野外全方位行走機(jī)器人設(shè)計報告

野外全方位輪式機(jī)

器人設(shè)計報告班級:機(jī)電1班制作人：李儀學(xué)號： 組員:李儀，趙嘉，朱賽豐，郭荃摘要隨著機(jī)器人技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)器人已經(jīng)在我們的生產(chǎn)生活中起了非常重要的作用。移動機(jī)器人更是極大的便利了我們的生活，其中，全方位輪式移動機(jī)器人由于其操作的靈活性，并且可以原地360度旋轉(zhuǎn)，其作用在輪式移動機(jī)器人中尤為突出，也逐漸成為了科學(xué)家研究的重點。再次，本文以麥克納姆輪為基礎(chǔ)，設(shè)計可在野外全方位移動的輪式機(jī)器人，同時建立其力學(xué)模型，并設(shè)計協(xié)調(diào)控制電路控制器運動。雖然麥克納姆輪尚且存在一定的缺陷，但是其設(shè)計的巧妙性和靈活性彌補了這一點，讓其得到了廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵字：全方位輪；麥克納姆輪；移動機(jī)器人；野外行走TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"序言 1\o"CurrentDocument"第1章麥克納姆輪的原理與結(jié)構(gòu) 1單個輥子的運動原理 1全方位輪協(xié)調(diào)運動原理 2\o"CurrentDocument"第2章 三維模型設(shè)計 4\o"CurrentDocument"第3章 運動學(xué)模型分析 6\o"CurrentDocument"3.1坐標(biāo)系建立 6\o"CurrentDocument"3.2輪體的雅克比矩陣 .7\o"CurrentDocument"復(fù)合方程 9\o"CurrentDocument"3.4運動學(xué)逆問題解 10\o"CurrentDocument"3.5運動學(xué)正問題的解 11\o"CurrentDocument"第4章四輪協(xié)調(diào)的控制測試電路 12\o"CurrentDocument"4.1控制電路的選擇方案 12\o"CurrentDocument"4.2控制電路的設(shè)計 12\o"CurrentDocument"4.2.1遙控部分設(shè)計 12\o"CurrentDocument"4.4.2電機(jī)調(diào)速設(shè)計 13\o"CurrentDocument"4.4.3驅(qū)動電路設(shè)計 13\o"CurrentDocument"4.5攝像頭控制電路設(shè)計 14\o"CurrentDocument"4.5.1三可變攝像頭控制原理 14\o"CurrentDocument"4.5.2三可變鏡頭控制電路設(shè)計 15\o"CurrentDocument"第5章總結(jié)與展望 18\o"CurrentDocument"第6章參考文獻(xiàn) 19序言隨著電子通訊與機(jī)電控制等技術(shù)的告訴發(fā)展，人們已經(jīng)開始不斷的嘗試將智能機(jī)器或機(jī)器人并以高效率的工具引入我們工業(yè)的各個領(lǐng)域。許多機(jī)、電、計算機(jī)一體化的新產(chǎn)品誕生，同時有許多高科技人才在不斷探索。對于新型移動機(jī)器人，自從進(jìn)入80年代以來，人們也廣泛進(jìn)行了研究與探討?，F(xiàn)在，作為移動機(jī)器人而開發(fā)的移動機(jī)構(gòu)種類以相當(dāng)豐富，就地面移動而言，移動機(jī)構(gòu)就有車輪式、履帶式、腳腿式、軀干式等多種形式。