点光源跟踪系统光敏三极管步进电机激光笔点光源跟踪
点光源跟踪报告
3.2编程思想
本设计思想:采用三个光敏三极管采集光强,左右两个用于判断光源的位置是在左还是右,中间的用于精确定位点光源.
方案二：采用大功率三极管TIP31C做大功率LED灯的驱动。大功率三极管TIP31C能通过最大电流为3A，完全能够合乎题目的要求。设计时，利用三极管基极电流与发射极电流的倍数关系，设计出一个电流连续可调的恒流源。实验后发现效果比较明显，易于控制。
由于三极管主要就是通过电流的关系而工作的，其电流特性比较稳定，且易于控制，所以本系统选择了方案二。
图2-1光源检测模块1
由运放的特性知:V2=V3，Ir2=0，由反馈特性知：V2=V1=V4* ;
取R3=1K,R4=9.1K;可得Av=10；再加一级电压跟随器可增加电路带负载能力。
2.2高亮度LED灯驱动电路
本方案要求LED灯的电流能够连续可调，所以采用大功率三极管TIP31C来驱动它，利用三极管集电极电流与基极电流的倍数关系来驱动1Wled灯并实现其连续可调的功能。测试时发现其电流受基极的电位计控制，所以能够实现其连续可调，且效果较好。其详细电路图如下图2-3
七．参考文献
[1]康华光.模拟电子技术基础(第五版).高等教育出版社.2006
[2]高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程.电子工业出版社.2007
[3]郭天祥.51单片机C语言教程.电子工业出版社.2008
6.7%
20度
是
0.5度
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点光源跟踪系统(四路)
电子设计报告点光源跟踪系统（B题）组员：樊华姚文涵沈洁学校：南京师范大学中北学院专业：电子信息工程指导老师：朱晓舒目录摘要 (3)关键词 (3)一、引言 (4)二、系统方案选择与论证 (5)2.1各种方案设想及论证、优缺点 (5)2.1.1 光敏元件选择方案 (5)2.1.2 光源检测方案 (6)2.1.3 传感器布局方案 (7)2.1.4光电跟踪系统前置放大电路方案 (7)2.1.5 外界环境干扰及其消除方案 (8)三、理论分析与计算 (8)3.1 LED亮度可调电路的理论分析与计算 (8)3.2光电跟踪系统前置放大电路理论分析与计算 (9)四、电路与程序设计 (11)4.1系统的硬件设计 (11)4.1.1微处理和微控制系统单片机 (11)4.1.2电机类型选择 (11)4.1.3系统供电电源设计 (11)4.1.4点光源LED亮度可调电路 (12)4.1.5 光电跟踪系统前置放大电路（跨阻放大器） (12)4.1.6步进电机驱动电路 (12)4.1.7 机械部分的设计 (12)4.1.8系统总体硬件电路框图 (13)4.2系统的软件设计 (13)4.2.1 软件设计总体思想 (13)4.2.2 系统软件结构设计框图 (13)五、测试方案、结果及分析 (15)六、部分设计亮点及调试难点解决方案 (16)6.1 硬件电路设计创意 (16)6.2 用光的特性（直线性）设计检测方法，进行位置精确定位 (16)6.3 软件部分控制精髓 (17)七、总结 (17)八、结束语 (17)九、附录 (18)附录一：系统+12V、+5V供电电源电路图 (18)附录二：LED亮度可调电路 (18)附录三：光源跟踪系统前置放大电路（I-V转换电路） (19)附录四：TLV1544 AD转换电路 (19)附录五：步进电机驱动电路图 (19)附录六：整机系统相关电路图 (20)附录七：整机系统实物图 (20)十、参考文献 (21)摘要本设计以TI公司的超低功耗MCU MSP430 处理器为核心设计并制作一个能够检测并指示点光源位置的光源跟踪系统，该光源跟踪系统能够跟踪点光源位置并由激光笔尽快指向点光源的光电方式定位，以考核光源跟踪系统跟踪点光源的灵敏度以及激光瞄准点光源的精确性来评判设计完成指标。
点光源追踪系统设计
点光 源追 踪 系统 设 计 米
李 超 王再 明 甘 铭 韦稳稳 刘 刚
