一种基于WY211S-JQR的船载电视卫星天线跟踪运动系统及控制方法

本发明涉及一种基于WY211S‑JQR的船载电视卫星天线跟踪运动系统,包括:按键显示模块、控制器模块、电子罗盘信号检测模块、步进电机驱动模块和电源模块;所述步进电机驱动模块包括功率驱动模块和步进电机;所述按键显示模块由按键显示接口芯片、按键接口电路和LED显示接口电路组成。本发明的有益效果是:本发明不依赖于GPS定位,设有采用电子罗盘,并针对电子罗盘测量精度不高的问题,合理设计系统电路,提供了一种低成本、抗摇动、抗震性、运行稳定的基于WY211S‑JQR的电视卫星天线跟踪运动系统,本发明的电路稳定可靠、系统稳定性能稳定、自适应动态环境变化、设计低成本低、稳定性能较好,具有较好的应用价值。

专利类型: 发明专利
申请(专利)号: CN202011037425.1
申请日期: 2020年9月28日
公开(公告)日: 2020年11月20日
公开(公告)号: CN111969322A
主分类号: H01Q3/02,H,H01,H01Q,H01Q3
分类号: H01Q3/02,H01Q1/34,G05D3/20,H,G,H01,G05,H01Q,G05D,H01Q3,H01Q1,G05D3,H01Q3/02,H01Q1/34,G05D3/20
申请(专利权)人: 浙大城市学院
发明(设计)人: 杜鹏英,任国海
主申请人地址: 310015 浙江省杭州市拱墅区湖州街51号
专利代理机构: 杭州九洲专利事务所有限公司
代理人: 张羽振
国别省市代码: 浙江;33
主权项: 1.一种基于WY211S-JQR的船载电视卫星天线跟踪运动系统电路,其特征在于,包括:按键显示模块(1)、控制器模块(2)、电子罗盘信号检测模块(5)、步进电机驱动模块(6)和电源模块;所述步进电机驱动模块(6)包括功率驱动模块(3)和步进电机(4);所述按键显示模块(1)由按键显示接口芯片、按键接口电路和LED显示接口电路组成;所述控制器模块(2)由单片机、复位电路、振荡电路、按键显示接口、步进电机驱动接口和电子罗盘位置检测接口组成;所述电子罗盘信号检测模块(5)由电子罗盘检测模块和电子罗盘串口电平转换模块组成;所述电源模块由全桥整流电路、稳压滤波电路和电源指示电路组成;所述功率驱动模块(3)由电机驱动芯片、光耦隔离输入电路和脉冲输出电路组成; 电子罗盘信号检测模块(5)通过串行通信与控制器模块(2)中的单片机进行数据连接;按键显示模块(1)中按键显示接口芯片的控制信号接口、时钟信号接口、数据信号接口和按键控制端信号接口与控制器模块(2)中单片机控制信号、时钟信号、数据信号和按键控制端信号的输出引脚相连;单片机输出四路脉冲信号的引脚通过功率驱动模块(3)中光耦隔离输入电路后与电机驱动芯片上的四相输入端分别连接。 2.根据权利要求1所述基于WY211S-JQR的船载电视卫星天线跟踪运动系统电路,其特征在于: 按键显示模块(1)中按键显示接口芯片上的引脚控制阀分别接入一个限流电阻,在每个限流电阻前接入上拉电阻,上拉电阻接地;限流电阻后接有矩阵式按键的运行控制端,矩阵式按键的运行控制端分别接入对应的LED段码管;按键显示接口芯片上的位控制引脚分别接入LED段码管;按键显示接口芯片的接地端接地,按键显示接口芯片的电源端接入电源模块;按键显示接口芯片还接入复位电路; 控制器模块(2)中单片机的复位控制引脚接入复位电路,单片机通过对应引脚接入振荡电路;按键显示接口为控制器模块(2)与按键显示模块(1)进行通信的接口,步进电机驱动接口为控制器模块(2)与步进电机驱动模块(6)进行通信的接口,电子罗盘位置检测接口为控制器模块(2)与电子罗盘信号检测模块(5)进行通信的接口,排阻为单片机P1端口的上拉电阻,排阻接入电源模块; 电子罗盘信号检测模块(5)中一个端口接入电源模块,一个端口接地,另外两个串口数据的传输信号端分别接入电子罗盘串口电平转换模块; 步进电机驱动模块(6)中光耦隔离输入电路接入电机驱动芯片;电机驱动芯片的输出端接入二极管整形电路,二极管整形电路接入步进电机(4)的脉冲控制端; 电源模块中电源电路的输入信号接入全桥整流电路,全桥整流电路再接入稳压滤波电路,稳压滤波电路连接电源指示电路。 