智能無線控制小車設(shè)計.doc

學(xué)士學(xué)位論文智能無線控制小車設(shè)計摘要智能作為現(xiàn)代社會的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個特定的環(huán)境里自動的運(yùn)作，無需人為管理，便可以完成預(yù)期所要達(dá)到的或是更高的目標(biāo)。隨著計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、機(jī)械電子、信息、自動化以及人工智能等技術(shù)的飛速發(fā)展，移動機(jī)器人的研究進(jìn)入了一個嶄新的階段。目前，智能移動機(jī)器人，無人自主車等領(lǐng)域的研究進(jìn)入了應(yīng)用的階段，隨著研究的深入，對移動機(jī)器人的自主導(dǎo)航能力，實時監(jiān)控功能，動態(tài)避障策略和時間等方面提出了更高的要求。本次設(shè)計的簡易智能小車，采用at89c51單片機(jī)作為小車的檢測和控制核心；采用無線藍(lán)牙來實現(xiàn)對小車運(yùn)動的狀態(tài)的控制；采用霍爾元件來測量小車運(yùn)行速度，旋轉(zhuǎn)角度；采用智能手機(jī)來實現(xiàn)小車的視頻傳輸模塊。無線控制模塊使小車具備啟動停止，加減速、轉(zhuǎn)向等功能;視頻傳輸模塊使小車具備實時監(jiān)控，定位等功能；最后將兩者通過單片機(jī)聯(lián)系到一起，實現(xiàn)所智能無線控制小車的基本功能。本設(shè)計的智能小車結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)發(fā)展成熟，較容易實現(xiàn)，但各模塊之間的聯(lián)系、軟件設(shè)計以及整個系統(tǒng)的優(yōu)化都具有很大的靈活性。不管采用什么思路，智能化、人性化，一定程度在小車上得以體現(xiàn)。關(guān)鍵詞 藍(lán)牙控制模塊；霍爾元件；太陽能電池板；單片機(jī)ithe research on intelligent wareless robot car abstractas a new product of modern society, intelligence is the trend in future development. it can work in some specific environment according to the mode which sets in advance. dispensing with behavior adjustment management,but it can achieve the expected, even higher goal.with the rapid development of computer, network, mechanical, electronic, information, automation and artificial intelligence technology, the mobile robot has entered a new stage. currently, the study about intelligent mobile robot,unmanned autonomous car and some relevant areas are reaching a application stage.with further research, the mobile robot autonomous navigation capabilities, real-time monitoring, dynamic obstacle avoidance strategies and time put forward higher requirements.the design takes micro control unit at89c51 as center control unit,use the bluetooth to control the moving status,use hall element to measure the speed of the car and the angle of rotation; use intelligent mobile phone as the video transmission module. combine wireless unit and video transmission module together, the the car become the so called mobile robot. it can be controlled to move forward, move backward, turning, speed up and slow down. we can also read this moving status,watch the robots surroundings through computer or intelligent mobile phone.the design of the smart car structure is simple and the technology is developed, thus making it easy to achieved. but the combination of all modules,the bluetooth unit is still challengeable. besides, the software design,optimization of the entire system is also flexibility. no matter what ideas, artificial intelligence can be applied with the intelligent toy car.keywords bluetooth control module; hall element; solar panel; mcuii目錄摘要iabstractii第1章 緒論1 1.1 課題背景1 1.2 智能小車的研究現(xiàn)狀2 1.3 本章小節(jié)2第2章 智能小車的可行性分析42.1 題目分析42.2 方案選擇4 2.3 總體方框圖5 2.4 本章小節(jié)6 第3章 硬件設(shè)計7 3.1 主控模塊的設(shè)計7 3.1.1 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8 3.1.2 單片機(jī)的引腳功能83.1.