【正文】 ............................................... 1 ABSTRACT........................................................... 2 第 1 章 引言 ........................................................ 1 云臺 ....................................................... 1 單片機 ..................................................... 1 本設計完成的任務 ........................................... 2 第 2 章 云臺 ........................................................ 3 云臺概述 ................................................... 3 云臺內(nèi)部結(jié)構(gòu) .......................................... 3 云臺的性能指標 ........................................ 4 云臺電機 .............................................. 5 步進電機 ................................................... 5 步進電機的工作原理 .................................... 6 步進電機主要技術(shù)指標 .................................. 7 第 3 章 總體方案 .................................................... 8 云臺控制系統(tǒng)簡析 ............................................ 8 控制系統(tǒng)實現(xiàn) ................................................ 9 第 4 章 系統(tǒng)硬件設計 ................................................ 9 AT89C52 單片機簡介 .......................................... 9 AT89C52.............................................. 10 AT89C52 各引腳功能 ................................... 10 AT89C52 串口通信 ..................................... 12 AT89C52 中斷系統(tǒng) ..................................... 13 單片機系統(tǒng) ................................................ 14 復位電路 ............................................. 15 時鐘電路 ............................................. 15 電源電路 ............................................. 15 RS232 總線設計 ........................................... 16 RS232 電平轉(zhuǎn)換電路 .................................. 16 RS232 終端單片機接口電路 ............................ 17 鍵盤 ..................................................... 18 第 5 章 軟件基礎(chǔ) ................................................... 20 C 語言簡介 ................................................. 20 Keil 編譯器 ............................................... 20 Keil 8051 C 編譯器簡介 ............................... 20 如何使用 Keil 軟件開發(fā) ................................ 21 Proteus 仿真軟件 ........................................... 16 第 6 章 系統(tǒng)軟件設計 ............................................... 28 系統(tǒng)流程 .................................................. 28 4 初始化模塊 ................................................ 29 延時模塊 .................................................. 30 串口中斷模塊 .............................................. 30 第 7 章 系統(tǒng)調(diào)試與運行 ............................................. 31 虛擬串口 .................................................. 31 Keil 軟件程序編譯 .......................................... 31 Proteus 仿真 ............................................... 31 第 8 章 結(jié)束語 ..................................................... 33 致謝 .............................................................. 34 參考文獻 .......................................................... 35 附錄一 單片機程序源代碼 ........................................... 36 附錄二 單片機云臺控制系統(tǒng)電路原理圖 ............................... 