【正文】 在 Proteus ISIS 菜單欄中單擊保存圖標(biāo) ，保存設(shè)計(jì)，生成“ ”文件。打開 SerialNull 虛擬串口軟件，進(jìn)入主界面。 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。 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。 圖 56 工程中添加文件頁面 下一步，就開始編譯剛輸入進(jìn)去的代碼。當(dāng)然，如果 Keil 在上次關(guān)閉時(shí)有打開的工程，再一次打開時(shí)它會自動加載上一次的工程文件。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。為了使 CPU 對鍵的一次閉合僅做一次鍵處理，必須去抖動。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 )。內(nèi)部振蕩方式如圖 42 中所示。 EA=0 時(shí)，禁止所有中斷； EA=1 時(shí)，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(shí)器 2中斷允許位。當(dāng)串口數(shù)據(jù)接收到一個數(shù)據(jù)時(shí)置位 TI，同時(shí)向 CPU發(fā)送串口中斷請求。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。它們各自由兩個獨(dú)立的 8 位寄存器組成，分別為 TH0、 TL0、 TH TL1,。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，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。 AT89C52 AT89C52 是一個低電壓、高性能 COMS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8K bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash只讀程序存儲器（ ROM）和 256 bytes的隨機(jī)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(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)用場合。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。 第 8 頁 （ 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。 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。 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。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。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。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。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。 云臺內(nèi)部結(jié)構(gòu) 全方位云臺內(nèi)部有兩個電機(jī)，分別負(fù)責(zé)云臺的上下和左右各方向的轉(zhuǎn)動。云臺控制系統(tǒng)主要包括兩大功能：一是控制攝像機(jī)在上、下、左、右四個方向進(jìn)行運(yùn)動以達(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)整等動作以保證圖像的清晰。步進(jìn)電機(jī)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。 1 成都工業(yè)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文） 設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于單片機(jī)的室內(nèi) 云臺運(yùn)動控制電路 系 部 名 稱： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù)專業(yè) 班 級： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師： 二 O 一二年 6 月 1 摘要 論文在分析了云臺結(jié)構(gòu)和控制的而要求上，設(shè)計(jì)了以 AT89C52 單片機(jī)為控制器的云臺控制系統(tǒng)，同時(shí)通過 RS232 總線的串口通信實(shí)現(xiàn)與 PC 機(jī)之間的通信。 目前國內(nèi)外的云天控制技術(shù)系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒?，它給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利，為人們的生命財(cái)產(chǎn)安全提供了相當(dāng)大的保障?；谏鲜鰞纱蠊δ?，結(jié) 合應(yīng)用實(shí)際，利用單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對云臺的準(zhǔn)確控制。其工作電壓的不同業(yè)決定了該云臺的整體工作電壓，一般有交流 24V、交流 220V、及直流 24V。變速的效果由控制系統(tǒng)和解碼器的性能決定，以使云臺電機(jī)根據(jù)輸入的電壓大小做相應(yīng)速度的轉(zhuǎn)動。頂裝式云臺的垂直轉(zhuǎn)動角度一般為+30176。