点光源跟踪系统
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基于ARM的光源跟踪系统的设计
ｐｈｏ ｏ ｒｎｓｓｏ ｔ ｔａ ｉｔ ｒ；ａ ｐｌ ｅ ｎｄ ｏｍ ｐａｅ ｍ ｉ ｄａ ｉ ｆ ｃ ｒ ｄ，ｃ ｒ ｓｔ ｔｐｐｅ ｏｔ Ｏ ｒｖｅ ｔ ａｆ ｒ ，ａ ｏｎｔｏｌ ｈｅｓｅ ｒｍ ｏｒｔ ｄ ｉ ｈｅｐｌｔｏ ｍ ｎｄ ｏｍ ｂｉ ｓｗｉｈ ｏｆｗ ａｅ ｃ ｎｅ ｔ ｓ ｔ ｒ
信 号 ，采 用 交错 技 术 可 以显 著提 高 升压 转 换效 率 ， 利 用其输 出 电流峰 值可 达 ｌ Ａ和 可调 的 Ｐ ＷＭ 输 出
来驱动 Ｌ Ｄ灯 ，实现亮度可调节的光源发射。 Ｅ
踪技术受 到越 来越 多的关注 ，该技 术可应用于太阳 自动跟 踪等领 域 ，使 太阳能的利用率和吸收率更高 。 １２检 测 部 分 ． 传统的光源跟踪技术多 以单 片机 为控制核 心 ，其 检 测 部 分是 整 个 系统 的关键 ，决 定 了系统 跟 踪 的精 确度 ，电路 图如图 ２所示 ，由 ５ 光敏三极 个 管组成 ，其灵 敏度和稳 定性好 ，分别置 于可沿 固定 轴 翻转运 动的平 台上 ，形 成 １０ ２ 。圆弧形 切面 ，激
极管采集 、经放大和比较后 的光 源信号 ，控 制步进电机带动跟踪平 台运动 ，结合软件进行 相关 算法的运算控
制最 终实现对点光源 的 自动跟踪 。通过对 亮度 可调的光源发 生装置模拟太阳光照进行 的跟踪实验 ，结果表 明 该系统较传统 的单片机控制在跟踪速度和精度方面有很大提升 。
关键词： 光源跟踪 ；Ｌ Ｓ １ ；步进 电机 Ｍ３ ８ １ 中图分类号 ：Ｔ ２ ３ 文献标识码 ：Ａ Ｐ７
ｓ ｓ ｍ Ｓ Ｓｔ ｅ ＡＲＭ ｃｏ ｏ ｔｏ ｅ Ｍ ３ ８ ａ ｈ ｏ ｔｏ ｏ ｅ ｒ ｃ ｓ ｓｔ ｅ ｌ ｈ ｉｎ ｌｗｈ ｃ ｏ ｌｃ ｅ ｙ ｔ ｅ ｙｔ ｅ Ｕ ｅ ｈ ｍｉｒ ｃ ｎ ｒ Ｕ ｒＬ Ｓ １ ｓｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｃ ｒ ；ｐ ｏ ｅｓ ｈ ｇ ｔｓ ａ ｉ ｈ ｃ ｌ ｔｄ ｂ ｈ １ ｅ ｉ ｇ ｅ
信 号 ，采 用 交错 技 术 可 以显 著提 高 升压 转 换效 率 ， 利 用其输 出 电流峰 值可 达 ｌ Ａ和 可调 的 Ｐ ＷＭ 输 出
来驱动 Ｌ Ｄ灯 ，实现亮度可调节的光源发射。 Ｅ
踪技术受 到越 来越 多的关注 ，该技 术可应用于太阳 自动跟 踪等领 域 ，使 太阳能的利用率和吸收率更高 。 １２检 测 部 分 ． 传统的光源跟踪技术多 以单 片机 为控制核 心 ，其 检 测 部 分是 整 个 系统 的关键 ，决 定 了系统 跟 踪 的精 确度 ，电路 图如图 ２所示 ，由 ５ 光敏三极 个 管组成 ，其灵 敏度和稳 定性好 ，分别置 于可沿 固定 轴 翻转运 动的平 台上 ，形 成 １０ ２ 。圆弧形 切面 ，激
极管采集 、经放大和比较后 的光 源信号 ，控 制步进电机带动跟踪平 台运动 ，结合软件进行 相关 算法的运算控
制最 终实现对点光源 的 自动跟踪 。通过对 亮度 可调的光源发 生装置模拟太阳光照进行 的跟踪实验 ，结果表 明 该系统较传统 的单片机控制在跟踪速度和精度方面有很大提升 。
关键词： 光源跟踪 ；Ｌ Ｓ １ ；步进 电机 Ｍ３ ８ １ 中图分类号 ：Ｔ ２ ３ 文献标识码 ：Ａ Ｐ７
