Ontwerp van een op een voertuig gemonteerd infrarood nachtzichtapparaat op basis van een PIC-microcontroller
Met de snelle ontwikkeling van de automarkt en het toenemende bewustzijn van veiligheid, stellen mensen steeds hogere eisen aan de veiligheidstechnologie voor auto's. Niet ver weg wordt het nadeel van een slecht effect een van de veiligheidsrisico's van autorijden. Wat ernstiger is, is dat de bestuurder tijdens het rijden 's nachts meestal wordt gestoord door de lichten van het voertuig van de andere kant en in een dode hoek verschijnt, die vatbaar is voor verkeersongevallen. Het nachtzichtsysteem kan de bestuurder helpen bij het navigeren in het donker, zodat de bestuurder zowel in lichte als donkere situaties de rijomgeving duidelijk kan zien. Daarom heeft de ontwikkeling van een infrarood nachtzichtsysteem voor auto's met een eenvoudige structuur, stabiele prestaties, goede betrouwbaarheid en sterke toepasbaarheid belangrijke vooruitzichten voor markttoepassingen.
1 Algeheel systeemontwerp
1) Systeemprincipe
Volgens verschillende werkingsprincipes zijn infrarood nachtzichtsystemen onderverdeeld in passieve infrarood nachtzichtsystemen en actieve infrarood nachtzichtsystemen. Het actieve infrarood nachtzichtsysteem gebruikt de infrarode lichtbron die het draagt om het doel actief te verlichten, en de objectieflens van het optische systeem ontvangt de infrarode straling die door het doel wordt gereflecteerd en vormt een infraroodbeeld van de doelstraling op het fotokathodeoppervlak van de infraroodbeeldbuis. De beeldveranderende buis voert spectrale conversie en helderheidsverbetering uit op het infraroodbeeld van het doel en geeft uiteindelijk het zichtbare lichtbeeld van het doel weer op het fluorescerende scherm, en het menselijk oog kan het verbeterde doelbeeld door het oculair waarnemen. Gezien de duurzaamheid van het gebruik, de rationaliteit van de economie, de veelzijdigheid van het apparaat, enz., kiezen de meesten van hen voor het actieve infrarood nachtzichtsysteem als op het voertuig gemonteerd systeem.
Volgens de functionele doelstellingen en ontwerpvereisten bestaat het systeem voornamelijk uit infraroodverlichting, videoverwerkingssysteem en voertuigweergave.
2) Hardware-ontwerp
(1) Cameraselectie
Videocamera wordt ook wel camerakop of CCD genoemd. Het kan licht omzetten in elektrische ladingen en elektrische ladingen opslaan en overdragen. Het kan ook opgeslagen elektrische ladingen verwijderen om de spanning te veranderen. Het is een ideaal afbeeldingselement. Het werkingsprincipe is als volgt: het licht dat door het camera-object wordt gereflecteerd, verspreidt zich naar de lens en stelt vervolgens via de lens scherp op de CCD-chip. De CCD accumuleert de overeenkomstige lading volgens de intensiteit van het licht en genereert na periodieke ontlading een elektrisch signaal dat een beeld vertegenwoordigt. Na filtering en versterkingsverwerking wordt een standaard composiet videosignaal uitgevoerd via de uitgangsaansluiting van de camera. Kies hier WAT-902H2-camera als camera. Het heeft de voordelen van een goed camera-effect, eenvoudig onderhoud en economische voordelen.
(2) Ontwerp van onderdeel voor infraroodstraling
Een ver-infraroodlaser wordt geselecteerd als lichtzender. Het is een laserzender met goede monochromaticiteit, geconcentreerde straal, klein formaat, lange levensduur en hoge elektro-optische conversie-efficiëntie. Het bestaat uit een vezelgekoppelde halfgeleiderlaser, een aandrijfcircuit, een temperatuurregelcircuit en een bundelvormende lens. Het kerngedeelte is het ontwerp van het aandrijfcircuit. DD312 is geselecteerd als driverchip. Het is een eenkanaals driverchip met constante stroom, speciaal ontworpen voor high-power LED's. Het commandosignaal wordt via de optocoupler toegevoegd aan het vrijgave-uiteinde van de DD312 om de schakelaar van de laser te bedienen.
