【文章內(nèi)容簡介】 ，并順次標(biāo)明防爆型式、類別、級別、溫度組別等；防爆合格證編號；出產(chǎn)日期、產(chǎn)品編號、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中指出必須注明的內(nèi)容等。 例如 “d II BT3”表示隔爆型 II 類 B 級 T3 溫度組防爆設(shè)備。 ㈣防爆設(shè)備的材料 對于隔爆型防爆設(shè)備外殼應(yīng)能承受 倍內(nèi)部實際最大爆炸壓力，但不得小于 105 Pa。用于 I 類采掘工作面的設(shè)備，外殼須采用鋼板或鑄鋼制成； I 類非采掘工作面的設(shè)備，其外殼可用牌號不低于 HT2547 灰鑄鐵制成； I 類攜帶式設(shè)備和 II 類設(shè)備，外殼可用抗拉強(qiáng)度不低于 （ 12kg /mm2）、含鎂量不大于 %（重量比）的輕合金制成。 本質(zhì)型設(shè)備的外殼材質(zhì)可用含鎂量不大于 %（重量比）的輕合金或表面電阻不大于 1109Ω 的塑料制成。 市場上流行的云臺的有很多種，主要分為固定云臺和電動云臺，固定云臺適用于監(jiān)控范圍不大的情況，通常是將攝像機(jī)調(diào)節(jié)到一定俯仰和水平角度，鎖定 調(diào)整機(jī)構(gòu)即可。電動云臺可以大范圍掃描監(jiān)控，擴(kuò)大了監(jiān)控的范圍。通常云臺的分類，按使用環(huán)境分為室內(nèi)型和室外型，室外型密封性好，防水、防塵、負(fù)載大 。 畢業(yè)（設(shè)計）論文 9 按安裝方式分為側(cè)裝和吊裝 。按運(yùn)動功能分為水平云臺和全方位 (全向 )云臺等。 其中根據(jù)使用環(huán)境的不同還分為通用型和特殊型。通用性是指使用在無可燃、無腐蝕性氣體或粉塵的大氣環(huán)境中。特殊型應(yīng)用于易燃易爆等惡劣大氣環(huán)境，最典型的特殊性應(yīng)用是防爆云臺。 本設(shè)計主要應(yīng)用于通用系統(tǒng)中云臺設(shè)計。 對云臺和鏡頭的控制原理 云臺、解碼器和計算機(jī)的硬件連接如圖 11 所示 ， 云臺由攝像頭支架和驅(qū)動器組成，驅(qū)動器的作用是通過步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動攝像頭支架的轉(zhuǎn)動，從而帶動攝像頭的轉(zhuǎn)動。一個高性能攝像機(jī)云臺可以使支架向多個方向 (上、下、左、右、左上、右上、左下、右下等 )轉(zhuǎn)動，并可以調(diào)節(jié)攝像頭的焦距、光圈、景深等。云臺一般通過解碼器作為中間設(shè)備與計算機(jī)的 RS232/RS485 串口相連接，解碼器通過串口和計算機(jī)進(jìn)行通信。解碼器的主要作用是通過串口接收計算機(jī)的控制碼，并對此控制碼進(jìn)行地址解析和命令解析，將解析的命令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的能夠驅(qū)動云臺轉(zhuǎn)動的控制電壓，再傳遞給云臺以控制云臺的轉(zhuǎn)動、攝像機(jī)鏡頭的 調(diào)節(jié)及停止操作。 圖 11 云臺基本原理圖 計算機(jī)對云臺和鏡頭的控制實際上是通過解碼器來實現(xiàn)的，一個解碼器 只能為一個云臺提供控制服務(wù)。每個解碼器都可以通過其內(nèi)部的物理開關(guān)來設(shè)置其對應(yīng)的地址，并且在一個監(jiān)控系統(tǒng)中每個解碼器設(shè)置的內(nèi)部物理地址應(yīng)該互不相 畢業(yè)（設(shè)計）論文 10 同，否則就會出現(xiàn)混淆。每個解碼器內(nèi)部也設(shè)有一個地址解析器，負(fù)責(zé)將串口發(fā)出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行地址解析。