ｓ ｓ ｍ Ｓ Ｓｔ ｅ ＡＲＭ ｃｏ ｏ ｔｏ ｅ Ｍ ３ ８ ａ ｈ ｏ ｔｏ ｏ ｅ ｒ ｃ ｓ ｓｔ ｅ ｌ ｈ ｉｎ ｌｗｈ ｃ ｏ ｌｃ ｅ ｙ ｔ ｅ ｙｔ ｅ Ｕ ｅ ｈ ｍｉｒ ｃ ｎ ｒ Ｕ ｒＬ Ｓ １ ｓｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｃ ｒ ；ｐ ｏ ｅｓ ｈ ｇ ｔｓ ａ ｉ ｈ ｃ ｌ ｔｄ ｂ ｈ １ ｅ ｉ ｇ ｅ
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
光电追踪系统的设计原理和实践
光电追踪系统的设计原理和实践光电追踪系统的设计原理和实践光电追踪系统是一种基于光电传感器和追踪算法的系统，可以实时监测和跟踪目标物体的运动轨迹。
它在许多领域有着广泛的应用，如自动驾驶、机器人导航和安防监控等。
本文将介绍光电追踪系统的设计原理和实践。
光电追踪系统的设计原理主要包括硬件和软件两个方面。
在硬件方面，系统使用光电传感器来接收光信号，并将其转换为电信号。
光电传感器通常采用光敏电阻、光电二极管或光电三极管等。
通过合理的电路设计和信号放大，可以提高光电传感器的灵敏度和抗干扰能力。
在软件方面，光电追踪系统需要进行目标的检测、识别和跟踪。
目标检测是指在图像或视频中找到目标物体的位置和大小。
常用的目标检测算法有Haar特征检测、HOG特征检测和深度学习等。
一旦目标被检测到，系统会使用跟踪算法来实时跟踪目标的位置和运动轨迹。
常见的跟踪算法有卡尔曼滤波、粒子滤波和相关滤波等。
这些算法可以根据目标的运动特征和环境条件，实现快速准确的目标跟踪。
在实践中，光电追踪系统的应用非常广泛。
例如，在自动驾驶中，光电追踪系统可以实时跟踪周围车辆和行人的位置和速度，从而实现自动驾驶车辆的安全行驶。
在机器人导航中，光电追踪系统可以帮助机器人识别和跟踪目标位置，实现自主导航和定位。
在安防监控中，光电追踪系统可以实时监测和跟踪可疑人员或物体的移动轨迹，提高安全性和保护效果。
然而，光电追踪系统也面临一些挑战和限制。
首先，光电传感器的灵敏度和分辨率会影响系统的跟踪精度和速度。
其次，环境因素如光照、背景干扰和目标遮挡等，也会对系统的性能产生影响。
此外，系统的实时性和算法的复杂度也是需要考虑的因素。
总结来说，光电追踪系统是一种基于光电传感器和追踪算法的系统，可以实现目标的实时监测和跟踪。
通过合理的设计原理和实践，光电追踪系统在许多领域有着广泛的应用。
然而，系统还面临一些挑战和限制，需要进一步研究和改进。
希望随着技术的发展和创新，光电追踪系统能够在更多的领域发挥其重要作用。
舞台灯光系统中追光灯自动跟踪功能的实现
舞台灯光系统中追光灯自动跟踪功能的实现 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】舞台灯光系统中追光灯自动跟踪功能的实现摘要：追光灯作为一种重要的灯光配置，直接影响到舞台的艺术效果。
本文介绍的舞台灯光控制系统实现了舞台上利用追光灯来跟踪演员的移动。
该系统的实现很好地完成灯光随动功能，降低演出成本，节省人力、物力，完善舞台灯光技术中追光灯的功能和自动化控制的程度。
文章介绍了舞台中追光灯控制系统的设计方案的原理、总体结构及特点，并对该系统开发中的一些技术上的实现进行了详细阐述。
