systému v reálnom čase do jednočipového mikropočítača; 3~7 kolíkov je externe prepojených s obvodom LED displeja, keď je pripojený signál nízkej úrovne kolíka, rozsvieti sa príslušná LED; 8, 9 kolíkov je externe spojených s laserovým riadiacim obvodom na detekciu stavu lasera; 19 kolíkov je pripojených k externému chladiču polovodičov na zhromažďovanie informácií a rozhodovanie, či sa má chladič polovodičov spustiť; 22, 25 a 26 kolíkov je pripojených ku komunikačnému obvodu na prenos signálov do hlavného riadiaceho čipu; 27 až 40 kolíkov je signál otáčania a nakláňania a signál detekcie kľúča šošovky, keď operátor stlačí tlačidlo na paneli, jednočipový mikropočítač prijme kľúčový signál cez tieto porty a odošle informácie do hlavného riadiaceho čipu cez komunikačný obvod a hlavný riadiaci čip analyzuje a riadi po prijatí signálu. zodpovedajúci príkaz.
② Komunikačný obvod
Komunikačný obvod spája počiatočný koniec a prijímací koniec prenosového systému a jeho hlavnou funkciou je realizovať príjem a prenos signálu. Prijíma čip Max487, čo je poloduplexné vysielacie a prijímacie zariadenie s nízkou spotrebou energie na komunikáciu a vo vnútri integruje ovládač a prijímač. Počiatočný koniec najskôr kóduje signál a prijímajúci koniec signál dekóduje. Zároveň, aby sa eliminovalo rušenie, je obvod izolovaný optočlenom.