由于車輪式結(jié)構(gòu)簡單，能高效率的移動并且控制方便，在各移動機(jī)構(gòu)中尤為突出。它的缺點在于局限于平面移動，但是，目前機(jī)器人的工作場所幾乎都是水平的，所以從這個角度來說，輪式機(jī)器人在絕大多數(shù)場合是適用的。全方位輪式機(jī)器人在很多場合使用，比如運輸，偵查等。本文針對全方位輪式機(jī)器人在野外的探索做出一些探討。我們對外界的認(rèn)知還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此需要去很多地方不斷地探索。由于很多地方的空間有限，甚至一些環(huán)境對人們有害，因此，我們不得不操作一些機(jī)器人去代替我們完成任務(wù)。而全方位輪式移動機(jī)器人正適合完成在狹窄空間里的野外探索工作，并通過攝像頭將實況返回。我們在此基礎(chǔ)上還設(shè)計了一個UR5的小型機(jī)器手臂，用于在必要的時候拾取樣本。由于野外的路況并不像室內(nèi)一樣平坦，因此我們還對麥克納姆輪如何在野外運動做了一定的討論。第1章麥克納姆輪的原理與結(jié)構(gòu)1.1單個輥子的運動原理麥克納姆輪的外形像一個斜齒輪，齒輪是能夠轉(zhuǎn)動的鼓形輥子，輥子的軸線與輪的軸線成a角度。輥子有三個自由度，在繞自身轉(zhuǎn)動的同時又能繞車軸轉(zhuǎn)動，還能繞輥子與地面接觸點轉(zhuǎn)動。這使得輪體本身也具備了三個自由度：繞輪軸的轉(zhuǎn)動和沿輥子軸線垂線方向的平動及繞輥子與地面接觸點的轉(zhuǎn)動。這樣，驅(qū)動輪在一個方向上具有主動驅(qū)動能力的同時，另外一個方向也具有自由移動（被動移

動）的運動特性。輪子的圓周不是有普通的輪胎組成，而是分布了許多小輥子，這些輥子的外廓線與輪子的理論圓周相重合，并且輥子能自由旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動車輪旋轉(zhuǎn)時，車輪以普通方式沿著垂直于驅(qū)動軸的方向前進(jìn)，同時車輪周邊的輥子沿著其各自的軸線自由旋轉(zhuǎn)。如圖所示。圖1-1子沿著其各自的軸線自由旋轉(zhuǎn)。如圖所示。圖1-1單個輻子運動原理圖若十個這種車輪適當(dāng)?shù)亟M合就可以構(gòu)成在平面上具有三個自由度（X方向平動、若十個這種車輪適當(dāng)?shù)亟M合就可以構(gòu)成在平面上具有三個自由度（X方向平動、Y方向平動、繞中心垂直軸Z的轉(zhuǎn)動）的全方位移動機(jī)構(gòu)（如右圖）。同時，由于這種結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，其車輪與地面的有效接觸面積小，因此其負(fù)載能力不如普通輪子。所以，在設(shè)計制作的時候，我們采用硬質(zhì)彈性材料，使其具有一定的彈性，增大其接觸面積，同時提高其負(fù)載能力，使其適合于在野地行走。1.2全方位輪協(xié)調(diào)運動原理圖1-2圖1-2全方位輪協(xié)調(diào)運動原理圖上圖為采用全方位移動機(jī)構(gòu)的車輪組合情況，輪中的小斜線表示觸地輥子的軸線方向，分左旋和右旋兩周。每個全方位輪都有一臺直流電機(jī)獨立驅(qū)動，通過四個全方位輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向適當(dāng)組合，可以實現(xiàn)機(jī)器人在水平面上三個自由度的全方位移動。有多個全方位輪以一定的方式組成，運動十分靈活。下圖為由4個全方位組成的機(jī)器人底座的受力分析圖，其中Fa為輪子滾動式小輥子受到的軸向的摩擦力；Fr為小輥子做從動滾動式受到的滾動摩擦力；s為各輪轉(zhuǎn)動的角速度。