关键字：舞台灯光系统追光灯鼠标摄像头TheRealizationofAutomaticTrackingFunctionofTheSpotlightLampinStageLightingSystemAbstract：Thespotlightlamp,asanimportantlightingconfiguration,directlyaffectsthe artisticeffectsofstage.Thecontrollingsystemofstagelightingintroducedin thisarticleachievestotracktheactors’movement bytheuseofthespotlightlam p.Therealizationofthissystemcanfinishtrackingfunctionwell,andcanreduce theperformancecost,andcansavehumanresourcesandmaterialresources.Italso canimprovedthefunctionofthespotlightlampinstagelightingskillsandtheaut omaticdegree.Thisarticleintroducestheprinciple,theoverallstructureandc haracteristicsofthedesigningproposalofthestagelightingcontrollingsyste m.Italsogivesadetailedintroductionabouttherealizationofsomeskillsinthe systemdeveloping.Keyword:SystemofstagelightingThespotlightlampMouseCamera1概述追光灯的运用是舞台艺术中不可或缺的重要手段，达到突出重点、塑造人物形象、烘托环境气氛的目的。
基于LM3S811单片机的LED点光源跟踪系统的设计
ｂｙ Ｐ１ ｏ ｔ ｏ ａ ｇ ｒ ｔ ｃ ｎ ｒ ｌ ｌ ｏ ｉｈｍ ｔ ｄ ｉ ｅ ｈｅ ｒ ｄｕ ｔｏ ｍ ｏ ｏ ｔ ｒ ｃ ｔ ｅ ｐ ｉ ｓ ｕｒ ｅ． Ｔｅ ｔ ｓ ｏ ｏ ｒ ｖ ｔ ｅ ｃ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｔ ａ ｋ ｈ ｏ ｎｔ ｏ ｃ ｓ ｓ ｈ ｗ ｔ ｔ ｈａ
Ｋｅ ｏ ｄ ｙ ｗ ｒ ｓ： Ｌ ３ １ｓｎ ｌ—ｈｐ ｍ ｉｒ ｃ ｍｐ ｔｒ ＥＤ ｐ ｉ ｔｓ ｕ ｃ ；ａ ｔ ｍａｉ ｒｃ ｎ ｙ ｔｍ ；ｌｓｒ ｐ ｎ Ｍ Ｓ８ ｉｇｅｃ ｉ ｃ ｏ ｏ ｕ ｅ ；Ｌ ｏｎ ｏ ｒｅ ｕ ｏ ｔ ｔａ ｋｉｇ ｓ ｓｅ １ ｃ ａｅ ｅ
ｔ ｓ ｔ ｈｅ ｙｓ ｅｍ ｃ ｍ ａｋｃ ｈｅ ａｓ ｒ ａｎ ｔ ｌ ｅ ｐｅ ｍ ｏｖｅ ｎ ａ ｌ ｎ ｉ ｌ ｄｉ ｅ ｔｏｎｓ ｒ ｃｉ ｑｕｉ ｃｋｌ ａ ｙ ｎｄ ｃ ｎｔｎｕｏｕｓ ｙ ｔ ｒ ｌｚ ｔ ｏ ｉ ｌ ｏ ｅａ ｉ ｅ ｈｅ
ｔ ａ ｋ ｎ ｏ ｔ ｅ ｐ ｉ Ｏ ｒ ｅ ｗ ｈ ｎ ｈ ｏ ｎｔ Ｓ Ｕ Ｃ ｏ ｅ ｌ ｗ ｌ ｎ ｓ ｏ ｈｌ ａ ｏ ｇ ａ ｃ ｒ ｌ ｎ ｒ ｃ ｉ ｇ ｆ ｈ ｏ ｎｔ Ｓ Ｕ Ｃ ｅ ｔ ｅ ｐ ｉ Ｏ ｒ ｅ ｍ ｖ ｓ ｓ ｏ Ｙ ａ ｄ ｍｏ ｔ ｙ ｌ ｎ ｉｃ ｅ ａ ｄ ｓ ｒ ｉ ｈｔ ｌｎ ｉ ａ ｃ ｒ ａ ｎ ｎ ｌ ｎ ｉｔ ｎ ｅ． ｔ ａ ｇ ｉ ｅ １ ｅ ｔ ｉ ａ ｇ ｅ ａ ｄ ｄ ｓ ａ ｃ ３ ＿
