按按键，那么控制系统会进入到检测状态，在检测状态中，系统会每个段时间分别显示出路传感器的测量值，也可以通过按按键来实现向上向下向左向右四个方向的调节。如果按按键，会启动系统自动寻找点光源。此时，可以移动点光源的位置，或者移动激光笔的指示位置，经过段后，系统会自动调节使得激光笔的指示位置与点光源的位置接近，从而达到对点光源的自动跟踪效果。四路传感器采样系统初始化转换控制水平及垂直方向转向显示路值等待开始按键按下开始图程序设计流程六测试方案与结果由理论分析可知，本系统对传感器的精度要求比较高。主要就是微调传感器的角度。测试前的准备先给点谢本文从课题的选定开始，系统方案的确定，以及对设计电路的调试知道，到最后论文的编写和完成交稿，王涛老师给予了悉心的指导。对其中设计思路的引导，电路的可靠性，论文的严谨性等方面更倾注了她的精力和心血。在具体的设计问题中，能够针见血的之处问题所在，是我学到了许多的新知识，受益匪浅。她广博的知识面，丰富的时间经历以及严谨的治学作风，将激励我在今后的工作和学习中丰富自己，努力进取，在此，特别向王涛老师表示由衷的感谢和诚挚的敬意。同时，感谢同学对我的监督和帮助，尤其感谢我们组的其他组员，他们在我的设计过程中给予我莫大的帮助。是同学们使我树立起战胜困难的信心，更重要的是，他们在我的设计过程中能够大胆地提出问题和想法，给了我细微的源泉，让我对这类设计有个更深步的理解，同时也让我对所学的专业更加感兴趣。最后，衷心感谢全系老师在这三年时间里给予我的关怀和教导，是你们让我喜欢这个专业，也是你们让我了解这个专业，更是你们给予我专业知识，最后才促成了今天的设计。谢谢,九参考文献康华光，电子技术基础高等教育出版社李增国，传感器与检测技术北京航空航天大学出版社刘红丽，张菊秀传感与检测技术北京国防工业出版社，苏奎峰，吕强原理与开发北京电子工业出版社，胡寿松自动控制原理北京科学出版社，沈庭芝，王卫江数学图像处理及模式识别北京理工大学出版社，别塞克尔斯基自动调节系统的动态综合北京科学出版社，技术参考手册十实物图源通电，调整点光源的电流值，达到规定范围内，然后在给其余设备供电后系统直接进入检测传感器是否能够正常工作状态。然后，手动使激光笔对准光源，查看四个传感器的光照的测量情况，主要是使水平方向的两个传感器的测量值相对接近，竖直方向的两个传感器的测量值也相对接近，并且微调指示台，传感器的测量值有显著地变化，接着按启动按键，就可以测试。测试方法在测试前的准备工作结束后，先让其自动运行，在自动找到点光源，并且激光笔正确指示后，沿任意方向调整光源，观测结果。测试仪器及材料直流稳压电源数字万用表点光源支架测试结果及拓展部分点光源位置不变，移动激光笔的指示位置，测量数据如下表表点光源位置不变的测量数据测量次数测量偏差测量次数测量偏差点光源沿圆周运动，测量数据如下表表点光源沿圆周运动的测量数据测量次数测量偏差测量次数测量偏差点光源沿直线运动，测量数据如下表表点光源沿直线运动的测量数据测量次数测量偏差测量次数测量偏差点光源在激光笔支架前的定空间范围内运动，测量数据如下表表点光源在定空间范围内运动的测量数据测量次数测量偏差测量次数测量偏差经过反复调试，在规定区域内，激光笔能够在内精确指示，误差在之内。此外，经测试，本系统的拓展部分只要点光源能正对激光笔，任意方向的局部移动也可追踪追踪的速度可调，分低速高速追踪，效果良好。七设计总结综合上述各部分的分析与测试结果，本设计基本完成了题目的基本要求，还较好的完成了大部分发挥内容。通过本次的设计竞赛，我们懂得了理论联系实际的重要性，学到了很多东西，受益匪浅。八始迅速下降，可以反映光照的变化，但该特性大多数情况为非线性，部分光照区间内，特性变化不灵敏。方案二硅光电池。硅光电池是种直接把光能转换为电能的半导体器件，根据硅光电池光照强度曲线特性可知硅光电池的开路电压或短路电流与光强呈很好的线性关系。方案三光敏二极管。光敏二极管具有单向导电性，无光照时，有很小的暗电流，当受到光照时，光电流随射光强度的变化而变化。方案四可见光照度传感器。该传感器是个光电集成传感器，内置敏感元接收器，可见光范围内，输出电流照度呈线性变化，暗电流小，低照度响应，灵敏度高。在测试光敏电阻与硅光电池时，发现光源的距离限制了两者的应用范围。当距离比较大时，两者的灵敏度大大降低。经实践测定，光敏二级管与可见光照度传感器满足要求，但在反映速度，及变化的灵敏快速性方面，光照度传感器更胜筹，因此传感器选择方案四。电机的选择电机的主要作用是调整激光笔的位置，指向点光源，可选取的类型如下方案方案步进电机。