（ 石理 工 学 院 电气 与 电子 信 息工程 学 院 ， 北 黄 石 ４５０ ） 黄 湖 ３０ ３
摘 要 ： 旨在设计一个模拟强点光源追踪装置 ， 以提高光源 的利用率 。装置 由模 拟强光源和光 源追 踪２ 部分构成。模拟强光源装置采用 Ｔ 公司的 Ｌ ３７组成可调恒流源装置控制 １Ｗ 高亮度 Ｌ Ｄ光 Ｉ Ｍ １ Ｅ 源， 并且使用电阻分流和 ＭＳ４ ０ ４ Ｐ３ ｆ ７内部 Ａ Ｃ采样数显 。追踪装置采用 Ａ ｍ ｌ １ Ｄ Ｔ ｅ 公司的 Ａ ｍ ｇｌ Ｔ ｅａ６高 性能 Ａ Ｒ单 片机作为主控芯片 ， Ｖ 将采集到的信号进行综合判别和处理 ， 然后控制舵机实现对光 源的 跟踪 ， 并可实现手动校准 。 关 键词 ： 点光源 ； 跟踪系统 ； 光敏 电阻 ；Ｔ ｅａ６ Ａ ｍ ｇ１
注， 如何 提高太 阳能资源 的利用效 率 已经成 为 当今 世 界 能 源 行 业 重 要 的 话 题 。本 系 统 旨 在 设 计 一 个 模 拟 强 点 光 源 追 踪 装 置 ， 提 高 光 源 以
的利用率 。装 置 由模 拟 强 光 源 和光 源追 踪 ２ 部分 构 成 。模 拟 强 光 源装 置 采 用 ， Ｉ ＇ 司 的 Ｉ公 Ｌ １ Ｍ３ ７组 成 可 调 恒 流 源 装 置 控 制 １Ｗ 高 亮 度
Ｌ Ｃ ａ ＷＡ ／ ｈｏ ＮＧ ｉ ｎ Ｚａ ｍｉｇ
Ｇ Ｎ Ａ
ＷＥＩ Ｗｅ ｗｅ Ｌ Ｕ ｎ ｎ ｎ Ｉ Ｇａ ｇ
（ｃｏ ｅｒａａ ｅｒ ｉＩｏ ａｏ Ｅｇｅｉ ， ｕｎ ｈＩｔ ｔｏＴ ｈｏｇ， ｕ ｇ ｉ ｕｅ４５０） Ｓ ｏｏＥ ｃｉｌｎ Ｅ ｔｎ ｆｍｔｎ ｎｎ ｒｇ Ｈａ ｓ ｓｕ ｎｏ Ｈ ａ ｓ ｂ ０３ ｈ ｌｆｌｔ ｄ ｌ ｏ ｃｎ ｒ ｉ ｉｅｎ ｃ ｃ ｇ ｉｎｉ ｅｆ ｅ ｌｙ ｎ ｈＨ ｉ３ ｔ ｃ
点光源追踪系统
设 计 任 务
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１ ０－ ９ ３ （０ ２ ８ ０ ６ — ２ ０ ６ ７ ７ ２ １ ）０ — ０ ４ ０
一
、
系 统 检 测 部 分 可 采 用 摄像 头 ，摄 像 头 高 速 扫 描 ，通 过 分
文 中设 计 的系 统 是 源 自于 ２ ０年 Ｔ 杯 湖 北省 电子 设 计 ０１ Ｉ 大 赛 ，要 求 设 计 并 制 作 一 个 能 够 检 测 并 指 示 点 光源 位 置 的 光
进行位移的检测 ，最终实现跟踪 定位 。
收 稿 日期 ：２ ２ ０ — ６ ０１ — ５０
图 ３ Ｌ Ｄ驱 动 电路 Ｅ
作者简介：汪
璇 ，湖北大 学知行 学院计算机与信息工程系 。
第 ８期
汪
璇 ：点 光 源 追 踪 系 统
６ ５
在 硬件 调 试 中调 节 变 阻器 Ｒ ，可 看 到 负载 Ｒ１上 的 电 Ｖ１ 流 逐 步 变化 ，变 化 范 围可 达 到 １ ０ ３ ０ ， 同 时 也可 观 察 ２ － ７ ｍａ 到 Ｌ Ｄ 灯 的 亮度 逐 渐 增 强 。从 而 实 现 Ｌ Ｅ ＥＤ 灯 电流 变 化 下 的 扫 描 与 跟踪 定 位 。
０ｅ ａ ｒ
我们 用 了可 调 稳 压 电源 来 给 Ｌ Ｄ 供 电 ， 输 出 电压 能 进 行 精 Ｅ 使 密 调节 ，从 而 能 进 行 电流 调 节 ， 电路 如 光 源 跟 踪 系 统 示 意 图
二 、方 案 论 证
设 计 要 求 实现 随 动 系 统 能 够 定 点 找 到 光 源 ，随 动 追 踪 光
源 跟 踪 系 统 ， 系统 如 图 １所示 。 光源 Ｂ 使 用 单 只 ｌ 自光 Ｗ
基于光敏技术的点光源跟踪系统的设计
３—３ Ｖ； 电源 ： ． ０ 双 ±１５一±１ Ｖ。 ５
体 光敏 器件 具有 灵 敏度 高 、 谱 响应 范 围宽 、 光 重量
轻、 机械 强度 高 、 冲击 、 耐 抗过 载 能力强 、 散 功率 耗 大 以及 寿命 长等 特点 。同时 考虑 到本 设计 需要
１ ２ 设 计方 案选 择 ．
１ ２ １ 恒 流 源 的选 择 ． ．
对 于恒 流 源 电路 ， 设 计 选 用 Ｌ ５ 本 Ｍ３ ８芯 片构
