Thiết kế thiết bị nhìn đêm hồng ngoại gắn trên ô tô dựa trên vi điều khiển PIC
Với sự phát triển nhanh chóng của thị trường ô tô và nhận thức ngày càng cao về an ninh, mọi người ngày càng có yêu cầu cao hơn đối với công nghệ bảo vệ an toàn cho ô tô. Chẳng đâu xa, nhược điểm kém hiệu quả trở thành một trong những mối nguy hiểm mất an toàn khi lái ô tô. Nghiêm trọng hơn là khi lái xe vào ban đêm, người lái xe thường sẽ bị ánh đèn của xe đối phương làm phiền và xuất hiện điểm mù, rất dễ xảy ra tai nạn giao thông. Hệ thống quan sát ban đêm có thể giúp người lái điều hướng trong bóng tối, để người lái có thể nhìn rõ môi trường lái xe trong cả tình huống sáng và tối. Do đó, việc phát triển hệ thống nhìn đêm hồng ngoại ô tô với cấu trúc đơn giản, hiệu suất ổn định, độ tin cậy tốt và khả năng ứng dụng mạnh mẽ có triển vọng ứng dụng thị trường quan trọng.
1 Thiết kế hệ thống tổng thể
1) Nguyên tắc hệ thống
Theo các nguyên tắc làm việc khác nhau, hệ thống nhìn đêm hồng ngoại được chia thành hệ thống nhìn đêm hồng ngoại thụ động và hệ thống nhìn đêm hồng ngoại chủ động. Hệ thống nhìn đêm hồng ngoại chủ động sử dụng nguồn sáng hồng ngoại mà nó mang theo để chủ động chiếu sáng mục tiêu và vật kính của hệ thống quang học nhận bức xạ hồng ngoại do mục tiêu phản xạ và tạo thành hình ảnh hồng ngoại của bức xạ mục tiêu trên bề mặt catốt quang điện của ống hình ảnh hồng ngoại. Ống thay đổi hình ảnh thực hiện chuyển đổi quang phổ và tăng cường độ sáng trên hình ảnh hồng ngoại của mục tiêu, cuối cùng hiển thị hình ảnh ánh sáng nhìn thấy được của mục tiêu trên màn hình huỳnh quang và mắt người có thể quan sát hình ảnh mục tiêu được tăng cường thông qua thị kính. Xem xét độ bền sử dụng, tính hợp lý về kinh tế, tính linh hoạt của thiết bị, v.v., hầu hết họ chọn hệ thống nhìn đêm hồng ngoại chủ động làm hệ thống gắn trên xe.
Theo các mục tiêu chức năng và yêu cầu thiết kế, hệ thống chủ yếu bao gồm đèn hồng ngoại, hệ thống xử lý video và hiển thị phương tiện.
2) Thiết kế phần cứng
(1) Lựa chọn máy ảnh
Máy quay phim còn được gọi là đầu máy ảnh hoặc CCD. Nó có thể chuyển đổi ánh sáng thành điện tích, lưu trữ và truyền điện tích. Nó cũng có thể lấy ra các điện tích được lưu trữ để thay đổi điện áp. Nó là một yếu tố hình ảnh lý tưởng. Nguyên tắc hoạt động của nó như sau: ánh sáng phản xạ bởi đối tượng máy ảnh lan truyền đến ống kính, sau đó tập trung vào chip CCD thông qua ống kính. CCD tích lũy điện tích tương ứng theo cường độ ánh sáng và sau khi phóng điện định kỳ, nó tạo ra tín hiệu điện thể hiện hình ảnh. Sau khi xử lý lọc và khuếch đại, tín hiệu video tổng hợp tiêu chuẩn được xuất ra thông qua đầu ra của máy ảnh. Tại đây, chọn máy ảnh WAT-902H2 làm máy ảnh. Nó có ưu điểm là hiệu ứng máy ảnh tốt, bảo trì dễ dàng và mang lại lợi ích kinh tế.
(2) Thiết kế phần chiếu xạ hồng ngoại
Một tia laser hồng ngoại xa được chọn làm nguồn phát sáng. Nó là một máy phát laser có độ đơn sắc tốt, chùm tia tập trung, kích thước nhỏ, tuổi thọ cao và hiệu suất chuyển đổi quang điện cao. Nó bao gồm một laser bán dẫn kết hợp sợi quang, một mạch dẫn động, một mạch điều khiển nhiệt độ và một thấu kính định hình chùm tia. Phần cốt lõi là thiết kế mạch điều khiển. DD312 được chọn làm chip điều khiển. Nó là chip điều khiển dòng không đổi một kênh được thiết kế đặc biệt cho đèn LED công suất cao. Tín hiệu lệnh được thêm vào đầu kích hoạt của DD312 thông qua bộ ghép quang để điều khiển công tắc laser.