圖1-3受力分析圖由于各輪都是獨立驅(qū)動，故在轉(zhuǎn)動的過程中可以自由地改變方向，正確控制各輪的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，即可實現(xiàn)全方位移動功能。若使用普通車輪，在這種組合的情況下只能實現(xiàn)前后的運動，若要轉(zhuǎn)向，則需要加轉(zhuǎn)向輔助輪作為其從動輪。但對于全方位輪來說，其特點就是能產(chǎn)生一個相對于輪體的軸向分力，從而實現(xiàn)了整個輪系的全方位運動。對于上圖的四個全方位輪的安裝形式，在以上坐標(biāo)系內(nèi)，沿X、-X向移動時，四個車輪轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速是相同的；當(dāng)沿Y、-Y向移動時，同側(cè)兩輪相向而動，且四個車輪的轉(zhuǎn)速相同。其他形式的運動，四個車輪根據(jù)運動模型中的轉(zhuǎn)換矩陣來求得各個全方位輪的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。第2章三維模型設(shè)計如下圖所示為我們設(shè)計的野外全方位輪式機(jī)器人，在其車身后部我們設(shè)計了一個小型機(jī)械手，用于拾取樣本。車身的前方是一個迷你攝像頭，用于實時傳回數(shù)據(jù)并便于遠(yuǎn)程遙控方向。圖2-1實物模型1

圖2-2實物模型2 圖2-3結(jié)構(gòu)圖1圖2-4結(jié)構(gòu)圖2下面兩幅圖是在上面的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而來，在原來的小車上加上逆變器，并設(shè)計相應(yīng)的逆變電路，便可以用來做野外采摘用的機(jī)器人，只需在完善其視覺傳感系統(tǒng)即可。

圖2-5野外采摘機(jī)器人圖2-5野外采摘機(jī)器人圖2-6野外采摘機(jī)器人結(jié)構(gòu)圖第3章運動學(xué)模型分析運動學(xué)建模可以從理論上證明全方位輪式如何協(xié)調(diào)實現(xiàn)機(jī)器人的全方位運動的，并且為進(jìn)一步建立運動學(xué)模型提供基礎(chǔ)。先做三個合理的假設(shè)：（1） 忽略本體及輥子的柔性；（實際模型是有柔性的，為了適應(yīng)野外行走）（2） 四個全方位輪能同時正常運轉(zhuǎn)；（3） 輪體不存在打滑現(xiàn)象。3.1坐標(biāo)系建立圖3-1小車坐標(biāo)系上圖為機(jī)器人的坐標(biāo)系。機(jī)器人本體坐標(biāo)系L是動坐標(biāo)系，固定于本體幾何中心和本體一起運動。全局坐標(biāo)系G是固定坐標(biāo)系，固定于工作平面。機(jī)器人的絕對運動也就是坐標(biāo)系L相對于固定坐標(biāo)系G的運動。各車輪與地面的接觸點的坐標(biāo)系q（i=1,2,3……），其坐標(biāo)原點到坐標(biāo)系L各軸的距離分別為s、d、u。所有這些坐標(biāo)系各相應(yīng)坐標(biāo)軸均平行同向，Z軸方向符合右手判則。由于輪式移動機(jī)器人的輪一一地和機(jī)器人一一地的關(guān)系式為三維高副連接，