设 计 并实 现 了 ‘ 点光 源 自动 跟踪 系 统 ． 个
崔 鸣 ，尚 丽
（ 州 市职 业 大 学 电子信 息工 程 系 ，江 苏 苏州 ２ ５ ０ ） 苏 １ １４
摘
要 ： 以Ｔ公 司的超低功耗 Ｍ Ｕ Ｍ Ｓ １ 单 片机 为核 心控 制 器， Ｉ Ｃ Ｌ ６ ８ １ 设计 并制作 了一 个Ｌ Ｄ Ｅ 点光 源 自
Ｋｅ ｏ ｄ ｙ ｗ ｒ ｓ： Ｌ ３ １ｓｎ ｌ—ｈｐ ｍ ｉｒ ｃ ｍｐ ｔｒ ＥＤ ｐ ｉ ｔｓ ｕ ｃ ；ａ ｔ ｍａｉ ｒｃ ｎ ｙ ｔｍ ；ｌｓｒ ｐ ｎ Ｍ Ｓ８ ｉｇｅｃ ｉ ｃ ｏ ｏ ｕ ｅ ；Ｌ ｏｎ ｏ ｒｅ ｕ ｏ ｔ ｔａ ｋｉｇ ｓ ｓｅ １ ｃ ａｅ ｅ
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设 计 并实 现 了 ‘ 点光 源 自动 跟踪 系 统 ． 个
崔 鸣 ，尚 丽
（ 州 市职 业 大 学 电子信 息工 程 系 ，江 苏 苏州 ２ ５ ０ ） 苏 １ １４
摘
要 ： 以Ｔ公 司的超低功耗 Ｍ Ｕ Ｍ Ｓ １ 单 片机 为核 心控 制 器， Ｉ Ｃ Ｌ ６ ８ １ 设计 并制作 了一 个Ｌ Ｄ Ｅ 点光 源 自
点光源追踪系统
中 图分 类 号 ：Ｔ ２ ２ Ｐ７
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
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
电源 芯片 。该 电 源芯 片的输 出电压 范 围 ， 电源 ： 单
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
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
智能光源追踪器的设计
米
智能光源追踪器的设计
李满 武汉交通职业学院实践教学中心电学基础教研室 湖北武汉 ４ ３ ０ ０ ６ ５ Байду номын сангаас
【 摘 要】本文设计是 以这蛊公￣Ｃ ｏ ｒ ｔ ｅ ｘ — Ｍ ５ 超低功耗单片机为控制核 移动而 移动。 心， 通过 五个光敏 电阻模块来检 测光照 ， 当以光敏三极管组成的感光探 头 ４ 系统整 机调 试 接 受光照产生电 信号经过放 大器放 大送到模数转换 模块， 得到的数字信号 所有的电路都已经设计完成后进行整机的调试。 为了便于观察， 该 送到主控 芯片， 在主控芯片经过一 系 列的处理产生控 制步 进 电机转动的相 系统 在探头 的中间位置 固定 了 一个 激光 器， 当探头正 对某一物 体时， 可 关信号， 将这 些信号送到步进 电机驱动模块 ， 进 而驱动两电机 的左右转， 以 以在该物体上 显示一个小的光 点。 因此 ， 我们可以 比较 明显的观察探头 至于可以找 到点光 源的位 置。 但由于技术受限， 最终的灵敏度和 精确 度不 是否可 以找 到点光源 。 对系统的整机调试分 软件和硬件调试 ， 软件调试 是很 高， 处于半 自动的状态。 主要看程序 的运行情况 。 硬件调试 主要看系统追踪 点光源 的情况 。 【 关键词 】 太 阳能； 利 用率； 自 动追踪； Ｃ ｏ ｒ ｔ ｅ ｘ － Ｍ ３ ； 技 术受限 ４ ． １ 软件调试 根据本系统软件 设计 的流 程 ， 在这里调试 软件主要设置 了Ｖ Ｏ —ｖ ８ 前言 九个表 示光 感应 光信号 的变量 。 