基于单片机的云台控制系统设计
摘要
云台是应用电视系统中不可缺少的配套设备之一，它与摄像机配套使用能达到扩大监视的目的，提高了摄像机的使用价值。本论文在分析了云台结构和控制要求的基础上，设计了以AT89C51单片机为控制器的云台控制系统，同时通过RS-485总线的串口通信实现与PC机之间的通信。该控制系统由单片机控制模块、键盘模块、电机驱动模块、远程控制模块组成，并进行相应的软件设计、调试和仿真。
The head is one of the indispensable equipment applied in television system, supporting the use of it and the camera can extend the monitoring purposes, improve the use value of the camera. Based on the analysis on the platform structure and control requirements, the design is based on AT89C52 controller pan-tilt control system, at the same time, through the realization of communication between MCU and PC RS-485 serial communication bus. The control system consists of single-chip microcomputer control module, keyboard module, motor driver module, remote control module, and the software design, the debugging and simulation .
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 引言 1
1.1 云台 1
1.2 单片机 1
1.3 本设计完成的任务 2
第2章 云台 3
2.1 云台概述 3
2.1.1 云台内部结构 3
2.1.2云台的性能指标 3
2.1.3云台电机 5
2.2 步进电机 6
2.2.1步进电机的工作原理 6
2.2.2 步进电机主要技术指标 8
第3章 总体方案 10
3.1云台控制系统简析 10
3.2控制系统实现 10
第4章 系统硬件设计 12
4.1 AT89C51单片机简介 12
4.1.1 AT89C51 12
4.1.2 AT89C51各引脚功能 13
4.1.3 AT89C51串口通信 15
4.1.4 AT89C51中断系统 16
4.2 单片机系统 18
4.2.1 复位电路 18
4.2.2 时钟电路 18
4.2.3 电源电路 19
4.3 ULN2003A驱动电路 19
4.4 RS485总线设计 21
4.4.1 RS-232/RS-485电平转换电路 21
4.4.2 RS-485终端单片机接口电路 22
4.5 键盘 23
第5章 软件基础 25
5.1 C语言简介 25
5.2 Keil 编译器 25
5.2.1 Keil 8051 C编译器简介 25
5.2.2 如何使用Keil软件开发 26
5.3 Proteus仿真软件 31
5.4 MSComm控件 37
5.4.1 基于VC的MSComm控件串口编程基本步骤 38
5.4.2 MSComm控件属性 38
5.5 Visual C++软件 38
第6章 系统软件设计 42
6.1 系统流程 42
6.2 初始化模块 43
6.3 键盘模块 44
6.4 延时模块 44
6.5 串口中断模块 44
6.6 步进电机动作模块 45
第7章 系统调试与运行 46
7.1 虚拟串口 46
7.2 Keil软件程序编译 46
7.3 Proteus仿真 47
第8章 结束语 49
致谢 50
参考文献 51
附录一 单片机程序源代码 53
附录二 上位机源程序 58
附录三 单片机云台控制系统电路原理图 60
第1章 引言
1.1 云台
安全监控是随着人们生活生产需求应运而生的一项安全技术，安防系统由前端、传输、信息处理/控制/显示/通信三大单元组成。云台系统作为前端转动控制部件，在整个系统中起到非常重要的作用。
摄像机云台是一种安装在摄像机支撑物上的工作平台，用于摄像机与支撑物之间的连接，同时它具有水平和垂直运动的功能，在云台水平、垂直运动的同时，它也带动摄像机做相同的运动，这样就可以通过控制云台的运动来控制摄像机的运动，它与摄像机配套使用能达到扩大监视范围的目的，提高了摄像机的使用价值。云台分为固定云台和电动云台，固定云台适用于监视范围不大的情况，在固定云台上安装好摄像机后可调整摄像机的水平和俯仰的角度，达到最好的工作姿态后只要锁定调整机构就可以了。电动云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围。目前这两类云台广泛应用于各种场所，固定云台适用于小范围的监视；电动云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围。电动云台是由两台执行电动机来实现，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。在控制信号的作用下，云台上的摄像机既可自动扫描监视区域，也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。步进电机作为云台的转动器件，它的工作可靠性直接影响了云台的质量。
目前国内外的云天控制技术系统已经相当的成熟，它给人们的生产生活带来了极大的便利，为人们的生命财产安全提供了相当大的保障。云台系统已经运用到了生活的几乎每一个场所，当需要对某
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