存在x方向、y方向平動和e方向轉(zhuǎn)動三個自由度的運動，因坐標(biāo)系的位置在不斷變化，描述機(jī)器人及其各個部件的速度時需要設(shè)置“瞬時重合坐標(biāo)系”。設(shè)A的瞬時重合坐標(biāo)系為A'，那么與A有想用的方向和位置，但A為動系，A'固定在絕對坐標(biāo)系G中，，A'相對于G靜止。在這樣的坐標(biāo)系下描述機(jī)器人的運動，與機(jī)器人的位置無關(guān)。所以，對于每個動坐標(biāo)系L和q，在同一時刻，都有與之相應(yīng)的瞬時重合坐標(biāo)系L'和C」。參量符號說明：小寫字母表示標(biāo)量；帶商標(biāo)的小寫字母表示適量，大寫字母表示矩陣；前上角標(biāo)表示參考坐標(biāo)系；后下角標(biāo)表示矢量或矩陣的坐標(biāo)或元素。由于本系中任何兩個坐標(biāo)系都不重合，別切各坐標(biāo)系都繞Z軸轉(zhuǎn)動。所以任兩個坐標(biāo)系都有相對平動位移和相對角位移，可以得到4X4變換矩陣：cos10*nsin.、'H<COSn00i00uI由上式和上圖可得到坐標(biāo)系q與L的交變矩陣:I00JI00J由于各種坐標(biāo)系的相應(yīng)坐標(biāo)都平行且相向，所以可得到如上所示稀疏矩陣，這樣的坐標(biāo)可以簡化運動模型。3.2輪體的雅克比矩陣L'V是車體的速度與在動系L相對應(yīng)的瞬時靜系L'中的描述，以后再穩(wěn)重，L用V'簡化表示，其三個分量相應(yīng)為VX、Vy、Vz。具有三個自由度的全方位輪i的速度適量W'的三個分量是：輪轉(zhuǎn)速3iX、輥子轉(zhuǎn)速3iy和觸地點轉(zhuǎn)速3iz。則V'=JiWi i=1,2,3,4考慮3iX、3iy、％轉(zhuǎn)向，有矩陣AKB得到車輪i的雅克比矩陣如下：一昭血。十巧）覽、L=虬COS%-匕cos（%十乩1-勺而【） 。 Ijt巾虬 車輪的半徑做rnkr——中輪的溪了|Ji|=-riRlsinni，當(dāng)n!=180°是，其為非奇異陣。由于輥子角度是±45°，其秩為3。所以每個輪子有三個自由度。四個全方位輪分左旋和右旋，其他結(jié)構(gòu)完全相同，所以得到的各車輪的運動方程:

上式四式中R、r、d、s分別為輪子半徑、滾子半徑、同側(cè)輪距、兩側(cè)輪距。3.3上式四式中R、r、d、s分別為輪子半徑、滾子半徑、同側(cè)輪距、兩側(cè)輪距。綜上所述，四個輪子符合的全方位移動機(jī)器人本體的運動學(xué)模型為:AV-0.WUH：AV-0.W式中I 3號的珀渺1陽."一??個IW3的岬LH—-個12誠II的對痢塊矩陣；訂一兩個年輪音成佝『I.輪的速度矢儂-

3.4運動學(xué)逆問題解在給定速度V'的情況下，由上式求解得到各輪的速度，即為運動學(xué)的逆問題。將運動學(xué)分解為兩個部分，可表示為：其中：wia=可控制參量Wiu=非控制參量整理如下:其最小二乘解為:整理如下:其最小二乘解為:由于在本實驗中四個全方位輪的轉(zhuǎn)速是由四個直流電機(jī)分別控制，故可得到如下式子：

3.5運動學(xué)正問題的解本節(jié)討論由車輪的位置U'和速度W'求得車體的速度，即稱為運動學(xué)的正問題。首先將車輪速度分為已知和未知，得:V、刁Ma'+Lau%其中：Wia=可控制參量Wiu=非控制參量變化上式得:即為:變化上式得:即為:求出其最小二乘解為:化簡上式可得最小二乘的運動學(xué)正問題解為:第4章四輪協(xié)調(diào)的控制測試電路4.1控制電路的選擇方案麥克納姆輪全向移動機(jī)構(gòu)設(shè)計完成后，要根據(jù)移動機(jī)構(gòu)設(shè)計控制電路。具體應(yīng)設(shè)計怎樣的電路，首先要看設(shè)計的目的。在此，我們?yōu)榱藴y試麥克納姆輪的運動精度與運動特性，更主要是為了能用過控制電路輔助直觀的理解麥克納姆輪的運動原理。若要從最終的精確運動控制角度將，要用性能比較好的處理器，以及完善的檢測電路能實現(xiàn)閉環(huán)反饋控制。