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)93.2 無線通訊模塊設(shè)計123.2.1 藍(lán)牙模塊的選擇133.2.2 藍(lán)牙模塊bf10133.3 小車車體設(shè)計163.3.1 小車車體的結(jié)構(gòu)設(shè)計163.3.2 電機(jī)及驅(qū)動的選用173.4 攝像頭云臺設(shè)計203.4.1 云臺電機(jī)及其驅(qū)動的選擇213.4.2 云臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計23 3.5 無線視頻傳輸模塊設(shè)計 24 3.6 電源模塊設(shè)計263.6.1 太陽能電池板26 3.6.2 電源測試273.6.3 實際應(yīng)用323.7 轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制333.7.1 霍爾元件343.7.2 轉(zhuǎn)速測量方法35 iii3.8 本章小節(jié)36 第4章 軟件設(shè)計374.1 模糊控制算法374.1.1 模糊理論的發(fā)展和原理37 4.1.2 智能小車中的模糊算法37 4.2 軟件設(shè)計框圖374.3 軟件程序設(shè)計的部分原程序39 4.4 程序的燒寫過程 40 4.5 本章小節(jié)42 第5章 制作和調(diào)試43 5.1 使用的儀表和軟件435.2 系統(tǒng)制作 43 5.3 系統(tǒng)調(diào)試43 5.3.1 硬件調(diào)試435.3.2 軟件調(diào)試445.3.3 聯(lián)合調(diào)試45 5.4 本章小節(jié)45致謝46 參考文獻(xiàn)47附錄a 翻譯文獻(xiàn)48 附錄b 小車機(jī)械結(jié)構(gòu)三維模型圖61附錄c 智能小車控制電路圖62 智能無線控制小車設(shè)計ithe research on detection algorithm of harmonic and reactive current based on the pscadii目錄iii第1章 緒論11.1 課題背景11.2 智能小車的研究現(xiàn)狀11.3 本文主要內(nèi)容2第2章 智能小車的可行性分析42.1 題目分析42.2 方案選擇42.3 總體方框圖5第3章 硬件設(shè)計73.1 主控模塊的設(shè)計73.1.1 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)83.1.2 單片機(jī)的引腳功能83.1.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)93.2 無線遙控模塊設(shè)計123.2.1 無線遙控模塊的工作原理123.2.2 pt2262/2272芯片133.3 小車車體設(shè)計173.3.1 小車車體的結(jié)構(gòu)設(shè)計173.3.2 電機(jī)及驅(qū)動的選用17（1）電機(jī)方案的論證與比較18（2）電機(jī)驅(qū)動芯片183.4 攝像頭云臺設(shè)計193.4.1 云臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計193.4.2 云臺驅(qū)動電機(jī)的選擇193.5 無線視頻傳輸模塊的193.6 電源模塊設(shè)計20第4章 軟件設(shè)計214.1 模糊控制算法214.1.1 模糊理論的發(fā)展和原理214.1.2 智能小車中的模糊算法214.2 軟件設(shè)計框圖224.3 軟件程序設(shè)計的部分原程序224.4 程序的燒寫過程22第5章 制作和調(diào)試245.1 使用的儀表和軟件245.2 系統(tǒng)制作245.3 系統(tǒng)調(diào)試245.3.1 硬件調(diào)試245.3.2 軟件調(diào)試255.3.3 聯(lián)合調(diào)試26千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“abstract”這一行后加一空行iv哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第1章 緒論1.1 課題背景隨著計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、機(jī)械電子、信息、自動化以及人工智能等技術(shù)的飛速發(fā)展，移動機(jī)器人的研究進(jìn)入了一個嶄新的階段。同時，太空資源、海洋資源的開發(fā)與利用為移動機(jī)器人的發(fā)展提供了廣闊的空間。目前，智能移動機(jī)器人，無人自主車等領(lǐng)域的研究進(jìn)入了應(yīng)用的階段，隨著研究的深入，對移動機(jī)器人的自主導(dǎo)航能力，實時監(jiān)控功能，動態(tài)避障策略和時間等方面提出了更高的要求。地面智能機(jī)器人路徑規(guī)劃，是行駛在復(fù)雜動態(tài)自然環(huán)境中的全自主機(jī)器人系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，而地面智能機(jī)器人全地域全自主技術(shù)的研究，是當(dāng)今國內(nèi)外學(xué)術(shù)界面臨的挑戰(zhàn)性問題1。智能無線控制小車是智能移動機(jī)器人的典型代表，是一類能夠通過傳感器感知環(huán)境和自身狀態(tài)，實現(xiàn)在有障礙物的環(huán)境中面向目標(biāo)自主運(yùn)動，從而完成一定功能的機(jī)器人系統(tǒng)。理想的自主移動機(jī)器人可以不需人的干預(yù)在各種環(huán)境中自主完成規(guī)定任務(wù)，具有較高的智能水平，但目前全自主的移動機(jī)器人還大多處于實驗階段，進(jìn)入實用的多為自主移動機(jī)器人2，通過人的干預(yù)在特定環(huán)境中執(zhí)行各種任務(wù)，而遙控機(jī)器人則完全離不開人的干預(yù)。智能無線控制小車技術(shù)研究綜合了無線遙控、視頻傳輸、定位與運(yùn)動控制等技術(shù)。涉及包括藍(lán)牙遙控、視頻采集、路徑控制等模塊，作為移動機(jī)器人的主要組成部分。移動機(jī)器人的運(yùn)動控制主要是完成移動機(jī)器人的運(yùn)動平臺，提供一種移動機(jī)器人的控制方式。性能良好的移動機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)是移動機(jī)器人運(yùn)行的基礎(chǔ)，能夠服務(wù)于移動機(jī)器人研究的通用開發(fā)平臺。運(yùn)動控制是智能無線控制小車的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對小車的平穩(wěn)運(yùn)行起著重要作用。隨著新的智能控制算法的不斷涌現(xiàn)，移動機(jī)器人正向著智能化方向發(fā)展，這就對運(yùn)動控制系統(tǒng)性能提出了更高的要求。