成恒 流 源 。Ｌ ３ ８内部 包 括 有 两 个 独 立 的 、 Ｍ５ 高增
个 不透 光 的 圆 筒 中 ， 筒 上 部 安 装 透 镜 ， 圆 以便 聚
控 制舵 机 带 动 激 光 笔 指 向光 源 。 关 键词 ＭＳ ４ ０ ４ ７ Ｌ ５ Ｔ Ｖ １ ７３ ３ ｒｇ １ ７ 光 敏 电 阻 Ｐ ３ Ｆ ２ ０ Ｍ３ ８ Ｌ １ １ —． ｅ ｌ １
中 图分 类 号
Ｔ ２ Ｐ３
文 献 标 识 码 Ｂ
文章 编 号 １０ — ３ （０ １ ０ —２ １ ３ ０ ０３ ２ ２ １ ）３０９ － ９ ０
在 太 阳能 电池 、 阳能 热 水 器等 很 多 领 域 中 太
实现元 器 件在 结 构 上 的连 续 排 列 ， 因此 本 设 计 采
用光 敏 电阻 。
２ 系统 实 现
都 要对 光 源进 行 跟 踪 ， 样 做 能 够 使 太 阳能 设 备 这 的工作 效率 、 量 吸 收率 更 高 。笔 者 利 用 激 光 笔 能
流， 使用 更灵 活 … 。 １ ２ ２ 光敏 器件 的选 择 ．． 光敏 器件 包 括 光 敏 二极 管 、 敏 三 极 管 及 光 光 敏 电阻等 。其 中光 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 半 导
点光源跟踪系统设计
ｍｏｏｓ ｒ ｅｌｓｒ ｅ ｓ ｎ ｃ ｕａｅｐ ｓ ｉｎｎ ． Ｍ３ ｔｐｃ ｌ ｏ ｓ ｎ—ｕｒｎ ｏ ｒｅｃｒｕｔｍｐｅ ｎｅ ｄｕｔｂｅ ｔｒ ｉ ｅ ｎ ｄａ ｃ ｌｔ ｏ ｉｏ ｉｇ Ｌ ｉａ ｃ ｎｔ ｔ ｒｅ ｔ ｕｃ ｉ ｉｉ ｌｍｅ ｔｓａｊ ｓ ｌ ｄｖ ａ ｐ ａ ｔ １ ｙ ７ ａ ｃ ｓ ｃ ａ ｓｏ ｅｔ ｄｕ ｔ Ｅ ｇ ｔ ｉ —５ ｍＡ． ｈ ｏｅｓｓ ｍ ｅｙｇ ｏ ｏ ｌｔｄｗｉ ｉ ｅｓｅ ｉ ｅ ａ ｇ ａ ｋｎ ｃ ｐ ａ ｊｓ Ｌ Ｄ ｌ ｈｓ ｎ１ ０３ ０ ｏ ｉ ５ Ｔ ｅｗｈ ｌ ｙ ｔ ｉ ｖ ｒ ｏ ｄｃ ｍｐｅ ｔ ｎｔ ｐ ｃｆ ｄｒｎ ｅｔ ｃ ｉｇ ｅ ｓ ｅ ｈ ｈ ｉ ｒ
１ 引言
文 中设计 的系统 是源 自于 ２ １ ０ ０年 Ｔ 杯湖北省 电子 Ｉ 设计 大赛 ， 要 求是设计 并制作 一个 能够检 测并指 示点 光源位置 的光源 跟踪 系统 ，系统示意 图如 图 １ 所示 。光 源 Ｂ使用单只 １ 白光 Ｌ Ｄ，固定在一支架上 。Ｌ Ｄ的 Ｗ Ｅ Ｅ 电流能够在 １ ０ ３ ０ ｍＡ ５ ５ ｍＡ 的范 围内调节 。初始状 态 下光 源 中心线与 支架 间的夹角约为 ６ 。 光源距地 面 ０，
ａ ｄ ｐ ｎ ｉ ｈ ｏ ｒ ｅ ｉ ｒｇ ｔ ｅ ｓｃ ａ ｇ ｓ ｉ ａ ｏ ｄ ａ ａ ｔ ｂ ｌｔ ． ｎ ｏｉ ｔｌｇ ｔｓ ｕ ｃ ｎ ｂ ｉ ｈ ｎ ｓ ｈ ｎ ｅ ， ｔｈ ｓ ｇ ｏ ｄ ｐ ａ ｉｉｙ ＫＥＹ ＯＲＤ Ｓ ｔ ｐ ｉ ｇ ｍｏ ｏ ； Ｓ ４ ０ ｈ ｔ ｃ ｎ ｕ ｔｖ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｃ ｎ ｔ ｎ — ｕ ｒ ｎ ｏ ｒ ｅ Ｗ ：ｓｅ ｐ ｎ ｔ ｒ Ｍ Ｐ ３ ；ｐ Ｏ Ｏ Ｏ ｄ ｃ ｉ ｅ ｒ ｓ ｓ ａ ｃ ； ｏ ｓ ａ ｔｃ ｒ ｅ ｔｓ ｕ ｃ
点光源跟踪设计报告
“点光源跟踪系统”的设计与实现摘要：本点光源跟踪系统由MSP430F5438单片机、bh1750fvi-e光强传感器，LED 灯和云台等组成闭环控制系统，主要模块有LED驱动电路模块、云台控制模块和光能检测模块。
在芯片TPS61062控制的驱动电路作用下产生电流可调的点光源，通过光能检测模块比较各方位光照强度，控制不同继电器的导通从而控制云台向某个方向转动，实现追光功能。
而且，需要校准时也可以用红外进行手动调节。
