基于LPC395微控制器的激光夜視儀的設計與實現

姜應戰，孫 團，李丹妮，吳猛猛

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基于LPC395微控制器的激光夜視儀的設計與實現

姜應戰，孫 團，李丹妮，吳猛猛

（海軍潛艇學院，山東青島266042）

本文給出了一種基于LPC395微控制器的激光夜視儀的技術設計方案，描述了夜視儀控制系統的硬件組成和軟件設計方法，該設計較好地實現了激光夜視儀的CCD攝像控制、激光器控制、云臺控制、晝夜視頻轉換和通信等功能。

激光夜視儀 LPC395 微控制器

0 引言

激光夜視技術屬于主動紅外夜視技術的一種，主要優點是照射距離遠、使用壽命長、目標上光強分布均勻[1]。與目前的紅外LED夜視、微光夜視和熱成像技術相比，激光夜視是一種能夠真正實現遠距離高清晰夜間成像的低成本夜視技術[2]。激光夜視儀在邊防和國防保衛、公路鐵路交通運輸安全、城市安全監控等領域具有廣泛的應用[3]，可以滿足幾百米至數千米遠距離監控需求。本設計中的激光夜視儀，具有背景反差性能好、成像清晰、不受外界照明影響等特點，夜間最遠可識別3.5 km處的人員、車輛等目標，配備CCD攝像頭，可實現晝夜連續監控[4-5]。

2 硬件設計

2.1 LPC935微控制器

對工作的重視程度會對后續工作開展的質量造成關鍵影響。應當提高管理者績效評價意識，使工作人員在思想意識上能夠發生正確轉變，充分意識到該項工作的重要性。高校績效管理工作與企業財務績效管理間會存在共性，但由于高校是對現代化人才進行培養的場所，存在的問題包括教育質量與院校經濟收益之間的問題等等。所以，內部的財務人員績效評價工作在很多方面都區別于企業內部的財務績效管理。相關的工作開展，一定要對理論知識進行構建，并強化對其他一些知識的學習，掌握系統并且全面的內容和知識，這樣才避免形式化績效評價工作，發揮績效評價工作的價值作用，實現院校內部統籌兼備的目標，以便對每一項內容進行全面系統的把控。

LPC935是一款單片封裝的微控制器，包括8kB可字節擦除的Flash程序存儲器、256字節RAM數據存儲器、512字節片內用戶數據EEPROM存儲區、1個4路輸入的8位A/D轉換器/DAC輸出、2個模擬比較器、2個16位定時計數器和1個23位的系統定時器和增強型UART[6]。適合于許多要求高集成度、低成本的場合。可以滿足多方面的性能要求。P89LPC935采用了高性能的處理器結構，指令執行時間只需2到4個時鐘周期，6倍于標準80C51器件。P89LPC935集成了許多系統級的功能，這樣可大大減少元件的數目和電路板面積并降低系統的成本。

2.2 CCD攝像控制

CCD攝像控制用來實現聚焦和縮放功能，本設計中的CCD攝像控制的聚焦和縮放采用電控模式，通過改變電壓的極性實現聚焦和縮放兩個方向控制，由微控制器控制芯片6219實現，聚焦速度通過改變電壓波形的占空比來實現，如圖2所示。圖中6219芯片的out1A、out1B和out2A、out2B是兩個H橋的輸出端，由I01～I12控制通斷，由phase1和phase2控制電流方向，從而實現聚焦和縮放的雙向控制。

圖2 CCD攝像聚焦與縮放控制電路原理圖

2.3激光器控制

激光器控制用來實現激光器的電源、激光器電流和光斑位置控制。

1）激光器電源控制

字跡非常的清秀，清秀得使我不禁想到黛玉妙玉之類的美人來。我放眼四處張望，猛然想到了我們班上的姚菲菲，她今天下午點名時也未到的！我激動得心都怦怦跳了起來。

通過微控制器MCU端口控制繼電器實現220 V電源的通斷，如圖3所示。

圖3 激光器控制電路原理圖

2）激光器電流控制

利用RS232/485連接激光器電流設定接口，通過計算機軟件進行激光器電流控制，如圖3所示。

3）激光器光斑位置控制

激光器的光斑控制分為上、下、左、右四個方向，由2塊6219芯片控制2個步進電機的轉向來實現，其中1個步進電機實現激光器光斑位置的上下控制，另1個步進電機實現激光器光斑位置的左右控制。步進電機的轉向由微控制器根據6219芯片規定的時序，控制I01、I02、I11、I12、phase1和phase2來實現。

2.4云臺控制

1）云臺位置控制

云臺位置控制用來控制步進電機的正反轉方向來控制云臺的上下、左右位置控制，JST、 JF和JR為微控制器控制的繼電器觸點，分別向變頻器提供啟動、正轉、反轉信號；微控制器控制繼電器JUD、JLR，以實現上、下和左、右位置控制，如圖4(a)所示。

2）云臺速度控制

云臺速度的控制由計算機軟件設置，經RS485總線送至微控制器后經DA輸出模擬電壓并隔離后控制變頻器的頻率輸出以控制轉速，如圖4(b)所示。

圖4 云臺控制原理圖

圖5(a) 晝夜識別

圖5(b) 晝夜視頻轉換

2.5晝夜視頻轉換控制

1）晝夜識別

通過光敏電阻檢測白天和黑夜，實現晝夜視頻的控制切換，如圖5(a)所示。

2）晝夜視頻轉換

通過微控制器端口控制繼電器，實現晝夜視頻的相互轉換，如圖5(b)所示。

圖6 激光夜視儀控制軟件設計

2.6通信電路

通信電路采用RS485總線實現計算機與微控制器之間的通信，實現CCD攝像控制、激光器控制、云臺控制等功能。

3 軟件設計

軟件由監控室控制軟件和夜視儀控制軟件組兩部分組成，如圖6所示。

3.1監控室控制軟件

監視室控制軟件主要用來進行系統的啟停控制、晝夜模式顯示、云臺速度和位置調節、CCD聚焦和縮放控制、激光器啟停控制、激光器電流控制以及激光器光斑位置控制等。

3.2夜視儀控制軟件

夜視儀控制軟件主要用來進行云臺控制、CCD攝像控制、激光器控制、晝夜視頻轉換控制以及通信等功能。

[1] 王壽增, 孫峰, 張鑫. 激光照明距離選通成像技術研究進展[J]. 紅外與激光工程, 2008, 37(增刊): 95- 99.

[2] 楊玉蘭, 孫金霞, 付國柱, 等. 長距離紅外激光照明主動成像系統研究[J]. 長春理工大學學報, 2009, 32(1): 18- 21.

[3] 于曉紅等. 激光夜視技術及其應用[J]. 警察技術, 2008（11）: 58-59.

[4] 劉磊, 錢蕓生, 邱亞峰, 等. 激光助視/微光夜間駕駛儀設計及野外試驗[J]. 紅外與激光工程, 2007, 36(3): 361- 364.

[5] 裴楠楠, 徐國范, 宋玲玲. 帶激光輔助照明的微光夜視儀的研制. 激光與紅外, 2005, 35(12): 938-941.

[6] 廣州周立功單片機發展有限公司, P89LPC933/934/935使用指南.

Design and Realization of the Laser Night Vision Device Based on LPC395 MCU

Jiang Yingzhan, Sun Tuan, Li Danni, Wu Mengmeng

(Naval Submarine Academy, Qingdao 266042, Shandong, China)

TN248 TP391

A

1003-4862（2015）02-0013-03

2014-09-03

姜應戰（1962-），男，副教授。專業方向：電氣自動控制。