基于MSP430F4260点光源踪系统设计.docVIP

基于MSP430F4260点光源跟踪系统设计报告 摘 要 本方案采用程控恒流源来驱动LED灯,INA270A测量电流,光敏三极管作为传感器采集光强信号,采用双轴舵机作为驱动执行机构,实现了点光源的全方位三维立体跟踪,选用TI公司的MSP430F4260作为处理器.D/A输出控制LED灯的亮度,两路PWM输出用于驱动两个轴上的电机,分别采用两个光敏三极管作为两个轴方向上的差动输入,有效抑制了环境光的影响,经A/D采集输入,逻辑判断,控制两个舵机动作,确保点光源位于四个光敏三极管正对的中心,实现了快速,准确,全方位跟踪的目标. 关键字: 恒流LED 光敏三极管 舵机 INA270 Abstract The LED lights is driven by programmable constant current source, measuring current by IN270A,collecting the light intensity signals by phototransistor, using a biaxial servo actuator to realize the full range of electrical light three-dimensional tracking, choosing TIs MSP430F4260 as the processor. D / A output controls LED light intensity, two motors on axi-x and axi-z are driven by two PWM outputs, each one with two phototransistors that were used as two differential inputs, inhibiting the effects of environmental light effectively, via A / D acquisition input, logic to judge, control two servo action to ensure that the point source is on the centre of the four phototransistors, achieving tracking of target fastly, accurately and comprehensively. Keyword : Constant Current LED phototransistor steering INA270 系统整体设计: 二、方案论证: 1.电机模块方案 方案一:步进电机驱动.采用带减速器的28BYJ48型步进电机,理论精度可达5.625/64°,且控制简单,响应速度快.但电机驱动能力有限,不易用两个做成双轴形式,只能实现二维平面上的跟踪,当沿直线移动点光源时点光源会脱离光敏三极管组成的斜面,造成跟踪误差. 方案二: TowerPro MG945金属齿大扭矩舵机驱动.可以在一个舵机的轴上固定另一个舵机实现双轴追踪,且有成品可直接使用.控制采用pwm波脉宽直接调节偏移角度,控制起来也很方便. 所以本作品采用方案二. 2.点光源接收方案 方案一:光电池采集 采用光电池进行光强采集,由于光电池短路电流与光强呈线性关系,经I/F变换可输出随光强线性变化的电压信号.但由于采集距离有两米远,电压变化较很小,要经过背景光消减,差模信号放大等一系列信号调理才能送入单片机.而且关电池接收面积大,不容易确定电光源位置. 方案二:光敏三极管差动采集 光敏三极管灵敏度远高于光电池,但受外界环境影响飘动比较严重,用两个光敏三极管采集电光源两侧的光强差,可以有效消除外界环境光的干扰.光敏三极管接收面不仅小而且是一个有聚光功能的透镜,更容易确定点光源的位置. 因此,选择方案二. 3.LED驱动模块方案 方案一:采用压控恒流源. 通过运放op07,场效应管以及采样电阻组成压控恒流源(详细原理见下文),通过D/A输出精确控制,这样控制方便,唯一的缺点是采用线性电源,当电流较大时稳压管发热比较严重,能源利用效率不高.但通过添加散热片,可以用于一段时间的实验. 方案二:采用TPS61062专用LED驱动芯片 该芯片采用开关电源模式,效率较高可达80%,但由于采用贴片封装,虽然经过电路板引出,我们测试时,只实现了PWM对其亮度的控制,对于数字控制方式精确控其电流没有能够实现,所以不得不放弃这个方案. 因此,最终我们选择了方案一. 4.电流测量模块 方案一:采用小阻值的精密电阻或者康铜丝,但很遗憾我们手边没有买到器材. 方案二:采用