(3) Thiết kế mô-đun nguồn
Trong hệ thống, màn hình, bộ vi điều khiển, chip giao tiếp MAX487, camera CCD và mạch điều khiển bộ phát laser đều cần nguồn điện. Trong số đó, máy vi tính đơn chip và chip điều khiển DD312 yêu cầu điện áp nguồn tương đối ổn định, độ gợn sóng nhỏ và nhiễu điện từ nhỏ. Mô-đun LM2576 được sử dụng để cung cấp nguồn điện quy định cho vi điều khiển và chip điều khiển DD312 (Hình 2). Chip MAX4877 có điện áp hoạt động tương đối cao và dải tương đối rộng và mô-đun chuyển đổi năng lượng NW1-05S05S được sử dụng để cung cấp năng lượng cho nó.
(4) Thiết kế hệ thống điều khiển
Hai máy vi tính đơn chip PIC16F877A và PIC16F876A được sử dụng làm chip điều khiển của hệ thống và toàn bộ hệ thống điều khiển cũng là một hệ thống truyền dẫn nhỏ. Trong số đó, máy vi tính đơn chip PIC16F877A được sử dụng làm đầu cuối ban đầu của hệ thống truyền tải, chịu trách nhiệm thu thập dữ liệu và nút "bộ nhớ"; Chip Max487 là chip giao tiếp, chịu trách nhiệm nhận và truyền tín hiệu. Máy vi tính đơn chip PIC 16F876A được sử dụng làm đầu nhận của hệ thống truyền dẫn để điều khiển vòng quay của động cơ.
①Kết thúc ban đầu
Cốt lõi của phần này là vi điều khiển PIC16F877A. Nó là một máy vi tính chip đơn 8-bit do Tập đoàn Microchip của Hoa Kỳ sản xuất. Nó có một cấu trúc RISC duy nhất, một cấu trúc bus Harvard trong đó bus dữ liệu và bus hướng dẫn được tách biệt. Nó kết nối từng thiết bị đầu cuối, phản hồi lệnh truy vấn được gửi bởi máy tính điều khiển chính và trả về thông tin trạng thái của thiết bị đang được kiểm tra cho máy tính điều khiển chính. Cổng I/O của máy tính một chip được kết nối với thiết bị đầu cuối của thiết bị được kiểm tra để lấy thông tin trạng thái cần thiết. Mạch được chia thành ba phần: mạch thu thập dữ liệu (Hình 3), mạch hiển thị LED và mạch nút.
2 chân của máy vi tính chip đơn được kết nối bên ngoài với cảm biến nhiệt độ, cảm biến này truyền tín hiệu thay đổi nhiệt độ theo thời gian thực của hệ thống tới máy vi tính chip đơn; các chân 3 ~ 7 được kết nối bên ngoài với mạch hiển thị LED, khi tín hiệu mức thấp của chân được kết nối, đèn LED tương ứng sẽ sáng lên; các chân 8, 9 được kết nối bên ngoài với mạch truyền động laser, để phát hiện trạng thái của laser; 19 chân được kết nối với bộ làm mát bán dẫn bên ngoài để thu thập thông tin và quyết định có kích hoạt bộ làm mát bán dẫn hoạt động hay không; các chân 22, 25, 26 được kết nối với mạch giao tiếp để truyền tín hiệu về chip điều khiển chính; Các chân 27 đến 40 là pan/tilt Và tín hiệu phát hiện phím ống kính, khi người vận hành nhấn phím trên bảng điều khiển, máy vi tính chip đơn sẽ nhận tín hiệu phím thông qua các cổng này và gửi thông tin đến chip điều khiển chính thông qua mạch giao tiếp và chip điều khiển chính sẽ phân tích và điều khiển sau khi nhận được tín hiệu. lệnh tương ứng.
② Mạch giao tiếp
Mạch giao tiếp kết nối đầu ban đầu và đầu nhận của hệ thống truyền dẫn, và chức năng chính của nó là nhận và truyền tín hiệu. Nó sử dụng chip Max487, là thiết bị thu phát song công công suất thấp để liên lạc, đồng thời tích hợp trình điều khiển và bộ thu bên trong. Đầu ban đầu mã hóa tín hiệu trước và đầu nhận giải mã tín hiệu. Đồng thời, để loại bỏ nhiễu, mạch được cách ly bằng bộ ghép quang.
