CN102821245B - 基于脉宽调制信号的照相设备快门远程触发系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于脉宽调制信号的照相设备快门远程触发系统及方法，该系统包括脉宽调制信号发生器、无线发射模块、无线接收模块、单片机、光耦合器及照相设备，所述脉宽调制信号发生器与无线发射模块连接，无线发射模块与无线接收模块进行无线通讯发送脉宽调制信号，无线接收模块接收脉宽调制信号，并将脉宽调制信号送达单片机进行识别判断，该单片机与光耦合器相连，光耦合器与照相设备的快门控制线相连接触发照相设备的快门动作。本发明受障碍物的影响很小，控制信号的抗干扰能力强，实现了远距离触发照相设备，本发明产品结构紧凑，体积小，重量轻特别适合轻型无人机的搭载，为轻型无人机航拍的远程控制提供了保证。

Description

基于脉宽调制信号的照相设备快门远程触发系统及方法
技术领域
本发明属于无人机照相设备遥控技术领域，具体涉及一种基于脉宽调制信号的照相设备快门远程触发系统及方法。
背景技术
目前市面上所有的照相设备的遥控快门大都采用有线遥控模式或红外遥控模式，有线或红外遥控对于近距离的快门触发比较实用，但无法对照相设备的快门进行远距离超过1000米以上的触发，更不可能实现超视距5000米以上的快门触发。
通过国内公开专利文献检索，只检索到公开号为CN85200948的一种无线电遥控启动照像机快门装置，它包括无线电信号发射部分、接收部分和快门启动器。接收部分电路中加入升压电路和低压自动供电电路，可有效驱动电磁式启动器动作，启动器采用中空软铁芯为线圈芯和启动针导向的结构，适用于各种标准快门按钮照像机定时快门及Ｂ门启动控制，便于自由掌握摄影最佳瞬时。该专利文献的技术方案与本发明内容有着本质的不同。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于脉宽调制信号的照相设备快门远程触发系统及方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于脉宽调制信号的照相设备快门远程触发系统，包括脉宽调制信号发生器、无线发射模块、无线接收模块、单片机、光耦合器及照相设备，所述脉宽调制信号发生器与无线发射模块连接，无线发射模块与无线接收模块进行无线通讯发送脉宽调制信号，无线接收模块接收脉宽调制信号，并将脉宽调制信号通过单片机的一个I/O端口送达单片机进行识别判断，该单片机通过另一I/O端口与光耦合器相连，光耦合器的输出端通过导线与照相设备的快门控制线相连接触发照相设备的快门动作。
而且，所述脉宽调制信号发生器、无线发射模块采用日产Futaba 10C遥控器，所述无线接收模块为R6208SB接收机。
而且，所述脉宽调制信号的触发信号由地面计算机产生，所述脉宽调制信号的触发信号通过地面计算机RS232串口与发射数据传输电台连接，将此脉宽调制信号的触发信号经无线传输方式发送至接收数据传输电台，接收数据传输电台通过RS232串口与脉宽信号发生器连接，所述脉宽调制信号发生器为航空级无人机自动驾驶仪。
而且，所述航空级无人机自动驾驶仪为AutoPilot 2028自动驾驶仪。
而且，所述单片机、光耦合器为型号是PIC12F675的单片机及型号是P181的光耦合器。
而且，所述脉宽调制信号发生器产生一脉宽调制信号的脉宽信号周期长度为20毫秒，高电平脉宽冲宽度为0.5毫秒至2.5毫秒。
一种实现基于脉宽调制信号的照相设备快门远程触发系统的方法，其工作步骤如下：
⑴脉宽调制信号的产生及发送：脉宽调制信号发生器产生一脉宽调制信号，该脉宽调制信号经无线发射模块的发射及无线接收模块的接收后送达单片机的I/O端口，单片机开始实时监控I/O端口信号；
⑵单片机高电平计时开始：当单片机I/O端口为高电平时，单片机打开中断定时器，开始计时本次高电平的持续时间S0；
⑶单片机高电平计时结束：中断定时器开始计时后，单片机继续检测I/O端口状态变化，一旦I/O端口为低电平，中断定时器关闭，高电平计时停止，并保存本次高电平持续时间S0；
⑷保存上一次高电平持续时间：当记录完本次高电平持续时间S0的同时，也将前一次存储的高电平持续时间另存为S1；
⑸单片机输入高电平判断：单片机通过自身比较器比较本次高电平持续时间S0和前一次高电平持续时间S1的关系，当S1–S0>450μs，或者S0<1800μs且S1≥1800μs时，单片机认为本次比较符合条件，判别脉宽信号为正确指令信号；
⑹单片机高电平输出：单片机判别脉宽信号为正确指令信号后，单片机的另一I/O端口输出高电平，高电平驱动光耦合器；