由于本處的目的為前者，各這里選用單片機(jī)控制實現(xiàn)開環(huán)應(yīng)用。采用單片機(jī)控制的方案較為簡單，且調(diào)試容易，易于實現(xiàn)。4.2控制電路的設(shè)計考慮單片機(jī)成本，開發(fā)容易程度及設(shè)計周期，本測試電路中選用AT89C51單片機(jī)控制器。電機(jī)的控制采用受限電極可逆PWM控制，因全方位輪中用24V直流電機(jī)作驅(qū)動，故根據(jù)L298N的參數(shù)（最大驅(qū)動電壓為46V），可選用L298N作為驅(qū)動芯片。且考慮到要用到PWM調(diào)速，故采用1A快速回復(fù)的續(xù)流二極管IN5822。其中還用到了以12鍵無線遙控器實現(xiàn)遙控示教。4.2.1遙控部分設(shè)計我們選用了無線控制器來實現(xiàn)機(jī)器人的無線控制。R03BS接受模塊采用7腳外伸直插式封裝，其中D0、D1、D2、D3為數(shù)據(jù)輸出，GND電源幅度按，+5V電源正端，Vt為解碼有效輸出端。其中D0、D1、D2、D3四端口帶輸出自鎖，Vt端當(dāng)無線控制器有按鍵輸入并輸入解碼有效是輸出高電平。鍵值與輸出表如下：將D0、D1、D2、D3、Vt五腳接入單片機(jī)的輸入端。有上述真值表可實現(xiàn)機(jī)器人的電動或自鎖運行。4.4.2電機(jī)調(diào)速設(shè)計直流電機(jī)的調(diào)速有很多種方法，但在此最常用的是PWM調(diào)速。PWM信號的獲得可分為硬件調(diào)制和軟件調(diào)制。硬件調(diào)制是用PWM發(fā)生模塊產(chǎn)生PWM信號，軟件調(diào)制即用軟件編程實現(xiàn)PWM調(diào)速。我們使用后者，51系列單片機(jī)帶有定時器，可以用于PWM調(diào)速定時使用。4.4.3驅(qū)動電路設(shè)計我們選用的驅(qū)動芯片為L298，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖:BLOCKDIAGRAM圖4-4-3L298內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖它可以驅(qū)動小于46V電壓的電機(jī)，輸出電流高達(dá)4A，是一種雙通道的全橋驅(qū)動芯片。我們使用的是24V的直流減速電機(jī)，故采用兩篇L298芯片即可。只要用單片機(jī)就可協(xié)調(diào)控制四個直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)全方位移動。L298的驅(qū)動電路原理圖設(shè)計如下:圖4-4-4驅(qū)動電路原理圖圖中的二極管為PWM調(diào)速中所用到的快速回復(fù)的續(xù)流二極管。用74LS04六反器實現(xiàn)信號邏輯反向。這樣我們就可以用單片機(jī)控制PWMA、PWMB、方向A、方向B信號進(jìn)而方便的控制全向移動機(jī)器人中的兩個驅(qū)動電機(jī)了。4.5攝像頭控制電路設(shè)計4.5.1三可變攝像頭控制原理攝像機(jī)鏡頭的主要參數(shù)包括：配套攝像機(jī)CCD（ChargeCoupledDevice電荷耦合器，即攝像機(jī)的光感元件）的大小、焦距、光圈、聚焦方式和接口，其中焦距、光圈和聚焦是在拍攝過程中需要精心調(diào)節(jié)的參數(shù)，尤其是光圈大小的調(diào)節(jié)更是攝像機(jī)適應(yīng)光線變化的根本方法。按照攝像機(jī)鏡頭光圈的調(diào)節(jié)方式，鏡頭主要分為自動光圈和手動光圈兩類。