Σχεδιασμός συσκευής νυχτερινής όρασης υπερύθρων τοποθετημένης στο όχημα με βάση μικροελεγκτή PIC
Με την ταχεία ανάπτυξη της αγοράς αυτοκινήτων και την αυξανόμενη συνειδητοποίηση της ασφάλειας, οι άνθρωποι έχουν όλο και μεγαλύτερες απαιτήσεις για τεχνολογία προστασίας της ασφάλειας των αυτοκινήτων. Όχι πολύ μακριά, το μειονέκτημα της κακής επίδρασης γίνεται ένας από τους κινδύνους ασφάλειας της οδήγησης αυτοκινήτου. Το πιο σοβαρό είναι ότι όταν οδηγεί τη νύχτα, ο οδηγός συνήθως ενοχλείται από τα φώτα του οχήματος της άλλης πλευράς και εμφανίζεται σε τυφλό σημείο, το οποίο είναι επιρρεπές σε τροχαία ατυχήματα. Το σύστημα νυχτερινής όρασης μπορεί να βοηθήσει τον οδηγό να πλοηγηθεί στο σκοτάδι, έτσι ώστε ο οδηγός να βλέπει καθαρά το περιβάλλον οδήγησης τόσο σε φωτεινές όσο και σε σκοτεινές καταστάσεις. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη ενός συστήματος νυχτερινής όρασης υπερύθρων αυτοκινήτων με απλή δομή, σταθερή απόδοση, καλή αξιοπιστία και ισχυρή δυνατότητα εφαρμογής έχει σημαντικές προοπτικές εφαρμογής στην αγορά.
1 Συνολικός σχεδιασμός συστήματος
1) Αρχή συστήματος
Σύμφωνα με διαφορετικές αρχές λειτουργίας, τα υπέρυθρα συστήματα νυχτερινής όρασης χωρίζονται σε συστήματα παθητικής νυχτερινής όρασης υπερύθρων και σε συστήματα ενεργητικής νυχτερινής όρασης υπερύθρων. Το ενεργό υπέρυθρο σύστημα νυχτερινής όρασης χρησιμοποιεί την πηγή υπέρυθρου φωτός που μεταφέρει για να φωτίσει ενεργά τον στόχο και ο αντικειμενικός φακός του οπτικού συστήματος λαμβάνει την υπέρυθρη ακτινοβολία που ανακλάται από τον στόχο και σχηματίζει μια υπέρυθρη εικόνα της ακτινοβολίας στόχου στην επιφάνεια της φωτοκαθόδου. ο σωλήνας υπέρυθρης απεικόνισης. Ο σωλήνας αλλαγής εικόνας εκτελεί φασματική μετατροπή και ενίσχυση φωτεινότητας στην υπέρυθρη εικόνα του στόχου και, τέλος, εμφανίζει την εικόνα ορατού φωτός του στόχου στη φθορίζουσα οθόνη και το ανθρώπινο μάτι μπορεί να παρατηρήσει την βελτιωμένη εικόνα στόχο μέσω του προσοφθάλμιου φακού. Λαμβάνοντας υπόψη την αντοχή στη χρήση, τον ορθολογισμό της οικονομίας, την ευελιξία της συσκευής κ.λπ., οι περισσότεροι επιλέγουν το ενεργό σύστημα νυχτερινής όρασης υπερύθρων ως σύστημα τοποθετημένο στο όχημα.
Σύμφωνα με τους λειτουργικούς στόχους και τις απαιτήσεις σχεδιασμού, το σύστημα αποτελείται κυρίως από υπέρυθρο φωτισμό, σύστημα επεξεργασίας βίντεο και οθόνη οχήματος.