在非超载的情况下，电机的转速停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。每给次脉冲信号，电机能够转过个步距角。方案二直流减速电机。此电机在正常通电状态下，转速平稳，角度的变化也近乎连续，控制简单方便。根据设计的要求可知，步进电机存在的明显缺陷是角度变化的局限性，控制相对直流减速电机而言也复杂。直流减速电机除角度连续变化外，转速平稳，容易控制，因而选用第二种方案。点电源的供电方案根据题目要求为产生的驱动电流，采用亮度驱动芯片。调试发现，电流不能够满足要求，最终决定在此基础上添加大功率三级管放大，经测试可行。总方案的确定综上，本系统最终以作为控制器，用可见光照传感器做检测元件，通过控制直流减速电动机来使激光笔指向点光源。直流减速电机的控制水平方向的电机垂直方向的电机驱动显示模块光源检测，传感器检测电路电流管理检测模块光源图系统方框图三理论分析及计算点光源特性分析根据题目中的要求，可以将点传感器的物理结构特征内置敏感元接收器。适宜用光照度来分析，照度指物体被照亮的程度，采用单位面积所接受的光通量来表示。般的点光源的特点是能以立体角向周围空间发出相同发光强度的光辐射。而本设计采用的点光源在此基础上增加了有聚光作用的灯罩，所以周围的光照强度分布并不均匀，变化趋势为中间向两边递减。但在中间的段可以近似相等，这也是精确指示光源的难点之。对光照相等的区域做如下分析假设面元受点光源的光照，设点光源至面元距离为，并且点光源发出的元光束的光轴与面元的法线之间的夹角为，则面元上的照度如下对相邻面元的光照分析与计算下易知，中间光照近似相等的区域很小，则。就水平方向而言，当且仅当时，两个传感器的光照亮度，此时点光源位于两传感器中间位置因为竖直方向与水平方向的分布相同，当时，点光源位于竖直传感器中间。设置激光笔的位置在竖直传感器的中间，当水平与竖直方向同时满足条件时，激光笔将准确定位在光源中心处。图光照度分析图四系统单元电路设计检测电路传感器检测光照后，输出的模拟量经过限幅采样保持处理后接入通道。采样图检测电路点光源电流控制电路选取亮度控制器，输出电流经大功率三极管后，接入负载。电流控制电路图点光源电流控制电路显示按键电路由构成的显示，按键电路源的运动分为沿圆周移动和沿其他任意方向移动两种形式。空间中的任何点可以用惟的参量来表示，根据运动轨迹的不同，选择不同的坐标参量，具体如下沿圆周移动点光源此类运动趋势的点光源设定为第类点光源。对于第类光源，我们采用柱面坐标来处理。由于运动圆周的半径和点光源的高度都以固定，因此确定点光源的位置或变化趋势可归结于求取单变量水平面的角度或其变化量。沿其他任意方向移动的点光源此类运动趋势的点光源设定为第二类点光源。对于第二类光源，我们采用极坐标来处理。因为点光源的指向问题与径长的值不相关，所以点光源位置的确定可通过求解仰角和水平面角度及其变化。根据以上分析，可以将追踪点光源的位置问题转化为求解水平角度或仰角与水平角度的相关问题。降低了任务的复杂性，目标明确。根据第二类点光源的特性及光照亮度来追踪光源的原理，依据简易精确控制与节约资源的原则，本设计采用四路照度检测通道。其中，两路检测元件水平排布用于水平面定位，布局相对对称，另两路左右检测元件与激光笔平行，用于竖直定位。点光源的移动可分解为水平移动和竖直移动。水平布局的中心传感器应用于精确定位光源的水平位置。水平方向两边的传感器主要用来检测光源的水平位置或水平移动方向，以便及时通知控制器调整指示笔的水平指向。考虑到能够快速的检测到光源的水平方向上的移动及移动的具体方向，设定最小识别光源距离为此偏差的解决方法见光照分析。此时传感器的理想分布如下图所示水平方向两路传感器与中间的夹角计算如下其中为传感器距离圆心的距离由实际可知值相对比较小，近似计算，可得。根据实际调试的情况，选取左右。竖直方向的布局分析与上述情况相同图传感器布局分析图此外，考虑到外界强光的影响，在传感器的前端加黑色圆筒处理。实践证明，这样的处理能够有效地避免外界干扰，达到更良好的控制。图传感器电路光照度分析根据可见光照了些拓展环节在点光源正对及电机运动幅度允许的条件下，激光笔可跟踪任意方向移动的点光源，也可换速度档位，达到迅速调节的目的。关键字点光源定位寻迹二维运动分析直流减速电机控制，，，，引言世界能源日趋枯竭，可再生能源的开发和利用前景广阔，成为未来能源的焦点。太阳能作为种清洁无污染的能源，发展前景非常广阔。本系统所设计的点光源跟踪系统是种太阳自动跟踪系统的简化模型，可以应用于太阳能电池板跟踪太阳，实现最大效率地吸收太阳能。本文提出种新型的基于单片机的太阳光自动跟踪系统设计方案，采用摄像头和光电传感器实现光源的精确跟踪，误差小，实