关键词：MSP430单片机，光能检测，云台控制“The point source Tracking System” 的设计与实现Abstract：The point source tracking system by the MSP430F5438 MCU, bh1750fvi-e light intensity sensors, LED lights and head composed of closed-loop control system, the main module has LED driver circuit module, PTZ control module and the light detection module. TPS61062 chip under the control of drive circuit produces current adjustable light source, light detection module by the parties to place light intensity compared to control conduction of different relays to control head rotation in a certain direction, to achieve functional recovery of light. Moreover, the need for calibration can also be adjusted manually using infrared.Key Words：MSP430 microcontroller, light detection, PTZ control一、方案比较与论证1、LED驱动模块的方案比较与论证方案一：用电源直接在LED的两端加一个电压使LED发光，但这样需要一个可调电压源，通过调节电压来改变LED的电流，从而实现亮度的调节，由于电压的调节很难实现精确的步进，使得这种调节方式线性度很差，给我们监测电流造成了一定的难度，而且这种方案容易损坏LED灯，故未采用此方案。
-》基于光敏技术的点光源跟踪系统的设计
基于光敏技术的点光源跟踪系统的设计夏淑丽张江伟（徐州工业职业技术学院，江苏徐州221140）摘要本系统以MSP430F4270单片机为控制核心，用光敏电阻作为光源检测传感器，舵机构成执行机构，以舵机驱动激光笔水平或上下移动；由单片机根据光源传感器的信号，采用PID算法输出PWM波控制舵机带动激光笔指向光源。
关键词MSP430F4270LM358TLV1117-3．3reg1117光敏电阻中图分类号TP23文献标识码B文章编号1000-3932（2011）03-0291-03在太阳能电池、太阳能热水器等很多领域中都要对光源进行跟踪，这样做能够使太阳能设备的工作效率、能量吸收率更高。
笔者利用激光笔对点光源进行跟踪，其原理和自动跟踪太阳能设备是一样的。
笔者以1W白光LED作为光源，固定在一支架上。
且LED的电流能够在150 350mA范围内调节。
在一定角度、范围内移动支架，且确保光源跟踪系统中的激光笔可以通过现场设置参数的方法尽快指向点光源。
1方案设计1．1方案分析由于光源为1W白色LED，为使其稳定工作，最好使用恒流源供电；要实现跟踪装置且要检测光照强度判断光源的位置，因此光电传感器的选择也尤为重要。
①1．2设计方案选择1．2．1恒流源的选择对于恒流源电路，本设计选用LM358芯片构成恒流源。
LM358内部包括有两个独立的、高增益、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（ʃ1．5 ʃ15V）低功耗电流，低输入偏流、输入失调电压和失调电流，使用更灵活［1］。
1．2．2光敏器件的选择光敏器件包括光敏二极管、光敏三极管及光敏电阻等。
其中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。
光敏电阻属半导体光敏器件具有灵敏度高、光谱响应范围宽、重量轻、机械强度高、耐冲击、抗过载能力强、耗散功率大以及寿命长等特点［2］。
同时考虑到本设计需要实现元器件在结构上的连续排列，因此本设计采用光敏电阻。