其 中， Ｖ ０ 一ｖ ４ 五个 变量表 示探头 上的 随 着社会和科 技的发展， 资源的需求量不断加 大， 光是地 球上最丰 感应光信号并 且 ｖ ４ 表 示探头 中间的感应 光信号， 其余的就是表 示为了防 富 的可再 生利 用的绿 色环保能 源 ， 在 利用集 热 器收集它的热 能或 通过 止 外界 干扰所感应的光信号。 具体调 试过程如下 ： 太 阳能电池板将其转换 成电能的工程 中， 都希 望发挥最大 效率。 本文采 ａ 程 序编写完成 ， ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ 源程序 产生可执行文件 ； 用 的是ＴＩ 公司Ｌ Ｍ３ Ｓ ８ １ ｌ 超低 功耗 单片机 为控制核心 ， 利 用一些 外围部 ｂ 系统 上 电后 系统 就 开 始初 始化 ， 包括时钟 、 模 数 转 换 接 口、 件来 实现 对光源 的 自 动 追踪 。 通过光 源跟 踪系统 帮助受 光平 面跟 随光 Ｐ Ｗ Ｍ、 光感应信号接 口、 调 速控制接 口等的初始 化， 观察相 关寄存器的 源运 动以获 得充足 的光达 到最大 利用率 。 跟踪 系统主要 是一个单片 机 变化 ； 控制 的机械 运动 机构 ， 该 系统具 有半 自 动， 跟随 精度高 ， 灵敏 度高等 优 ｃ Ｎ统 初 始 化 后 ， 会 及 时 的 采 集 光 信 号， 在 主 控 芯片 的 控 制 下 点 Ｔ Ｌ Ｃ ２ ５ ４ ３ 芯片开始模数 转换 ， 观 察相 关变量的变化情况 ， １ ． 系统硬件的总体设计和各功能模块的选型。 ｄ 各 路探头采 集的光信号经过 模数转换 后， 在控制芯片 内不断循 环 总体设 计是 感光模 块将 采集 到的光信 号转换 成变化 的 电信号 ， 所 进行 比较各路 信号 的大小 来分 别控制 两电机 的转 动。 当探头 中间的光 有的 电信号发 送 到模数转 换 电路 ， 将模 拟信号转 换成 ８ 位数 字信号 ， 进 敏三极管受到的光 强最大并且大干外界光强时探头就停止。 否则对 于水 而将数 字信号传 送到 主控 芯片 Ｌ Ｍ３ Ｓ ８ １ １ ， 在 主控 芯片里 通过 比较各路 平面的 电机 而言， 会根据 比较Ｖ ０ ￣ Ｉ Ｖ １ 的大小 来决定水平面撒谎 能够 电 信号的大 小 来决 定驱动 步进 电机的 转动 ， 从而 达到探 头追 踪光源 的 目 机的正 反转 ， 对于竖 直方 向上 的电机而 言， 会根 据Ｖ ２ 和Ｖ ３ 的大 小来决 的。 其 中， 电机 驱动模块可 以细分 驱动信号 ， 进而可 以使电机转 动的平 定竖直方 向电机 的正反 转， 观察相关变 量和寄存器的变化 。 稳。 同时， 本系统 还可以通 过按键 调速 电路 来控制 电机的转 动速度 ， 调 ４ ． ２ 硬件测试 速 信号 传输 到主 控 芯片以后 ， 通过 改变Ｐ Ｗ Ｍ波 的 占空 比来 改变其 功 对 系统的硬件 测试包括以下几个步骤 ： 率， 从而 改变电机 的转速 。 此 时此刻 ， 电机 的速度级 别会在显 示速度模 ａ 光源 放 置在任 意位 置 ， 首先要 保证 探头 在初 始 时并没 有对 准光 块 显示。 源。 然后系统初始 化， 让系统 自 动寻 找点光源。 根 据硬件总体 设计 图来 对系统 的各主要功 能模块 进行 选 型。 本次 现 象： 探头 会在预 定的轨 道转动直到找 到点光 源为止 。 