(3) Ontwerp van de voedingsmodule
In het systeem hebben het display, de microcontroller, de MAX487-communicatiechip, de CCD-camera en het aandrijfcircuit van de laserzender allemaal voeding nodig. Onder hen vereisen de microcomputer met één chip en de DD312-driverchip een relatief stabiele voedingsspanning, kleine rimpel en kleine elektromagnetische interferentie. De LM2576-module wordt gebruikt om een gereguleerde voeding te leveren voor de microcontroller en de DD312 driverchip (Afbeelding 2). De MAX4877-chip heeft een relatief hoge bedrijfsspanning en een relatief groot bereik, en de NW{7}}S05S-stroomconversiemodule wordt gebruikt om deze van stroom te voorzien.
(4) Ontwerp van besturingssysteem
Twee single-chip microcomputers, PIC16F877A en PIC16F876A, worden gebruikt als de besturingschips van het systeem, en het gehele besturingssysteem is ook een klein transmissiesysteem. Onder hen wordt de PIC16F877A single-chip microcomputer gebruikt als het eerste einde van het transmissiesysteem, verantwoordelijk voor data-acquisitie en "geheugen" -knop; Max487-chip is een communicatiechip, verantwoordelijk voor het ontvangen en verzenden van signalen. De PIC 16F876A single-chip microcomputer wordt gebruikt als het ontvangende uiteinde van het transmissiesysteem om de rotatie van de motor te regelen.
①Eerste einde
De kern van dit onderdeel is de PIC16F877A-microcontroller. Het is een 8-bit single-chip microcomputer geproduceerd door Microchip Corporation uit de Verenigde Staten. Het heeft een unieke RISC-structuur, een Harvard-busstructuur waarin de databus en de instructiebus gescheiden zijn. Het verbindt elk eindapparaat, reageert op het vraagcommando dat door de hoofdbesturingscomputer is verzonden en stuurt de statusinformatie van het te testen apparaat terug naar de hoofdbesturingscomputer. De I/O-poort van de computer met één chip is verbonden met de terminal van de te testen apparatuur om de vereiste statusinformatie te verkrijgen. Het circuit is verdeeld in drie delen: data-acquisitiecircuit (Figuur 3), LED-displaycircuit en knopcircuit.
De 2 pinnen van de single-chip microcomputer zijn extern verbonden met een temperatuursensor, die het real-time temperatuurveranderingssignaal van het systeem naar de single-chip microcomputer verzendt; de 3 ~ 7 pinnen zijn extern verbonden met een LED-displaycircuit, wanneer het lage signaal van de pin is aangesloten, gaat de bijbehorende LED branden; de 8, 9 pinnen zijn extern verbonden met een laseraandrijfcircuit om de status van de laser te detecteren; 19 pinnen zijn verbonden met een externe halfgeleiderkoeler om informatie te verzamelen en te beslissen of de halfgeleiderkoeler moet worden geactiveerd; 22, 25 en 26 pinnen zijn verbonden met het communicatiecircuit om signalen naar de hoofdbesturingschip over te dragen; 27 tot 40 pinnen zijn het pan / tilt- en het lenssleuteldetectiesignaal, wanneer de operator op de toets op het paneel drukt, ontvangt de single-chip microcomputer het sleutelsignaal via deze poorten en stuurt de informatie naar de hoofdbesturingschip via de communicatiecircuit en de belangrijkste besturingschip analyseert en bestuurt na ontvangst van het signaal. bijbehorende opdracht.
② Communicatiecircuit
Het communicatiecircuit verbindt het eerste uiteinde en het ontvangende uiteinde van het transmissiesysteem en de belangrijkste functie is het realiseren van signaalontvangst en -overdracht. Het maakt gebruik van de Max487-chip, een low-power half-duplex transceiver-apparaat voor communicatie, en integreert een driver en ontvanger binnenin. Het eerste uiteinde codeert eerst het signaal en het ontvangende uiteinde decodeert het signaal. Tegelijkertijd wordt het circuit geïsoleerd door een optocoupler om interferentie te elimineren.