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摘要：本设计以TI的LM3S1138处理器为核心设计并制作一个能够检测并指示点光源位置的光源跟踪系统，当LED光源在圆弧或直线上运动时，检测模块检测信号后经过放大滤波送入LM3S1138进行处理，用电机驱动模块控制检测模块在水平和竖直方向上的旋转使激光笔指示光源位置，即实现点光源跟踪。
系统主要由四个模块构成：LED驱动模块、检测及其转换模块、LM3S1138处理模块和电机控制模块。
其中用TPS61087驱动LED,光敏三极管检测光照强度，由两个步进电机分别控制激光笔水平和竖直方向上的旋转。
关键字：LM3S1138 TPS61087 光敏三极管步进电机激光笔点光源跟踪一系统方案根据题目的要求，设计任务是通过使用光敏器件检测光照强度来判断光源的位置并用激光笔指示光源的位置。
为了完成上述功能，将整个系统设计为两个模块，点光源模块和指示光源模块。
整个系统的总体框图如图1-1所示：图1-1 系统总体框图1.1 LED驱动模块方案选择与论证方案一：采用LM317做LED驱动模块。
LM317是三端可调正稳压器集成电路，它的输出电压X围是1.2V至37V，负载电流最大为1.5A。
由LM317构成的驱动电路简单，但功耗较大，而且要注意散热问题。
方案二：采用TPS61087做LED驱动模块。
TPS61087是具有强制PWM模式的650kHz/1.2MHz升压DC-DC转换器，输入电压X围为2.5~6V，输出电压可高达18.5V。
采用TPS61087的驱动电路的输出电流可达500mA以上，足够用来驱动150～350mAX围的白光LED。
因此本设计采用方案二。
1.2 光敏传感器的选择与论证方案一：采用光敏电阻检测光照强度。
它在强光照射下光电转换线性较差，频率响应很低。
方案二：采用光敏二极管检测光照强度。
当反向电流增大时，但容易受温度变化的影响。
方案三：采用光敏三极管检测光照强度。
光敏三极管还有电流放大作用，它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。
光敏二极管和光敏三极管是光电转换半导体器件，与光敏电阻器相比具有灵敏度高、高频性能好，可靠性好、体积小、使用方便等优点。
而光敏三极管与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。
因此本设计采用方案三。
1.3 光源检测模块布局方案选择与论证方案一：采用八个光敏三极管按照菱形分布。
该方案需比较的数据较多，误差很大。
方案二：将八个光敏三极管按照矩形分布。
该布局比较数据量相对较少，但由于只有两排且没有光敏三极管与激光笔在同一水平线上，因此上下调节时误差很大，难以微调。
方案三：将六个光敏三极管按照十字形排列。
该方案实现在水平方向上粗调和微调，且数据比较是通过软件实现，更灵活且精度高。
因此本设计采用方案三。
1.4 电机驱动模块方案选择与论证方案一：采用直流电机控制激光笔旋转。
直流电机控制方法简单，但不易受单片机控制，旋转角度无法用程序有效控制，对于固定角度旋转比较困难。
方案二：采用步进电机控制激光笔旋转。
步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变得非常的简单。
因此用步进电机驱动可使光源定位精确、稳定、可靠，故该设计采用方案二。
二 理论分析与计算2.1 检测信号的滤波及放大参数计算由于光敏三级管的射极电流为μA 级，故在它的射极串联一个10K 的电阻，如图3-3所示。
该电路中有两级滤波，第一级为C 和R2，第二级为R4和C3，用来滤除电路的纹波。
另外C 和R2还与R1一起决定电压增益的值，在输出和电源之间还接有IN4148.，用来保护电路，防止进入LM3S1138的管脚电压过大。
TLC085的增益为：11R zA +=其中：122+=jwcR R z该设计中需要放大10倍，即A=10。
取R2为50k Ω，则R1的值约为5 k Ω， 所以这里取R1为5.1 k Ω。