找到点光源 设 计要求探测 距离在１ ０ ０ ｃ ｍ 处， 且能准 确快速 探测到光源 ， 相 比之下光 后会随 着点光 源的位置的移动而移 动； 敏 三极 管具 有较宽 的检测范 围， 且符合此 次系统的要求 ， 所以选择 光敏 ｂ 在探 头对 准点光源后 ， 先 慢慢移动点光源 然后加快点光源 移动的 三极管 组成 的光 电转换 模块 来担 当探头 。 考虑 到本系统 使用的 模拟信 速 度 号输 入总共 有９ 路输 入信 号， 本系统 选择Ｔ Ｌ Ｃ ２ ５ ４ ３ 芯片。 主控芯片选Ｔ Ｉ 现象： 在探头对准 点光源 之后， 若 点光 源慢慢移 动， 则探头可 以跟 公司提供 的ＬＭ３ Ｓ ８ １ １ 。 随 点光源的移动速 度而移动 ， 若点光源移动 的的速度过快 ， 则探头 会滞 为了设计一个 稳定精确的系统 ， 使用混 合式步进 电机及带有细分功 后 于点光 源的移动 。 但是， 探头移 动的大概 方向还是朝着点光源移 动的
智能光源追踪器的设计
李满 武汉交通职业学院实践教学中心电学基础教研室 湖北武汉 ４ ３ ０ ０ ６ ５ Байду номын сангаас
【 摘 要】本文设计是 以这蛊公￣Ｃ ｏ ｒ ｔ ｅ ｘ — Ｍ ５ 超低功耗单片机为控制核 移动而 移动。 心， 通过 五个光敏 电阻模块来检 测光照 ， 当以光敏三极管组成的感光探 头 ４ 系统整 机调 试 接 受光照产生电 信号经过放 大器放 大送到模数转换 模块， 得到的数字信号 所有的电路都已经设计完成后进行整机的调试。 为了便于观察， 该 送到主控 芯片， 在主控芯片经过一 系 列的处理产生控 制步 进 电机转动的相 系统 在探头 的中间位置 固定 了 一个 激光 器， 当探头正 对某一物 体时， 可 关信号， 将这 些信号送到步进 电机驱动模块 ， 进 而驱动两电机 的左右转， 以 以在该物体上 显示一个小的光 点。 因此 ， 我们可以 比较 明显的观察探头 至于可以找 到点光 源的位 置。 但由于技术受限， 最终的灵敏度和 精确 度不 是否可 以找 到点光源 。 对系统的整机调试分 软件和硬件调试 ， 软件调试 是很 高， 处于半 自动的状态。 主要看程序 的运行情况 。 硬件调试 主要看系统追踪 点光源 的情况 。 【 关键词 】 太 阳能； 利 用率； 自 动追踪； Ｃ ｏ ｒ ｔ ｅ ｘ － Ｍ ３ ； 技 术受限 ４ ． １ 软件调试 根据本系统软件 设计 的流 程 ， 在这里调试 软件主要设置 了Ｖ Ｏ —ｖ ８ 前言 九个表 示光 感应 光信号 的变量 。 其 中， Ｖ ０ 一ｖ ４ 五个 变量表 示探头 上的 随 着社会和科 技的发展， 资源的需求量不断加 大， 光是地 球上最丰 感应光信号并 且 ｖ ４ 表 示探头 中间的感应 光信号， 其余的就是表 示为了防 富 的可再 生利 用的绿 色环保能 源 ， 在 利用集 热 器收集它的热 能或 通过 止 外界 干扰所感应的光信号。 具体调 试过程如下 ： 太 阳能电池板将其转换 成电能的工程 中， 都希 望发挥最大 效率。 本文采 ａ 程 序编写完成 ， ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ 源程序 产生可执行文件 ； 用 的是ＴＩ 公司Ｌ Ｍ３ Ｓ ８ １ ｌ 超低 功耗 单片机 为控制核心 ， 利 用一些 外围部 ｂ 系统 上 电后 系统 就 开 始初 始化 ， 包括时钟 、 模 数 转 换 接 口、 件来 实现 对光源 的 自 动 追踪 。 