基于無線傳輸?shù)母咚贁z像機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

【摘要】 目的研究基于無線傳輸?shù)倪h(yuǎn)程控制系統(tǒng)。 方法 通過微控制器結(jié)合無線數(shù)傳模塊的方式完成高速攝像機(jī)的遠(yuǎn)程控制。 結(jié)果 設(shè)計(jì)了基于微控制器和無線模塊的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。 結(jié)論 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)為高速攝像機(jī)的遠(yuǎn)程觸發(fā)提供了一種有效的手段。

【關(guān)鍵詞】 微控制器 無線傳輸 遠(yuǎn)程控制

一、引言

在高速攝像機(jī)對(duì)某些目標(biāo)進(jìn)行拍攝時(shí)，我們需要將高速攝像機(jī)架設(shè)在一些特殊的地方，往往這些位置不方便人員操控，而高速攝像機(jī)工作時(shí)確需要一些進(jìn)行一些必要的操控工作，完例如完成高速攝像機(jī)的遠(yuǎn)程觸發(fā)控制，為了保證可以遠(yuǎn)程操作控制高速攝像機(jī)，我們迫切的需要一種遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，本文給出了一種基于無線傳輸方式[1]的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。

二、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的工作原理

本系統(tǒng)以AEMEL 高性能微控制器Atmega8L[2][3]為核心，通過無線收發(fā)電路模塊，實(shí)現(xiàn)了高速攝像機(jī)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制的半雙工通信。高速攝像機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)系統(tǒng)的工作原理如下，將高速攝像機(jī)架設(shè)在距離拍攝較近的合適位置，以期獲得較好的拍攝效果，操作人員站在視野開闊的，距離拍攝目標(biāo)較遠(yuǎn)的安全地方，手持遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)終端模塊，在拍攝過程當(dāng)中，通過操作手中的手持終端系統(tǒng)，完成對(duì)高速攝像機(jī)的遠(yuǎn)程控制，當(dāng)按下手持終端的操作按鈕，終端模塊通過無線電將控制信息傳送給設(shè)備端控制模塊，由該模塊完成高速攝像機(jī)的觸發(fā)控制，接著該模塊采集高速攝像機(jī)的工作狀態(tài)信號(hào)，通過無線回傳給手持終端，手持終端通過顯示裝置提示，完成對(duì)被控高速攝像機(jī)操作狀態(tài)的顯示。

三、系統(tǒng)硬件選型設(shè)計(jì)

3.1部分元件選型

3.1.1微控制器Atmega8L特點(diǎn)

本系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)過程中微控制器選用ATMEL公司的高性能、低功耗的 8 位AVR微處理器Atmega8L，它具有先進(jìn)的RISC 結(jié)構(gòu)，130 條指令–大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期；32個(gè)8 位通用工作寄存器，全靜態(tài)工作；.只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器；程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，8K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，擦寫壽命： 10000 次；具有獨(dú)立鎖定位的可選Boot 代碼區(qū)，通過片上Boot 程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程，真正的同時(shí)讀寫操作；512字節(jié)的EEPROM擦寫壽命： 100000 次.1K字節(jié)的片內(nèi)SRAM；可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密。

3.1.2 KYL-1020U特點(diǎn)

KYL-1020U 微功率無線數(shù)傳模塊，它體積小，功耗低，穩(wěn)定性、及可靠性極高，能方便為用戶提供雙向的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸、檢測(cè)和控制。它具有如下特點(diǎn) ，微發(fā)射功率 10mW的發(fā)射功率，高接收靈敏度-120dbm（1200bps）； ISM頻段工作頻率，無需申請(qǐng)頻點(diǎn)，載頻頻率433，也可提供450/470/868/915MHz等載頻。高抗干擾能力和低誤碼率，基于 FSK/GFSK的調(diào)制方式，采用高效通信協(xié)議，在信道誤碼率為時(shí)，可得到實(shí)際誤碼率～。傳輸距離遠(yuǎn)可達(dá)到1000米以上。