2) Σχεδιασμός υλικού
(1) Επιλογή κάμερας
Η βιντεοκάμερα ονομάζεται επίσης κεφαλή κάμερας ή CCD. Μπορεί να μετατρέψει το φως σε ηλεκτρικά φορτία και να αποθηκεύσει και να μεταφέρει ηλεκτρικά φορτία. Μπορεί επίσης να αφαιρέσει τα αποθηκευμένα ηλεκτρικά φορτία για να αλλάξει την τάση. Είναι ιδανικό στοιχείο απεικόνισης. Η αρχή λειτουργίας του είναι η εξής: το φως που ανακλάται από το αντικείμενο της κάμερας εξαπλώνεται στον φακό και στη συνέχεια εστιάζει στο τσιπ CCD μέσω του φακού. Το CCD συσσωρεύει το αντίστοιχο φορτίο ανάλογα με την ένταση του φωτός και μετά από περιοδική εκφόρτιση, παράγει ένα ηλεκτρικό σήμα που αντιπροσωπεύει μια εικόνα. Μετά το φιλτράρισμα και την επεξεργασία ενίσχυσης, ένα τυπικό σύνθετο σήμα βίντεο εξέρχεται μέσω του ακροδέκτη εξόδου της κάμερας. Εδώ επιλέξτε την κάμερα WAT-902H2 ως κάμερα. Έχει τα πλεονεκτήματα του καλού εφέ κάμερας, της εύκολης συντήρησης και των οικονομικών πλεονεκτημάτων.
(2) Σχεδιασμός τμήματος υπέρυθρης ακτινοβολίας
Ως εκπομπός φωτός επιλέγεται ένα λέιζερ υπερύθρων. Είναι πομπός λέιζερ με καλή μονοχρωματικότητα, συγκεντρωμένη δέσμη, μικρό μέγεθος, μεγάλη διάρκεια ζωής και υψηλή απόδοση ηλεκτρο-οπτικής μετατροπής. Αποτελείται από ένα λέιζερ ημιαγωγών συζευγμένο με ίνες, ένα κύκλωμα κίνησης, ένα κύκλωμα ελέγχου θερμοκρασίας και έναν φακό διαμόρφωσης δέσμης. Το βασικό μέρος είναι ο σχεδιασμός του κυκλώματος κίνησης. Το DD312 επιλέγεται ως τσιπ προγράμματος οδήγησης. Είναι ένα τσιπ προγράμματος οδήγησης σταθερού ρεύματος μονού καναλιού, ειδικά σχεδιασμένο για LED υψηλής ισχύος. Το σήμα εντολής προστίθεται στο άκρο ενεργοποίησης του DD312 μέσω του οπτικού συζεύκτη για τον έλεγχο του διακόπτη του λέιζερ.
(3) Σχεδιασμός μονάδας ισχύος
Στο σύστημα, η οθόνη, ο μικροελεγκτής, το τσιπ επικοινωνίας MAX487, η κάμερα CCD και το κύκλωμα κίνησης πομπού λέιζερ χρειάζονται όλα τροφοδοσία. Μεταξύ αυτών, ο μικροϋπολογιστής ενός τσιπ και το τσιπ προγράμματος οδήγησης DD312 απαιτούν σχετικά σταθερή τάση τροφοδοσίας, μικρό κυματισμό και μικρές ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Η μονάδα LM2576 χρησιμοποιείται για την παροχή ρυθμιζόμενης τροφοδοσίας για τον μικροελεγκτή και το τσιπ προγράμματος οδήγησης DD312 (Εικόνα 2). Το τσιπ MAX4877 έχει σχετικά υψηλή τάση λειτουργίας και σχετικά μεγάλο εύρος, και η μονάδα μετατροπής ισχύος NW1-05S05S χρησιμοποιείται για την παροχή ρεύματος σε αυτό.
(4) Σχεδιασμός συστήματος ελέγχου
Δύο μικροϋπολογιστές ενός τσιπ, PIC16F877A και PIC16F876A, χρησιμοποιούνται ως τσιπ ελέγχου του συστήματος και ολόκληρο το σύστημα ελέγχου είναι επίσης ένα μικρό σύστημα μετάδοσης. Μεταξύ αυτών, ο μικροϋπολογιστής μονού τσιπ PIC16F877A χρησιμοποιείται ως το αρχικό άκρο του συστήματος μετάδοσης, υπεύθυνος για την απόκτηση δεδομένων και το κουμπί "μνήμης". Το τσιπ Max487 είναι ένα τσιπ επικοινωνίας, υπεύθυνο για τη λήψη και τη μετάδοση σημάτων. Ο μικροϋπολογιστής μονού τσιπ PIC 16F876A χρησιμοποιείται ως το άκρο λήψης του συστήματος μετάδοσης για τον έλεγχο της περιστροφής του κινητήρα.