通过光 源跟 踪系统 帮助受 光平 面跟 随光 Ｐ Ｗ Ｍ、 光感应信号接 口、 调 速控制接 口等的初始 化， 观察相 关寄存器的 源运 动以获 得充足 的光达 到最大 利用率 。 跟踪 系统主要 是一个单片 机 变化 ； 控制 的机械 运动 机构 ， 该 系统具 有半 自 动， 跟随 精度高 ， 灵敏 度高等 优 ｃ Ｎ统 初 始 化 后 ， 会 及 时 的 采 集 光 信 号， 在 主 控 芯片 的 控 制 下 点 Ｔ Ｌ Ｃ ２ ５ ４ ３ 芯片开始模数 转换 ， 观 察相 关变量的变化情况 ， １ ． 系统硬件的总体设计和各功能模块的选型。 ｄ 各 路探头采 集的光信号经过 模数转换 后， 在控制芯片 内不断循 环 总体设 计是 感光模 块将 采集 到的光信 号转换 成变化 的 电信号 ， 所 进行 比较各路 信号 的大小 来分 别控制 两电机 的转 动。 当探头 中间的光 有的 电信号发 送 到模数转 换 电路 ， 将模 拟信号转 换成 ８ 位数 字信号 ， 进 敏三极管受到的光 强最大并且大干外界光强时探头就停止。 否则对 于水 而将数 字信号传 送到 主控 芯片 Ｌ Ｍ３ Ｓ ８ １ １ ， 在 主控 芯片里 通过 比较各路 平面的 电机 而言， 会根据 比较Ｖ ０ ￣ Ｉ Ｖ １ 的大小 来决定水平面撒谎 能够 电 信号的大 小 来决 定驱动 步进 电机的 转动 ， 从而 达到探 头追 踪光源 的 目 机的正 反转 ， 对于竖 直方 向上 的电机而 言， 会根 据Ｖ ２ 和Ｖ ３ 的大 小来决 的。 其 中， 电机 驱动模块可 以细分 驱动信号 ， 进而可 以使电机转 动的平 定竖直方 向电机 的正反 转， 观察相关变 量和寄存器的变化 。 稳。 同时， 本系统 还可以通 过按键 调速 电路 来控制 电机的转 动速度 ， 调 ４ ． ２ 硬件测试 速 信号 传输 到主 控 芯片以后 ， 通过 改变Ｐ Ｗ Ｍ波 的 占空 比来 改变其 功 对 系统的硬件 测试包括以下几个步骤 ： 率， 从而 改变电机 的转速 。 此 时此刻 ， 电机 的速度级 别会在显 示速度模 ａ 光源 放 置在任 意位 置 ， 首先要 保证 探头 在初 始 时并没 有对 准光 块 显示。 源。 然后系统初始 化， 让系统 自 动寻 找点光源。 根 据硬件总体 设计 图来 对系统 的各主要功 能模块 进行 选 型。 本次 现 象： 探头 会在预 定的轨 道转动直到找 到点光 源为止 。 找到点光源 设 计要求探测 距离在１ ０ ０ ｃ ｍ 处， 且能准 确快速 探测到光源 ， 相 比之下光 后会随 着点光 源的位置的移动而移 动； 敏 三极 管具 有较宽 的检测范 围， 且符合此 次系统的要求 ， 所以选择 光敏 ｂ 在探 头对 准点光源后 ， 先 慢慢移动点光源 然后加快点光源 移动的 三极管 组成 的光 电转换 模块 来担 当探头 。 考虑 到本系统 使用的 模拟信 速 度 号输 入总共 有９ 路输 入信 号， 本系统 选择Ｔ Ｌ Ｃ ２ ５ ４ ３ 芯片。 主控芯片选Ｔ Ｉ 现象： 在探头对准 点光源 之后， 若 点光 源慢慢移 动， 则探头可 以跟 公司提供 的ＬＭ３ Ｓ ８ １ １ 。 随 点光源的移动速 度而移动 ， 若点光源移动 的的速度过快 ， 则探头 会滞 为了设计一个 稳定精确的系统 ， 使用混 合式步进 电机及带有细分功 后 于点光 源的移动 。 但是， 探头移 动的大概 方向还是朝着点光源移 动的
