1-点光源跟踪系统

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1、点光源跟踪系统(B)摘要：该系统以LM3S811单片机为控制核心，由光敏三极管（3DU33）组成的传感器阵列检测点光源发出的光信号，经过运算放大器LM324将光信号放大后并经A/D模数转换，然后通过单片机处理这些信号后，确定点光源的位置，从而实现云台自动跟踪光信号。点光源以LM3S811为控制核心，通过升压转换器（TPS61062）来控制点光源的功率，再通过INA270A实现电流监测。关键字：LM3S811光敏三极管LM324点光源云台TPS61062INA270AAbstract:Thesystem’scontrollinghard-coreissingle-chipLM3S811.Whe

2、nthephototransistorswhichconsistoftransducerarraycheckthelightsingle,whichproducedbyLED,andtheLM324willmicroscopethosesingleandswitchthembyA/D.Thenthesingle-shipLM3S811dealswiththosesignalstodecidetheplaceoftheLED,inordertoachieveautomatictrackingpointsourcehead.Thepointlamp-houseuseMSP430asit’shar

3、d-core.Tps61062usedtocontrolthepowerofthepointlamp-house,thenthesystemcometruedetectingelectricity.Keywords:single-shipLM3S8113DU33LM324LEDTPS61062INA270A一.方案论证与比较1．总体方案比较及比较方案一：用C2000作为该系统的主控芯片，MSP430作为光源LED控制芯片。C2000在实时控制和高速数据处理方面，显然比其它单片机更具有优势，不时为本系统的最佳解决方案。C2000做起来较复杂，且性价比较高，故没有选择方案。方案二：用LM3S81

4、1作为光源跟踪系统的主控芯片，MSP430作为光源LED控制芯片。由于LM3S811控制灵活方便，且在实时控制和高速处理方面明显比其单片机占优势，故选择方案二。图二LED控制模块2．模块方案论证与比较13(1).信号采集模块方案一：采用CCD图像采集传感器，该传感器在分辨率、动态范围、灵敏度、实时传输和自扫描等方面都具有优越性，是本系统的最好的传感器。但是算法很复杂，难于在短时间内实现。所以此方案没有被采纳。图三CCD采集模块方案二：由光敏三极管排成四象限传感器阵列，将传感器阵列和激光笔固定在一起，传感器阵列动态检测光源位置和强弱。该方案既能快速跟踪光源的位置，又减少了传感器的数量，故选择了

5、方案三。图四传感器分布图:图五信号采集主要框图(2)云台的搭建电机布局：在圆形基架的两条对称轴线上分别设置互相垂直的两根轴X—X和Y—Y，其中轴Y—Y与基座转动联接，轴X—X与工作平台固联并与基架转动联接，电机l通过轴X—X带动工作平台相对基架转动，电机2通过轴Y—Y带动基架相对基座转动。轴X—X采用背对背滚动轴承，有效地减轻了X—X轴的剪切力。轴Y—Y采用圆锥滚子轴承，方便地实现了转动和支撑两大功用。电机采用减速步进电机。不采用直流电机，因为速度不容易控制。方案一：采用功率三极管作为功率放大器的控制步进电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，但是电路比较复杂。方案二：采用由达林顿

6、晶体管阵列ULN2003。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。单驱动能力比较弱。13方案三：采用恒压桥式驱动芯片L298N。驱动能力强，电路简单，使用方便。故选择此方案。(3).声光显示模块方案一：采用数码管显示。方案二：用12864液晶图文显示器显示。数码管显示内容单一,不易产生生动具体的图文,而液晶显示12864给我们提供了更大的发挥空间,看起来舒服自然,而且能增加显示的美观性与直观性。最重要的是提供了友好的人机界面。因此本系统中采用液晶显示。电路图如下图所示：二．电路理论分析与计算1．信号采集模块图六3DU33采集到光信号后，使整个电路导通，再通过

7、运算放大器将微弱的电流信号放大，从而使单片机LM3S811个更好的处理信号。图中的R1为偏执电阻，可以调解工作点及稳定电路3DU33,在正常室内关照下，电流为微安级，选择15k的偏置电阻，放大十一倍后送至A/D.2．光耦（4N25）13图七光耦电路光耦主要起隔离的作用，防止高电压烧坏单片机。通过4N25的最大电流为10mA,在室温条件下，取通过4N25的电流I约为6到7毫安，图中R1为限流电阻，其计算式为R1