文档介绍：点光源跟踪系统
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 TPS61062 INA270A
Abstract: The system’s controlling hard-core is single-chip the photo transistors which consist of transducer array check the light single, which produced by LED, and the LM324 will microscope those single and switch them by A/D. Then the single-ship LM3S811 deals with those signals to decide the place of the LED, in order to achieve automatic tracking point source head. The point lamp-house use MSP430 as it’s hard-core. Tps61062 used to control the power of the point lamp-house, then the e true detecting electricity.
Keywords: single-ship LM3S811 3DU33 LM324 LED TPS61062 INA270A

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LM3S811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

(1).信号采集模块
方案一:D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。
D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,故选择了方案三。
图四传感器分布图
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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。
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:

图六
3DU33采集到光信号后,使整个电路导通,再通过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
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