【文章內(nèi)容簡介】 勵方式：以四相電機為例，驅(qū)動它的激勵方式有 1 相、 2相、 12相三種。 1 相激勵方式是指每一時刻 4 相中只有一相導(dǎo)通，步進電機以此工作方式工作時，溫升較高，電源功率功耗小，但是當(dāng)速度較高時容易產(chǎn)生失步； 2 相激勵方式是指每一時刻 4相中都有兩相導(dǎo)通，然后按 4相的順序循環(huán)； 12相激勵方式是指驅(qū)動時一相導(dǎo)通和兩相導(dǎo)通交替出現(xiàn)的。 （ 9）外表溫度：步進電機溫度過高會使電機的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至失步，因此電機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點。 第 3 章 總體方案 云臺控制系統(tǒng)簡析 云臺在任意位置 ，按下啟動按鈕，云臺將依次完成向上→左行→向下→右行四個動作，逆時針方向旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)云臺一個周期的動作。在轉(zhuǎn)動的同時還可以手動控制云臺。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。 本設(shè)計主要是設(shè)計云臺的轉(zhuǎn)動，并能按一定的要求動作。起動時，云臺從原點開始按順序動作，停止時，云臺停在現(xiàn)行位置上，重新起動時，云臺按停止前的動作繼續(xù)進行。 為滿足控制要求，云臺轉(zhuǎn)動設(shè)置手動方式和自動工作方式兩種。 （ 1）手動工作方式。利 用按鈕對云臺的每一步進行單獨控制，例如，按“向下”按鈕，云臺使攝像頭向下；按“向右”按鈕，云臺使攝像頭向右。 （ 2）連續(xù)工作方式。云臺在原位時，按下“自動”按鈕，云臺自動連續(xù)的 第 9 頁 執(zhí)行周期動作。當(dāng)按下停止按鈕式，云臺保持當(dāng)前狀態(tài)，重新恢復(fù)后云臺按停止前的動作繼續(xù)進行工作。 控制系統(tǒng)實現(xiàn) 系統(tǒng)總體組成框圖如圖 1 所示，為保證控制的實時性及準確性，采用了主、從單片機控制方案，其中主單片機主要負責(zé)實時接收來自于外部專用球形攝像機控制鍵盤發(fā)出的控制指令并進行指令解釋，若是控制云臺運動的指令，則由主單片機將此指令轉(zhuǎn) 發(fā)給從單片機，由從單片機完成對云臺水平及俯仰兩軸的控制；若是控制攝像機的指令。從單片機功能相對簡單，主要完成對兩軸步進電機速度及位置的控制并記錄當(dāng)前兩軸位置信息。 Rs232 Rs232 Rs232 圖 1 系統(tǒng)組成框圖 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 AT89C52 單片機簡介 單片機是將中央處理器，隨機存儲器，只讀存儲器，定時器芯片和 I/O 接口電路集成于一個芯片上的微控制器。 ATMEL 公司的 89C52 單片機，是增強型 RISC 內(nèi)載 Flash 的單片機，在芯片上的 Flash 存儲器附在用戶的產(chǎn)品中，可隨時編程，在線編程，使用戶的產(chǎn)品設(shè)計容易，更新?lián)Q代方便。 89C52 單片機采用增強的 RISC 結(jié)構(gòu)，使其具有高速處理能力，在一個時鐘周期內(nèi)可執(zhí)行復(fù)雜的指令，每 MHz 可實現(xiàn) 1MIPS 的處理能力。存儲器 顯示器 水平光電開關(guān) 俯仰光電開關(guān) 主單片機 通信 從單片機 步進電機驅(qū)動器 1 步進電機驅(qū)動器 2 水平電機 俯仰電機 鍵盤 攝像機 第 10 頁 89C52 單片機工作電壓為 ～ ，可以實現(xiàn) 耗電最優(yōu)化。 89C52 的單片機廣泛應(yīng)用于計算機外部設(shè)備，工業(yè)實時控制，儀器儀表，通訊設(shè)備，家用電器，宇航設(shè)備等各個領(lǐng)域。 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(fù)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(fù)雜較系統(tǒng) 控制應(yīng)用場合。 AT89C52 有 40個引腳， 32個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2個外中斷口， 3 個 16 位可編程定時計數(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)方法進行編程 ,但不可以在線編程 (S 系列的才支持在線編程 )。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 AT89C52 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。圖 41 所示為 DIP 封裝引腳圖。 A T 8 9 C 5 2P 1 .0P 1 .1P 1 .2P 1 .3P 1 .4P 1 .5P 1 .6P 1 .7R S TR X D / P 3 .0T X D / P 3 .1T 0 / P 3 .4T 1 / P 3 .5X T A L 2X T A L 1G N DV C CP 0 .0P 0 .1P 0 .2P 0 .3P 0 .4P 0 .5P 0 .6P 0 .7P 2 .7P 2 .6P 2 .5V P P/EAP R O GA L E /PESNP 2 .3P 2 .2P 2 .1P 2 .0P 2 .4 圖 41 AT89C52 DIP 封裝引腳圖 AT89C52 各引腳功能 AT89C52 為 40 腳雙列直插封裝的 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標準的 C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口 等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號 IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等。主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器 第 11 頁 輸入輸出端口，外接 晶振。 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。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V電源的正負端。 P0～ P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義。 VCC(40 腳 ):接 +5V 電壓。 GND（ 20 腳）：接信號地。 RST(9 腳 ): 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。 ALE/PROG （ 30 腳）：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。