設(shè)計實現(xiàn)智能無線控制小車的控制系統(tǒng)，能夠熟悉移動機(jī)器人硬件和軟件的開發(fā)，掌握移動機(jī)器人的運(yùn)動控制特性，為后續(xù)的移動機(jī)器人的功能擴(kuò)展搭建一個可行、穩(wěn)定的平臺，而這個平臺則可以成為多種機(jī)器人開發(fā)的公共基礎(chǔ)平臺。實現(xiàn)智能移動機(jī)器人控制系統(tǒng)的開發(fā)具有一定的現(xiàn)實意義，將為以后的移動機(jī)器人開發(fā)奠定堅實基礎(chǔ)。1.2 智能小車的研究現(xiàn)狀移動機(jī)器人的研究始于60年代末期斯坦福研究院（sri）的nils nilssen和charles roesn等人，在1966年至1972年中研制出了自主移動機(jī)器人shakey3。70年代末，移動機(jī)器人研究又出現(xiàn)了新的高潮，特別是80年代中期以來，設(shè)計和制造機(jī)器人的浪潮席卷全世界。一大批世界著名的公司，如美國通用電氣、日本本田、索尼等開始研制移動機(jī)器人平臺，這些促進(jìn)了移動機(jī)器人學(xué)多種研究方向的出現(xiàn)。例如，輪式移動機(jī)器人的代表作有：smart robots公司推出的新型基于linux的移動機(jī)器人sr4；美國activmedia boties公司用于教學(xué)的p3-dx輪式移動機(jī)器人；卡內(nèi)基梅隆研發(fā)的nomad移動機(jī)器人；美國國家航天航空局聞名遐邇的火星登陸車“勇氣號”等4 。我國的機(jī)器人學(xué)研究起步較晚，但進(jìn)步較快，已在工業(yè)機(jī)器人特種機(jī)器人和智能機(jī)器人各個方面都取得了顯著成績。在“七五”期間，完成了示教再現(xiàn)工業(yè)機(jī)器聲成套技術(shù)。為了跟蹤國外搞技術(shù)，80年代國家高技術(shù)計劃中安排了智能機(jī)器人的研究開發(fā)，包括水下無纜機(jī)器人高功能裝配機(jī)器人和多種特種機(jī)器人。進(jìn)行了智能機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、控制、人工智能、機(jī)器視覺，高性能傳感器及新材料的應(yīng)用研究，取得了大量成果。其中，輪式移動機(jī)器人的研究也碩果累累。國內(nèi)研究輪式移動機(jī)器人的科研單位及公司主要有研制能力風(fēng)暴的as-r機(jī)器人的上海廣茂達(dá)伙伴機(jī)器人有限公司；研制的casia-i自主移動機(jī)器人的中科院自動化所；研制“青青”輪式移動機(jī)器人的哈爾濱工業(yè)大學(xué)，研制“小蜘蛛”輪式移動機(jī)器人登月車的上海交大等5。當(dāng)前，移動機(jī)器人技術(shù)的研究與發(fā)展的趨勢包括有：機(jī)器人機(jī)構(gòu)導(dǎo)航定位路徑規(guī)劃傳感器信息融合技術(shù)智能技術(shù)移動機(jī)器人傳感器技術(shù)等研究。我國自“八五”期間開始進(jìn)入這一研究領(lǐng)域，并在國家863計劃中予以重點(diǎn)支持。較為全面對路徑規(guī)劃、視覺導(dǎo)航、信息融合、自動駕駛等一些基本的智能機(jī)器人技術(shù)做了探索，所形成的一些關(guān)鍵技術(shù)成果也在其他領(lǐng)域得到應(yīng)用。我國在機(jī)器人技術(shù)與自動化工藝裝備等方面已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，縮短了同發(fā)達(dá)國家的差距，但是在機(jī)器人的核心及關(guān)鍵技術(shù)的原創(chuàng)性研究、高性能關(guān)鍵工藝裝備的自主設(shè)計和制造能力、高可靠性基礎(chǔ)功能部件的批量生產(chǎn)應(yīng)用方面，同發(fā)達(dá)國家相比，我國仍存在較大差距。1.3 本章小節(jié)本課題采用通用51單片機(jī)實現(xiàn)輪式移動機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動和閉環(huán)調(diào)速。實現(xiàn)基于wifi的無線視頻監(jiān)控和無線藍(lán)牙控制設(shè)計，為機(jī)器人提供簡單方便的障礙物檢驗和導(dǎo)航6。dsp實時監(jiān)測驅(qū)動電動機(jī)的正交編碼脈沖實現(xiàn)移動機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)定位，作為機(jī)器人一種比較粗略的定位方式，可以作為后續(xù)高精度定位方式的補(bǔ)充。無線控制使小車具備啟動停止，加減速、轉(zhuǎn)向等功能，視頻傳輸模塊使小車具備實時監(jiān)控，定位等功能，最后將兩者通過單片機(jī)聯(lián)系到一起，實現(xiàn)所智能無線控制小車的基本功能。移動機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的主要內(nèi)容有底層系統(tǒng)設(shè)計和控制系統(tǒng)的實現(xiàn)：（1） 移動機(jī)器人底層系統(tǒng)設(shè)計：移動機(jī)器人的底層系統(tǒng)設(shè)計包括移動機(jī)器人的控制電路設(shè)計、電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計和無線控制電路設(shè)計。底層設(shè)計涉及到的軟件算法包括電機(jī)驅(qū)動和速度閉環(huán)、電機(jī)碼盤的機(jī)器人定位、視頻傳輸?shù)?。?） 移動機(jī)器人的控制系統(tǒng)的實現(xiàn)：移動機(jī)器人控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容是生成機(jī)器人的運(yùn)動控制信息，控制機(jī)器人的運(yùn)動。無線遙控是移動機(jī)器人需要完成的任務(wù)之一，其典型工作過程為機(jī)器人完成相應(yīng)的移動，完機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、加減速。運(yùn)動控制過程中用到的視頻輸入信息包括wifi模塊提供的無線上網(wǎng)信息，電機(jī)碼盤提供的機(jī)器人的位置、速度信息，攝像頭云臺提供的物體的方位信息，以及視覺攝像機(jī)采集并經(jīng)過處理后的視頻信息等。第2章 智能小車的可行性分析2.1 題目分析顧名思義，智能無線控制小車的本質(zhì)就是一種小車，或者說是一種輪型機(jī)器人，相比與一般的玩具小車，這種小車具備無線控制等多種功能，智能程度較高，所以稱之為智能小車。通過對題目進(jìn)行了充分的分析和思考，將得出下列目標(biāo)、任務(wù)、及指標(biāo)。1.