根据滤波频率公式：cR f π21=为满足第二级滤波频率为1KHz ，取R4为6.8 k Ω，则可算得电容C3=23.417μF ， 所以取C3为22μF 。
2.2 LED 驱动回路电阻的选取如图3-2所示，1W 白光LED 与一12Ω的电阻串联，再与电阻R1、R3，电位器R2并联。
LED 的管压降为3.3V ，流过LED 的电流X 围为150mA~350mA ，电位器R2的可变接点接至TPS61087的反馈输入脚FB ，且V V FB 24.1= 所以有：电压： I V U ⨯+=123.3 故电压X 围为：5.1V~7.5V由图可得：24.15.73321=++R R R R ① ；24.11.532321=+++R R R R R ② 由式①②得：1.55.7332=+R R R 取R2为20 k Ω，则有Ω==k R R 5.42152.223，Ω=k R 56.1941 所以取R1阻值为200k Ω ，R3阻值为47k Ω。
2.3 步进电机的步距角的计算本设计中采用的是两个同种型号的四相步进电机，分别控制检测模块在水平方向和竖直方向上的旋转。
由于步进电机应用于低速场合，需要加上减速装置来细分步数以提高定位精度并减少噪声。
电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系，因此要想控制旋转的位置和速度必须先算出步进电机的步距角。
步距角的算法如下： ①先测出圆形底盘的周长，为26.1cm②取一段弧长并测出该弧长为5.1cm ，则该弧长对应的角度为θ根据 1.261.5360=︒θ可得 θ=70.34˚③通过编程测到跑完该弧长所需的步数为400 ④根据公式得到步距为：︒=︒176.040034.70三电路与程序设计3.1 辅助电源模块设计用稳压器AMS1117-5.0和AMS1117-3.3提供固定输出电压5.0V和3.3V作为辅助电源，电路如图3-1所示：图3-1 辅助电源模块3.2 LED驱动模块电路设计该模块采用TPS61087实现1W白光LED的电流在150mA~350mAX围内可调，电路如图3-2所示：图3-2 LED驱动模块电路3.3 检测模块电路设计先用光敏三极管检测光照强度，然后采样光敏三极管的射极电压信号送入TLC085进行放大，用C和R2进行第一级滤波，再用R4和C3进行第二级滤波，最后将信号送入LM3S1138的ADC通道。
电路如图3-3所示：图3-3 检测模块电路四系统软件设计本系统中LM3S1138的主要作用是比较六路输入电压的大小并控制激光笔的旋转。
启动后先判断PD0，然后进入手动调节或者自动调节，软件流程图见附录图四。
五测试方案与测试结果1测试仪器直流稳压电源：RXN-303D-II函数信号发生器：EE1411C双踪数字示波器：TDS 10022 测试方法和测试结果①一定的光照条件下，通过调节光敏三极管与白光LED灯的角度和距离，用双踪数字示波器测量光敏三极管的发射级电压，输出电压在30～250mV之间，记录每个角度对应电压幅值。
②再测量经过TLC085放大后的电压值，再次纪录每个角度对应的输出电压幅值，并将输出电压值稳定在800～1000mV之间。
③固定LED灯和每个光电三极管的距离和角度，测试每个光电管对LED的敏感程度，并拟合出六个光电三极管各自的曲线，制表，便于程序里面控制激光管方向。
④经测试，电压放大倍数在10倍左右为佳，可以被理器较好的采集到。
3测试结果分析在右边的区域里，我们的检测电路接收不是很理想.所以数据不是很好。
这是我们在测试中出现了很多的问题，有些问题解决了，但是还是有些我们没有解决，这说明了我们还有很多的东西要学习。
在美中不足的是我们测试过程不是很顺利。
我们会在以后的学习中扩大自己的知识面。
六总结本设计在硬件和软件方面均要求较高，为了保证激光笔能正确指示，必须要有很高的精度，该设计中采用了步进电机加减速装置和光敏三级管等高精度元件来处理微小信号。
经过为期四天的竞赛，我们不但增强了实践能力和协作精神，更深刻领会了理论联系实际的重要性，对我们以后的学习和工作都有重要意义。
