点光源追踪系统
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Ａ 为 圆心 、半径 ｒ １ ３ ｍ 的 圆周 在 不 大 于 ±４ 。 约 ７ｃ ５ 的范 围 内
移 动 ，也可 以沿 直 线 Ｌ 移 动 。在 光源 后 ３ ｍ 距 离 内、光 源 Ｍ ｃ 中 心 线 垂 直 平 面 上 设置 一直 径 不 小 于 ６ ｃ 暗色 纸 板 。光 源 ０ｍ 跟踪 系 统 Ａ 放 置在 地 面 ，通 过使 用 光敏 器 件 检 测 光 照 强 度 判
断 光 源 的 位 置 ，并 以 激 光 笔 指示 光源 的位 置 。 图 ２ 系 统 整体 设 计 示 意 图
光 源 跟 踪 电路 通 过 光 敏 三 极 管 接 受 Ｌ Ｄ 光 源 且 产 生 电 Ｅ 压 ，该 电压 与 比较 器 的 的 比 较 电压 进 行 比 较 ， 当 电压 高 于 比
精 确 地 实 现 点 光 源 追 踪 系 统 。 本 系 统 的 特 色在 于 使 用 了继 电器 控 制 云 台 ，利 用单 片 机 控 制 继 电器 ，进 而 控 制 实 现 点 光 源 的 追 踪 。 另 外 系 统 可 以通 过 红外 调整 云 台转 动 ， 由 Ｌ Ｄ 液 晶屏 显 示 菜 单 ，人 机 交 流 页 面 ，方 便 用 户使 用 。 Ｅ 关 键 词 ：点 光 源 ；追 踪 系 统 ；ＭＳ ４ ０ Ｇ４ ９；光敏 三极 管 ３ Ｐ３Ｆ ３ ＤＵ３ ３
源 ，光源沿弧线 和直 线运动时均能够找到光源等 。这样一个
点 光 源 跟 踪 系 统重 点在 光 源 的 的 检 测 与 跟 踪 定 位 两 个 部 分 ， 光 源 的检 测 部 分 要 求 能 够 采 集 到 高 ｌ ， 平 距 离 １７ ｍ 的 ｍ 水 ．３ １ 光 源 ， 检 测 部 分 检 测 后 能 产 生 电压 。跟踪 部分 要求 能 够 ｗ 经 将 经 模 拟 电路 处 理 后 的 电压 值 进 行 处 理 并 通 过 电平 的改 变 值
较 电压 比较器输 出低 电平送单片机 ，说明此时激光 已经对准
Ｌ Ｄ 灯 。反 之 ，则 是 高 电平 ，高 电平 则 会 控 制 云 台 转 动 ，直 Ｅ 到 比较 器 有 低 电平 输 出 。 三 、硬 件 设 计
１ Ｌ ． ＥＤ 电 流 源 模 块
为 了让 Ｌ Ｄ 的 电流 能 够 在 １ ０ ３ ０ Ｅ ５ － ５ ｍＡ 的范 围 内调 节 ，
进行位移的检测 ，最终实现跟踪 定位 。
收 稿 日期 ：２ ２ ０ — ６ ０１ — ５０
图 ３ Ｌ Ｄ驱 动 电路 Ｅ
作者简介：汪
璇 ，湖北大 学知行 学院计算机与信息工程系 。
第 ８期
汪
璇 ：点 光 源 追 踪 系 统
６ ５
在 硬件 调 试 中调 节 变 阻器 Ｒ ，可 看 到 负载 Ｒ１上 的 电 Ｖ１ 流 逐 步 变化 ，变 化 范 围可 达 到 １ ０ ３ ０ ， 同 时 也可 观 察 ２ － ７ ｍａ 到 Ｌ Ｄ 灯 的 亮度 逐 渐 增 强 。从 而 实 现 Ｌ Ｅ ＥＤ 灯 电流 变 化 下 的 扫 描 与 跟踪 定 位 。
第 １ ２卷 第 ８期
２０１ 芷 ２
中 国
水
运
Ｖ０１ ２ ．１
Ａｕ ｓ ｇｕ ｔ
Ｎ ８ ｏ． ２ ２ ０１
８月
Ｃ ｎａ ｈｉ Ｗａ ｔｅｒ Ｔｒ ａｎｓ ｏｒ ｐ ｔ
点光 源 追 踪 系统
汪 璇
（ 北 大 学 知 行 学 院 计 算 机 与信 息 工 程 系 ，湖 北 武 汉 ４ ０６ ） 湖 ３０ ２ 摘 要 ： 本系 统 以 Ｍ ｓ ４ Ｏ Ｇ４ ９单 片机 为 控制 核 心 ，光 敏 三 极 管 （ ＤＵ３ ）为 传 感 器 ，辅 以外 围模 拟 电路 能 较 Ｐ３Ｆ ３ ３ ３
Ｌ Ｄ ，固 定在 一 支 架 上 。Ｌ Ｄ 的 电流 能 够 在 １ ０ ３ ０ Ｅ Ｅ ￣ ５ ｍＡ ５ 的范 围 内 调节 。 始 状 态 下 光 源 中心 线 与 支 架 间 的 夹 角 Ｏ 为 初 约 ６ 。 光源 距地 面 高 约 １ ０ ｍ ，支 架 可 以 用手 动 方 式 沿 着 以 ０， ０ｃ