計算機(jī)通過串口實現(xiàn)對云臺和鏡頭的控制，對云臺和鏡頭的控制信號是計算機(jī)通過串口輸出到解碼器的單向控制信號。為了使用一個串口來控制多個云臺和鏡頭，每當(dāng)解碼器收到控制信號時，首先就要經(jīng)過解碼器對控制信號進(jìn)行地址解析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)解析的地址與解碼器內(nèi)部設(shè)置的地址一致時，則接受相應(yīng)的控制信號 ，并對該控制命令進(jìn)行解析，將命令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的能夠驅(qū)動云臺和鏡頭的控制電壓，再將控制電壓傳遞給云臺和鏡頭以控制云臺的轉(zhuǎn)動、鏡頭的調(diào)解或停止等操作 。否則，若發(fā)現(xiàn)解析的地址與解碼器內(nèi)部設(shè)置的地址不一致時，則該控制命令就不是本解碼器所對應(yīng)云臺或鏡頭的控制信號，解碼器不對控制命令做轉(zhuǎn)換。 串行端口的本質(zhì)功能是作為 CPU 和串行設(shè)備間的編碼轉(zhuǎn)換器，在 Windows環(huán)境下，串口是系統(tǒng)資源的一部分。當(dāng)數(shù)據(jù)從 CPU 經(jīng)過串行端口發(fā)送出去時，字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行的位。在接收數(shù)據(jù)時，串行的位被轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)據(jù)。應(yīng)用程序要使用串口進(jìn)行通信 ，必須設(shè)置通訊的串口地址、波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位和停止位，在使用之前向操作系統(tǒng)提出資源申請要求 (打開串口 )，通信完成后必須釋放資源 (關(guān)閉串口 )。 [27] 鏡頭、云臺、解碼器、轉(zhuǎn)換器的安裝方法 變倍鏡頭或變倍攝像機(jī)（一體機(jī)），可以實現(xiàn)焦距、光圈、遠(yuǎn)近的監(jiān)控畫面變化； 云臺可以實現(xiàn)左右、上下、自動等監(jiān)控位置變化； 解碼器可以把變倍鏡頭（或一體機(jī)）、云臺、報警信號等控制信號與主機(jī)之間進(jìn)行雙線互相傳輸； 以前和現(xiàn)在我們使用云鏡控制器進(jìn)行操作，除了簡單的操作方法外，大量的電纜消耗、布線的復(fù)雜性、不能異地控 制等缺點，使得現(xiàn)在的監(jiān)控工程基本拋棄了云鏡控制器的使用， 95%以上的工程使用解碼器（板）技術(shù)實現(xiàn)云鏡控制，布線簡單、操控方便、容易維護(hù)。但是，對于出入行的新手而言，面對幾十、幾百甚至上千個接線端，確實有點頭大。我們現(xiàn)在對一組普通的設(shè)備的安裝接線方法進(jìn)行講解，希望能對大家有所幫助。 第一步：把變倍鏡頭或一體機(jī)、云臺的電纜接入解碼器（不可帶電操作！?。。?畢業(yè)（設(shè)計）論文 11 參照鏡頭或一體機(jī)、云臺的說明書、標(biāo)簽，對照解碼器的接線圖，仔細(xì)準(zhǔn)確 地把所有電纜接入解碼器的接線端子，兩者的接口必須完全對應(yīng)連接。注意：線 頭根據(jù)接線端子的尺 寸做到芯線與接線柱接觸良好、牢固，芯線不外露。做好在 安裝前先把以上設(shè)備檢測后再實際安裝 。如圖 12 為解碼器內(nèi)部接線實物圖 第二步：接出攝像機(jī)電源、云臺電源、設(shè)定地址碼和波特率開關(guān)： 根據(jù)鏡頭或攝像機(jī)、云臺的要求，從解碼器的電源輸出端接出攝像機(jī)電源并調(diào)整云臺的電源，并根據(jù)主機(jī)的設(shè)定或壓縮卡的設(shè)定，調(diào)整好地址碼和波特率。