基于MSP430单片机的光电跟踪伺服系统研究方案

2019-08-02 16:26发布

研究设计中利用光敏感器件对特定光波长范围的光信号敏感原理,将四象限光电位置探测器与MSP430系列单片机相结合,根据四象限光电探测器输出电压与光斑位置的线性关系,通过数字PID闭环控制输出电压调节单片机输出PWM 的占空比来实现精确稳定的搜寻和小范围跟踪目标。  0 引言  光电跟踪系统是以光电器件(主要是激光器和光电探测器)为基石,将光学技术、电子/微电子技术和精密机械技术等融为一体,形成具有特定跟踪功能的装置。  目前国内外较先进的光电跟踪系统多以激光测距仪、电视跟踪仪和红外跟踪仪三位一体为核心构成。采用机械方法实现跟踪系统控制起来还不太灵敏。对于一个光电追踪系统,一般通过目标识别、位置信号检测、位置信号处理、PID伺服控制计算、驱动控制、位置反馈、目标不间断跟踪,完成特定跟踪任务。而与之配套的目标识别检测处理与PID 伺服控制实现是非常重要的部分,是保证整个系统能否正常工作的关键。  为更好地实现精确的跟踪伺服系统,本方案中使用MSP430 单片机完成对目标定位跟踪的PID 闭环控制,采用S066A 的国产四象限探测对目标进行识别跟踪定位。MSP430 单片机是美国TI(德州仪器)公司近年推出的16 位高性能混合信号处理器。由于它具有处理能力强、运算速度快、集成度高、外部设备丰富、超低功耗等优点,因此在许多领域内都得到了广泛的应用。S066A 国产四象限探测器光谱响应范围在400~1 100 nm,它的峰值波长为940 nm,它具有较高的灵敏度和精确度,广泛运用于位置检测,光学定位,距离探测等方面。
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13条回答
i1mcu
2019-08-03 20:54

 5 测试结果及分析

  实验中采用波长为650 nm 激光作为目标物,实验过程中先调用目标搜寻程序,大范围搜寻目标,一旦探测到目标,四象限探测器即会有较大电流输出。通过磁性判断转入目标精定位及追踪程序。利用PID 算法配合调节电机转动,使光斑移至四象限光敏面中心。实验结果如图7所示。

  

  本设计采用性能优越的MSP430F169 作为控制核心。使用MSP430内部的A/D模块以及定时器模块能够实现精准的多路数据采集。外围电路的设计,利用RC滤波器,减小了噪声对信号的影响,同时利用相位补偿技术消除了自激干扰,使信号稳定输出。软件编程部分采用位置式PID算式,当达到设定的门限值之后再加入积分运算,这样就能够避免积分饱和问题,使跟踪设备平缓地到达指定位置。


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