源 跟 踪 系 统 ， 系统 如 图 １所示 。 光源 Ｂ 使 用 单 只 ｌ 自光 Ｗ
析采集 到的模拟视频信号 ，分析视频 中心与光源 的位差 ，通
过 控 制 电路 进 而 控 制 云 台 的转 动 。使 用 摄 像 头 作 为 采 光部 分 虽 然 能 够 高 精 度 的测 量 ，但 摄 像 头 体 积 大 ，成 本 高 ，考 虑 到 产 品的 性 价 比 ，系 统 光 检 测 部 分 决 定 采 用光 敏 三 极 管 ，感 光 后 产 生 电平 再 经 比较 器 处 理 后 产 生一 个 高 低 电 平 ，通 过 单 片 机 处 理 可 以 控制 继 电器 的通 断 ，进 而 控 制 云 台 的 正 转 ，反转 ， 停 止 。最 后 实现 自动 跟踪 。
０ｅ ａ ｒ
我们 用 了可 调 稳 压 电源 来 给 Ｌ Ｄ 供 电 ， 输 出 电压 能 进 行 精 Ｅ 使 密 调节 ，从 而 能 进 行 电流 调 节 ， 电路 如 图 ３所 示 。
wenku.baidu.com
Ｍ
图 １ 光 源 跟 踪 系 统 示 意 图
二 、方 案 论 证
设 计 要 求 实现 随 动 系 统 能 够 定 点 找 到 光 源 ，随 动 追 踪 光
中 图分 类 号 ：Ｔ ２ ２ Ｐ７
设 计 任 务
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１ ０－ ９ ３ （０ ２ ８ ０ ６ — ２ ０ ６ ７ ７ ２ １ ）０ — ０ ４ ０
一
、
系 统 检 测 部 分 可 采 用 摄像 头 ，摄 像 头 高 速 扫 描 ，通 过 分
文 中设 计 的系 统 是 源 自于 ２ ０年 Ｔ 杯 湖 北省 电子 设 计 ０１ Ｉ 大 赛 ，要 求 设 计 并 制 作 一 个 能 够 检 测 并 指 示 点 光源 位 置 的 光
移 动 ，也可 以沿 直 线 Ｌ 移 动 。在 光源 后 ３ ｍ 距 离 内、光 源 Ｍ ｃ 中 心 线 垂 直 平 面 上 设置 一直 径 不 小 于 ６ ｃ 暗色 纸 板 。光 源 ０ｍ 跟踪 系 统 Ａ 放 置在 地 面 ，通 过使 用 光敏 器 件 检 测 光 照 强 度 判
断 光 源 的 位 置 ，并 以 激 光 笔 指示 光源 的位 置 。 图 ２ 系 统 整体 设 计 示 意 图
光 源 跟 踪 电路 通 过 光 敏 三 极 管 接 受 Ｌ Ｄ 光 源 且 产 生 电 Ｅ 压 ，该 电压 与 比较 器 的 的 比 较 电压 进 行 比 较 ， 当 电压 高 于 比
精 确 地 实 现 点 光 源 追 踪 系 统 。 本 系 统 的 特 色在 于 使 用 了继 电器 控 制 云 台 ，利 用单 片 机 控 制 继 电器 ，进 而 控 制 实 现 点 光 源 的 追 踪 。 另 外 系 统 可 以通 过 红外 调整 云 台转 动 ， 由 Ｌ Ｄ 液 晶屏 显 示 菜 单 ，人 机 交 流 页 面 ，方 便 用 户使 用 。 Ｅ 关 键 词 ：点 光 源 ；追 踪 系 统 ；ＭＳ ４ ０ Ｇ４ ９；光敏 三极 管 ３ Ｐ３Ｆ ３ ＤＵ３ ３
源 ，光源沿弧线 和直 线运动时均能够找到光源等 。这样一个
点 光 源 跟 踪 系 统重 点在 光 源 的 的 检 测 与 跟 踪 定 位 两 个 部 分 ， 光 源 的检 测 部 分 要 求 能 够 采 集 到 高 ｌ ， 平 距 离 １７ ｍ 的 ｍ 水 ．３ １ 光 源 ， 检 测 部 分 检 测 后 能 产 生 电压 。跟踪 部分 要求 能 够 ｗ 经 将 经 模 拟 电路 处 理 后 的 电压 值 进 行 处 理 并 通 过 电平 的改 变 值
较 电压 比较器输 出低 电平送单片机 ，说明此时激光 已经对准
