【正文】 ............................................... 1 ABSTRACT........................................................... 2 第 1 章 引言 ........................................................ 1 云臺(tái) ....................................................... 1 單片機(jī) ..................................................... 1 本設(shè)計(jì)完成的任務(wù) ........................................... 2 第 2 章 云臺(tái) ........................................................ 3 云臺(tái)概述 ................................................... 3 云臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu) .......................................... 3 云臺(tái)的性能指標(biāo) ........................................ 4 云臺(tái)電機(jī) .............................................. 5 步進(jìn)電機(jī) ................................................... 5 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 .................................... 6 步進(jìn)電機(jī)主要技術(shù)指標(biāo) .................................. 7 第 3 章 總體方案 .................................................... 8 云臺(tái)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)析 ............................................ 8 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) ................................................ 9 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ................................................ 9 AT89C52 單片機(jī)簡(jiǎn)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(jī)系統(tǒng) ................................................ 14 復(fù)位電路 ............................................. 15 時(shí)鐘電路 ............................................. 15 電源電路 ............................................. 15 RS232 總線設(shè)計(jì) ........................................... 16 RS232 電平轉(zhuǎn)換電路 .................................. 16 RS232 終端單片機(jī)接口電路 ............................ 17 鍵盤(pán) ..................................................... 18 第 5 章 軟件基礎(chǔ) ................................................... 20 C 語(yǔ)言簡(jiǎn)介 ................................................. 20 Keil 編譯器 ............................................... 20 Keil 8051 C 編譯器簡(jiǎn)介 ............................... 20 如何使用 Keil 軟件開(kāi)發(fā) ................................ 21 Proteus 仿真軟件 ........................................... 16 第 6 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ............................................... 28 系統(tǒng)流程 .................................................. 28 4 初始化模塊 ................................................ 29 延時(shí)模塊 .................................................. 30 串口中斷模塊 .............................................. 30 第 7 章 系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)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(yǔ) ..................................................... 33 致謝 .............................................................. 34 參考文獻(xiàn) .......................................................... 35 附錄一 單片機(jī)程序源代碼 ........................................... 36 附錄二 單片機(jī)云臺(tái)控制系統(tǒng)電路原理圖 ............................... 41 第 1 頁(yè) 第 1 章 引言 云臺(tái) 安全監(jiān)控是隨著人們生活生產(chǎn)需求應(yīng)運(yùn)而生的一項(xiàng)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(jìn)電機(jī)作為云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)器件，它的工作可靠性直接影響了云臺(tái)的質(zhì)量。 單片機(jī)是靠程序的，并且可以修改。云臺(tái)控制系統(tǒng)主要包括兩大功能：一是控制攝像機(jī)在上、下、左、右四個(gè)方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)以達(dá)到控制攝像方向的目的；二是控制攝像機(jī)進(jìn)行變焦、聚焦、光圈調(diào)整等動(dòng)作以保證圖像的清晰。秒 第 3 頁(yè) 用戶能通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定云臺(tái)在任意兩點(diǎn)之間進(jìn)行低、中、高速水平和俯仰線掃描。 云臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 全方位云臺(tái)內(nèi)部有兩個(gè)電機(jī)，分別負(fù)責(zé)云臺(tái)的上下和左右各方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，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(tái)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(tái)過(guò)多地轉(zhuǎn)動(dòng)到無(wú)需監(jiān)控的位置，也提供了云臺(tái)的使用效率。 （三） 云臺(tái)的載重量 云臺(tái)的最大負(fù)載是指垂直方向承受的最大負(fù)載能力。一般室外環(huán)境使用的云臺(tái)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(tái)內(nèi)部加裝溫控型加熱器。合理分配傳動(dòng)比是設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它將直接影響到傳動(dòng)裝置的外形尺寸、重量、潤(rùn)滑條件和減速齒輪的中心距等。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，水平方向所選用的電機(jī)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(yùn)行的。 該步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī)，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(dòng)力矩小。 步進(jìn)電機(jī)主要技術(shù)指標(biāo) 選擇步進(jìn)電機(jī)需要根據(jù)實(shí)際需要和技術(shù)指標(biāo)綜合考慮。轉(zhuǎn)動(dòng)力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)動(dòng)的升高而下降，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)，頻率越高反向電動(dòng)勢(shì)越大，在它的作用下，電機(jī)隨頻率或速度的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。 第 8 頁(yè) （ 5）精度：一般步進(jìn)電機(jī)的進(jìn)度為步進(jìn)角的 3～ 5%，且不積累。 （ 7）空載啟動(dòng)頻率：即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟失或堵轉(zhuǎn)。為了限制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍，云臺(tái)的向上、左轉(zhuǎn)、向下和右轉(zhuǎn)動(dòng)作轉(zhuǎn)換靠限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制。當(dāng)按下停止按鈕式，云臺(tái)保持當(dāng)前狀態(tài)，重新恢復(fù)后云臺(tái)按停止前的動(dòng)作繼續(xù)進(jìn)行工作。 AT89C52 AT89C52 是一個(gè)低電壓、高性能 COMS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8K bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash只讀程序存儲(chǔ)器（ ROM）和 256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM),器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 AT89C52 單片機(jī)可為你提供許多復(fù)雜較系統(tǒng) 控制應(yīng)用場(chǎng)合。 RST（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。 P0 可以驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LS TTL 負(fù)載。它們各自由兩個(gè)獨(dú)立的 8 位寄存器組成，分別為 TH0、 TL0、 TH TL1,。 3； SCON 寄存器用于設(shè)置串口的工作方式和查詢接收、發(fā)送中斷產(chǎn)生標(biāo)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(gè)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(jī)通信控制位。當(dāng)串口數(shù)據(jù)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)置位 TI，同時(shí)向 CPU發(fā)送串口中斷請(qǐng)求。 TF0:定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 益處中斷。 EA=0 時(shí)，禁止所有中斷； EA=1 時(shí)，則每個(gè)中 斷源被允許還是被禁止，由各自的允許位確定； ET2：是定時(shí)器 2中斷允許位。復(fù)位操作通常有 2中基本形式：上電復(fù)位、開(kāi)關(guān)復(fù)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(dāng) 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(shí) ,光電耦合器 的發(fā)光二極管不發(fā)光 ,光敏三極管不導(dǎo)通 ,輸出端為 TTL邏輯電平 1(+5V),此時(shí)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(jī)應(yīng)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(shí)，鍵盤(pán)是不可缺少的輸入設(shè)備，它是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的紐帶。為了使 CPU 對(duì)鍵的一次閉合僅做一次鍵處理，必須去抖動(dòng)。寄存器分配、存儲(chǔ)器尋址以及數(shù)據(jù)類(lèi)型等細(xì)節(jié)可由編譯器管理； 178。轉(zhuǎn)換的方法有手工匯編和機(jī)器匯編兩種，前者目前已經(jīng)極少使用。在開(kāi) 第 21 頁(yè) 發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然，如果 Keil 在上次關(guān)閉時(shí)有打開(kāi)的工程，再一次打開(kāi)時(shí)它會(huì)自動(dòng)加載上一次的工程文件?，F(xiàn)在，就可以開(kāi)始在里面輸入源程序代碼了。 圖 56 工程中添加文件頁(yè)面 下一步，就開(kāi)始編譯剛輸入進(jìn)去的代碼。 第 25 頁(yè) 圖 57 工程設(shè)置中的“ Output”頁(yè)面 2. 調(diào)試 Keil 有很強(qiáng)大的調(diào)試功能，可以顯示 C程序的反匯編代碼、可以計(jì)算代碼運(yùn)行的時(shí)間、可以顯示程序中某一變量的值??能用好這個(gè)調(diào)試工具對(duì)編寫(xiě)單片機(jī)程序會(huì)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(méi)有初始化，則該系統(tǒng)無(wú)法正常工作。 定時(shí)計(jì)數(shù)器的初始化編程步驟： 1） 根據(jù)定時(shí)時(shí)間要求或計(jì)數(shù)要求計(jì)算初值； 2） 工作方式控制字送 TMOD。y0。打開(kāi) SerialNull 虛擬串口軟件，進(jìn)入主界面。 （ 4） 設(shè)置工具選項(xiàng)，使之合適目標(biāo)硬件。在 Proteus ISIS 菜單欄中單擊保存圖標(biāo) ，保存設(shè)計(jì)，生成“