基于PIC單片機(jī)的一種車載紅外夜視儀設(shè)計

0 引言
隨著汽車市場的快速發(fā)展和安防意識的日益強(qiáng)化，人們對汽車安全保障技術(shù)的要求越來越高，而現(xiàn)有汽車照明系統(tǒng)在雪夜、雪天或大霧等能見度較低情況下視距不遠(yuǎn)、效果不佳的弊病成為汽車行駛的安全隱患之一。更嚴(yán)重的是在夜晚行車時，駕駛員通常會被對方車輛的燈光干擾出現(xiàn)盲區(qū)，容易發(fā)生車禍。夜視系統(tǒng)卻可以在黑暗中幫助駕駛員導(dǎo)航，使駕駛員在有燈光和黑暗兩種情況下都能看清駕駛環(huán)境。因此開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、可靠性好、適用性強(qiáng)的汽車紅外夜視系統(tǒng)，具有重要的市場應(yīng)用前景。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計
1)系統(tǒng)原理
根據(jù)工作原理的不同，紅外夜視系統(tǒng)分為被動紅外夜視系統(tǒng)和主動紅外夜視系統(tǒng)。主動紅外夜視系統(tǒng)利用其所攜帶的紅外光源主動照射目標(biāo)，由光學(xué)系統(tǒng)的物鏡接收目標(biāo)反射回來的紅外輻射，并在紅外變像管的光陰極面上形成目標(biāo)輻射的紅外圖象。變像管對目標(biāo)的紅外圖像進(jìn)行光譜轉(zhuǎn)換和亮度增強(qiáng)，最后在熒光屏上顯示出目標(biāo)的可見光圖像，人眼可通過目鏡觀察增強(qiáng)了的目標(biāo)圖像。考慮到使用的耐久性、經(jīng)濟(jì)的合理性、器件的通用性等等，大多選擇主動式紅外夜視系統(tǒng)作為車載系統(tǒng)。
根據(jù)功能目標(biāo)和設(shè)計要求，本系統(tǒng)主要由紅外照射燈、CCD攝像機(jī)、視頻處理系統(tǒng)及車載顯示器組成。
2)硬件設(shè)計
(1)攝像機(jī)選定
攝像機(jī)又稱攝像頭或CCD，它能夠?qū)⒐饩€變?yōu)殡姾刹⒖蓪㈦姾蓛Υ婕稗D(zhuǎn)移，也可將儲存的電荷取出使電壓發(fā)生變化，是理想的攝像元件。其工作原理為：被攝像體反射光線，傳播到鏡頭，經(jīng)鏡頭聚焦到CCD芯片上，CCD根據(jù)光的強(qiáng)弱積聚相應(yīng)的電荷，經(jīng)周期性放電，產(chǎn)生表示一幅幅畫面的電信號，經(jīng)過濾波、放大處理，通過攝像頭的輸出端子輸出一個標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻信號。此處選擇WAT－902H2型攝像頭作為攝像機(jī)。它具有攝像效果好、易檢修、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的優(yōu)點(diǎn)。
(2)紅外照射部分的設(shè)計
選用遠(yuǎn)紅外激光器作為光線發(fā)射器。它是一種單色性好、光束集中，體積小、壽命長、電光轉(zhuǎn)換效率高的激光發(fā)射器。由光纖耦合半導(dǎo)體激光器、驅(qū)動電路、溫控電路和光束整形鏡頭組成。核心部分為驅(qū)動電路設(shè)計。選用DD312作為驅(qū)動芯片，它是一款專為大功率LED所設(shè)計的單通道恒流驅(qū)動芯片，為電流吸人式架構(gòu)，可提供最大1A的恒流輸出，并支持使能端開關(guān)功能，單片機(jī)指令信號通過光耦加到DD312的使能端，控制激光器的開關(guān)。驅(qū)動電路見圖1。

(3)電源模塊的設(shè)計
系統(tǒng)中顯示器、單片機(jī)、MAX487通信芯片、CCD攝像機(jī)、激光發(fā)射器驅(qū)動電路都需要電源供電。其中單片機(jī)、DD312驅(qū)動芯片要求電源電壓比較穩(wěn)定、紋波小、電磁干擾小。采用LM2576模塊為單片機(jī)以及DD312驅(qū)動芯片提供穩(wěn)壓電源(圖2)。MAX4877芯片工作電壓比較高，范圍比較寬，采用NW1－05S05S功率變換模塊為之提供電源。
(4)控制系統(tǒng)的設(shè)計
采用PIC16F877A、PIC16F876A兩種單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制芯片，整個控制系統(tǒng)也即為一個小型的傳動系統(tǒng)。其中PIC16F877A單片機(jī)作為傳動系統(tǒng)的初始端，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和“記憶”按鍵；Max487芯片為通信芯片，負(fù)責(zé)接收和傳遞信號。PIC 16F876A單片機(jī)作為傳動系統(tǒng)的接收端，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動。