Ｌ Ｄ 灯 。反 之 ，则 是 高 电平 ，高 电平 则 会 控 制 云 台 转 动 ，直 Ｅ 到 比较 器 有 低 电平 输 出 。 三 、硬 件 设 计
１ Ｌ ． ＥＤ 电 流 源 模 块
为 了让 Ｌ Ｄ 的 电流 能 够 在 １ ０ ３ ０ Ｅ ５ － ５ ｍＡ 的范 围 内调 节 ，
进行位移的检测 ，最终实现跟踪 定位 。
收 稿 日期 ：２ ２ ０ — ６ ０１ — ５０
图 ３ Ｌ Ｄ驱 动 电路 Ｅ
作者简介：汪
璇 ，湖北大 学知行 学院计算机与信息工程系 。
第 ８期
汪
璇 ：点 光 源 追 踪 系 统
６ ５
在 硬件 调 试 中调 节 变 阻器 Ｒ ，可 看 到 负载 Ｒ１上 的 电 Ｖ１ 流 逐 步 变化 ，变 化 范 围可 达 到 １ ０ ３ ０ ， 同 时 也可 观 察 ２ － ７ ｍａ 到 Ｌ Ｄ 灯 的 亮度 逐 渐 增 强 。从 而 实 现 Ｌ Ｅ ＥＤ 灯 电流 变 化 下 的 扫 描 与 跟踪 定 位 。
第 １ ２卷 第 ８期
２０１ 芷 ２
中 国
水
运
Ｖ０１ ２ ．１
Ａｕ ｓ ｇｕ ｔ
Ｎ ８ ｏ． ２ ２ ０１
８月
Ｃ ｎａ ｈｉ Ｗａ ｔｅｒ Ｔｒ ａｎｓ ｏｒ ｐ ｔ
点光 源 追 踪 系统
汪 璇
（ 北 大 学 知 行 学 院 计 算 机 与信 息 工 程 系 ，湖 北 武 汉 ４ ０６ ） 湖 ３０ ２ 摘 要 ： 本系 统 以 Ｍ ｓ ４ Ｏ Ｇ４ ９单 片机 为 控制 核 心 ，光 敏 三 极 管 （ ＤＵ３ ）为 传 感 器 ，辅 以外 围模 拟 电路 能 较 Ｐ３Ｆ ３ ３ ３
Ｌ Ｄ ，固 定在 一 支 架 上 。Ｌ Ｄ 的 电流 能 够 在 １ ０ ３ ０ Ｅ Ｅ ￣ ５ ｍＡ ５ 的范 围 内 调节 。 始 状 态 下 光 源 中心 线 与 支 架 间 的 夹 角 Ｏ 为 初 约 ６ 。 光源 距地 面 高 约 １ ０ ｍ ，支 架 可 以 用手 动 方 式 沿 着 以 ０， ０ｃ
源 跟 踪 系 统 ， 系统 如 图 １所示 。 光源 Ｂ 使 用 单 只 ｌ 自光 Ｗ
析采集 到的模拟视频信号 ，分析视频 中心与光源 的位差 ，通
过 控 制 电路 进 而 控 制 云 台 的转 动 。使 用 摄 像 头 作 为 采 光部 分 虽 然 能 够 高 精 度 的测 量 ，但 摄 像 头 体 积 大 ，成 本 高 ，考 虑 到 产 品的 性 价 比 ，系 统 光 检 测 部 分 决 定 采 用光 敏 三 极 管 ，感 光 后 产 生 电平 再 经 比较 器 处 理 后 产 生一 个 高 低 电 平 ，通 过 单 片 机 处 理 可 以 控制 继 电器 的通 断 ，进 而 控 制 云 台 的 正 转 ，反转 ， 停 止 。最 后 实现 自动 跟踪 。
０ｅ ａ ｒ
我们 用 了可 调 稳 压 电源 来 给 Ｌ Ｄ 供 电 ， 输 出 电压 能 进 行 精 Ｅ 使 密 调节 ，从 而 能 进 行 电流 调 节 ， 电路 如 图 ３所 示 。
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图 １ 光 源 跟 踪 系 统 示 意 图
二 、方 案 论 证
设 计 要 求 实现 随 动 系 统 能 够 定 点 找 到 光 源 ，随 动 追 踪 光
中 图分 类 号 ：Ｔ ２ ２ Ｐ７
设 计 任 务
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１ ０－ ９ ３ （０ ２ ８ ０ ６ — ２ ０ ６ ７ ７ ２ １ ）０ — ０ ４ ０
一
、
系 统 检 测 部 分 可 采 用 摄像 头 ，摄 像 头 高 速 扫 描 ，通 过 分
文 中设 计 的系 统 是 源 自于 ２ ０年 Ｔ 杯 湖 北省 电子 设 计 ０１ Ｉ 大 赛 ，要 求 设 计 并 制 作 一 个 能 够 检 测 并 指 示 点 光源 位 置 的 光