طراحی دستگاه دید در شب مادون قرمز سوار بر خودرو بر اساس میکروکنترلر PIC
با توسعه سریع بازار خودرو و افزایش آگاهی از امنیت، مردم نیازهای بالاتر و بالاتری برای فناوری حفاظت از ایمنی خودرو دارند. نه چندان دور، مضرات اثر ضعیف به یکی از خطرات ایمنی رانندگی خودرو تبدیل می شود. نکته جدی تر این است که هنگام رانندگی در شب، معمولاً راننده توسط چراغ های وسیله نقلیه طرف مقابل مزاحم می شود و در نقطه کوری قرار می گیرد که مستعد تصادفات رانندگی است. سیستم دید در شب می تواند به راننده کمک کند تا در تاریکی حرکت کند، به طوری که راننده می تواند محیط رانندگی را در شرایط روشن و تاریک به وضوح ببیند. بنابراین، توسعه یک سیستم دید در شب مادون قرمز خودرو با ساختار ساده، عملکرد پایدار، قابلیت اطمینان خوب و کاربرد قوی چشماندازهای کاربردی بازار مهمی دارد.
1 طراحی کلی سیستم
1) اصل سیستم
با توجه به اصول کار مختلف، سیستم های دید در شب مادون قرمز به سیستم های دید در شب مادون قرمز غیرفعال و سیستم های دید در شب مادون قرمز فعال تقسیم می شوند. سیستم دید در شب مادون قرمز فعال از منبع نور مادون قرمزی که حمل می کند برای روشن کردن فعال هدف استفاده می کند و عدسی شیئی سیستم نوری تابش مادون قرمز منعکس شده توسط هدف را دریافت می کند و تصویری مادون قرمز از تابش هدف را بر روی سطح فوتوکاتد تشکیل می دهد. لوله تصویربرداری مادون قرمز لوله تغییر دهنده تصویر، تبدیل طیفی و افزایش روشنایی را روی تصویر مادون قرمز هدف انجام می دهد و در نهایت تصویر نور مرئی هدف را روی صفحه فلورسنت نمایش می دهد و چشم انسان می تواند تصویر هدف بهبود یافته را از طریق چشمی مشاهده کند. با توجه به دوام استفاده، منطقی بودن اقتصاد، تطبیق پذیری دستگاه و غیره، اکثر آنها سیستم دید در شب فعال مادون قرمز را به عنوان سیستم سوار بر خودرو انتخاب می کنند.
با توجه به اهداف عملکردی و الزامات طراحی، سیستم عمدتا از نور مادون قرمز، سیستم پردازش ویدئو و نمایش خودرو تشکیل شده است.
2) طراحی سخت افزار
(1) انتخاب دوربین
دوربین فیلمبرداری سر دوربین یا CCD نیز نامیده می شود. می تواند نور را به بارهای الکتریکی تبدیل کرده و بارهای الکتریکی را ذخیره و انتقال دهد. همچنین می تواند بارهای الکتریکی ذخیره شده را برای تغییر ولتاژ خارج کند. این یک عنصر تصویربرداری ایده آل است. اصل کار آن به شرح زیر است: نور منعکس شده توسط جسم دوربین به لنز پخش می شود و سپس از طریق لنز روی تراشه CCD متمرکز می شود. CCD بار مربوطه را با توجه به شدت نور انباشته می کند و پس از تخلیه دوره ای، یک سیگنال الکتریکی تولید می کند که یک تصویر را نشان می دهد. پس از فیلتر کردن و پردازش تقویت، یک سیگنال ویدئویی کامپوزیت استاندارد از طریق ترمینال خروجی دوربین خروجی می شود. در اینجا دوربین WAT{0}}H2 را به عنوان دوربین انتخاب کنید. دارای مزایای جلوه دوربین خوب، نگهداری آسان و مزایای اقتصادی است.
(2) طراحی قسمت تابش مادون قرمز
یک لیزر مادون قرمز دور به عنوان ساطع کننده نور انتخاب می شود. این یک فرستنده لیزری با تک رنگی خوب، پرتو متمرکز، اندازه کوچک، عمر طولانی و راندمان تبدیل الکترواپتیکی بالا است. از یک لیزر نیمه هادی جفت شده با فیبر، یک مدار محرک، یک مدار کنترل دما و یک لنز شکل دهنده پرتو تشکیل شده است. بخش اصلی طراحی مدار درایو است. DD312 به عنوان تراشه درایور انتخاب شده است. این یک تراشه درایور جریان ثابت تک کاناله است که مخصوص LED های پرقدرت طراحی شده است. سیگنال فرمان از طریق اپتوکوپلر به انتهای فعال DD312 اضافه می شود تا سوئیچ لیزر را کنترل کند.
