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1、-范文最新推荐-1 / 19全地形机器人光纤视频系统的设计+驱动程序摘要随着科学技术的发展，全地形机器人已经成为机器人发展的一个重要方向，尤其是在军用机器人方面。随着高新技术的发展，各种类型的全地形机器人已经大量涌现，一些技术发达的国家相继研制了智能程度高、动作灵活、应用广泛的全地形机器人。目前全地形机器人主要是作为作战武器、保障武器以及工业生产使用。光纤通讯作为一种全新的通信方式，有着其他通讯方式无法匹及的优点。 （1）光纤通信的容量巨大，传输距离远；(2)信号串扰小、保密性能好；(3) 抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰；(4)无辐射、难于
2、窃听。本设计主要设计并制作一个摄像头的转动平台，并搭建起一套完整的硬件系统。通过编写控制程序，使转动平台实现了水平面内的转动。采用光纤视频传输系统实现机器人对环境的监测识别。关键词光纤视频传输系统 485 通信串口通信 PCB图云台 12319毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleDesign Of a Fiber Optic Video System For All-Terrain RobotAbstractWith the development of science and technology, all-terrain robot has become an important di
3、rection of robot development, especially in military. With the development of high-tech, different types of all-terrain robot have sprung up. Some technologically developed countries have developed a high degree all-terrain robot of intelligence、action and flexibility. All-terrain robot is used to c
4、ombat weapons、support weapons and industrial -范文最新推荐-3 / 19production.As a new means of communication, optical fiber communication has following advantages: (1)the huge capacity of optical fiber communication and long transmission distance; (2)small-signal crosstalk performance of confidentiality; (
5、3)anti-electromagnetic interference and good transmission quality; (4)no radiation and difficult to eavesdrop. 1.1.1 研究背景随着科学技术的发展，以及现代战争的需求，全地形机器人1已经成为机器人发展的一个重要方向，尤其是在军用机器人方面。随着高新技术的发展，各种类型的全地形机器人已经大量涌现，一些技术发达的国家相继研制了智能程度高、动作灵活、应用广泛的全地形机器人。目前全地形机器人主要是作为作战武器、保障武器以及工业生产使用。光纤通讯作为一种全新的通信方式，有着其他通讯方式无法匹
6、及的优点。 （1）光纤通信的容量巨大，传输距离远；(2)信号串扰小、保密性能好；(3) 抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰；(4)无辐射,难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外 2。考虑到光纤通信的优点，本毕业设计通过光纤视频系统来实现机器人对环境监测识别。1.1.2 研究意义视频传输在人工智能领域里是一个的重要研究内容，同时也是一门综合的、多学科交叉的先进技术。随着光纤视频技术的迅速发展，光纤传输网络已经广泛地应用在各个领域，数字光纤传输网络的性能好坏可以直接地影响到整个系统能否正常工作。尤其是计算机、电力和视频传输系统的工作环境复杂，
7、它们对光纤传输网络的要求更加高。同时，为光纤传输网络数字视频系统提供了契机。同时也为远距离和超远距离传输提供了完善的通信线路。它涵盖了很多的学科如人工-范文最新推荐-5 / 19智能、通信技术、微电子学和计算机科学等学科，在目前嵌入式领域中的应用相当广泛。目前的机器人视频传输系统进行视频数据传输普遍采用的是有线方式，用光纤或同轴电缆作为它的传输媒介。虽然这些媒介具有一些优点如抗干扰、高速率等，但是，也因为是物理介质所以很大程度上限制了机器人系统的机动性和对环境的适应性。所以对于全地形机器人光纤视频采集技术的研究对机器人的发展具有弥足珍贵的意义。在使用光纤传输系统的时候，系统的画面质量仅受限于摄
