小型遥控转台系统设计

摘要：设计了一种能无线遥控的小型摄像头驱动控制转台系统，通过对无线遥控器上简单按键的操作既可使远处摄像头瞄准不同角度的目标，又同时进行实时取景。文中详细阐述了系统的组成原理和软硬件设计，经过实际验证该系统具有可扩展性好、成本低廉、性能稳定的特点。
关键词：无线遥控；直流减速电机；PWM

在云台或摄像头等微型转台的民用或商用系统中，需要根据被监控目标的方向对转台作出快速旋转等操作，并要求其响应速度快并且稳定。因此系统设计应用了Silicon公司的C8051F020单片机为控制核心，集成功率芯片驱动直流减速电机推动小型转台，使具有远端遥控操作简易，体积小，成本低，可靠性高等优点，是一款高集成度，小型的伺服系统。

1 系统组成及原理
整个系统南两部分组成：云台驱动执行机构和操作控制器，分别如图1和图2所示。为了设计和调试统一、简单，两部分都采用了C8051系列单片机为控制核心，转台速度采用旋钮变位器控制，通过模拟量采集获取转台旋转方向和速度信号。转台驱动执行机构采用直流减速电机，通过12 V电池供电，其他控制电路可由12 V变换为需要的5 V或3．3 V电压信号。电机选用额定电压为12 V的MAXON直流有刷电机，自带减速机构，并且尾部同轴安装了精密多圈变位器，用于反馈转动位置信号。电机功率驱动芯片应用了美国国家半导体公司(NS)推出的专用于直流电动机驱动的H桥器件LMD18200。它广泛应用于打印机、机器人和各种自动化控制领域。

无线遥控装置用nRF403芯片作为核心收发器件，利用nRF403芯片和C8051F120单片机的简单接口完成无线收发功能。nRF403是一个单片RF收发芯片，具有FSK调制和解调能力，抗干扰能力强，适合工业控制。其主要性能指标为：
(1)灵敏度高达-105 dBm；
(2)最大发射功率达+10 dBm；
(3)工作频率范围：433～315 MHz；
(4)电源电压：2．7～3．6 V；
(5)最大数据速率：20 kb／s；
(6)频偏：±15 kHz。
其特性完全能满足本系统遥控要求。

2 云台驱动执行机构设计
2．1 硬件电路设计
整个电路分为控制电路、驱动电路和无线接收三个功能部分。以C8051系列单片机为控制核心，而电机驱动部分采用LMD18200，它可以与单片机、直流电机和多圈变位器构成一个完整的运动控制系统。整个驱动执行机构由12V电池供电，经隔离电源转换成5 V和3．3 V电源，为单片机和无线收发电路供电。控制电路、无线接收与驱动电路的信号用光耦隔离，保证了系统的稳定性和可靠性。