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。 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，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 EA/VPP（ 31 腳）：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H— FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。 XTAL1（ 19 腳）：接外部晶振的一個引腳，且為輸入端。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶振的另一個引腳，該引腳接地。 P0口（ 39～ 32腳） :雙向 8 位三態(tài) I/O 口，在外接存儲器時，與地址總線低8 位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用。 P0 可以驅(qū)動 8個 LS TTL 負載。 P1口（ 1～ 8 腳）：具有內(nèi)部上拉電阻的 8位準雙向 I/O 口，該接口輸出不包含高阻態(tài)，輸出不能鎖存?？梢则?qū)動 4 個 LS TTL 負載。 P2口（ 21～ 28腳）：具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位準雙向 I/O 口，在訪問外部存儲器時，作為高 8位地址總線。可以驅(qū)動 4 個 LS TTL 負載。 P3口（ 10～ 17 腳）：具有內(nèi)部上拉電阻的 8位準雙向 I/O 口， P3口的 8個引腳還用于專門的功能 —— 復(fù)用雙功能口。它可以驅(qū)動 4個 LS TTL 負載。它作為第二功能使用時，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 /計數(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） 單片機內(nèi)含有兩個 16 位定時 /計數(shù)器 T0、 T1。它們各自由兩個獨立的 8 位寄存器組成，分別為 TH0、 TL0、 TH TL1,。 （ 2） TMOD 用于控制定時 /計數(shù)器的工作方式及 4 種工作模式，其中低 4 位為定時器 T0 的方式控制字，高 4位為定時器 T1 的方式控制字。它的字節(jié)地址為89H。其各位的定義如下： GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 MO GATE 是選通門，當(dāng) GATE=1 時，只有 INT0 或 INT1 引腳為高電平且 TR0 或 TR1置 1 時，相應(yīng)的定時 /計數(shù)器才被選通工作。 C/T 是計數(shù)器 /定時器方式選擇位。MO 和 M1 是操作模式選擇位。 1； TCON 寄存器的高四位為定時 /計數(shù)器 T0、 T1 的控制寄存器和定時 /計數(shù)溢出中斷標志。 2； IE寄存器用于開放或屏蔽單片機各個中斷。 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)生標志。 4； SBUF 串行數(shù)據(jù)緩沖器用于存放串口中預(yù)發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)，它由兩個獨立的寄存器構(gòu)成，一個發(fā)送緩沖器，一個接收緩沖器，他們公用一個地址。當(dāng)從SBUF 取數(shù)據(jù)時，訪問接收緩沖器 ，當(dāng)寫數(shù)據(jù)時，訪問發(fā)送緩沖器。 AT89C52 串口通信 單片機系統(tǒng)設(shè)計中，經(jīng)常需要使用串口與外部進行通信，因此，串口通信部分是單片機功能模塊中極為重要的一部分。 串口通信時通過串口來進行的，串口不同于并口，它的數(shù)據(jù)和控制信息是一位接一位串行地傳送下去。與并口相比，雖然速度慢，但是傳送距離較并口會更長，因此常用于需要常距離通信而對速度又要求不高的場合。 異步通信以幀的形式發(fā)送字符數(shù)據(jù)，每一幀信息由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位構(gòu)成。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。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。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。與異步通信相比，同步通信發(fā)送的數(shù)據(jù)量大、速度快，常用于傳輸速率要求較高的場合。 AT89C52 內(nèi)部的串口是一個標準的全雙工串口，支持四種工作方式。波特率是可變的，可由軟件設(shè)置。對 89C52 串 口的訪問和設(shè)置是通過訪問其相關(guān)的特殊寄存器進行的，與 89C52 串口相關(guān)的特殊寄存器共有 3 個： SCON、 PCON 和 SBUF。 串口控制寄存器 SCON 串口控制寄存器 SCON 只要用于設(shè)置串口的工作模式和串口中斷的查詢。其格式如下： 第 13 頁 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0、 SM1：用于設(shè)置串口的工作方式。 SM2：串口多機通信控制位。 REN：允許串行接收控制。將其置為 1 時允許接收。 TB8： 用于設(shè)置 串口工作方式 2 和方式 3情況下要發(fā)送的第 9 位數(shù)據(jù)，有軟件置位或復(fù)位。 RB8： 用于保存串口工作方式 2和方式 3情況下要接收到的第 9位數(shù)據(jù)。 TI： 串口中斷發(fā)送標志。當(dāng)串口數(shù)據(jù)發(fā)送完畢時置位 TI，同時向 CPU 發(fā)送串口中斷請求。 RI： 串口中斷接收標志。當(dāng)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。 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。 發(fā)送 /接收 緩沖器 SBUF 串口中的發(fā)送 /接收緩沖器 SBUF 實際上共有兩個，分別為發(fā)送緩沖器和接收緩沖器，他們在物理上是完全獨立的，因此可以同時進行發(fā)送和接收。兩個緩沖器公用一個內(nèi)存地址 99H。 AT89C52 中斷系統(tǒng) 程序在執(zhí)行過程中，允許外部或內(nèi)部事件通過硬件中斷程序的執(zhí)行，使其轉(zhuǎn)向出來外部或內(nèi)部事件的中斷服務(wù)中去，完成中斷服務(wù)程序后， CPU 繼續(xù)與原來被中斷的程序，這樣的過程稱為中斷過程。能產(chǎn)生中斷的外部或內(nèi)部事件叫中斷源。 80C52 有 6 個中斷源，它們是： INT0:外部中斷 IT0()=0 時，低電平有效； IT0()=1 時，下降沿有效。 IN