基于步进电机的摄像头视角无线控制方法_开题报告

（一）国内研究现状

作为一种运动控制的方法，它的作用对象为内置在智能电视机中的摄像头，通过改变摄像头的位置旋转，从而实现视角覆盖区域的调整。

智能电视机的发展成为了取代传统电视机的主流方向。随着智能时代网络及通讯技术广泛应用，互联网设施的日趋完善，使人们生活的信息化水平得到了大幅提升。相应的智能电视也进入了人们的视野。电视作为家庭娱乐的主要平台，其智能化程度受到极大的关注。2015年智能电视的出货量已经超过总出货量的50%。国内除老牌家电厂商：康佳、海信、TCL、创维、长虹等在努力使产品迭代外，新兴的互联网公司也加入竞争，如小米、乐视、爱奇艺等。众多参与方有个共同目标是使电视机如何做到更加智能化。

智能电视研究智能化的核心方向是如何根据摄像头拍摄到的图像或者捕获的视频作为输入源来开发出更多的智能化应用。目前视频的交互及手势的操控作为实用而便捷的用途被广泛研究与开发。人们只要借助智能电视，通过网络即可远程与目标对象进行实时的视频包括语音的交互。

摄像头作为智能电视中的核心部件，其自身固有视场角的大小限制。而人们在使用摄像头功能时未必在视场角覆盖的最佳位置。尤其在人员较多时会偏离出视场角范围。因此一种有效控制摄像头视角的方法研究显得极具意义。

摄像头视角的改变分为两大类别，一类是通过摄像头自身搭载的光学变焦镜头，利用远近焦的变化从而实现视角大小的变化，该方法的不足之处是视角不能无限放大且配置成本高昂；另一类是通过旋转整个摄像头位置来改变视场角的覆盖区域。本文研究后者的方法。目前研究相对比较成熟的是采用手动、机械滚轮的方法来实现。摄像头通常固定在带有转轴的结构载体上，转轴的一侧则连接大直径的滚轮，用户通过对滚轮的手动操作来实现摄像头视角的旋转，该方法通常只改变一个维度，即左右或者上下，且需近距离操作。市场上已有对应产品如长虹U-MAX智能电视上用的EC3510摄像头装置是采用了该方法。采用RS232串口远距离（5m）控制摄像头旋转是另一种研究方法。该方法可以在摄像头的两个维度安装上旋转装置，把电机作为驱动源，通过串口来传输控制信号，从而实现远距离多维度的视场角覆盖区域变化。该方法的有线连接给使用带来了不便。因此业界研究较多的是无线控制方式，主流的有Wifi、Zigbee 和无线红外。上述方式均需配备电机予以驱动。Wifi传输在数据的带宽及传输距离上有很大优势，通常芯片方案由高通、博通、MTK、Realtek等提供。鉴于电机控制信号的数据量并不大，且该无线控制方法成本及功耗相对较高，因此应用的匹配性受到一定制约。Zigbee作为一种低功耗的无线传输方式，在传输距离上也能覆盖用户的应用需求。该方法的研究者相对较多。该方法在使用时需为用户提供一个相应的Zigbee控制器。业界通过对无线红外传输的深入研究发现，该方法对控制电机的运动有较大应用前景。该无线控制原理与电视机自带的遥控器类似，因此作为智能电视核心器件的一种控制方式，其组合的应用方法与原基础控制原理做到了高度统一，便于产品的快速集成。该方法主要研究以红外信号作为基波，通过对摄像头视角的控制信号进行编码，然后在后端通过解码输出信号，最终通过电机驱动的控制实现摄像头视角的变化。

（二）国外研究现状

1、Zigbee无线传输方式利用其低功耗及传输距离的家庭覆盖化优势，在欧美地区的研究与应用比较普遍。Zigbee是基于IEEE802.15.4的标准开发，其组织成员多由欧美公司的技术巨头公司组成，在推广上具有优势。

2、目前广泛推行的智能家居或者家庭物联网的概念，其所有的数据传输方式主流也是Zigbee。即家庭的温、湿度传感器数据、智能开关等通过Zibee方式通迅。因此智能电视的摄像头视角电机控制方式采用Zibee方式与整个家庭系统匹配性高度统一。

3、欧美在未实施智能家居布控的市场领域内，对红外的无线传输技术仍是首选。其重点研究方向是多通道传输，实现BUS的传输模式。在配套驱动源的选择上，步进电机的占比达85%。

4、亚洲其它国家如韩国三星，其研究方向基本与国内类似，且在研究进程及产品化推进方面与国内差距较小，略领先6个月。前期上市的产品三星F8000系列智能旗舰机型同样采用手动滚轮装置。后期通过对多维度电机的红外控制方式作为一个主要的方向进行研究。

（三）^范文规划

1、本^范文计划利用无线传输的模式，通过对电机的控制，来驱动摄像头载体机构，从而实现摄像头基于轴心的圆周轨迹运动。基于国内电视遥控器的无输传输现状，本^范文将基于无线红外传输控制技术，通过定义各种控制信号的不同编码原则，在红外基波上进行调制，最终由接受端解码并读取出具体的控制命令。信号的发射与接受计划由红外对管实现。信号的编码与解码计划采用单片机实现。驱动源计划由步进电机实现。电机参数选择将以中等力矩，小步距角，二相直流步进电机为原则展开。本^范文将根据上述核心模块内容及原理，进行详细分解、深入研究叙述。

二、^范文提纲

摘要

一、 绪论

课题研究背景及目的

研究现状

研究内容

二、 系统概述

（一）需求分析

（二）可行性分析

三、 方案构建

功能与性能要求制订

系统框架

原理概述

系统流程

四、 硬件设计

核心器件选型

1电机类型评估

2 步进电机参数选择

3 主控芯片评估

设计要点

1 步进电机控制电路

2 功耗及电源模块

3 红外对管控制模块

五、 机构设计

传动机构选型

结构堆叠

六、 软件设计

软件架构

软件流程

设计要点

七、 测试及验收

测试项目

验收指标

测试方法

结语

参考文献

致谢

三、参考文献

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