PICマイコンをベースにした車載赤外線暗視装置の設計
自動車市場の急速な発展とセキュリティに対する意識の高まりに伴い、自動車の安全保護技術に対する人々の要求はますます高まっています。 そう遠くないうちに、効果が低いという欠点が自動車運転の安全上の危険の 1 つになります。 さらに深刻なのは、夜間に運転する場合、ドライバーは対向車のライトに邪魔されて死角に入り、交通事故が発生しやすいことです。 ナイトビジョンシステムは、ドライバーが暗闇でナビゲーションするのに役立ち、ドライバーは明るい状況でも暗い状況でも運転環境をはっきりと見ることができます。 したがって、単純な構造、安定した性能、優れた信頼性、強力な適用性を備えた自動車用赤外線暗視システムの開発には、重要な市場応用の見通しがあります。
1 システム全体の設計
1) システム原理
さまざまな動作原理に従って、赤外線暗視システムはパッシブ赤外線暗視システムとアクティブ赤外線暗視システムに分けられます。 アクティブ赤外線暗視システムは、搭載されている赤外線光源を使用してターゲットをアクティブに照明し、光学システムの対物レンズがターゲットによって反射された赤外線を受け取り、ターゲット放射の赤外線画像を光電面上に形成します。赤外線撮像管。 画像変換管は、ターゲットの赤外画像のスペクトル変換と輝度向上を実行し、最終的にターゲットの可視光画像を蛍光板に表示します。人間の目は、強化されたターゲット画像を接眼レンズを通して観察できます。 使用の耐久性、経済性、装置の汎用性などを考慮し、車載システムとしてアクティブ赤外線暗視システムを選択するケースがほとんどです。
機能目的と設計要件に従って、システムは主に赤外線照明、ビデオ処理システム、車両ディスプレイで構成されます。
2) ハードウェア設計
(1) カメラの選択
ビデオカメラはカメラヘッド、CCDとも呼ばれます。 光を電荷に変換し、電荷を蓄積および転送することができます。 蓄えられた電荷を取り出して電圧を変えることもできます。 理想的な撮像素子です。 その動作原理は次のとおりです。カメラの物体によって反射された光はレンズに広がり、レンズを通して CCD チップに焦点を合わせます。 CCD は光の強度に応じて対応する電荷を蓄積し、定期的な放電の後、画像を表す電気信号を生成します。 フィルタリングと増幅処理の後、標準コンポジットビデオ信号がカメラの出力端子から出力されます。 ここでは、カメラとして WAT-902H2 カメラを選択します。 カメラ効果が高く、メンテナンスが容易で経済的であるという利点があります。
(2)赤外線照射部の設計
発光体には遠赤外線レーザーを採用。 良好な単色性、集中ビーム、小型、長寿命、高い電気光変換効率を備えたレーザー送信機です。 ファイバー結合半導体レーザー、駆動回路、温度制御回路、ビーム整形レンズで構成されます。 核心部分は駆動回路設計です。 ドライバーチップとしてDD312を選択しました。 これは、高出力 LED 用に特別に設計されたシングルチャンネル定電流ドライバー チップです。 コマンド信号はフォトカプラを介して DD312 のイネーブル端に追加され、レーザーのスイッチを制御します。
(3) パワーモジュールの設計
このシステムでは、ディスプレイ、マイクロコントローラ、MAX487通信チップ、CCDカメラ、およびレーザー送信機駆動回路はすべて電源を必要とします。 このうち、シングルチップマイコンとDD312ドライバチップは、電源電圧が比較的安定しており、リップルが少なく、電磁波障害が少ないことが求められます。 LM2576 モジュールは、マイクロコントローラーと DD312 ドライバー チップに安定化電源を供給するために使用されます (図 2)。 MAX4877チップは動作電圧が比較的高く、動作範囲が比較的広いため、電力を供給するためにNW1-05S05S電力変換モジュールが使用されます。
(4) 制御系の設計
システムの制御チップとして2つのシングルチップマイコンPIC16F877AとPIC16F876Aが使用されており、制御システム全体も小型の伝送システムとなっています。 その中で、PIC16F877Aシングルチップマイクロコンピュータは、データ収集と「メモリ」ボタンを担当する送信システムの最初の端として使用されます。 Max487 チップは通信チップであり、信号の送受信を担当します。 PIC 16F876A シングルチップ マイクロコンピュータは、モータの回転を制御する伝送システムの受信側として使用されます。
①初期終了
この部分の核となるのは PIC16F877A マイクロコントローラーです。 米国マイクロチップ社が製造する8-ビットのシングルチップマイクロコンピュータです。 データバスと命令バスを分離した独自のRISC構造、ハーバードバス構造を採用しています。 各端末装置を接続し、主制御計算機から送信される問い合わせコマンドに応答し、被試験機器の状態情報を主制御計算機に返します。 ワンチップコンピュータの I/O ポートは、必要な状態情報を取得するために、テスト対象の機器の端子に接続されます。 この回路は、データ収集回路 (図 3)、LED 表示回路、ボタン回路の 3 つの部分に分かれています。
シングルチップマイクロコンピュータの 2 つのピンは温度センサーに外部接続されており、システムのリアルタイムの温度変化信号をシングルチップマイクロコンピューターに送信します。 3～7ピンはLED表示回路に外部接続されており、ピンのローレベル信号が接続されると、対応するLEDが点灯します。 8、9 ピンはレーザー駆動回路に外部接続されており、レーザーの状態を検出します。 19 個のピンが外部半導体クーラーに接続され、情報を収集し、半導体クーラーを作動させるかどうかを決定します。 22、25、26 ピンは通信回路に接続され、メイン制御チップに信号を送信します。 27 ～ 40 ピンはパン/チルトとレンズキー検出信号で、オペレーターがパネル上のキーを押すと、シングルチップマイコンはこれらのポートを介してキー信号を受信し、その情報をメイン制御チップに送信します。通信回路を備え、信号を受信したメイン制御チップが解析・制御を行います。 対応するコマンド。
②通信回路
通信回路は、伝送システムの始端と受信端を接続し、信号の受信と送信を実現することが主な機能です。 通信用の低電力半二重トランシーバーデバイスであるMax487チップを採用し、内部にドライバーとレシーバーを統合しています。 最初に信号をエンコードし、受信側が信号をデコードします。 同時に、干渉を排除するために、回路はフォトカプラによって絶縁されています。
