基于PIC单片机的一种车载红外夜视仪设计

0 引言
随着汽车市场的快速发展和安防意识的日益强化，人们对汽车安全保障技术的要求越来越高，而现有汽车照明系统在雪夜、雪天或大雾等能见度较低情况下视距不远、效果不佳的弊病成为汽车行驶的安全隐患之一。更严重的是在夜晚行车时，驾驶员通常会被对方车辆的灯光干扰出现盲区，容易发生车祸。夜视系统却可以在黑暗中帮助驾驶员导航，使驾驶员在有灯光和黑暗两种情况下都能看清驾驶环境。因此开发一种结构简单、性能稳定、可靠性好、适用性强的汽车红外夜视系统，具有重要的市场应用前景。

1 系统总体设计
1)系统原理
根据工作原理的不同，红外夜视系统分为被动红外夜视系统和主动红外夜视系统。主动红外夜视系统利用其所携带的红外光源主动照射目标，由光学系统的物镜接收目标反射回来的红外辐射，并在红外变像管的光阴极面上形成目标辐射的红外图象。变像管对目标的红外图像进行光谱转换和亮度增强，最后在荧光屏上显示出目标的可见光图像，人眼可通过目镜观察增强了的目标图像。考虑到使用的耐久性、经济的合理性、器件的通用性等等，大多选择主动式红外夜视系统作为车载系统。
根据功能目标和设计要求，本系统主要由红外照射灯、CCD摄像机、视频处理系统及车载显示器组成。
2)硬件设计
(1)摄像机选定
摄像机又称摄像头或CCD，它能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存的电荷取出使电压发生变化，是理想的摄像元件。其工作原理为：被摄像体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过滤波、放大处理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。此处选择WAT－902H2型摄像头作为摄像机。它具有摄像效果好、易检修、经济实惠的优点。
(2)红外照射部分的设计
选用远红外激光器作为光线发射器。它是一种单色性好、光束集中，体积小、寿命长、电光转换效率高的激光发射器。由光纤耦合半导体激光器、驱动电路、温控电路和光束整形镜头组成。核心部分为驱动电路设计。选用DD312作为驱动芯片，它是一款专为大功率LED所设计的单通道恒流驱动芯片，为电流吸人式架构，可提供最大1A的恒流输出，并支持使能端开关功能，单片机指令信号通过光耦加到DD312的使能端，控制激光器的开关。驱动电路见图1。

(3)电源模块的设计
系统中显示器、单片机、MAX487通信芯片、CCD摄像机、激光发射器驱动电路都需要电源供电。其中单片机、DD312驱动芯片要求电源电压比较稳定、纹波小、电磁干扰小。采用LM2576模块为单片机以及DD312驱动芯片提供稳压电源(图2)。MAX4877芯片工作电压比较高，范围比较宽，采用NW1－05S05S功率变换模块为之提供电源。
(4)控制系统的设计
采用PIC16F877A、PIC16F876A两种单片机作为系统的控制芯片，整个控制系统也即为一个小型的传动系统。其中PIC16F877A单片机作为传动系统的初始端，负责数据采集和“记忆”按键；Max487芯片为通信芯片，负责接收和传递信号。PIC 16F876A单片机作为传动系统的接收端，控制电机的转动。