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技术方案

本发明专利技术涉及一种基于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。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术不依赖于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,本发明专利技术的电路稳定可靠、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。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于船载电视卫星天线跟踪领域，尤其涉及一种基于WY211S-JQR的船载电视卫星天线跟踪运动系统及控制方法。
技术介绍
在船舶运行中，观看电视节目是船员长时间船上生活中主要的娱乐方式之一。波浪起伏不断改变船舶的姿态，直接影响到电视卫星天线信号接收的连续性，使得接收信号的质量较差，影响观看效果。市场上有比较多的船载卫星天线跟踪系统一般采用我国北斗导航系统和GPS提供的位置信息，成本较高。针对船载电视信号的稳定，需要成本低，功耗低。利用电子罗盘也可实现三维定向，价格比较便宜，大幅度降低了成本，电子罗盘由于采用地磁场的工作原理，环境适应性好，与GPS、惯性导航系统等其他形式的姿态传感器相比，电子罗盘测量精度相对较差，常规的电子罗盘用在上下波动不大的移动卫星跟踪中尚可，在波动较大时精度不高，为获得相关的低成本、低功耗和稳定性能，需要合理设计利用相关电路并结合相关的控制方法，以期达到较好的低成本的船载卫星天线跟踪效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于WY211S-JQR的船载电视卫星天线跟踪运动系统及控制方法。这种基于WY211S-JQR的船载电视卫星天线跟踪运动系统电路，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；所述控制器模块由单片机、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；将220V交流电源通过电源模块转换为稳定的+5V直流电源，作为系统给部分的电源VCC供电；所述功率驱动模块由电机驱动芯片、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通过串行通信与控制器模块中的单片机(STC89C52RC)进行数据连接；按键显示模块中按键显示接口芯片(HD7279)的控制信号接口(CS，引脚6)、时钟信号接口(CLK引脚7)、数据信号接口(DATA，引脚8)和按键控制端信号接口(KEY，引脚9)与控制器模块中单片机控制信号、时钟信号、数据信号和按键控制端信号的输出引脚(按键显示接口，引脚23、3、4、13)相连，实现单片机对按键显示模块的读键值和输出8位段码管显示的控制；单片机输出四路脉冲信号的引脚(25、26、27、28)通过功率驱动模块中光耦隔离输入电路(光耦器件TLP521)后与电机驱动芯片(L298N)上的四相输入端(IN1～IN4)分别连接。作为优选，按键显示模块中按键显示接口芯片(HD7279)上的SA～SG引脚控制阀(10～16引脚)分别接入一个限流电阻(R12～R18)，在每个限流电阻前接入上拉电阻(排阻RP2)，上拉电阻(排阻RP2)接地；限流电阻(R12～R18)后接有矩阵式按键S0～S15的运行控制端，矩阵式按键S0～S15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(HD7279)上的位控制引脚(D0～D7，引脚18～25)分别接入LED段码管；按键显示接口芯片的接地端(GND，引脚3)接地，按键显示接口芯片的电源端(VCC，引脚1)接入电源模块；按键显示接口芯片还接入复位电路(电阻R19和电容C9构成HD7279的复位电路)；控制器模块中单片机(STC89C52RC)的复位控制引脚(RST，引脚9)接入复位电路(由复位按键S1、电容C1和电阻R1组成)，单片机通过对应引脚接入振荡电路(由晶振Y1、电容C2和电容C3组成，晶振采用12MHz晶振)；按键显示接口为控制器模块与按键显示模块进行通信的接口，步进电机驱动接口为控制器模块与步进电机驱动模块进行通信的接口，电子罗盘位置检测接口为控制器模块与电子罗盘信号检测模块进行通信的接口，排阻RP1为单片机P1端口的上拉电阻，排阻RP1接入电源模块；电子罗盘信号检测模块(采用平面电子罗盘WY211S-JQR)中一个端口(引脚1)接入电源模块，一个端口(引脚2)接地，另外两个串口数据的传输信号端(RX,引脚3；TX，引脚4)分别接入电子罗盘串口电平转换模块(RX,引脚3)；步进电机驱动模块中光耦隔离输入电路(光耦器件TLP521)接入电机驱动芯片(L298N)；电机驱动芯片(L298N)的输出端(OUT1～OUT4)接入二极管(D1～D8)整形电路，二极管整形电路接入步进电机的脉冲控制端(M1～M4)，控制电机进行跟踪运行；电源模块中电源电路的输入信号接入全桥整流电路(二极管D9～D12)，全桥整流电路再接入稳压滤波电路(电容C10、C11)，稳压滤波电路(电容C10、C11)连接电源指示电路。作为优选，电子罗盘信号检测模块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(DIN和DOUT)接入电子罗盘串口电平转换模块中转换器(SP202E)的相应引脚,转换器(SP202E)的发送数据引脚(TXD,引脚10)接入单片机的接收数据引脚(RXD,引脚10),单片机的发送数据引脚(TXD,引脚11)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(RXD,引脚9)。另外在单片机中通过软件进行控制方法的实现。这种基于WY211S-JQR的船载电视卫星天线跟踪运动系统电路的控制方法，包括如下步骤：步骤1、系统初始化：将控制器模块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，并设置相关端口和相关模块的初始状态；步骤2、将电子罗盘信号检测模块和控制器模块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；电子罗盘信号检测模块用于隔离载体扰动，用于检测位置信息；步骤3、读取按键显示模块中按键的处理，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，具有自适应的特性，PID控制器的三个参数(比例、积分和微分)能够根据外界环境的变换自动调节，以保证控制系统的稳定性，比传统的PID控制具有较好的适应动态环境变化的性能，提升系统的稳定性能；步骤6、步进电机的驱动控制：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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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；/n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。/n...

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜鹏英，任国海，
申请(专利权)人：浙大城市学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33