8、像机、环境以及监视器这三个因素。光纤传输系统可以将画面传送到非常远的地方，一般能达到几公里远，都不会使信号发生任何形式的畸变，同时也不会减损画面的清晰度和细节。图 2.1 是光纤传输系统的组成原理框图。 图 2.1 光纤传输系统的组成原理框图由上图可以知道，这个系统主要有一个电光信号转换/发送器，它的作用是将摄像机输出的视频电信号转换为光信号，并将其加载在光波上，经耦合后输入到光纤光缆内，接着经光缆传输，被光电信号接收/转换器所接收。这个接收/转换器将光纤传来的光信号转换为电信号，并解调出所传送的视频电信号，最后由监视器显示出来。上图中的转换/发送器也称为光发送端机，接收/转换器也称为光接收端
9、机。摄像机是通过同轴电缆连接到光发射端机的，光接收端机也是通过同轴电缆连接到监视器的。2.3 光纤视频系统的特点与同轴电缆和铜线传输系统相比，光纤视频系统传输方式具有以下特点：(1) 长距离的传输的情况下，光纤视频系统具有很高的保真度和画面清晰度，这是电线或电缆传输系统所无法匹及的；-范文最新推荐-7 / 19(2) 光纤的抗干扰性比较好，它不受电磁辐射、雷击等电气干扰的影响，而且光纤是绝缘的，它即使与高压电气设备或电力线接触，也不会导致任何问题；(3) 光纤不存在交扰横条问题，也不存在接地回路等问题；(4) 光纤没有起火的危险，不会对设备和设施构成威胁；(5) 在不能使用铜线的场合，可以使用
10、光纤来代替；(6) 光纤不会生锈或腐蚀，大部分化学品都不会造成不良影响，所以直埋式光纤可以埋到土壤中，也可以暴露在具有腐蚀性的气体中（如室外或化工厂内） ；通信协议是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。协议定义了数据单元使用的格式，信息单元应该包含的信息和含义，连接方式，信息发送和接受的顺序，从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。协议主要是有以下三个要素组成：（1）语义：“讲什么”，数据类容，含义以及控制信息（2）语法：“如何讲”，数据的格式、编码和信号等级（电平的高低） 。（3）定时规则：明确通信的顺序、速率匹配和顺序。3.3R
11、S485 简介智能仪表是随着 80 年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。究其原因在于企业信息化的需要，最初广泛使用的是RS232 接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，-范文最新推荐-9 / 19但是其弊端在于不能实现联网的功能，随后 RS485 应运而生。RS485 采用采用差分信号负逻辑，简单来说也就是+2+6V 表示低电平“0”，-6-2 表示高电平“1” 。RS485 分为两制线和四制线两种接线方式，现在多采用两制线的方式，因为四制线只能实现点对点的通信方式。两制线的接线方式为总线式拓扑结构在同一总
12、线上最多可以挂接 32 个结点。在 RS485 通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接 RS485 通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B” 端连接起来，而忽略了信号地的连接，这种连接方式有很大的弊端。首先，这种连接方式会引起共模干扰问题，RS485 接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需要检测两点之间的电位差就可以了。但往往会忽视收发器有一定的共模电压范围-7-+12V ，只有满足上述条件，整个系统才能正常工作。当网络线路中的共模电压超出此范围时就会影响通
13、信的稳定可靠，甚至损坏接口。其次这种连接方式还会引起 EMI 问题，发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如果没有一个低阻的返回通道（信号地） ，就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会向外辐射电磁波。 4 系统设计4.1 整体设计及选型4.1.1 摄像头摄像机又称摄像头或 CCD（Charge Coupled Device）即电荷耦合器件 6。严格来说，摄像机是摄像头和镜头的总称，而实际上，摄像头与镜头大部分是分开购买的，用户根据目标物体的大小和摄像头与物体的距离，通过计算得到镜头的焦距，所以每个用户需要的镜头都是依据实际情况而定的，不要以为摄像机（头）上已经有镜头。摄像头的主要传感
14、部件是 CCD，它具有灵敏度高、-范文最新推荐-11 / 19畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点，CCD 是电耦合器件（Charge Couple Device）的简称，它能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄象元件。是代替摄像管传感器的新型器件。CCD 的工作原理是：被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到 CCD 芯片上，CCD 根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过滤波、放大处理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。这个标准的视频信号同家用的录像机、VCD 机、家用摄像机的视频输出是一样的，所以也可以录像或接到电视机上观看。在摄像头的选型时，要注意以下三