目標(biāo)：設(shè)計制作一個智能輪型機(jī)器人，能夠具有無線遙控、顯示和視頻傳輸功能。2.任務(wù)：（1）遠(yuǎn)距離控制輪型機(jī)器人前進(jìn)、后退、加減速、停止等，使其按照自己的意愿行走。（2）顯示小車行走的一些速度、轉(zhuǎn)角等基本信息。（3）能夠遠(yuǎn)距離的將云臺攝像頭的視頻及時、不失真的傳輸給上位機(jī)。3.指標(biāo)：（1）采用無線藍(lán)牙遙控器在一定的范圍內(nèi)控制輪型機(jī)器人運(yùn)動。（2）采用智能手機(jī)的無線視頻傳輸技術(shù)，將輪型機(jī)器人所拍到的視頻及時床輸給上位機(jī)，通過上位機(jī)觀察其周圍情況。2.2 方案選擇對于方案的可行性分析，主要根據(jù)方案的成熟程度、所需的技術(shù)難度、可靠性還有性價比。本小節(jié)將宏觀的對智能無線控制小車各個功能模塊進(jìn)行初步的選擇與優(yōu)化。1.無線遙控模塊方案一、采用紅外遙控模塊。本模塊發(fā)射部分由pt2262芯片完成編碼，并通過f05v微型發(fā)射模塊發(fā)射信號，接收部分由j05u超外差式接收模塊接收信號，并由pt2272完成解碼。但此模塊有個致命的缺點(diǎn)，就是定位、移動的精度無法滿足智能小車的設(shè)計要求。方案二、采用無線藍(lán)牙模塊。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，藍(lán)牙技術(shù)已日趨成熟，各種新型產(chǎn)品層出不窮。其中的無線藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸控制器，已發(fā)展為可以雙向傳輸數(shù)據(jù)，spp藍(lán)牙串行服務(wù),非常方便和手機(jī)、pc等連接。所以對于智能小車的無線遙控模塊，采用優(yōu)勢明顯的無線藍(lán)牙模塊bf-10。2.無線視頻傳輸模塊方案一、購買wifi-robot驅(qū)動板7，參照網(wǎng)絡(luò)教程做出wifi智能車。此方案簡單所需的軟硬件都可以在網(wǎng)上買到，但此方案對于初次嘗試坐智能小車的我來說，不確定因素大，難于實現(xiàn)。方案二、采用具備視頻功能的手機(jī)，設(shè)計合適的攝像頭云臺，將其固定在給定的攝像頭云臺上，從而通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行手機(jī)與手機(jī)，手機(jī)與電腦之間的視頻傳送。該方案原理簡單，成本低，易于實現(xiàn)，并且能夠達(dá)到規(guī)定的要求。所以采用方案二。3.主控制模塊智能小車的控制板主要有兩種選擇：凌陽單片機(jī)和51單片機(jī)。由于課本本中學(xué)過51單片機(jī)，并且手中有現(xiàn)成的兩塊stc89c51板，所以選用它作為智能小車的主控制器。4.電源模塊在電源模塊的設(shè)計中，我們考慮到在滿足各模塊工作電壓的需求的同時，盡可能做到綠色環(huán)保，無公害。經(jīng)過市場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)采用太陽能電池板是個不錯的選擇。根據(jù)小車的功率選擇合適的太陽能電池板。設(shè)計穩(wěn)壓電源時，考慮到電池電壓較低，并且在電量損耗時存在電壓降低的情況，應(yīng)此我們采用了低壓差的穩(wěn)壓芯片lm2940。2.3 總體方框圖根據(jù)以上方案，對于小車的大致結(jié)構(gòu)有了系統(tǒng)的認(rèn)識，小車的總體方框圖如下圖2-1。 圖2-1 主板設(shè)計框圖 2.4 本章小節(jié)本章主要從原理上對小車的可行性進(jìn)行分析，首先對智能小車題目進(jìn)行分析論證，即確定小車應(yīng)該具備什么功能。然后是方案的選擇方面，在很多方案中選擇一種最簡單可行的方案，來實現(xiàn)所要達(dá)到的功能。最后，系統(tǒng)的列出系統(tǒng)的設(shè)計框圖，作為后續(xù)章節(jié)的設(shè)計主線。第3章 硬件設(shè)計 本系統(tǒng)硬件主要有五大模塊組成：單片機(jī)控制模塊、無線遙控模塊、無線視頻傳輸模塊、電機(jī)及其控制模塊和電源模塊。3.1 主控模塊的設(shè)計 本模塊采用51系列單片機(jī)作為核心處理器。單片機(jī)控制系統(tǒng)基本由最小系統(tǒng)和外圍信號i/o口組成，其中最小系統(tǒng)包括電源（地），cpu時序電路（一般使用11.0592m或者12m和30p電容組成），復(fù)位電路。有了以上三塊，單片機(jī)就能夠正常工作。 stc89c51是一個低功耗，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的flash只讀程序存儲器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的stc89c51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。其應(yīng)用范圍廣，性能良好，可用于解決復(fù)雜的控制問題。利用stc89c51的io端口對傳感器信號進(jìn)行實時判斷監(jiān)控來控制步進(jìn)電機(jī)做出相應(yīng)的反映8。如圖3-1是較為常見的帶燒錄接口的單片機(jī)最小系統(tǒng)圖。圖3-1 帶燒錄接口的單片機(jī)最小系統(tǒng)3.1.1 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一個基本的mcs-51單片機(jī)通常包括：中央處理器、rom、ram、定時/計數(shù)器和i/o口等各功能部件，各個功能由內(nèi)部的總線連接起來，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。其內(nèi)部框圖如圖3-2所示。圖3-2單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖3.1.2 單片機(jī)的引腳功能圖3.2 ms51單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖 常見的51單片機(jī)中一般采用雙列直插（dip）封裝，共40個引腳。圖3-3為引腳排列圖。其中的40個引腳大致可以分為4類：電源、時鐘、控制和i/o引腳。圖3-3 stc89c51引腳排列圖（1）電源1 vcc：芯片電源端，一般為+5v。2 gnd：接地端。（2）時鐘1 xtal1：晶體振蕩電路的反相輸入端。2 xtal2：晶體振蕩電路的輸出端。（3）控制線1 mcs-51單片機(jī)的控制線有4根，其中3根是復(fù)用線，具有兩種功能。ale/：地址鎖存允許/編程脈沖。2 psen：外部rom讀選通信號。3 rst：復(fù)位引腳。4 /vpp：內(nèi)外rom選擇/eprom編程電源。