濕度指標(biāo)一般為 95%不凝結(jié)。 步進(jìn)電機(jī) 在工業(yè) 控制系統(tǒng)中，通常要控制機(jī)械部件的平移和轉(zhuǎn)動，這些機(jī)械部件的驅(qū)動大多都采用交流電機(jī)、直流電機(jī)、和步進(jìn)電機(jī)。只要對步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時(shí)序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動。步進(jìn)電機(jī)只有在滿足額定的工作條件下，才可以正常工作。采用細(xì)分技術(shù)可以提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度。 本設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)云臺的轉(zhuǎn)動，并能按一定的要求動作。 AT89C52 有 40個引腳， 32個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個外中斷口， 3 個 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口， 2 個讀寫口線， AT89C52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程 ,但不可以在線編程 (S 系列的才支持在線編程 )。 PSEN （ 29 腳）：程序儲存允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89s52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)） 時(shí)，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。 （ 2） TMOD 用于控制定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作方式及 4 種工作模式，其中低 4 位為定時(shí)器 T0 的方式控制字，高 4位為定時(shí)器 T1 的方式控制字。同步通信的每個數(shù)據(jù)塊的開始使用同步字符，使接受和發(fā)送同步。 特殊功能寄存器 PCON 特殊功能寄存器 PCON 僅有最高位與串口有關(guān)， SMOD，波特率選擇位， SMOD的設(shè)置可以影響波特率設(shè)置的精度。 ET2=0,禁止定時(shí)器 2中斷； ES：是串行口中斷允許位。 電源電路 電源設(shè)計(jì)部分如 圖 43所示。當(dāng) RS232的 RTS端為邏輯電平 0(+12V)時(shí) ,光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光 ,光敏三極管導(dǎo)通 ,輸出端為 TTL邏輯電平 0(0V) ,此時(shí)選中 RS232的 RE端允許 RS232發(fā)送。去抖動有硬件的方法和軟件的方法兩種。機(jī)器匯編是指通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼的編譯方法。 第 22 頁 圖 52 Keil 軟件主界面 首先選 擇“ Project/New Project...”菜單，出現(xiàn)一個對話框，如下圖 53所示。點(diǎn)擊工具欄中的 按鈕。它不僅是模擬 電路、數(shù)字電路、模 /數(shù)混合電路的設(shè)計(jì)與仿真平臺，更是目前世界上最先進(jìn)、最完整的多種型號微處理器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真平臺，真正實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)中完成電路原理圖設(shè)計(jì)、電路分析與仿真、微處理器程序設(shè)計(jì)與仿真、系統(tǒng)測試與功能驗(yàn)證到形成印制電路板的完整電子設(shè)計(jì)、研發(fā)過程。 3） 送計(jì)數(shù)初值到 THx 和 TLx 寄存器中； 4） 啟動定時(shí) /計(jì)數(shù)器，即將 TRx 置位。 添加虛擬端口，一般電腦最多為兩個串行口，這里我們選擇端口一為 COM2和端口二為 COM3，點(diǎn)擊添加端口就添加了這兩個串口，在虛擬端口下就會看到有兩個串口。 圖 72 “ Edit Component”對話框 在 Proteus ISIS 編輯窗口中單擊 ，則會彈出虛擬終端 virtual terminal顯示框，它的作用主要是顯示 PC 通過串口發(fā)送的信息。在此對話框的“ Clock Frequency”欄中設(shè)置單片機(jī)的晶振頻率為 ，在“ Program File”欄中單擊圖標(biāo) ，選擇先前用 Keil uVision2 生成的“ ”文件。 虛擬串口 首先安裝好 SerialNull 虛擬串口軟件和串口調(diào)試助 手 SComAssistant ，分別對其進(jìn)行設(shè)置。 (TI 溢出率 )， TI 溢出率 =fosc/{12[256— （ TH1） ]},本系統(tǒng)波特率為 9600bit/s，晶振頻率為 ，串口選擇工作方式為 1，所以初值等于 0xfa。從 1989 年問世至今已有 20 年的歷史，在全球得到廣泛應(yīng)用。這樣，程序就添加進(jìn)了這個工程。 如何使用 Keil 軟件開發(fā) 打開 Keil 軟件后，出現(xiàn)圖 52 所示界面。 CPU 真正可執(zhí)行的是機(jī)器碼，用匯編語言或 C語言等高級語言編寫的源程序必須轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼才能被執(zhí)行。 鍵的閉合 與斷開都是利用其機(jī)械彈性，由于機(jī)械彈性的作用，鍵在閉合與斷開的瞬間均有抖動過程，抖動的時(shí)間一般是 5~10ms。