点光源二维跟踪定位系统设计
的探 测 以及 缓 慢 运 动 着 的 点 光 源连 续 跟 踪 的 任 务 。
关键词 ：光源定位 软件滤波 电机控制 ＭＳ ４ ０ Ｐ３
中 图 分 类 号 ：Ｔ １ Ｈｌ 文 献 标识 码 ：Ａ 文章 编 号 ： １０ ．９ ３ ２ １ ） １－５ —３ ０ ７３ ７ （ ０ ０ ０ １０ ８０
上‘ Ｆ电机通过木板相连，探测器捆绑 本方案在探测器的固定 上需使探测器
左侧和右侧电机捆绑在一起，探测 运 器捆绑在左侧电机上
．
碧 使探器 下动右 电的 动在 侧 机 ．侧ｌ 转 使探 得 测上移 左侧屯机的转动 器左右移动，上侧 电机的转动使得探测器 侧机 转 上 电 上 下 ｝的 动 得 测 机
一
编址 ， 寻址 范围 最 大可 以达 到 ６ Ｋ， 且可 以外扩 展 存储 器 ； ４ 并
图 ２ 电机 驱 动 原 理 图
片内有精密硬 件乘法器 、 ２个 ｌ ６位定时器、 个 ｌ １ ４路的 ｌ 位 ２
模 数 转 换 器 等 。在 本 设 汁 中 ，我 们 需 要对 光 敏 电阻 采 集 到 的 ．２ ２ 信 号 进 行 Ａ／ 换 ，进 而 对 电机 进 行 控制 。ＭＳ ４ ０ １９单 １ ． 点 光源 寻 光 模 块 Ｄ转 Ｐ３Ｆ４
时 需 加 上 反 向 电 压 。 无 光 照 时 ， 很 小 的 饱 和 反 向漏 电流 ， 有
设计中采用步进 电机 。 步进 电机 区别于其他控 制电机 的
暗 电流 ， 时光敏二 极管截 止 ： 此 当受到 光照 时， 饱和 反 向
最 大 特 点 是 ，它 是 通 过 输 入 脉 冲 信 号 来进 行 控 制 的 ， 电 机 漏 电 流 大 大 增 加 ， 成 光 电 流 ， 随 入 射 光 强 度 的 变 化 而 变 即 形 它
关键词 ：光源定位 软件滤波 电机控制 ＭＳ ４ ０ Ｐ３
中 图 分 类 号 ：Ｔ １ Ｈｌ 文 献 标识 码 ：Ａ 文章 编 号 ： １０ ．９ ３ ２ １ ） １－５ —３ ０ ７３ ７ （ ０ ０ ０ １０ ８０
上‘ Ｆ电机通过木板相连，探测器捆绑 本方案在探测器的固定 上需使探测器
左侧和右侧电机捆绑在一起，探测 运 器捆绑在左侧电机上
．
碧 使探器 下动右 电的 动在 侧 机 ．侧ｌ 转 使探 得 测上移 左侧屯机的转动 器左右移动，上侧 电机的转动使得探测器 侧机 转 上 电 上 下 ｝的 动 得 测 机
一
编址 ， 寻址 范围 最 大可 以达 到 ６ Ｋ， 且可 以外扩 展 存储 器 ； ４ 并
图 ２ 电机 驱 动 原 理 图
片内有精密硬 件乘法器 、 ２个 ｌ ６位定时器、 个 ｌ １ ４路的 ｌ 位 ２
模 数 转 换 器 等 。在 本 设 汁 中 ，我 们 需 要对 光 敏 电阻 采 集 到 的 ．２ ２ 信 号 进 行 Ａ／ 换 ，进 而 对 电机 进 行 控制 。ＭＳ ４ ０ １９单 １ ． 点 光源 寻 光 模 块 Ｄ转 Ｐ３Ｆ４
时 需 加 上 反 向 电 压 。 无 光 照 时 ， 很 小 的 饱 和 反 向漏 电流 ， 有
设计中采用步进 电机 。 步进 电机 区别于其他控 制电机 的
暗 电流 ， 时光敏二 极管截 止 ： 此 当受到 光照 时， 饱和 反 向
最 大 特 点 是 ，它 是 通 过 输 入 脉 冲 信 号 来进 行 控 制 的 ， 电 机 漏 电 流 大 大 增 加 ， 成 光 电 流 ， 随 入 射 光 强 度 的 变 化 而 变 即 形 它