（4）i/o引腳mcs-51單片機(jī)共有4個8位并行i/o端口，共32個可編程i/o引腳。 3.1.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由電源、復(fù)位、振 蕩電路以及擴(kuò)展部分等部分組成。最小系統(tǒng)原理圖如圖3-4所示。 圖3-4 最小系統(tǒng)電路圖（1） 電源供電模塊對于一個完整的電子設(shè)計來講，首要問題就是為整個系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源模塊的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。51單片機(jī)雖然使用時間最早、應(yīng)用范圍最廣，但是在實際使用過程中，一個和典型的問題就是相比其他系列的單片機(jī)，51單片機(jī)更容易受到干擾而出現(xiàn)程序跑飛的現(xiàn)象，克服這種現(xiàn)象出現(xiàn)的一個重要手段就是為單片機(jī)系統(tǒng)配置一個穩(wěn)定可靠的電源供電模塊。此最小系統(tǒng)中的電源供電模塊的電源可以通過計算機(jī)的usb口供給，也可使用外部穩(wěn)定的5v電源供電模塊供給，如圖3-5所示。電源電路中接入了電源指示led，圖中r11為led的限流電阻。s1 為電源開關(guān)。圖3-5 電源模塊電路圖（2）復(fù)位電路復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳rst通過一個觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機(jī)器周期中由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。所謂上電復(fù)位，是指計算機(jī)加電瞬間，要在rst引腳出現(xiàn)大于10ms的正脈沖，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。按鈕復(fù)位是指用戶按下“復(fù)位”按鈕，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。如圖3-6是上電復(fù)位及按鈕復(fù)位的一種實用電路。圖3-6 復(fù)位電路（3）振蕩電路 單片機(jī)的時鐘產(chǎn)生有兩種方法：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路9。stc89c51單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。如圖3-7所示，引腳xtal1和xtal2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容c1和c2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12mhz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值通常取30pf。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。圖3-7 振蕩電路圖stc89c51使用11.0592mhz的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個晶振和兩個電容即可，電容容量一般在15pf至50pf之間10。（4）燒寫接口電路rst置高電平，然后向單片機(jī)串行發(fā)送編程命令。p1.7(sck)輸入移位脈沖，p1.6(miso)串行輸出，p1.5(mosi)串行輸入。被燒寫的單片機(jī)一定是最小系統(tǒng)（單片機(jī)已經(jīng)接好電源，晶振，可以運(yùn)行）。如圖3-8程序下載接口電路。圖3-8程序下載接口電路3.2 無線通訊模塊設(shè)計無線通訊模塊主要完成對小車運(yùn)動無線遙控功能。紅外線和可見光具有相同的特性，因此只能直線傳輸。作為一種特替代方法，遙控器可以將射頻（rf）用作無線傳輸媒介，這樣一來就能穿透不透明物體和固定障礙物。射頻的這一固有特性還能給用戶賦予一種全新的自由感和移動體驗，并大大延伸作用距離。過去的十年中涌現(xiàn)了一系列無線技術(shù)，如藍(lán)牙、無線usb、wifi、z-wave、zigbee以及工作于不同頻段的其它射頻解決方案11，它們能夠簡化有線網(wǎng)絡(luò)，覆蓋家庭、辦公室等任何場所。這些技術(shù)各不相同，而且針對不同的應(yīng)用。每一項技術(shù)都擁有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。我們究竟選用何種無線射頻技術(shù)來解決我們的家居遙控問題呢？藍(lán)牙主要用于手機(jī)的無線耳麥，并正在進(jìn)入汽車領(lǐng)域，用于相同的應(yīng)用。藍(lán)牙2.1版有望克服耗電量大的缺陷。由于藍(lán)牙的工作頻率與wi-fi、無繩話機(jī)和微波所使用的未經(jīng)許可的2.4ghzism（工業(yè)/科學(xué)研究/醫(yī)療）頻段重疊，在家庭環(huán)境中使用藍(lán)牙遙控器極有可能產(chǎn)生通信延時和電池壽命縮短的問題，因為它采用了易受干擾的跳頻擴(kuò)頻（fhss）回避機(jī)制。z-wave和zigbee是兩個針對但不限于自動化和傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的協(xié)議。它們都工作在900mhzism頻段，zigbee還提供2.4ghz版本。雖然900mhz解決方案的確能夠提高信號的穿透性，但卻以犧牲數(shù)據(jù)速率為代價，很多人對此不能接受。wi-fi毫無疑問是當(dāng)今最常見的無線技術(shù)之一。wifi提供足夠的帶寬，不僅能夠用于顯示，而且能夠?qū)⒇S富的媒體內(nèi)容傳送到遙控器上。雖然wifi看起來是一種理想的射頻技術(shù)，但每一種技術(shù)都有缺點(diǎn)，wifi也不例外：功耗和系統(tǒng)成本是它的兩大短板。認(rèn)證無線usb技術(shù)也有類似的缺點(diǎn)，該技術(shù)是一項電纜替代標(biāo)準(zhǔn)。采用無線usb技術(shù)的遙控器能夠保留有線usb在承載架構(gòu)、功能和數(shù)據(jù)速率方面的優(yōu)勢，并可充分利用相關(guān)的設(shè)計開發(fā)經(jīng)驗12。但對于習(xí)慣于生產(chǎn)1到2美元的紅外遙控器的大多數(shù)制造商而言，這種技術(shù)太過昂貴。藍(lán)牙是一種短距的無線通訊技術(shù)，電子裝置彼此可以透過藍(lán)牙而連接起來，省去了傳統(tǒng)的電線。