⑺光耦合器触发照相设备快门：光耦合器的输入端被高电平信号触发后，光耦合器的输出端产生一通路信号，该通路信号通过线缆传送到照相设备的快门触发端子上触发照相设备快门动作。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明采用了航模级遥控器及其接收机或收发数据传输电台，实现了远距离触发照相设备的功能。
2、由于本发明采用了收发数据传输电台作为数据传输的工具，受障碍物的影响很小，可以在城市环境下使用，大大提高了控制信号的抗干扰能力。
3、由于本发明设计的脉宽信号的周期为20毫秒，高电平宽度为0.5毫秒至2.5毫秒，此种脉宽调制信号被广泛应用到无人机或航模领域，通用性强。
4、本发明产品结构紧凑，体积小，重量轻特别适合轻型无人机的搭载，为轻型无人机航拍的远程控制提供了保证。
5、本发明产品结构简单、电路清晰、可靠性强、低功耗、节省成本。
附图说明
图1是本发明的系统结构方框图；
图2是本发明实例1的系统结构方框图；
图3是本发明实例2的系统结构方框图；
图4是本发明单片机实施脉宽信号处理的逻辑方框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：需要强调的是，本发明的实施例是说明性的，而不是限定性的，不能以本实施例作为对本发明的限定。
本发明的基本原理是：由脉宽调制信号发生器产生一特定脉冲宽度的脉宽调制信号，脉宽调制信号经无线发射模块发送给无线接收模块，无线接收模块接收脉宽调制信号后通过单片机的I/O端口传送给单片机的中央处理器，由中央处理器对脉冲宽度进行识别，识别确认后，单片机由另一I/O端口产生一高电平信号，并将高电平信号传输给光耦合器，光耦合器接到高电平信号后由光耦合器的输出控制照相设备的快门状态。
一种基于脉宽调制信号的照相设备快门远程触发系统，如图1所示，该系统包括脉宽调制信号发生器、无线发射模块、无线接收模块、单片机、光耦合器及照相设备，所述脉宽调制信号发生器产生一脉宽调制信号，该脉宽调制信号发生器与无线发射模块连接，无线发射模块将脉宽调制信号发出，无线发射模块与无线接收模块无线通讯，无线接收模块接收脉宽调制信号，并将脉宽调制信号通过单片机的一个I/O端口将脉宽信号送达单片机的中央处理器识别判断，单片机的另一个I/O端口与光耦合器的输入端相连，光耦合器的输出端通过导线与照相设备的快门控制线相连接。
实例1，
如图2所示，所述脉宽调制信号发生器、无线发射模块为航模级遥控器，具体可选用日本Futaba 10C遥控器，该遥控器可产生一周期为20ms，高电平持续时间为0.5毫秒至2.5毫秒的脉宽信号；脉宽信号经过调制以无线信号方式发出，接收机选用与日本Futaba 10C遥控器配套的R6208SB接收机，遥控器发出的脉宽调制信号由R6208SB接收机接收，R6208SB接收机的输出端与单片机的I/O口相连，将此脉宽调制信号传送到单片机的中央处理器，所述单片机选用PIC12F675型号的单片机，单片机的中央处理单元通过软件编程的方式预先设定好要检测的脉冲宽度范围，并通过输入I/O口实时检测输入的脉宽信号的高电平脉冲宽度，当单片机的比较定时器记录的脉宽信号的高电平脉宽时间即有效的脉宽宽度与预先设定好的宽度值吻合时，单片机就会在另一I/O口自动输出一个高电平信号，并将高电平信号传输给光耦合器，光耦合器选用了P181型号的产品，当光耦合器的输入端口接收到单片机的高电平信号时，光耦合器的输出端便会产生一个通路信号，此通路信号通过线缆传送到照相设备的快门触发端子上，完成一次对相机快门的触发。此方案中有效快门触发距离为1公里左右。
实例2，
如图3所示，本实例中增加一脉宽调制信号触发器，是一台安装有控制操作软件的地面站计算机，所述脉宽调制信号发生器为无人机自动驾驶仪，无线发射模块选用数据传输电台。地面站计算机发出对照相设备的触发信号，通过与电脑RS232串口连接的数据传输电台将此信号经过调制后以无线方式发出；所述无线接收模块为另一个数据传输电台，数据传输电台接收到此无线信号后进行解调，然后将信号通过RS232接口传送到无人机自驾仪，自驾仪接收此信号并产生周期为20ms，高电平持续时间为0.5毫秒至2.5毫秒，自驾仪的输出端与单片机的I/O相连，将脉宽信号传送到单片机的中央处理器，当单片机的比较定时器记录的脉宽信号的高电平脉宽时间即有效的脉宽宽度与预先设定好的宽度值吻合时，单片机就会在另一I/O口自动输出一个高电平信号，并将高电平信号传输给光耦合器，光耦合器选用了P181型号的产品，当光耦合器的输入端口接收到单片机的高电平信号时，光耦合器的输出端便会产生一个通路信号，此通路信号通过线缆传送到照相设备的快门触发端子上，完成一次对相机快门的触发。此种方案的有效快门触发距离是100公里。而且受障碍物的影响很小。可以在城市环境下使用，大大提高了本发明的抗干扰能力。