該電路使用了三片光電耦合器 TLP5211進(jìn)行隔離 , 這使 PC機(jī)與SN75LBC184之間完全沒有了電的聯(lián)系 ,從而提高了工作的可靠性。晶振選用 。 允許中斷寄存器 IE 的各位定義如下： MSB LSB EA — ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA 是總中斷允位。 RI： 串口中斷接收標(biāo)志。異步通信中，每傳輸一個字節(jié)就要使用起始位和停止位，因此傳輸速度有限，常用于低速場合。它作為第二功能使用時(shí)，其 各個引腳的功能如下： (10 腳 )RXD:串行口接收端 (11 腳 )TXD：串行口發(fā)送端 (12 腳 ) 0INT ：外部中斷 0 (13 腳 ) 1INT ：外部中斷 1 (14 腳 )T0：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 (16 腳 ) WR ：外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號 (17 腳 ) RD：外部 數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號 特殊功能寄存器： 第 12 頁 （ 1） 單片機(jī)內(nèi)含有兩個 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0、 T1。 ALE/PROG （ 30 腳）：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 89C52 的單片機(jī)廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備，工業(yè)實(shí)時(shí)控制，儀器儀表，通訊設(shè)備，家用電器，宇航設(shè)備等各個領(lǐng)域。在轉(zhuǎn)動的同時(shí)還可以手動控制云臺。在應(yīng)用中可根據(jù)用戶的需求選用。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。 步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是，它是通過輸入脈沖信號來進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由輸入脈沖的頻率決定。由于全方位電動云臺是由垂直和水平兩部分獨(dú)立的傳動機(jī)構(gòu)組的，而垂直方向的傳動機(jī)構(gòu)是主要承載機(jī)構(gòu)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)是以垂直方向的傳動機(jī)構(gòu)作為主要承載機(jī)構(gòu)來設(shè)計(jì)，而水平方向的傳動機(jī)構(gòu)只受水平磨擦轉(zhuǎn)矩和電纜拖帶等所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩影響。其中包括使用環(huán)境溫度限制、濕度限制、防塵防水的 IP 防護(hù)等級。即可。 直流型云臺大都采用的是直流步進(jìn)電機(jī)，具有轉(zhuǎn)速高、可變速的優(yōu)點(diǎn)，十分適合需要快速捕捉目標(biāo)的場合 。云臺可以按照運(yùn)動功能、工作電壓、承載重量、安裝方式、使用環(huán)境等分類。 在數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，對云臺的方位控制是系統(tǒng)執(zhí)行的重要任務(wù)之一。在控制信號的作用下，云臺上的 攝像機(jī)既可自動掃描監(jiān)視區(qū)域，也可在監(jiān)控中心值班人員的操縱下跟蹤監(jiān)視對象。改控制系統(tǒng)有單片機(jī)的控制模塊、鍵盤模塊、遠(yuǎn)程控制模塊組成，并進(jìn)行相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試和仿真。云臺系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)用到了生活的幾乎每一個場所，當(dāng)需要對某個地方進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控時(shí)，就可以很方便的運(yùn)用其代替人力，很大程度上降低了人力資源，并且還可以根據(jù)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，這一點(diǎn)在生活中是及其有利的，它很大程度上節(jié)約了時(shí)間。 通過綜合運(yùn)用所學(xué)知識以 AT89C52 為核心，設(shè)計(jì)一頂裝式云臺硬件控制電路，掌握單片機(jī)原理與接口技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生對屬龍?jiān)O(shè)備控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)能力。當(dāng)接到上下動作電壓時(shí)，垂直電機(jī)轉(zhuǎn)動，接到左右動作電壓時(shí)，水平電機(jī)轉(zhuǎn)動。 （二） 云臺的轉(zhuǎn)動角度 云臺的轉(zhuǎn)動角度尤其是垂直轉(zhuǎn)動角度與負(fù)載（防護(hù)罩 /攝像機(jī) /鏡頭總成）安裝方式有很大關(guān)系。至 90176。防塵防水的 IP等級應(yīng)達(dá)到 IP66 以上。在中三種電機(jī)中，步進(jìn)電機(jī)最適合數(shù)字控制。圖 21 是四個開關(guān)信號控制四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。主要技術(shù)指標(biāo)有： （ 1）工作電壓：即步進(jìn)電機(jī)工作所需