小型遙控轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)設(shè)計

摘要：設(shè)計了一種能無線遙控的小型攝像頭驅(qū)動控制轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)，通過對無線遙控器上簡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)，又同時進行實時取景。文中詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的組成原理和軟硬件設(shè)計，經(jīng)過實際驗證該系統(tǒng)具有可擴展性好、成本低廉、性能穩(wěn)定的特點。
關(guān)鍵詞：無線遙控；直流減速電機；PWM

在云臺或攝像頭等微型轉(zhuǎn)臺的民用或商用系統(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)計應(yīng)用了Silicon公司的C8051F020單片機為控制核心，集成功率芯片驅(qū)動直流減速電機推動小型轉(zhuǎn)臺，使具有遠(yuǎn)端遙控操作簡易，體積小，成本低，可靠性高等優(yōu)點，是一款高集成度，小型的伺服系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成及原理
整個系統(tǒng)南兩部分組成：云臺驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)和操作控制器，分別如圖1和圖2所示。為了設(shè)計和調(diào)試統(tǒng)一、簡單，兩部分都采用了C8051系列單片機為控制核心，轉(zhuǎn)臺速度采用旋鈕變位器控制，通過模擬量采集獲取轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)方向和速度信號。轉(zhuǎn)臺驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)采用直流減速電機，通過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。電機選用額定電壓為12 V的MAXON直流有刷電機，自帶減速機構(gòu)，并且尾部同軸安裝了精密多圈變位器，用于反饋轉(zhuǎn)動位置信號。電機功率驅(qū)動芯片應(yīng)用了美國國家半導(dǎo)體公司(NS)推出的專用于直流電動機驅(qū)動的H橋器件LMD18200。它廣泛應(yīng)用于打印機、機器人和各種自動化控制領(lǐng)域。

無線遙控裝置用nRF403芯片作為核心收發(fā)器件，利用nRF403芯片和C8051F120單片機的簡單接口完成無線收發(fā)功能。nRF403是一個單片RF收發(fā)芯片，具有FSK調(diào)制和解調(diào)能力，抗干擾能力強，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 云臺驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計
2．1 硬件電路設(shè)計
整個電路分為控制電路、驅(qū)動電路和無線接收三個功能部分。以C8051系列單片機為控制核心，而電機驅(qū)動部分采用LMD18200，它可以與單片機、直流電機和多圈變位器構(gòu)成一個完整的運動控制系統(tǒng)。整個驅(qū)動執(zhí)行機構(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，為單片機和無線收發(fā)電路供電。控制電路、無線接收與驅(qū)動電路的信號用光耦隔離，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。