3.1.3 LCM2864ZK液晶顯示模塊特點(diǎn)

液晶顯示器是一種功耗極低的顯示器件，由于其采用平板型結(jié)構(gòu)，所以減小了設(shè)備體積，并且具有壽命長的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使得液晶顯示器在便攜式儀表中的應(yīng)用越來越廣泛。本文液晶顯示模塊的器件采用的是青云公司的LCM2864ZK，它具有如下特點(diǎn)：內(nèi)帶8000 多GB1、2 中文漢字字庫液晶顯示模塊，串行/并行兩用接口；顯示類型：STN 黃綠模式，6：00 視角，正向顯示；STN 藍(lán)模式（藍(lán)底白字），6：00 視角，負(fù)向顯示；FSTN黑白模式（白底黑字，藍(lán)底黑字），6：00 視角，正向顯示；工作電壓：3V 或5V，不含背光工作電流：3V/1.2mA 、5V/2 mA；工作溫度：-20℃～70℃，儲(chǔ)存溫度：-30℃～80℃；控制器ST7920，芯片封裝COB；LED 背光：黃綠、藍(lán)、白背光；

3.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.2.1 供電部分設(shè)計(jì)

系統(tǒng)供電采用8.4伏鎳氫電池供電，通過三段穩(wěn)壓芯片LM7805，為主控芯片Atmega8L供電，采用二極管IN4007串接在電源正極，為系統(tǒng)提供電源反接保護(hù)。供電部分原理圖如圖1所示：

圖 1 高速攝像機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)供電部分電路

3.2.2 無線通信部分設(shè)計(jì)

無線通信部分主要由微控制器Atmega8L和KYL-1020U 微功率無線數(shù)傳模塊組成，主控系統(tǒng)的原理圖如圖2所示：

圖 2 高速攝像機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)無線主控系統(tǒng)電路

無線通信部分主要包括手持裝置的無線通信部分和與高速攝像機(jī)相連的無線通信部分。分別通過微控制器的USART口與模塊的串口通信，完成信息的傳遞。

3.2.3 液晶顯示部分設(shè)計(jì)

液晶顯示部分主要由微控制器驅(qū)動(dòng)12864ZK完成對(duì)高速攝像機(jī)狀態(tài)的顯示，開始顯示開機(jī)畫面，當(dāng)高速攝像機(jī)控制后微控制器接收無線反饋信號(hào)，判斷高速攝像機(jī)控制狀態(tài)，完成對(duì)高速攝像機(jī)控制狀態(tài)的顯示，液晶顯示部分的硬件電路接口圖如圖3所示：

圖 3高速攝像機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)液晶顯示部分電路

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件包括手持裝置的系統(tǒng)軟件和高速攝像機(jī)終端模塊軟件設(shè)計(jì)[4][5]兩部分，手持裝置軟件完成對(duì)液晶模塊的初始化判斷控制按鍵是否按下，以及控制完成后對(duì)控制狀態(tài)的顯示。高速攝像機(jī)終端模塊軟主要完成串口以及IO初始化，以及接收到控制信號(hào)后驅(qū)動(dòng)外圍設(shè)備完成對(duì)高速攝像機(jī)的控制，以及完成控制后對(duì)高速攝像機(jī)狀態(tài)信號(hào)的采集，并把這些信號(hào)反饋給手持終端模塊。

4.1 手持裝置的軟件設(shè)計(jì)

手持裝置的軟件設(shè)計(jì)流程圖如下圖4。

4.2 高速攝像機(jī)終端模塊的軟件設(shè)計(jì)

高速攝像機(jī)終端模塊的軟件設(shè)計(jì)流程圖如下圖5。

五、總結(jié)

本文結(jié)合實(shí)際高速攝像機(jī)拍攝過程遠(yuǎn)程觸發(fā)的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了一種基于無線傳輸?shù)母咚贁z像機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)能可靠的工作，為遠(yuǎn)程控制高速攝像機(jī)拍攝工作提供了一種安全可靠的控制方法。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]郭永強(qiáng) 基于SoC單片機(jī)的無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)《微計(jì)算機(jī)信息》2007年第23卷第7-2期

[2]駱家強(qiáng) 基于ATmega8紅外遙控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù) 2007年第17期

[3]Atmega8 datasheets. Atmel Corporation 2006

[4]馬潮等.ATmega8 原理及應(yīng)用手冊(cè).北京：清華大學(xué)出版社，2002.

[5]馬忠梅等.《單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)》（第4版） 北京航空航天大學(xué)出版社 2007