七参考文献：[ 1 ] 全国大学生电子设计竞赛组委会编《2009年全国大学生电子设计竞赛TI 优秀作品精选集》[ 2 ] 康华光编著《电子技术基础模拟部分》华中理工大学[ 3 ] 周航慈编著《单片机应用程序设计》航空航天大学[ 4 ] 王晓明编著《电动机的单片机控制》航空航天大学八附录原理图一：LM3S1138的最小系统ADC01ADC12VDDA 3GNDA 4ADC25ADC36LDO 7VDD 8GND 9PD010PD111PD2/U1Rx 12PD3/U1Tx 13VDD2514GND 15PG316PG217PG1/U2Tx 18PG0/U2Rx 19VDD 20GND 21PC7/C2-22PC6/C2+/C2o 23PC5/C1+24PC4/CCP525P A 0/U 0R x 261U 0T x 27P A 2/S S I 0C l k 28P A 3/S S I 0F s s29P A 4/S S I 0R x30P A 5/S S I 0T x31V D D 32G N D33P A 6/I 2C 1S C L34P A 7/I 2C 1S D A35N C 36N C 37V D D 2538G N D 39P G 540P G 4/C C P 341P F 7/C C P 442P F 6/C C P 143V D D 44G N D45P F 5/C 1o 46P F 047O S C 048O S C 149W A K E50HIB51XOSC052XOSC153GND 54VBAT 55VDD 56GND 57C0o/PF458PF359PF260PF161VDD2562GND 63RST 64CMOD065CCP0/PB066CCP2/PB167VDD 68GND 69I2C0SCL/PB270I2C0SDA/PB371SSI1Clk/PE072SSI1Fss/PE173SSI1Rx/PE274SSI1Tx/PE375C M O D 176S W O /T D O /P C 377T D I /P C 278S W D I O /T M S /P C 179S W C L K /T C K /P C 080V D D 81G N D 82N C 83N C 84N C 85N C 86G N D 87V D D 2588T R S T /P B 789C 0+/P B 690C 1-/P B 591C 0-/P B 492V D D 93G N D 94A D C 795A D C 696G N D A 97V D D A 98A D C 599A D C 4100U2LM3S11381234567891011121314151617181920212223242526J3CON261234567891011121314151617181920212223242526J4CON261234567891011121314151617181920212223242526J6CON261234567891011121314151617181920212223242526J5CON26123456789J2LINKU3BUZZERY16MHz Vin 1G N D2Vout3U1AMS1117D4LEDR144.7k+C147uF +C247uFD1LED D2LED D3LEDR111.2k R121.2kR134.7k R310k R410kR182.2kR1010kQ10805R1775D6IN4148S1SW SPST S2SW SPSTC2122pFC2022pF C11100nF C14100nF C15100nFC18100nFC17100nFC16100nFC13100nFC12100nFC10100nFC9100nFC5100nF C6100nFC7100nFC8100nF+C192.2uF R510kR910kR810k R710k R610k S3SW SPSTC242.2uFR151.5kD5IN4148R160C2322pFC2222pFC30.33uFC410412J1+5V5VGND3.3V3.3V3.3V5V3.3V3.3VPD1PG5P