接入 220V 電源線。最后接出 485 控制線：正負(fù)極必須完全對應(yīng)。調(diào)整主機(jī)、加電測試。 圖 12 解碼器內(nèi)部接線實物圖 將 485 控制器的連接線接入主機(jī)的 COM1 或 COM2 口，調(diào)整主機(jī)的相關(guān)參數(shù)，全部安裝完畢后，再次檢查接線端口和電源、電壓，確認(rèn)無誤后，給解碼器加電測試，以下的設(shè)置以 8008 軟件為例 ：圖 13 為上位機(jī)控制軟件選擇攝像頭機(jī)的控制端口圖 畢業(yè)（設(shè)計）論文 12 圖 13 選擇攝像頭機(jī)的控制端口圖 圖 14 為上位機(jī)選 擇和設(shè)置與解碼器匹配的協(xié)議圖： 圖 14 選擇和設(shè)置與解碼器匹配的協(xié)議圖 圖 15 為 上位機(jī)對攝像頭進(jìn)行控制圖： 圖 15 上位機(jī)對攝像頭進(jìn)行控制圖 云臺控制器的發(fā)展現(xiàn)狀 云臺控 制器有外置、內(nèi)置之分，外置控制器的解碼電路裝在殼體外面，云 畢業(yè)（設(shè)計）論文 13 臺的控制信號線引出殼體，通過控制器給相應(yīng)的控制線加控制信號，就能實現(xiàn)云臺的上下左右旋轉(zhuǎn)等功能，內(nèi)置控制器的解碼電路裝在殼體里面，與整個云臺形成一體，采用串行通訊控制，引出線相對較少，其電路設(shè)計相對復(fù)雜，要結(jié)合云臺內(nèi)部形狀合理布局，此外還要考慮內(nèi)部安全，質(zhì)量等環(huán)節(jié)。 早期的云臺控制器多采用模擬量信號通訊，控制信號也多為模擬量，執(zhí)行電路大多采用繼電器控制云臺內(nèi)部執(zhí)行電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這種類型控制器控制相對簡單，無需考慮信號之間的通訊聯(lián)系問題。由于現(xiàn)場的監(jiān)控比 較復(fù)雜，常常是多臺云臺同時工作，傳統(tǒng)的采用模擬量控制的方式產(chǎn)生了一系列問題，每一臺云臺的控制信號都要有專門的線路鋪設(shè)，而且隨著云臺的增多，控制信號之間的干擾也越來越嚴(yán)重，因此，隨著數(shù)字通訊技術(shù)的發(fā)展，對云臺的控制由傳統(tǒng)的模擬量信號，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量控制，一臺控制操作臺通過簡單的串行連接可以控制多臺云臺的動作，極大地提高了系統(tǒng)的通訊信息集成化、綜合自動化、降低成本等各項能力，云臺與控制器之間的通訊漸漸形成一種數(shù)字協(xié)議，因此，目前現(xiàn)有的云臺控制器大多具有解碼執(zhí)行功能，即能夠接收控制操作臺的控制碼，并解碼識別后執(zhí)行相 關(guān)的功能。由于受地區(qū)、行業(yè)的限制、公司企集團(tuán)的利益驅(qū)使，目前控制器與控制操作臺的通訊協(xié)議沒有形成統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，但仍然陸續(xù)出現(xiàn)一些有影響的云臺通訊協(xié)議，并具有一定的應(yīng)用范圍和市場，表現(xiàn)為市場流行多種控制協(xié)議，也就產(chǎn)生了多種協(xié)議類型的云臺控制器。美國 Pelco 公司在監(jiān)控行業(yè)具有領(lǐng)先地位，其公司制定的 PelcoD 協(xié)議是目前市場上比較通用的協(xié)議，因此，本文所開發(fā)的基于 AT89C52 單片機(jī)的云臺控制器能夠識別 PelcoD/PelcoP 等協(xié)議，采用內(nèi)置解碼結(jié)構(gòu)設(shè)計。 