①Αρχικό τέλος
Ο πυρήνας αυτού του τμήματος είναι ο μικροελεγκτής PIC16F877A. Είναι ένας μικροϋπολογιστής 8-bit μονού τσιπ που παράγεται από την Microchip Corporation των Ηνωμένων Πολιτειών. Έχει μια μοναδική δομή RISC, μια δομή διαύλου Harvard στην οποία ο δίαυλος δεδομένων και ο δίαυλος εντολών διαχωρίζονται. Συνδέει κάθε τερματική συσκευή, απαντά στην εντολή ερωτήματος που αποστέλλεται από τον κεντρικό υπολογιστή ελέγχου και επιστρέφει τις πληροφορίες κατάστασης της υπό δοκιμή συσκευής στον κύριο υπολογιστή ελέγχου. Η θύρα I/O του υπολογιστή ενός τσιπ συνδέεται με το τερματικό του υπό δοκιμή εξοπλισμού για τη λήψη των απαιτούμενων πληροφοριών κατάστασης. Το κύκλωμα χωρίζεται σε τρία μέρη: κύκλωμα απόκτησης δεδομένων (Εικόνα 3), κύκλωμα οθόνης LED και κύκλωμα κουμπιών.
Οι 2 ακίδες του μικροϋπολογιστή με ένα τσιπ συνδέονται εξωτερικά με έναν αισθητήρα θερμοκρασίας, ο οποίος μεταδίδει το σήμα αλλαγής θερμοκρασίας του συστήματος σε πραγματικό χρόνο στον μικροϋπολογιστή ενός τσιπ. Οι 3~7 ακίδες συνδέονται εξωτερικά με ένα κύκλωμα οθόνης LED, όταν συνδεθεί το σήμα χαμηλής στάθμης της ακίδας, ανάβει το αντίστοιχο LED. Οι 8, 9 ακίδες συνδέονται εξωτερικά με ένα κύκλωμα κίνησης λέιζερ, για την ανίχνευση της κατάστασης του λέιζερ. 19 ακροδέκτες συνδέονται σε ένα εξωτερικό ψυγείο ημιαγωγών για τη συλλογή πληροφοριών και την απόφαση για την ενεργοποίηση του ψυγείου ημιαγωγών για να λειτουργήσει. Οι 22, 25 και 26 ακίδες συνδέονται στο κύκλωμα επικοινωνίας για τη μετάδοση σημάτων στο κύριο τσιπ ελέγχου. 27 έως 40 ακίδες είναι το pan/tilt Και το σήμα ανίχνευσης κλειδιού φακού, όταν ο χειριστής πατάει το πλήκτρο στον πίνακα, ο μικροϋπολογιστής ενός τσιπ λαμβάνει το σήμα κλειδιού μέσω αυτών των θυρών και στέλνει τις πληροφορίες στο κύριο τσιπ ελέγχου μέσω του κύκλωμα επικοινωνίας και το κύριο τσιπ ελέγχου αναλύει και ελέγχει μετά τη λήψη του σήματος. αντίστοιχη εντολή.
② Κύκλωμα επικοινωνίας
Το κύκλωμα επικοινωνίας συνδέει το αρχικό άκρο και το άκρο λήψης του συστήματος μετάδοσης και η κύρια λειτουργία του είναι να πραγματοποιεί λήψη και μετάδοση σήματος. Υιοθετεί το τσιπ Max487, το οποίο είναι μια συσκευή πομποδέκτη ημιαμφίδρομης χαμηλής κατανάλωσης για επικοινωνία και ενσωματώνει ένα πρόγραμμα οδήγησης και έναν δέκτη μέσα. Το αρχικό άκρο κωδικοποιεί πρώτα το σήμα και το άκρο λήψης αποκωδικοποιεί το σήμα. Ταυτόχρονα, για την εξάλειψη των παρεμβολών, το κύκλωμα απομονώνεται με οπτικό συζευκτήρα.