实例3，
本实例中无需上实例2中所述的脉宽调制信号触发器、无线发射模块、无线接收模块，只需将无人机自动驾驶仪的脉宽信号出口与单片机的I/O接口相连，通过预先给无人机自动驾驶仪进行编程，让自驾仪每隔特定时间或每隔特定距离自动生成一个脉宽调制信号，通过单片机的输入I/O将此脉宽信号传送给单片机的中央处理器进行处理识别；识别确认后，单片机由另一I/O端口产生一高电平信号，并将高电平信号传输给光耦合器，光耦合器接到高电平信号后由光耦合器的输出控制照相设备的快门状态。此种方案是自动操作，不受距离的影响，但此种方案不能实现实时人为控制的效果。
一种用于实现上述基于脉宽调制信号的照相设备快门远程触发系统的方法，其工作步骤如下：
⑴脉宽调制信号的产生及发送：脉宽调制信号发生器产生一脉宽调制信号，该脉宽调制信号经无线发射模块的发射及无线接收模块的接收后送达单片机的I/O端口，单片机开始实时监控I/O端口信号；
⑵单片机高电平计时开始：当单片机I/O端口为高电平时，单片机打开中断定时器，开始计时本次高电平的持续时间S0；
⑶单片机高电平计时结束：中断定时器开始计时后，单片机继续检测I/O端口状态变化，一旦I/O端口为低电平，中断定时器关闭，高电平计时停止，并保存本次高电平持续时间S0；
⑷保存上一次高电平持续时间：当记录完本次高电平持续时间S0的同时，也将前一次存储的高电平持续时间另存为S1；
⑸单片机输入高电平判断：单片机通过自身比较器比较本次高电平持续时间S0和前一次高电平持续时间S1的关系，当S1–S0>450μs，或者S0<1800μs且S1≥1800μs时，单片机认为本次比较符合条件，判别脉宽信号为正确指令信号；
⑹单片机高电平输出：单片机判别脉宽信号为正确指令信号后，单片机的另一I/O端口输出高电平，高电平驱动光耦合器；
⑺光耦合器触发照相设备快门：光耦合器的输入端被高电平信号触发后，光耦合器的输出端产生一通路信号，该通路信号通过线缆传送到照相设备的快门触发端子上触发照相设备快门动作。

Claims (5)

1.一种基于脉宽调制信号的照相设备快门远程触发系统，其特征在于：包括产生脉宽调制信号的触发信号的地面计算机，该计算机通过RS232串口与发射数据传输电台连接，将此脉宽调制信号的触发信号经无线传输方式发送至接收数据传输电台，接收数据传输电台通过RS232串口与航空级无人机自动驾驶仪连接，触发自动驾驶仪产生脉宽调制信号，自动驾驶仪的输出将该脉宽调制信号通过单片机的一个I/O端口送达单片机进行识别判断，该单片机通过另一I/O端口与光耦合器相连，光耦合器的输出端通过导线与照相设备的快门控制线连接触发照相设备的快门动作。 
2.根据权利要求1所述的基于脉宽调制信号的照相设备快门远程触发系统，其特征在于：所述航空级无人机自动驾驶仪为AutoPilot2028自动驾驶仪。 
3.根据权利要求1所述的基于脉宽调制信号的照相设备快门远程触发系统，其特征在于：所述单片机及光耦合器的型号是PIC12F675的单片机及型号是P181的光耦合器。 
4.根据权利要求1所述的基于脉宽调制信号的照相设备快门远程触发系统，其特征在于：所述自动驾驶仪产生的脉宽调制信号的周期长度为20毫秒，高电平脉宽冲宽度为0.5毫秒至2.5毫秒。 
5.一种实现权利要求1至4任一项所述的基于脉宽调制信号的照相设备快门远程触发系统的方法，其特征在于：工作步骤如下： 
⑴脉宽调制信号的产生及发送：自动驾驶仪产生脉宽调制信号，该脉宽调制信号送达单片机的I/O端口，单片机开始实时监控I/O端口信号； 
⑵单片机高电平计时开始：当单片机I/O端口为高电平时，单片机打开中断定时器，开始计时本次高电平的持续时间S0； 
⑶单片机高电平计时结束：中断定时器开始计时后，单片机继续检测I/O端口状态变化，一旦I/O端口为低电平，中断定时器关闭，高电平计时停止，并保存本次高电平持续时间S0； 
⑷保存上一次高电平持续时间：当记录完本次高电平持续时间S0的同时，也将前一次存储的高电平持续时间另存为S1； 
⑸单片机输入高电平判断：单片机通过自身比较器比较本次高电平持续时间S0和前一次高电平持续时间S1的关系，当S1–S0>450μs，或者S0<1800μs且S1≥1800μs时，单片机认为本次比较符合条件，判别脉宽信号为正确指令信号； 
⑹单片机高电平输出：单片机判别脉宽信号为正确指令信号后，单片机的另一I/O端口输出高电平，高电平驱动光耦合器； 
⑺光耦合器触发照相设备快门：光耦合器的输入端被高电平信号触发后，光耦合器的输出端产生一通路信号，该通路信号通过线缆传送到照相设备的快门触发端子上触发照相设备快门动作。 
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