設(shè)計任務(wù)要求 云臺控制器由 AT89C52 單片機(jī)模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、攝像頭驅(qū)動模塊、 RS458通信模塊、電源模塊等組成。單片機(jī)接收上位機(jī)發(fā)過來協(xié)議命令，對其命令解析驅(qū)動相應(yīng)模塊執(zhí)行動作，根據(jù)控制命令通過云臺對拍攝方向進(jìn)行上、下、左、右運(yùn)動控制 ,或?qū)z像機(jī)的焦距、光圈和景深進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中接受上位機(jī)命令采用中斷方式，然后由單片機(jī)對接收數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，讓驅(qū)動模塊執(zhí)行控制字。 畢業(yè)（設(shè)計）論文 14 本文的文章結(jié)構(gòu)如下： 第一章主要介紹了云臺控制技術(shù)的意義及發(fā)展現(xiàn)狀。 第二章主要介紹總體方案設(shè)計。對現(xiàn)有云臺所具備的功能，進(jìn)行了分析，根據(jù)云臺的功能，提 出幾種相應(yīng)的控制方案，并最終確定本設(shè)計采用的控制方案。 第三章主要介紹系統(tǒng)軟件設(shè)計。介紹一些串行通信基本知識，對軟件開發(fā)工具、開發(fā)環(huán)境作了簡要描述、通訊傳輸協(xié)議 PELCOD、 PELCOP 協(xié)議等標(biāo)準(zhǔn)。 第四章主要介紹通信協(xié)議實現(xiàn)，實現(xiàn)詳細(xì)介紹了本系統(tǒng)所采用的通訊傳輸協(xié)議 PELCOD 等 協(xié)議的程序?qū)崿F(xiàn)。軟件部分給出了本系統(tǒng)兩大模塊的程序流程圖等。 第五章是對整個設(shè)計的調(diào)試階段。在這一章中簡要介紹了程序調(diào)試的基本過程，經(jīng)實際運(yùn)行系統(tǒng)，實現(xiàn)了云臺的上下左右功能，能夠控制鏡頭的焦距、光圈、變倍等參數(shù)，完成了本設(shè)計 的設(shè)計目標(biāo)。 第六章是總結(jié)，主要是對在開發(fā)過程中遇到的軟件問題作下總結(jié)，對本設(shè)計的完成總結(jié)，本章最后是對課題的展望和收獲。西安工程大學(xué)畢業(yè)（設(shè)計）論文 15 2 總體方案設(shè)計 系統(tǒng)功能分析 云臺的功能主要是負(fù)責(zé)擴(kuò)大攝像機(jī)的監(jiān)視范圍，以及控制鏡頭等參數(shù)，使得視野更清晰。如圖 21 所示，云臺系統(tǒng)包括兩大模塊，鏡頭模塊和運(yùn)動模塊。鏡頭模塊主要控制鏡頭的參數(shù)，細(xì)分為變焦、變倍、光圈等。而運(yùn)動模塊又細(xì)分為上下動作控制，左右動作控制。電源供電模塊為所有的板塊提供工作電源。 圖 21 系統(tǒng)設(shè)計框圖 系統(tǒng)方案 鏡頭參數(shù)控制 鏡頭相當(dāng)于人眼的晶狀體，如果沒有晶狀體，人眼看不到任何物體，如果沒 AT89C52 系統(tǒng)電源 攝像機(jī)控制 RS485 通信模塊模塊 波特率設(shè)置 波特率設(shè)置 通信協(xié)議設(shè)置 通信協(xié)議設(shè)置 本地地址設(shè)置 本地地址設(shè)置 系統(tǒng)電源 攝像頭控制 云臺控制 云臺控制 輔助控制 輔助控制 西安工程大學(xué)畢業(yè)（設(shè)計）論文 16 有鏡頭，那么攝像頭所輸出的圖像也就是白茫茫的一片，沒有清晰的圖像輸出，當(dāng)圖像變得不清楚時，可以調(diào)整攝像頭的參數(shù)，改變 CCD 芯片與鏡頭基準(zhǔn)面的距離 (即相當(dāng)于調(diào)整人眼晶狀體的位置 )，將模糊的圖像變得清晰。