基于PIC單片機的一種車載紅外夜視儀設計

0 引言
隨著汽車市場的快速發展和安防意識的日益強化，人們對汽車安全保障技術的要求越來越高，而現有汽車照明系統在雪夜、雪天或大霧等能見度較低情況下視距不遠、效果不佳的弊病成為汽車行駛的安全隱患之一。更嚴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盲區，容易發生車禍。夜視系統卻可以在黑暗中幫助駕駛員導航，使駕駛員在有燈光和黑暗兩種情況下都能看清駕駛環境。因此開發一種結構簡單、性能穩定、可靠性好、適用性強的汽車紅外夜視系統，具有重要的市場應用前景。

1 系統總體設計
1)系統原理
根據工作原理的不同，紅外夜視系統分為被動紅外夜視系統和主動紅外夜視系統。主動紅外夜視系統利用其所攜帶的紅外光源主動照射目標，由光學系統的物鏡接收目標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輻射的紅外圖象。變像管對目標的紅外圖像進行光譜轉換和亮度增強，最后在熒光屏上顯示出目標的可見光圖像，人眼可通過目鏡觀察增強了的目標圖像。考慮到使用的耐久性、經濟的合理性、器件的通用性等等，大多選擇主動式紅外夜視系統作為車載系統。
根據功能目標和設計要求，本系統主要由紅外照射燈、CCD攝像機、視頻處理系統及車載顯示器組成。
2)硬件設計
(1)攝像機選定
攝像機又稱攝像頭或CCD，它能夠將光線變為電荷并可將電荷儲存及轉移，也可將儲存的電荷取出使電壓發生變化，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，經鏡頭聚焦到CCD芯片上，CCD根據光的強弱積聚相應的電荷，經周期性放電，產生表示一幅幅畫面的電信號，經過濾波、放大處理，通過攝像頭的輸出端子輸出一個標準的復合視頻信號。此處選擇WAT－902H2型攝像頭作為攝像機。它具有攝像效果好、易檢修、經濟實惠的優點。
(2)紅外照射部分的設計
選用遠紅外激光器作為光線發射器。它是一種單色性好、光束集中，體積小、壽命長、電光轉換效率高的激光發射器。由光纖耦合半導體激光器、驅動電路、溫控電路和光束整形鏡頭組成。核心部分為驅動電路設計。選用DD312作為驅動芯片，它是一款專為大功率LED所設計的單通道恒流驅動芯片，為電流吸人式架構，可提供最大1A的恒流輸出，并支持使能端開關功能，單片機指令信號通過光耦加到DD312的使能端，控制激光器的開關。驅動電路見圖1。

(3)電源模塊的設計
系統中顯示器、單片機、MAX487通信芯片、CCD攝像機、激光發射器驅動電路都需要電源供電。其中單片機、DD312驅動芯片要求電源電壓比較穩定、紋波小、電磁干擾小。采用LM2576模塊為單片機以及DD312驅動芯片提供穩壓電源(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)控制系統的設計
采用PIC16F877A、PIC16F876A兩種單片機作為系統的控制芯片，整個控制系統也即為一個小型的傳動系統。其中PIC16F877A單片機作為傳動系統的初始端，負責數據采集和“記憶”按鍵；Max487芯片為通信芯片，負責接收和傳遞信號。PIC 16F876A單片機作為傳動系統的接收端，控制電機的轉動。