Entwurf eines fahrzeugmontierten Infrarot-Nachtsichtgeräts auf Basis eines PIC-Mikrocontrollers
Mit der rasanten Entwicklung des Automobilmarktes und dem zunehmenden Sicherheitsbewusstsein stellen die Menschen immer höhere Anforderungen an die Sicherheitsschutztechnik für Kraftfahrzeuge. Nicht weit davon entfernt wird der Nachteil einer schlechten Wirkung zu einem der Sicherheitsrisiken beim Autofahren. Noch gravierender ist, dass der Fahrer bei Nachtfahrten meist durch die Lichter des Gegenfahrzeugs gestört wird und im toten Winkel erscheint, was zu Verkehrsunfällen führen kann. Das Nachtsichtsystem kann dem Fahrer bei der Navigation im Dunkeln helfen, sodass er die Fahrumgebung sowohl in hellen als auch in dunklen Situationen klar sehen kann. Daher bietet die Entwicklung eines Infrarot-Nachtsichtsystems für Kraftfahrzeuge mit einfacher Struktur, stabiler Leistung, guter Zuverlässigkeit und starker Anwendbarkeit wichtige Marktanwendungsaussichten.
1 Gesamtsystemdesign
1) Systemprinzip
Nach unterschiedlichen Funktionsprinzipien werden Infrarot-Nachtsichtsysteme in passive Infrarot-Nachtsichtsysteme und aktive Infrarot-Nachtsichtsysteme unterteilt. Das aktive Infrarot-Nachtsichtsystem nutzt die Infrarotlichtquelle, die es trägt, um das Ziel aktiv zu beleuchten, und die Objektivlinse des optischen Systems empfängt die vom Ziel reflektierte Infrarotstrahlung und erzeugt ein Infrarotbild der Zielstrahlung auf der Fotokathodenoberfläche von die Infrarot-Bildröhre. Die Bildwechselröhre führt eine spektrale Umwandlung und Helligkeitsverstärkung am Infrarotbild des Ziels durch und zeigt schließlich das sichtbare Lichtbild des Ziels auf dem Fluoreszenzschirm an, und das menschliche Auge kann das verbesserte Zielbild durch das Okular beobachten. Unter Berücksichtigung der Nutzungsdauer, der Wirtschaftlichkeit, der Vielseitigkeit des Geräts usw. entscheiden sich die meisten von ihnen für das aktive Infrarot-Nachtsichtsystem als fahrzeugmontiertes System.
Entsprechend den Funktionszielen und Designanforderungen besteht das System hauptsächlich aus Infrarotbeleuchtung, Videoverarbeitungssystem und Fahrzeuganzeige.
2) Hardware-Design
(1) Kameraauswahl
Eine Videokamera wird auch Kamerakopf oder CCD genannt. Es kann Licht in elektrische Ladungen umwandeln und elektrische Ladungen speichern und übertragen. Es kann auch gespeicherte elektrische Ladungen entnehmen, um die Spannung zu ändern. Es ist ein ideales Bildelement. Sein Funktionsprinzip ist wie folgt: Das vom Kameraobjekt reflektierte Licht breitet sich zum Objektiv aus und fokussiert dann durch das Objektiv auf den CCD-Chip. Das CCD akkumuliert die entsprechende Ladung entsprechend der Lichtintensität und erzeugt nach periodischer Entladung ein elektrisches Signal, das ein Bild darstellt. Nach der Filter- und Verstärkungsverarbeitung wird ein Standard-Composite-Videosignal über den Ausgangsanschluss der Kamera ausgegeben. Wählen Sie hier WAT-902H2-Kamera als Kamera aus. Es bietet die Vorteile eines guten Kameraeffekts, einer einfachen Wartung und wirtschaftlicher Vorteile.
(2) Design des Infrarot-Bestrahlungsteils
Als Lichtsender wird ein Ferninfrarot-Laser gewählt. Es handelt sich um einen Lasersender mit guter Monochromatizität, konzentriertem Strahl, geringer Größe, langer Lebensdauer und hoher elektrooptischer Umwandlungseffizienz. Es besteht aus einem fasergekoppelten Halbleiterlaser, einer Ansteuerschaltung, einer Temperaturregelschaltung und einer Strahlformungslinse. Der Kernpunkt ist das Design der Antriebsschaltung. Als Treiberchip ist DD312 ausgewählt. Es handelt sich um einen einkanaligen Konstantstrom-Treiberchip, der speziell für Hochleistungs-LEDs entwickelt wurde. Das Befehlssignal wird über den Optokoppler zum Aktivierungsende von DD312 hinzugefügt, um den Schalter des Lasers zu steuern.