透過芯片上的無線接收器，配有藍(lán)牙技術(shù)的電子產(chǎn)品能夠在十公尺的距離內(nèi)彼此相通，傳輸速度可以達(dá)到每秒鐘1兆字節(jié)。以往紅外線接口的傳輸技術(shù)需要電子裝置在視線之內(nèi)的距離，而現(xiàn)在有了藍(lán)牙技術(shù)，這樣的麻煩也可以免除了。本此設(shè)計采用一種利用藍(lán)牙系統(tǒng)建立手機(jī)或pc控制端與智能小車之間的無線通訊，實現(xiàn)了手機(jī)或pc控制智能小車的功能，并提出了一種手機(jī)遙控小車的解決方案。實驗結(jié)果表明，此方案可以較為理想地實現(xiàn)電腦控制。3.2.1 藍(lán)牙模塊的選擇市場上開發(fā)的出的藍(lán)牙模塊比較具有代表性的有愛立信rok101007、csr的bluecore2e藍(lán)牙模塊、delta公司的dfbm-cf121藍(lán)牙芯片等?？紤]經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)適用性的原因，我們選用遵從藍(lán)牙1.2協(xié)議以上的芯片模塊，綜合考察市場，我們選用由深圳藍(lán)色飛舞科技公司生產(chǎn)的藍(lán)牙模塊bf10。具體實物如圖3-9所示。圖3-9藍(lán)牙模塊bf10實物圖3.2.2 藍(lán)牙模塊bf10bf10藍(lán)牙通信模塊為深圳藍(lán)色飛舞科技公司自主開發(fā)的智能型無線數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品，本產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)型支持：4800bps1382400bps等多種接口波特率，支持從模式，支持64通道藍(lán)牙替代串口線，應(yīng)用原理圖如圖3-10所示。 3-10 bf10應(yīng)用電路圖 采用世界領(lǐng)先的藍(lán)牙芯片供應(yīng)商csr的bluecore4-ext芯片，完全兼容藍(lán)牙2.0規(guī)范，硬件支持?jǐn)?shù)據(jù)和語音傳輸，最高可支持3m調(diào)制模式。語音接口支持pcm協(xié)議。bf10模塊高靈敏性接收，低成本，體積小巧，低功耗5。其引腳圖如圖3-11所示。1 模塊描述及應(yīng)用原理供電： +3.3vreset復(fù)位： 低有效，上拉470k電阻到3.3v，下接0.1uf電容到 地。pio0：主從模式設(shè)置腳，懸空或者高電平表示主模式，低電平表示從模式。pio1：藍(lán)牙連接狀態(tài)腳，高電平表示連接成功。pio7：藍(lán)牙連接指示腳，接led燈及電阻到地。主模式下未連接成功頻率較慢閃爍，連接成功常亮。從模式下未連接成功頻率快閃爍，連接成功常亮。pio5 清空配對藍(lán)牙配對地址，平時為低，高脈沖則清空。3-11 bf10引腳圖uart_tx 藍(lán)牙模塊串口數(shù)據(jù)發(fā)送腳，接單片機(jī)的rxduart_rx 藍(lán)牙模塊串口數(shù)據(jù)接收腳，接單片機(jī)的txd2 工作模式 （1）主模式工作流程：1 若存在配對地址則連接對應(yīng)的藍(lán)牙設(shè)備（不記憶模式則直接跳至）。2 若不存在已配對的地址，則模塊掃描周圍藍(lán)牙設(shè)備（相同設(shè)備類型碼）。3 找到藍(lán)牙設(shè)備后配對連接（輸入配對碼）。4 連接成功之后打開串口，pio1、pio7高電平表示連接成功，串口數(shù)據(jù)可以全雙工通信。（2）從模式工作流程：1 等待主模塊來連接。2 檢驗配對碼是否正確。3 連接成功后，pio1、pio7置高，串口數(shù)據(jù)可以全雙工通信。3. 應(yīng)用方法（1）操作方式：1 將 pio0 接地，設(shè)置為從模式。2 將 pio6、 pio7 、pio8、 pio9 、pio10、 pio11 懸空或者置高，設(shè)置為64 通道。3 設(shè)置 pio2、 pio3 、pio4 、pio5 為對應(yīng)需要的波特率。4 給模塊上電，等待 pc 藍(lán)牙適配器、pda 等主機(jī)設(shè)備連接該模塊。5 連接成功后，pio1 腳都是輸出為高低脈沖。若連接成功之后，pio1 管腳輸出為高電平?？梢赃B接一個led 進(jìn)行顯示狀態(tài)。（2）串口通信波特率：1 設(shè)置兩個模塊的 pio6 pio7 pio8 pio9 pio10 pio11 相同的通道，不能為通道64（即全高電平）。具體參考設(shè)置模塊通道2 模塊上電，主模塊則自動去查找該通道的從模塊，此時主模塊和從模塊的pio1 腳都是輸出為高低脈沖。若連接成功之后，主從模塊的pio1 管腳輸出為高電平。可以連接一個led 進(jìn)行顯示狀態(tài)。3 連接成功之后，兩個模塊兩端就能進(jìn)行串口數(shù)據(jù)全雙工通信了。從客戶端模式從客戶端模式是用在被電腦的藍(lán)牙適配器、pda、手機(jī)等通用藍(lán)牙設(shè)備連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r，原理圖如圖3-12。圖3-12 應(yīng)用原理框圖 3.3 小車車體設(shè)計 小車車體作為整個系統(tǒng)的載體，車體的形狀、設(shè)計理念直接影響到后續(xù)云臺的設(shè)計。對于小車車體的設(shè)計，我主要研究小車車體的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，小車驅(qū)動電機(jī)的選擇和驅(qū)動模塊的選擇。3.3.1 小車車體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 對于小車的結(jié)構(gòu)，主要要求車體較大，有足夠的攝像頭云臺和電源模塊的放置空間，同時還應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡單。智能小車采用兩個驅(qū)動輪，負(fù)責(zé)校車的動力，分別位于小車的左右兩側(cè)，小車的前后采用兩個萬向輪。這樣小車就可以原地旋轉(zhuǎn)360，并且轉(zhuǎn)向平穩(wěn)、靈活。具體結(jié)構(gòu)如圖3-13所示。圖3-13 車體結(jié)構(gòu)3.3.2 電機(jī)及驅(qū)動的選用本次設(shè)計中采用了l298n驅(qū)動兩臺獨(dú)立直流電機(jī)分別控制小車的左輪右輪實物圖如圖3-14。向小車發(fā)送左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)指令時，可以分別控制兩輪的轉(zhuǎn)速，使程序簡潔，方便。前輪則用一個可自由旋轉(zhuǎn)360的小輪代替，無論是停止還是轉(zhuǎn)向，前輪都可以隨之改變，方便操作，簡化了程序的復(fù)雜性13。