自動光圈鏡頭根據(jù)驅(qū)動方式的不同分為視頻驅(qū)動和直流驅(qū)動兩種，但是都可以根據(jù)攝像機(jī)成像的亮度，通過鏡頭內(nèi)部電路自動調(diào)節(jié)光圈的大小，從而達(dá)到較好的拍攝效果。這類鏡頭不需要過多的外部控制電路，尤其是視頻驅(qū)動自動光圈鏡頭，僅需要將攝像機(jī)產(chǎn)生的視頻圖像模擬信號接入鏡頭光圈控制端即可。這類鏡頭雖然可以根據(jù)外部光線的情況自動調(diào)節(jié)光圈大小以達(dá)到較好的成像效果，但是由于其調(diào)節(jié)過程對于外部控制器是不開放的，因此在一些需要系統(tǒng)控制器進(jìn)行特殊控制的場合并不完全適用。另外。目前的高清晰工業(yè)攝像機(jī)往往沒有視頻圖像的模擬輸出，因此使用自動光圈鏡頭也存在一些困難。手動光圈鏡頭分為定焦鏡頭、手動光圈變焦鏡頭和三可變鏡頭。其中，定焦鏡頭和手動光圈鏡頭都需要通過手工調(diào)節(jié)鏡頭的光圈、聚焦等參數(shù)實現(xiàn)鏡頭的調(diào)節(jié)，因此對于自動工作的系統(tǒng)適應(yīng)性較差。三可變鏡頭可以通過鏡頭內(nèi)部電機(jī)進(jìn)行光圈、變焦、聚焦的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)鏡頭參數(shù)的完全電可控，便于自動控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)端監(jiān)控根據(jù)實際應(yīng)用需要用程序調(diào)節(jié)鏡頭的拍攝參數(shù).以滿足特定的拍攝要求。本文主要針對這一類鏡頭，并以Computer的H6Z0812M型TVZOOMLENS三可變鏡頭為例討論其控制電路的設(shè)計。此鏡頭的控制主要通過在三對控制信號線上加載+8V?+12V或-8V?12V電源實現(xiàn)。這三對控制信號線分別對應(yīng)光圈、變焦、聚焦參數(shù)的調(diào)節(jié)，而每對控制信號的電源極性和存在時間長短決定了參數(shù)變化的方向和變化量的大小。例如：在光圈控制端輸入+12V電源則光圈變大，通電時間越長光圈開的越大：反之，輸入-12V電源則光圈變小。通電時間越長則光圈變得越小。本文所討論的鏡頭控制電路主要按照系統(tǒng)終端或計算機(jī)的控制指令，為三可變鏡頭的三個輸入端提供具有精確脈沖寬度、正確極性和合適幅度的控制電壓信號，實現(xiàn)系統(tǒng)控制器對鏡頭參數(shù)的完全控制。4.5.2三可變鏡頭控制電路設(shè)計根據(jù)前面的介紹，可以確定三可變鏡頭的控制電路完成控制功能需要三個步驟：1）與控制計算機(jī)進(jìn)行通信，接收控制指令；2）解析控制指令的內(nèi)容，生成基本控制信號；3）控制功率電路產(chǎn)生鏡頭控制所需的控制信號。由于需要完成數(shù)據(jù)通訊和指令解析的功能，本文選擇具有串行通信接口的51系列單片機(jī)89C51為核心設(shè)計鏡頭的控制電路。電路與上述三個步驟的工作相對應(yīng)，分為串行通信電路、中心控制電路、執(zhí)行電路三個部分。1）串行通信電路89C51單片機(jī)的串行接口采用了TTL電平方式，即2.4V以上代表數(shù)字1,0.45V以下代表數(shù)字0，而一般的標(biāo)準(zhǔn)串行通信標(biāo)準(zhǔn)RS232則用大于+2V的電壓表示數(shù)字0，用小于-2V的電壓表示數(shù)字1。因此，89C51與控制計算機(jī)之間的串行通信接口必須經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)化。