点光源跟踪系统.docx
- 文档编号:11034262
- 上传时间:2023-02-24
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:215.40KB
点光源跟踪系统.docx
《点光源跟踪系统.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《点光源跟踪系统.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
点光源跟踪系统
1.【摘要】
本系统设计是由MSP430F149单片机为控制核心,由恒流源控制1w的大功率LED做点动光源。
以光敏电阻作为光源检测传感器,用步进电机来自由转动带动激光笔跟踪点光源的自动跟踪系统.该系统由430单片机最小系统、点光源检测、步进电机驱动等电路组成,利用三个光敏电阻实现点光源强度和移动方向的检测,通过信号放大和处理,送入单片机内部电路,单片机将采样结果进行分析和处理,控制步进电机运转的步距和方向,从而达到点光源的精确跟踪。
关键词:
MSP430;恒流源;步进电机;光敏电阻。
2.系统整体方案确立
作品以1w白光LED作为光源,固定在一支架上,且LED的电流可调范围为150mA到350mA,在一定的角度,范围内移动支架,确保跟踪系统中的指向激光笔可以尽快的指向光源。
3.方案设计论证与比较
3.1方案设计
由于要以1w的白光LED作为光源,且电流调节范围有限制,所以需要选择一个好的恒流源达到要求,其次在感光系统中,要做到精准的跟踪和定位光源,因此光电传感器的选择也很重要。
在这两者的设计中,有以下几种方案。
3.2方案论证与比较
3.2.1控制核心的选择与比较
方案一:
采用MSP430
MSP430是TI公司生产的16位超低功耗的混合信号处理器。
集模拟电路、数字电路和微处理器于一体,具有方便高速的运算能力和丰富的功能模块,低电源电压范围为1.8-3.6V,还具有灵活的时钟适用范围。
方案二:
采用89c51
89C51单片机是由ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造的一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS8位微处理器,8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,是一种高效微控制器。
方案三:
采用AVR
AVR单片机是由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC精简指令集高速8位单片机。
具有运算速度快,性价比高,工作电压范围宽(2.7-6V),和抗干扰能力强等优点。
比较以上三种方案,由于对MSP430比较熟悉,因此选择方案一。
3.2.2恒流源的选择与比较
方案一:
用LM358构成恒流源
LM358内部包括两个独立的,高增益的,内部频率补偿的双运算放大器,电源电压范围宽,单电源3~30v,双电源±1.5~±15v,低功耗电流,低输入偏流,低输入失调电压和失调电流,差模输入电压范围宽近似等于电源电压范围。
方案二:
用IRF540构成恒流源
IRF540是一种结型场效应管,可以做压控恒流元件,完全实现小电压控制大电流的目的。
具有输入电阻小,噪声小,功耗低,动态范围大,易于集成,没有二次击穿现象,安全区域较宽,温度稳定性好等优点。
比较以上两种方案,LM358电流过小,而IRF540具有较宽的供电范围,因而调节范围也更广,使用更灵活。
因此选择第二种方案。
3.2.3光敏器件的选择与比较
方案一:
光敏电阻
光敏电阻是利用光的入射引起半导体电阻的变化来进行工作的,光敏电阻属于半导体光敏器件,具有灵敏度高,光谱响应范围宽,体积小,机械强度大,耐冲击,抗过载能力强(最大电压在150v~400v之间),耗散功率大,以及寿命长等特点。
方案二:
光敏二极管
光敏二极管是把光信号转换成电信号,利用PN结单向导电性的光电器件,结构与一般二极管类似,PN结安装在管顶部,便于接受光照,光照特性呈现良好的线性,电流灵敏度一般为常数。
反应速度快,缺点是输出电流低。
方案三:
光敏三极管
光敏三极管有电流放大作用,具有光敏特性的PN结受到光辐射时形成光电流,由此产生的光电流,由集极进入发射极,从而在集电极回路中产生放大了β倍的信号电流。
具有很高的灵敏度,缺点是在弱光时灵敏度低些,在强光时则有饱和现象。
比较以上三种方案,由于光敏二极管和光敏三极管都没有,选择第一种方案
4.系统的建立
4.1系统构建框图
4.2硬件电路的制作
4.2.1可调恒流源电路
工作原理
由场效应管工作在恒流区的特点可知,当UGS固定时,随着UDS的增加iD几乎不变,只要满足UDS>UGS-UGS(off)条件,iD的大小只受UGS的控制,达到恒流的效果。
原理图
4.2.2光源检测电路
如图3.2.2所示,光源检测电路中主要是由三个光敏电阻组成,分别放在不透明的圆筒中,当有光源照射时,三个光敏电阻的阻值会发生变化,然后通过电路信号处理到MSP430中,来控制步进电机。
让激光笔跟踪点光源。
图3.2.2(a)光源检测电路图3.2.2(b)传感器装置示意图
4.2.3msp430最小系统
4.2.4JS-8580-V6C驱动步进电机模块
控制方式:
脉冲+
有脉冲时工作,低电平有效;无脉冲时锁定电机并自动半流
方向+
低电平输入或悬空时正转;高电平输入时反转
脱机+
低电平输入或者悬空时正常工作;高电平时脱机
4.3程序设计
4.3.1程序系统框图
4.3.2程序代码
/*main主函数*/
#include"MSP430F149.h"
voidIO_init();
voidCLOCK_init();
voidTA_init();
voidLeft();
voidRight();
voidStop();
voidScan();
unsignedcharKEY=0XFF;
unsignedintjd;
intmain(void)
{
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
IO_init();
CLOCK_init();
TA_init();
_EINT();
while
(1)
{
Scan();
}
}
voidIO_init()
{
P6DIR|=BIT1+BIT2;//脉冲方向
P6OUT=0XFF;
P5DIR=0X00;
P1DIR=0XFF;
P1OUT=0XFF;
P2DIR=0XFF;
P2OUT=0X00;
P3DIR=0XFF;
P3OUT=0X00;
}
voidCLOCK_init()
{
unsignedinti;
BCSCTL1&=~XT2OFF;
do
{
IFG1&=~OFIFG;
for(i=0xff;i>0;i--);
}while((IFG1&OFIFG)!
=0);
BCSCTL2|=SELM1;
BCSCTL2|=DIVM_3;
}
voidTA_init()
{
TACTL|=TASSEL_1+TACLR;
CCR0=20;
TACTL|=MC_1;
//CCTL0|=CCIE;
}
voidScan()
{
KEY=P5IN&0XE0;
switch(KEY)
{
case0x00:
Stop();break;
case0x60:
Left();break;
case0xC0:
Right();break;
case0x40:
Stop();break;
case0x80:
Left();break;
case0x20:
Right();break;
default:
break;
}
}
voidStop()
{
CCTL0&=~CCIE;
}
voidLeft()
{
P3OUT=0XFF;
CCTL0|=CCIE;
}
voidRight()
{
P3OUT=0X00;
CCTL0|=CCIE;
}
#pragmavector=TIMERA0_VECTOR
__interruptvoidTA_ISR(void)
{
P6OUT^=BIT1;
}
5.系统调试
5.1调试仪器
数字万用表UT39A
5.2调试结果
5.2.1恒流源数据测试
UDS(V)
UGS(V)
iD(A)
5
5
5
5
5.2.2系统测试
分别在四种不同的环境下进行灵敏度测试:
A:
夜间(普通日光灯下)
B:
早上(有光照因素条件下)
C:
中午(光照较强烈条件下)
D:
下午(光照因素影响不大的条件下)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 光源 跟踪 系统