基于单片机的遥控探照灯系统实现

在舞台上，有时为了营造某种特殊效果，需要关闭除探照灯以外的所有现场灯。探照灯必须照在演员身上。由于探照灯高高悬挂在天花板上，当演员移动时，依靠人工来完成探照灯方向调节非常不方便，而通过遥控调节则很方便，有时演员的位置又是固定的，这可能需要多台探照灯透视照射一个固定位置（例如舞台的中央）。如果探照灯能够将这些位置以及灯的亮度预存到某个频道，需要时再直接调则会方便很多。

针对此应用，本文设计了一种支持频道存储的遥控探照灯系统来实现上述功能。该系统还可应用在监狱、各种高空作业和旷野、海面等工作场所，对远距离巡查、追踪、搜索、拯救和作业施工进行全方位、多角度照明。

因为照射点的位置不定，要求探照灯可以上下左右360度自由移动，所以本系统采用了两个电机，一个控制探照灯上下转动，另一个控制探照灯左右转动，此外，有时两台探照灯离得很近。 当控制某一台探照灯时，不能影响邻近的探照灯，这就要求遥控控制信号的角度不能太大。相反，如果角度过小的话，探照灯又很难接收到信号，会使控制很不方便，因此信号的角度也不能太小，另一方面，为便于操作，探照灯的可控制距离应尽可能地远。

针对上述要求，本文采用了红外与激光通信相结合的方法，在发送探照灯预选信号时采用激光发送，而发送探照灯转动控制、亮度控制时等命令时采用红外发送，在场景存储及调出摸式的最后确认（控制哪台探照灯）时采用激光发送，从而实现准确，方便的调节，灯的亮度控制应尽可能采用微调来满足各种亮度的需求，因此，将灯的亮度从最亮到熄灭划分为256个段。

硬件系统设计

1、总体结构

该系统共包括5个模块：CPU模块、电源模块、电机模块、灯控模块和通信模块。其中，通信模块又包括红外通信模块、激光通信模块和指示灯显示模块，总体硬件原理框图如图1所示。

红外接收模组接收红外信号后送入CPU进行分析，以确定命令的性质，遥控器发送的激光信号由光电池接收，经放大后送入CPU。由光电继续器、电机驱动及电机组成的闭环电路用来控制电机的位置，以控制探照灯的照射点，在电源模块中产生一个2倍工频的信号，该信号连接到CPU的中断脚，中断程序通过可控硅控制灯的亮度，EEPROM用来存储频道、探照灯位置和亮度，指示灯用来显示探照灯当前的状态。

2、CPU模块

处于成本的考虑，该系统的各个子功能模块须尽量减少硬件，并尽可能用软件代替硬件，所以该系统的红外通信模块、激光通信模块的解调都完全由软件实现，这就使得CPU中无需这些专用模块，从而降低了成本，电机的驱动也没有采用专用的驱动芯

片，而是由通用I/O接口通过三极管来驱动电机转动。

6、电源模块

该系统由220V工频交流电供电，电源模块的功能是输出两个电源（5V的单片机电源和12V的直流电机电源）和一个中断源。

中断源用来产生两倍工频的中断信号给单片机，从而调节探照灯的亮度，因此，该系统采用了一个220V转双12V变压器，并通过二极管、三端稳压器和校正电容实现输出。

软件设计

软件分两部分：主程序和中断程序，主程序的主要任务有：接收红外、激光信号、进行解调，判断遥控器所发的命令是什么，并执行该命令；控制电机转动并检测反馈信号，准确定位探照灯位置，根据命令存储或调出指定的频道；根据探照灯当前状态控制指示灯的亮灭。具体程序流程图如图5（详见本刊网站）所示，中断程序的主要任务是：对灯控I/O引脚的低电平进行延时，以达到调节灯亮度的目的。

试验结果表明，该系统性能稳定，可准确地完成灯控、转动，以及某个频道的存储及调出等功能，并具有操作方便的优点，已得到多家公司的认可。