一般的方法是采用專用器件（如MAX232等）完成這一轉(zhuǎn)換，但是需要額外提供一組±12V電源，不利于設(shè)備的安全，另外由于電路只需要接收串行信息，因此本設(shè)計采用如圖1所示的電路完成電平轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)串行通信。TLP521$2江心吊TLP521$2江心吊2旦當(dāng)麗尊行惜號蟲收》圖4-5-2串行通訊結(jié)構(gòu)電路圖當(dāng)RS232傳送數(shù)字“0”時，TXD和GND之間出現(xiàn)一個大于+2V的電壓，光電耦合器TLP521一次側(cè)發(fā)光，二次側(cè)導(dǎo)通，輸出低電平，對應(yīng)TTL邏輯“0”；當(dāng)RS232傳送數(shù)字“1”時，TXD和GND之間出現(xiàn)一個小于-2V的電壓，光電耦合器TLP521一次側(cè)不發(fā)光，二次側(cè)不導(dǎo)通，輸出高電平，對應(yīng)TTL邏輯“1”，從而完成了電平轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了串行數(shù)據(jù)的接收。這一電路不需要額外提供±12V電源，而且能夠避免控制計算機(jī)與鏡頭控制電路的直接電氣連接，對于野外應(yīng)用具有更高的安全性。2）執(zhí)行電路設(shè)計此部分的硬件設(shè)計主要是實現(xiàn)三可變鏡頭控制信號的輸出。圖2所示為鏡頭光圈的控制電路。聚焦和變焦的控制電路與之完全相同。UKI圖4-5-3光圈控制的執(zhí)行電路電路中雙刀雙擲繼電器S1用于進(jìn)行電源極性的變換，實現(xiàn)控制參數(shù)變化方向的選擇。當(dāng)S1線包不通電時，AB端輸出+12V電壓，控制光圈變大；當(dāng)S1線包通電時，AB端輸出-12V電壓，控制光圈縮小，完成控制參數(shù)變化方向的轉(zhuǎn)換。參數(shù)變化數(shù)值的控制通過控制驅(qū)動電壓的存在時間來實現(xiàn)。但是繼電器機(jī)械動作的持續(xù)性使它難以實現(xiàn)精確的通斷時間控制，其誤差一般在10ms以上，因此在本電路中采用MOSFET作為電子開關(guān)，實現(xiàn)通斷時間的精確控制，誤差小于0.1ms。常態(tài)下MOSFET截止，輸出端A、B無電流，光圈不動作。在需要擴(kuò)大光圈時，S1線包不通電，A端接+12V，B端通過MOSFET接地，然后51單片機(jī)發(fā)出控制信號，使MOSFET導(dǎo)通，輸出A、B端形成電流回路，驅(qū)動光圈擴(kuò)大；在需要縮小光圈時，S1線包通電，B端接+12V，A端通過MOSFET接地，然后51單片機(jī)發(fā)出控制信號，使MOSFET導(dǎo)通，輸出A、B端形成電流回路，驅(qū)動光圈縮小。這一電路結(jié)構(gòu)和工作方式不僅實現(xiàn)了動作時間的精確控制，還可有效地避免電路因帶電切換而造成的打火現(xiàn)象，提高了繼電器的工作壽命，減少了干擾。此外，電路中的光電耦合器OP1主要用于隔離和變換51單片機(jī)的+5V電源電壓和鏡頭動作的+12V驅(qū)動電壓;三極管T1用來控制對繼電器S1線包的供電。3）中心控制電路及軟件設(shè)計中心控制電路如圖3所示。鏡頭控制模塊的控制核心是89C51。主要實現(xiàn)接收控制指令、解析控制指令和執(zhí)行控制指令三項功能。軟件采用51系列單片機(jī)的匯編語言編寫。主要是看重使用匯編語言具有執(zhí)行速度快?？删_掌握動作時間，所占內(nèi)存小等方面的優(yōu)勢。

89C51響p：iP12P13?14P15?lh