G 5PD1PD0PD0PG2PG2PG3PG3PG4P G 4OSC0OSC1XOSC0XOSC1O S C 0O S C 1XOSC0XOSC1RSTRSTTCK T C K TMSTDI TDOT D OT D I T M S 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V3.3V2.5V2.5V 2.5V 2.5V 2.5V3.3V 3.3V GND GND GND GND G N D G N D G N D GNDGNDGNDGNDG N D G N D G N D G N D T R S TT R S T 3.3V3.3V3.3V3.3V 3.3V 3.3V3.3V 3.3V3.3V3.3V2.5V2.5V2.5V 2.5V 2.5V5V 3.3V PG0PG1GND TCK TDI TDO TMSPG0PG1GNDR110k R210k3.3VPG0PG1不接原理图二：光敏三极管的三种分布图图1-4原理图三：软件流程图图四软件流程图主程序：/* 2010-8-20 */// 包含头文件#include "systemInit.h"#include "status_switch.h"#include "motor.h"#include "ad.h"#define FLAG_PERIPH SYSCTL_PERIPH_GPIOG #define FLAG_PORT GPIO_PORTG_BASE#define FLAG_PIN GPIO_PIN_0unsigned long standred[4] = {0};unsigned char flag = 0;void FlagInit(void){SysCtlPeriEnable(FLAG_PERIPH); GPIOPinTypeIn(FLAG_PORT, FLAG_PIN);}unsigned char FlagRead(void){unsigned char back;if (!(GPIOPinRead(FLAG_PORT, FLAG_PIN)))back = 0;elseback = 1;return (back);}//【功能】主函数（程序入口）//【参数】无//【返回】无void main(void){unsigned char i = 0;unsigned char num = 0; //采样AD基准时记录采样次数unsigned long s[4] = {0}; //算AD基准电压的每次采样瞬时值unsigned long add[4] = {0}; //算AD基准电压的累积值char r[30];unsigned char flag_1 = 0;systemInit();KeyInit(); //按键初始化，用于手动调整FlagInit();LedInit(); //led初始化，用以指示手动调整状态Motor_Init(); //电机初始化TimerInit();AdcInit(); //ADC初始化for (;;){flag = FlagRead();if(flag){HandAdjust(); //手动调整状态}else{if (flag_1 == 0){flag_1 = 1;for (num=0; num<50; num++) //采样对准时的基准值{AdcSample(s);for (i=0; i<4; i+=3){s[i] = (s[i]*3000/1024);add[i] = add[i] + s[i];}if (49 == num){for (i=0; i<4; i+=3){standred[i] = add[i]/50; //采样10次，取平均值add[i] = 0;standred[i] = (standred[i]+5)/10; //软件滤波（利用整除,四舍五入）sprintf(r, "standred[%d]=%ld(mV)\r\n", i,standred[i]);uputs(r);}}}}AutoAdjust(); //自动调整状态}}}。