(3) طراحی ماژول قدرت
در این سیستم، نمایشگر، میکروکنترلر، تراشه ارتباطی MAX487، دوربین CCD و مدار درایو فرستنده لیزری همگی به منبع تغذیه نیاز دارند. در میان آنها، ریز رایانه تک تراشه و تراشه درایور DD312 به ولتاژ منبع تغذیه نسبتاً پایدار، امواج کوچک و تداخل الکترومغناطیسی کوچک نیاز دارند. ماژول LM2576 برای ارائه منبع تغذیه تنظیم شده برای میکروکنترلر و تراشه درایور DD312 استفاده می شود (شکل 2). تراشه MAX4877 دارای ولتاژ عملیاتی نسبتاً بالا و دامنه نسبتاً وسیعی است و از ماژول تبدیل برق NW1-05S05S برای تأمین برق آن استفاده میشود.
(4) طراحی سیستم کنترل
دو میکروکامپیوتر تک تراشه ای PIC16F877A و PIC16F876A به عنوان تراشه های کنترلی سیستم استفاده می شوند و کل سیستم کنترل نیز یک سیستم انتقال کوچک است. در میان آنها، میکرو کامپیوتر تک تراشه PIC16F877A به عنوان انتهای اولیه سیستم انتقال، مسئول جمع آوری داده ها و دکمه "حافظه" استفاده می شود. تراشه Max487 یک تراشه ارتباطی است که وظیفه دریافت و ارسال سیگنال ها را بر عهده دارد. میکروکامپیوتر تک تراشه PIC 16F876A به عنوان انتهای گیرنده سیستم انتقال برای کنترل چرخش موتور استفاده می شود.
①پایان اولیه
هسته اصلی این قطعه میکروکنترلر PIC16F877A می باشد. این یک میکروکامپیوتر تک تراشه ای 8-بیتی است که توسط Microchip Corporation ایالات متحده تولید شده است. این دارای یک ساختار RISC منحصر به فرد است، یک ساختار گذرگاه هاروارد که در آن گذرگاه داده و گذرگاه دستورالعمل از هم جدا شده اند. هر دستگاه ترمینال را متصل می کند، به فرمان درخواست ارسال شده توسط رایانه کنترل اصلی پاسخ می دهد و اطلاعات وضعیت دستگاه تحت آزمایش را به رایانه کنترل اصلی برمی گرداند. پورت ورودی/خروجی کامپیوتر تک تراشه ای به ترمینال تجهیزات تحت آزمایش متصل می شود تا اطلاعات وضعیت مورد نیاز به دست آید. مدار به سه بخش تقسیم می شود: مدار جمع آوری اطلاعات (شکل 3)، مدار نمایشگر LED و مدار دکمه.
2 پین میکروکامپیوتر تک تراشه به صورت خارجی با یک سنسور دما وصل شده اند که سیگنال تغییر دمای بلادرنگ سیستم را به میکروکامپیوتر تک تراشه ای منتقل می کند. 3 تا 7 پین به صورت خارجی با یک مدار نمایشگر LED متصل می شوند، هنگامی که سیگنال سطح پایین پین وصل می شود، LED مربوطه روشن می شود. 8، 9 پین به صورت خارجی به مدار درایو لیزر متصل می شوند تا وضعیت لیزر را تشخیص دهند. 19 پین به یک خنک کننده نیمه هادی خارجی متصل می شوند تا اطلاعات را جمع آوری کنند و تصمیم بگیرند که آیا خنک کننده نیمه هادی کار کند یا خیر. 22، 25 و 26 پین به مدار ارتباطی متصل می شوند تا سیگنال ها را به تراشه کنترل اصلی منتقل کنند. 27 تا 40 پین پان / شیب هستند و سیگنال تشخیص کلید لنز، هنگامی که اپراتور کلید را روی پانل فشار می دهد، میکرو کامپیوتر تک تراشه سیگنال کلید را از طریق این پورت ها دریافت می کند و اطلاعات را از طریق تراشه کنترل اصلی ارسال می کند. مدار ارتباطی و تراشه کنترل اصلی پس از دریافت سیگنال آنالیز و کنترل می کند. دستور مربوطه
② مدار ارتباط
مدار ارتباطی انتهای اولیه و انتهای دریافت کننده سیستم انتقال را به هم متصل می کند و وظیفه اصلی آن تحقق دریافت و انتقال سیگنال است. این دستگاه از تراشه Max487 استفاده می کند که یک دستگاه فرستنده و گیرنده نیمه دوبلکس کم مصرف برای ارتباط است و یک درایور و گیرنده را در داخل ادغام می کند. انتهای اولیه ابتدا سیگنال را رمزگذاری می کند و انتهای دریافت کننده سیگنال را رمزگشایی می کند. در عین حال، برای از بین بردن تداخل، مدار توسط یک اپتوکوپلر ایزوله می شود.