圖3-14 l298n實物圖（1）電機(jī)方案的論證與比較方案一：采用步進(jìn)電機(jī)，精確度較高，一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)的3%-5%，且不積累，缺點(diǎn)是體積較大，速度較慢，且價格較高。方案二：采用直流電機(jī)，直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可以保證小車運(yùn)行的精度，雖然其控制的精確度沒有直流電機(jī)的高，但完全可以滿足本設(shè)計中的要求，而且價格也比較合理。經(jīng)過市場調(diào)研，覺得jb37y520減速馬達(dá)比較合適，其結(jié)構(gòu)圖如圖3-15，圖3-16所示。 圖3-15 驅(qū)動電機(jī)機(jī)構(gòu)圖 圖3-16 驅(qū)動電機(jī)實物圖由于本次設(shè)計的智能小車體積較大，所嫁接的太陽能電池板，和智能手機(jī)都比較沉重，所以采用大功率的驅(qū)動電機(jī)。經(jīng)過測試，12v的jb37y520減速馬達(dá)完全能滿足要求，其主要參數(shù)如表3-1所示。3-1 驅(qū)動電機(jī)參數(shù)表額定電壓：12v額定電流：1a額定轉(zhuǎn)矩：1n.m額定轉(zhuǎn)速：10-2000 rpm額定功率：10w型號：520品牌：aslong產(chǎn)品類型：有刷直流電動機(jī)產(chǎn)品認(rèn)證：rohs外形尺寸：2733mm（2） 電機(jī)驅(qū)動芯片 l298n是sgs公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動器，即內(nèi)含二個h橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標(biāo)準(zhǔn)ttl邏輯電平信號，可驅(qū)動46v、2a以下的電機(jī)14。其原理圖如圖16所示。圖3-17 l298n原理圖l298n可直接的對電機(jī)進(jìn)行控制，無須隔離電路。通過單片機(jī)的i/o輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，非常方便，用程序輸入對應(yīng)的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對應(yīng)的動作，有效控制電機(jī)運(yùn)動，如圖3-18直流電機(jī)驅(qū)動原理圖。 圖3-18直流電機(jī)驅(qū)動原理圖l298n使用方法簡單，能很容易的驅(qū)動小車的兩個直流減速電機(jī)。1和15和8引腳直接接地，4管腳vs接12v的電壓，它是用來驅(qū)動電機(jī)的，9引腳是用來接6v電壓的，它是用來驅(qū)動l298芯片的。再此，需要注意的是，l298n需要從外部接兩個電壓，一個是給電機(jī)的，另一個給l298n芯片的。6和11引腳是它的使能端，一個使能端控制一個電機(jī)，可以把它理解為總開關(guān)，只有當(dāng)它們都是高電平的時候兩個電機(jī)才有可能工作，5、7、10、12是l298n的信號輸入端和單片機(jī)的io口相連，2、3、13、14是輸出端，輸入5和7控制輸出2和3，輸入的10、12控制輸出的13、14。3.4 攝像頭云臺設(shè)計攝像頭云臺主要作用是在云臺電機(jī)的驅(qū)動下，有選擇的旋轉(zhuǎn)一定角度，同時，將這些角度通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊床給上位機(jī)（電腦或智能手機(jī)），我們再通過單片機(jī)和霍爾元件，控制小車的驅(qū)動電機(jī)，是小車按照攝像圖制定的方向前進(jìn)。在整個過程中，要求云臺有自動復(fù)位的功能，也就是在小車旋轉(zhuǎn)到給定的角度后，云臺能回到初始位置，及所采集的視頻是小車的正前方。在作為智能手機(jī)的載體，云臺的結(jié)構(gòu)，設(shè)計自由度極大地影響到小車定位、視頻傳輸這一塊的質(zhì)量。綜上，攝像頭云臺的設(shè)計主要包括攝像頭云臺結(jié)構(gòu)設(shè)計和驅(qū)動電機(jī)的選擇。3.4.1 云臺電機(jī)及其驅(qū)動的選擇根據(jù)小車的設(shè)計需求，云臺旋轉(zhuǎn)的角度要有一個精確地控制。而步進(jìn)電機(jī)最容易實現(xiàn)這樣的精確控制。可以根據(jù)給定的脈沖數(shù)，推算出 步轉(zhuǎn)角度進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而得出云臺的旋轉(zhuǎn)角度，再通過單片機(jī)，藍(lán)牙輸出模塊將數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)，我們通過所顯示的角度值控制小車驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)頂你個角度，從而實現(xiàn)小車自身按照給定方向旋轉(zhuǎn)。在做小車前，已經(jīng)買過兩個步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動。所以為了降低成本，采用已有的器材。云臺驅(qū)動電機(jī)選用自帶減速裝置的28byj-48 5v步進(jìn)電機(jī)。驅(qū)動選用uln2803apg驅(qū)動板。uln2803芯片介紹：有8個npn達(dá)林頓晶體管，連接在陣列非常適合邏輯接口電平數(shù)字電路15，具體如圖3-19。 圖3-19 uln2803引腳圖該電路為反向輸出型，即輸入低電平電壓，輸出端才能導(dǎo)通工作。該芯片的輸入端可以直接跟單片機(jī)io口相連接，輸出端直接連接步進(jìn)電機(jī)。工作時需要提供5v的外接電源。具體驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的原理圖3-20所示。圖3-20 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動原理圖 步進(jìn)電機(jī)28byj48型四相八拍電機(jī)，電壓為dc5vdc12v。當(dāng)對步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動。每一個脈沖信號對應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的角度（一個步距角）。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個循環(huán)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距。其主要參數(shù)如表3-2所示。