(3) Design des Leistungsmoduls
Im System benötigen das Display, der Mikrocontroller, der MAX487-Kommunikationschip, die CCD-Kamera und die Lasersender-Ansteuerschaltung alle eine Stromversorgung. Unter anderem erfordern der Einzelchip-Mikrocomputer und der DD312-Treiberchip eine relativ stabile Stromversorgungsspannung, geringe Welligkeit und geringe elektromagnetische Störungen. Das LM2576-Modul dient zur geregelten Stromversorgung des Mikrocontrollers und des DD312-Treiberchips (Abbildung 2). Der MAX4877-Chip verfügt über eine relativ hohe Betriebsspannung und einen relativ großen Bereich. Für die Stromversorgung wird das Leistungsumwandlungsmodul NW1-05S05S verwendet.
(4) Entwurf des Steuerungssystems
Als Steuerchips des Systems werden zwei Einzelchip-Mikrocomputer, PIC16F877A und PIC16F876A, verwendet, und das gesamte Steuersystem ist auch ein kleines Übertragungssystem. Unter ihnen wird der Einzelchip-Mikrocomputer PIC16F877A als erstes Ende des Übertragungssystems verwendet und ist für die Datenerfassung und die „Speicher“-Taste verantwortlich. Der Max487-Chip ist ein Kommunikationschip, der für den Empfang und die Übertragung von Signalen verantwortlich ist. Der Einzelchip-Mikrocomputer PIC 16F876A wird als Empfangsende des Übertragungssystems zur Steuerung der Motordrehung verwendet.
①Anfängliches Ende
Der Kern dieses Teils ist der Mikrocontroller PIC16F877A. Es handelt sich um einen 8-Bit-Einzelchip-Mikrocomputer, der von der Microchip Corporation in den USA hergestellt wird. Es verfügt über eine einzigartige RISC-Struktur, eine Harvard-Busstruktur, bei der der Datenbus und der Befehlsbus getrennt sind. Es verbindet jedes Endgerät, antwortet auf den vom Hauptsteuercomputer gesendeten Abfragebefehl und sendet die Statusinformationen des zu prüfenden Geräts an den Hauptsteuercomputer zurück. Der I/O-Port des Ein-Chip-Computers wird mit dem Terminal des zu testenden Geräts verbunden, um die erforderlichen Zustandsinformationen zu erhalten. Der Schaltkreis ist in drei Teile unterteilt: Datenerfassungsschaltkreis (Abbildung 3), LED-Anzeigeschaltkreis und Tastenschaltkreis.
Die 2 Pins des Einzelchip-Mikrocomputers sind extern mit einem Temperatursensor verbunden, der das Echtzeit-Temperaturänderungssignal des Systems an den Einzelchip-Mikrocomputer überträgt. Die 3 bis 7 Pins sind extern mit einer LED-Anzeigeschaltung verbunden. Wenn das Low-Level-Signal des Pins angeschlossen ist, leuchtet die entsprechende LED auf. die 8, 9 Pins sind extern mit einer Laser-Treiberschaltung verbunden, um den Status des Lasers zu erkennen; 19 Pins sind mit einem externen Halbleiterkühler verbunden, um Informationen zu sammeln und zu entscheiden, ob der Halbleiterkühler in Betrieb genommen werden soll; 22, 25 und 26 Pins sind mit der Kommunikationsschaltung verbunden, um Signale an den Hauptsteuerchip zu übertragen; 27 bis 40 Pins sind das Schwenk-/Neige- und das Objektivtasten-Erkennungssignal. Wenn der Bediener die Taste auf dem Bedienfeld drückt, empfängt der Einzelchip-Mikrocomputer das Tastensignal über diese Anschlüsse und sendet die Informationen über die an den Hauptsteuerchip Kommunikationsschaltung, und der Hauptsteuerchip analysiert und steuert nach dem Empfang des Signals. entsprechenden Befehl.
② Kommunikationsschaltung
Die Kommunikationsschaltung verbindet das Anfangsende und das Empfangsende des Übertragungssystems und ihre Hauptfunktion besteht darin, den Signalempfang und die Signalübertragung zu realisieren. Es verwendet den Max487-Chip, einen Halbduplex-Transceiver mit geringem Stromverbrauch für die Kommunikation, und integriert einen Treiber und einen Empfänger. Das erste Ende kodiert das Signal zuerst und das empfangende Ende dekodiert das Signal. Gleichzeitig wird der Stromkreis zur Eliminierung von Störungen durch einen Optokoppler isoliert.