鏡頭有三個參數(shù)影響圖像的質(zhì)量，變倍 (ZOOM )、焦距 (FORCE)、光圈 (IRIS ) 變倍 :通過內(nèi)部的復(fù)雜透鏡組來實現(xiàn)放大倍率 ，移動鏡頭內(nèi)部的鏡片，改變它們之間的相對位置，在一定范圍內(nèi)改變鏡頭的焦距長度和視角。 焦距 :是光學(xué)系統(tǒng)中衡量光的聚集或發(fā)散的度量方式，是指透鏡中心或其第二主平面到圖像聚集點處的距離，單位一般為毫米或英寸。 光圈 :用來控制光線透過鏡頭，進(jìn)入機(jī)身內(nèi)感光面的光量的裝置，位于攝像機(jī)鏡頭內(nèi)部，可用來控制通過鏡頭的光線的多少。 常用的鏡頭有三可變鏡頭，二可變鏡頭。二可變鏡頭是指變倍 (ZOOM)、焦距 (Focus)均通過馬達(dá)驅(qū)動變化，而光圈 (IRIS)通過攝像機(jī)驅(qū)動信號自動控制，即自動光圈。三可變是指焦距、變倍、 光圈三個參數(shù)均通過電動馬達(dá)驅(qū)動發(fā)生變化。 在監(jiān)控系統(tǒng)中，鏡頭的作用是非常重要的，它直接影響監(jiān)控視野的質(zhì)量，云臺控制系統(tǒng)接收控制操作臺所發(fā)控制命令，并解碼該命令對鏡頭的變倍，焦距，光圈等參數(shù)進(jìn)行控制。 [23] 運(yùn)動控制 云臺的上下左右運(yùn)動，是其最基本的功能，云臺內(nèi)部有兩個電動機(jī)，一個控制水平方向旋轉(zhuǎn) .一個控制垂直方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)上下運(yùn)動時，垂直電機(jī)轉(zhuǎn)動，經(jīng)減速箱帶動垂直傳動輪盤轉(zhuǎn)動，垂直旋轉(zhuǎn)的角度有士 3士 4士 75 等。當(dāng)左右動作時，水平電機(jī)轉(zhuǎn)動并經(jīng)減速箱帶動云臺底部的水平齒輪轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，水平旋轉(zhuǎn)的角 度一般為 350 度 。云臺都有水平、垂直限位栓，用以控制云臺水平和垂直旋轉(zhuǎn)的角度大小。限位栓是由兩個微動開關(guān)來實現(xiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)動角度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的限位栓時，碰觸微動開關(guān)，微動開關(guān)動作切斷電源，云臺停止轉(zhuǎn)動。 [23] 控制方案選擇 系統(tǒng)主要由 AT89C52 單片機(jī)主控模塊、 RS485 通信模塊 ,參數(shù)設(shè)置模塊、驅(qū)西安工程大學(xué)畢業(yè)（設(shè)計）論文 17 動控制模塊和系統(tǒng)電源模塊等組成。 主控模塊 采用 ATMEL 公司推出的 AT89C52 微處理器。 AT89C52 單片機(jī)是具有 4K 可編程可擦除程序存儲器的低功耗、高性能 CMOS的 8位單片機(jī)。該芯片運(yùn) 用 Atmel公司的高密度非易失性存儲技術(shù)，并且與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和引腳兼容。通過多功能 8 位 CPU 與閃存芯片的單片機(jī)的結(jié)合， AT89C51 單片機(jī)在許多嵌入式控制應(yīng)用中所體現(xiàn)的靈活性強(qiáng)，低成本的特性，使之成為功能強(qiáng)大的單片微機(jī)之一。 RS485 通信模塊 由于一個監(jiān)控中