小型遙控轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)了一種能無(wú)線遙控的小型攝像頭驅(qū)動(dòng)控制轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)無(wú)線遙控器上簡(jiǎn)單按鍵的操作既可使遠(yuǎn)處攝像頭瞄準(zhǔn)不同角度的目標(biāo)，又同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)取景。文中詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的組成原理和軟硬件設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證該系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性好、成本低廉、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：無(wú)線遙控；直流減速電機(jī)；PWM

在云臺(tái)或攝像頭等微型轉(zhuǎn)臺(tái)的民用或商用系統(tǒng)中，需要根據(jù)被監(jiān)控目標(biāo)的方向?qū)D(zhuǎn)臺(tái)作出快速旋轉(zhuǎn)等操作，并要求其響應(yīng)速度快并且穩(wěn)定。因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用了Silicon公司的C8051F020單片機(jī)為控制核心，集成功率芯片驅(qū)動(dòng)直流減速電機(jī)推動(dòng)小型轉(zhuǎn)臺(tái)，使具有遠(yuǎn)端遙控操作簡(jiǎn)易，體積小，成本低，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是一款高集成度，小型的伺服系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成及原理
整個(gè)系統(tǒng)南兩部分組成：云臺(tái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和操作控制器，分別如圖1和圖2所示。為了設(shè)計(jì)和調(diào)試統(tǒng)一、簡(jiǎn)單，兩部分都采用了C8051系列單片機(jī)為控制核心，轉(zhuǎn)臺(tái)速度采用旋鈕變位器控制，通過(guò)模擬量采集獲取轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)方向和速度信號(hào)。轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用直流減速電機(jī)，通過(guò)12 V電池供電，其他控制電路可由12 V變換為需要的5 V或3．3 V電壓信號(hào)。電機(jī)選用額定電壓為12 V的MAXON直流有刷電機(jī)，自帶減速機(jī)構(gòu)，并且尾部同軸安裝了精密多圈變位器，用于反饋轉(zhuǎn)動(dòng)位置信號(hào)。電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)芯片應(yīng)用了美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司(NS)推出的專用于直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的H橋器件LMD18200。它廣泛應(yīng)用于打印機(jī)、機(jī)器人和各種自動(dòng)化控制領(lǐng)域。

無(wú)線遙控裝置用nRF403芯片作為核心收發(fā)器件，利用nRF403芯片和C8051F120單片機(jī)的簡(jiǎn)單接口完成無(wú)線收發(fā)功能。nRF403是一個(gè)單片RF收發(fā)芯片，具有FSK調(diào)制和解調(diào)能力，抗干擾能力強(qiáng)，適合工業(yè)控制。其主要性能指標(biāo)為：
(1)靈敏度高達(dá)-105 dBm；
(2)最大發(fā)射功率達(dá)+10 dBm；
(3)工作頻率范圍：433～315 MHz；
(4)電源電壓：2．7～3．6 V；
(5)最大數(shù)據(jù)速率：20 kb／s；
(6)頻偏：±15 kHz。
其特性完全能滿足本系統(tǒng)遙控要求。

2 云臺(tái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
2．1 硬件電路設(shè)計(jì)
整個(gè)電路分為控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和無(wú)線接收三個(gè)功能部分。以C8051系列單片機(jī)為控制核心，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分采用LMD18200，它可以與單片機(jī)、直流電機(jī)和多圈變位器構(gòu)成一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。整個(gè)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由12V電池供電，經(jīng)隔離電源轉(zhuǎn)換成5 V和3．3 V電源，為單片機(jī)和無(wú)線收發(fā)電路供電?？刂齐娐?、無(wú)線接收與驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)用光耦隔離，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。