41 第 1 頁 第 1 章 引言 云臺 安全監(jiān)控是隨著人們生活生產(chǎn)需求應運而生的一項安全技術(shù)，安防系統(tǒng)由前端、傳輸、信息處理 /控制 /顯示 /通信三大單元組成。步進電機作為云臺的轉(zhuǎn)動器件，它的工作可靠性直接影響了云臺的質(zhì)量。 單片機是靠程序的，并且可以修改。云臺控制系統(tǒng)主要包括兩大功能：一是控制攝像機在上、下、左、右四個方向進行運動以達到控制攝像方向的目的；二是控制攝像機進行變焦、聚焦、光圈調(diào)整等動作以保證圖像的清晰。秒 第 3 頁 用戶能通過鍵盤設定云臺在任意兩點之間進行低、中、高速水平和俯仰線掃描。 云臺內(nèi)部結(jié)構(gòu) 全方位云臺內(nèi)部有兩個電機，分別負責云臺的上下和左右各方向的轉(zhuǎn)動。同時，室外環(huán)境的冷熱變化大，易遭到雨水或潮濕的侵蝕。直流型云臺都具有變速功能，提供的電壓是直流0 至 36V 之間的變化電壓。的覆蓋角度），以消除監(jiān)控死角。這樣避免云臺過多地轉(zhuǎn)動到無需監(jiān)控的位置，也提供了云臺的使用效率。 （三） 云臺的載重量 云臺的最大負載是指垂直方向承受的最大負載能力。一般室外環(huán)境使用的云臺溫度范圍為 20℃至 +60℃，如果使用在更低溫度環(huán)境下，可以在云臺內(nèi)部加裝溫控型加熱器。合理分配傳動比是設計傳動機構(gòu)的一個重要環(huán)節(jié)，它將直接影響到傳動裝置的外形尺寸、重量、潤滑條件和減速齒輪的中心距等。根據(jù)設計經(jīng)驗，水平方向所選用的電機功率一般為垂直方向的一半。它的旋轉(zhuǎn)是以 固定的角度一步一步運行的。 該步進電機為一四相步進電機，采用單極性直流電源供電。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。 步進電機主要技術(shù)指標 選擇步進電機需要根據(jù)實際需要和技術(shù)指標綜合考慮。轉(zhuǎn)動力矩會隨轉(zhuǎn)動的升高而下降，當步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢，頻率越高反向電動勢越大，在它的作用下，電機隨頻率或速度的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。 第 8 頁 （ 5）精度：一般步進電機的進度為步進角的 3～ 5%，且不積累。 （ 7）空載啟動頻率：即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟失或堵轉(zhuǎn)。為了限制云臺轉(zhuǎn)動的范圍，云臺的向上、左轉(zhuǎn)、向下和右轉(zhuǎn)動作轉(zhuǎn)換靠限位開關(guān)來控制。當按下停止按鈕式，云臺保持當前狀態(tài)，重新恢復后云臺按停止前的動作繼續(xù)進行工作。 AT89C52 AT89C52 是一個低電壓、高性能 COMS 8 位單片機，片內(nèi)含 8K bytes 的可反復擦寫的 Flash只讀程序存儲器（ ROM）和 256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器 (RAM),器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強大的 AT89C52 單片機可為你提供許多復雜較系統(tǒng) 控制應用場合。 RST（ 9 腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。 P0 可以驅(qū)動 8個 LS TTL 負載。它們各自由兩個獨立的 8 位寄存器組成，分別為 TH0、 TL0、 TH TL1,。 3； SCON 寄存器用于設置串口的工作方式和查詢接收、發(fā)送中斷產(chǎn)生標志。同步通信使用數(shù)據(jù)塊傳送信息，而不是字節(jié)，省去了每個字節(jié)的起始位和停止位等數(shù)據(jù)，提高了通信的速率。 SM2：串口多機通信控制位。當串口數(shù)據(jù)接收到一個數(shù)據(jù)時置位 TI，同時向 CPU發(fā)送串口中斷請求。 TF0:定時 /計數(shù)器 T0 益處中斷。 EA=0 時，禁止所有中斷； EA=1 時，則每個中 斷源被允許還是被禁止，由各自的允許位確定； ET2：是定時器 2中斷允許位。復位操作通常有 2中基本形式：上電復位、開關(guān)復位。內(nèi)部振蕩方式如圖 42 中所示。圖 46所示為 SN75LBC184芯片邏輯功能圖。當 67V C CBARD ETR X DR T ST X DR S 2 3 2S N 7 5 L B C 1 8 4V C C + 5 V4 . 7 K4 . 7 K4 . 7 K4 . 7 K1 . 8 K3 3 054321RE 圖 47 RS232電平轉(zhuǎn)換電路 RS232的 RTS端為邏輯電平 1(12V)時 ,光電耦合器 的發(fā)光二極管不發(fā)光 ,光敏三極管不導通 ,輸出端為 TTL邏輯電平 1(+5V),此時選中 RS232的 DE端允許 RS232接收 , 這樣 , RS232的 TXD端就可以發(fā)送數(shù)據(jù) (工作邏輯與 RTS端相似 )。在單片機應用系統(tǒng)中，為了控制系統(tǒng)的狀態(tài)， 以及向系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)時，鍵盤是不可缺少的輸入設備，它是實現(xiàn)人機對話的紐帶。為了使 CPU 對鍵的一次閉合僅做一次鍵處理，必須去抖動。寄存器分配、存儲器尋址以及數(shù)據(jù)類型等細節(jié)可由編譯器管理； 178。轉(zhuǎn)換的方法有手工匯編和機器匯編兩種，前者目前已經(jīng)極少使用。在開 第 21 頁 發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。當然，如果 Keil 在上次關(guān)閉時有打開的工程，再一次打開時它會自動加載上一次的工程文件。現(xiàn)在，就可以開始在里面輸入源程序代碼了。 圖 56 工程中添加文件頁面 下一步，就開始編譯剛輸入進去的代碼。 第 25 頁 圖 57 工程設置中的“ Output”頁面 2. 調(diào)試 Keil 有很強大的調(diào)試功能，可以顯示 C程序的反匯編代碼、可以計算代碼運行的時間、可以顯示程序中某一變量的值??能用好這個調(diào)試工具對編寫單片機程序會有很大的幫助。 Proteus 軟件除具有和其他 EDA 工具軟件一樣的原理編輯、印制電路板制作外，還具有交互式的仿真功能。在本系統(tǒng)中，如果沒有初始化，則該系統(tǒng)無法正常工作。 定時計數(shù)器的初始化編程步驟： 1） 根據(jù)定時時間要求或計數(shù)要求計算初值； 2） 工作方式控制字送 TMOD。y0。打開 SerialNull 虛擬串口軟件，進入主界面。 （ 4） 設置工具選項，使之合適目標硬件。在 Proteus ISIS 菜單欄中單擊保存圖標 ，保存設計，生成“