表3-2主要技術(shù)參數(shù)電機(jī)型號電壓 v相數(shù)步距角度減速比n啟動轉(zhuǎn)矩啟動頻率定位轉(zhuǎn) 矩噪聲絕緣介電強(qiáng)度28byj48545.63/6464300g.cm550p.p.s300g.cm356000vac1s 四相步進(jìn)電機(jī)可以在不同的通電方式下運(yùn)行，常見的通電方式有（單相繞組通電）四拍（a-b-c-d-a），雙（雙相繞組通電）四拍（ab-bc- cd-da-ab-），八拍（a-ab-b-bc-c-cd-d-da-a）。 步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（pm） ，反應(yīng)式（vr）和混合式（hb）永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5或15；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8而五相步進(jìn)角一般為 0.72。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。紅線接電源5v，橙色電線接p1.3口，黃色電線接p1.2口，粉色電線接p1.1口，藍(lán)色接p1.0口。由于單片機(jī)接口信號不夠大需要通過uln2003放大再連接到相應(yīng)的電機(jī)接口，具體接線如表3-3所示。表3-3 云臺步進(jìn)電機(jī)接線與程序關(guān)系表橙a p1.3黃b p1.2粉c p1.1藍(lán)d p1.0十六制（p1口）1 0000x0811000x0c01000x0401100x0600100x0200110x0300010x0110010x09速度計算公式：運(yùn)轉(zhuǎn)速度=脈沖頻率60/步進(jìn)電機(jī)分割數(shù)/減速比64 步進(jìn)電機(jī)分割數(shù)=360/6.625 圖3-21，圖3-22是28byj48的實物圖和機(jī)構(gòu)圖圖3-21 28byj48機(jī)械結(jié)構(gòu)圖 圖3-22 28byj48實物圖3.4.2 云臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)小車定位的需要，攝像頭云臺應(yīng)安裝在小車車體的最上層，并且位于中間位置。這樣就保證了車在原地旋轉(zhuǎn)的時候，云臺的幾何位置不變，這樣避免了將云臺的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)化為小車旋轉(zhuǎn)角度過程中不必要的干擾因素，是計算更加簡單。 在云臺的設(shè)計過程中，對于云臺的自由度主要小車工作的需求而定。市場上大多數(shù)攝像頭自帶有兩個自由度，分別是左右和上下旋轉(zhuǎn)，只要將攝像圖固定在一個合適的位置，攝像頭可以左右上下旋轉(zhuǎn)，又很大的覆蓋面。在本次設(shè)計攝像頭云臺時，考慮到后續(xù)任務(wù)打，難度大，所以采用較為簡單的一個自由度，即只能沿著自身軸線旋轉(zhuǎn)。在確定了云臺安裝位置和功能要求后，下來就到云臺結(jié)構(gòu)設(shè)計階段了。云臺的設(shè)計參數(shù)主要以下三部分決定，小車車體尺寸，智能手機(jī)尺寸和驅(qū)動電機(jī)尺寸。 智能手機(jī)機(jī)以iphone4s 為參考，其設(shè)計尺寸為115.258.69.3mm，與小車連接的是四個r3的孔，距離為邊長是140m的正方形。云臺驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)自帶的連接孔是兩個相距35.5mm半徑是r3的孔。簡單結(jié)構(gòu)如圖3-23所示：圖3-23 云臺結(jié)構(gòu)圖3.5 無線視頻傳輸模塊設(shè)計無線視頻傳輸就是指不用布線（線纜）利用無線電波來傳輸視頻、聲音、數(shù)據(jù)等信號的傳輸系統(tǒng)。無線視頻傳輸分為：模擬微波傳輸和數(shù)字微波傳輸。在無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像頭是最前端、最基礎(chǔ)、投資數(shù)量最大的一個產(chǎn)品，也是最關(guān)鍵設(shè)備，它負(fù)責(zé)對監(jiān)視區(qū)域進(jìn)行攝像并轉(zhuǎn)換成電信號，再進(jìn)一步用于傳輸，其質(zhì)量直接影響視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整體應(yīng)用，同時還關(guān)系到工程造價。 模擬微波傳輸就是把視頻信號直接調(diào)制在微波的信道上（微波發(fā)射機(jī)，hd-630），通過天線（hd-1300lxb）發(fā)射出去，監(jiān)控中心通過天線接收微波信號，然后再通過微波接收機(jī)（microsat 600am）解調(diào)出原來的視頻信號。如果需要控制云臺鏡頭，就在監(jiān)控中心加相應(yīng)的指令控制發(fā)射機(jī)（hd-2050），監(jiān)控前端配置相應(yīng)的指令接收機(jī)（hd-2060），這種監(jiān)控方式圖像非常清晰，沒有延時，沒有壓縮損耗，造價便宜，施工安裝調(diào)試簡單，適合一般監(jiān)控點(diǎn)不是很多，需要中繼也不多的情況下使用16。數(shù)字微波傳輸就是先把視頻編碼壓縮(hd-6001d)，然后通過數(shù)字微波(hd-9500)信道調(diào)制，再通過天線發(fā)射出去。接收端則相反，天線接收信號，微波解擴(kuò)，視頻解壓縮，最后還原模擬的視頻信號，也可微波解擴(kuò)后通過電腦安裝相應(yīng)的解碼軟件，用電腦軟解壓視頻。而且電腦還支持錄像、回放、管理、云鏡控制和報警控制等功能。這種監(jiān)控方式圖像有720*576和352*288的分辨率選擇，前者造價更高，視頻有0.2-0.8秒左右的延時，造價根據(jù)實際情況差別很大，但也有一些模擬微波不可比的優(yōu)點(diǎn)，如監(jiān)控點(diǎn)比較多。環(huán)境比較復(fù)雜，需要加中繼的情況多，監(jiān)控點(diǎn)比較集中它可集中傳輸多路視頻，抗干擾能力比模擬的要好一點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，適合監(jiān)控點(diǎn)比較多，需要中繼也多的情況下使用17。無線視頻傳輸?shù)膬?yōu)勢：1. 綜合成本低，性能更穩(wěn)定。只需一次性投資，無須挖溝埋管，特別適合室外距離較遠(yuǎn)及已裝修好的場合；在許多情況下，用戶往往由于受到地理環(huán)境和工作內(nèi)容的限制，例如山地、港口和開闊地等特殊地理環(huán)境，對有線網(wǎng)絡(luò)、有線傳輸?shù)牟季€工程帶來極大的不便，采用有線的施工周期將很長，甚至根