3.根据权利要求1所述基于WY211S-JQR的船载电视卫星天线跟踪运动系统电路,其特征在于,电子罗盘信号检测模块(5)通过串行通信与单片机进行数据连接的方式为:电子罗盘检测模块的两路输出信号接口接入电子罗盘串口电平转换模块中转换器的相应引脚,转换器的发送数据引脚接入单片机的接收数据引脚,单片机的发送数据引脚接入电子罗盘串口电平转换模块中转换器的接收数据引脚。 4.根据权利要求1所述基于WY211S-JQR的船载电视卫星天线跟踪运动系统电路的控制方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1、系统初始化:将控制器模块(2)内的单片机的系统时钟、按键显示接口、电子罗盘位置检测接口、步进电机驱动接口均初始化; 步骤2、将电子罗盘信号检测模块(5)和控制器模块(2)中单片机进行通信处理,单片机通过串行通信的方式控制电子罗盘,设置电子罗盘和单片机通信的波特率,单片机接收电子罗盘的检测数据; 步骤3、读取按键显示模块(1)中按键的处理,进行系统标定或系统定位; 步骤4、显示处理:LED显示接口电路根据运行情况进行状态显示和检测值显示,LED显示接口电路中有八位LED段码管;当按下标定按键时,八位LED段码管显示88888888,表示系统进入定标系统;当按下电子罗盘的置零键时,最右边三位LED段码管显示000,表示当前跟踪的位置设置为0°;当方向改变时,以跟踪位置0°为参考,最右边三位LED段码管显示改变后位置的角度值,当方向回到原来的位置时,最右边三位LED段码管仍然显示000; 步骤5、根据电子罗盘的检测数据得出的角度差,进行模糊PID控制; 步骤6、步进电机(4)的驱动控制:将模糊PID控制的输出转换为控制步进电机驱动器的信号,经过八拍式步进脉冲驱动产生四相八拍的步进电机驱动控制脉冲,对步进电机(4)步距角进行1/2细分;步进电机(4)将根据角度差正转或反转来调整到跟踪的位置,跟踪船载卫星天线。 5.根据权利要求4所述基于WY211S-JQR的船载电视卫星天线跟踪运动系统电路的控制方法,其特征在于,步骤3具体包括如下步骤: 步骤3.1、单片机控制按键显示接口芯片并读取键值;单片机根据接收到的按键显示控制信号,通过运行控制端进行段码管的位控制,通过引脚控制阀控制段码管的显示内容和按键的扫描; 步骤3.2、根据键值进行功能判断,并执行相关控制:如果读取的键值是标定状态,则执行系统标定;如果按下的是定位键,则执行系统定位; 步骤3.2.1、系统标定:将电子罗盘上的标定按键按下长时后,将罗盘水平旋转两周,旋转的间隔时间为1~2分钟,旋转方式为绕自身的中轴旋转或绕平面内一点作圆周运动;然后将电子罗盘的标定按键按下短时,结束定标,通过按键切换到标定系统,若八位LED段码管显示88888888,则表明已切换到标定系统; 步骤3.2.2、系统定位:在完成系统定标后,通过按键切换到定位系统,不断用电子罗盘测出当前角度并以232电平方式传送给单片机,单片机将测出的当前角度与原角度进行比较后得出偏差;若偏差大于180°,将步进电机(4)正转;若偏差小于180°,将步进电机(4)反转。 6.根据权利要求4所述基于WY211S-JQR的船载电视卫星天线跟踪运动系统电路的控制方法,其特征在于,步骤5包括如下步骤: 步骤5.1、根据角度差求得角度差的微分,将角度差的微分作为模糊PID控制的输入,并分别根据值域范围将角度差分为七个等级:负大、负中、负小、零、正小、正中和正大; 步骤5.2、然后建立输入输出的模糊规则表,根据模糊规则表推理和通过模糊逻辑算法整定出PID的比例、积分和微分; 步骤5.3、进行参数解模糊和PID控制器输出控制。 7.根据权利要求4所述基于WY211S-JQR的船载电视卫星天线跟踪运动系统电路的控制方法,其特征在于:步骤2中电子罗盘和单片机通信的波特率设为9600bp/s,串行通信采用中断的方式进行发送控制信号和接收检测数据。
法律状态: 公开