【導(dǎo)讀】本論文在分析了云臺(tái)結(jié)構(gòu)和控制要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了以AT89C52單片機(jī)為控制器的云臺(tái)控制系統(tǒng)，同時(shí)通過(guò)RS-485總線的串口通信實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)之間的通信。該控制系統(tǒng)由單片機(jī)控制模塊、鍵盤模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(tái)分為固定云臺(tái)和電動(dòng)云臺(tái)，固定云臺(tái)適用于監(jiān)視范圍不大的情況，在固定云臺(tái)上安裝好攝像機(jī)后可調(diào)整攝像機(jī)的水平和俯仰的角度，達(dá)到最好的工作姿態(tài)后只要鎖定調(diào)整機(jī)構(gòu)就可以了。目前這兩類云臺(tái)廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)所，固定云臺(tái)適用于小范圍的監(jiān)視；電動(dòng)云臺(tái)適用于對(duì)大范圍進(jìn)行掃描監(jiān)視，它可以擴(kuò)大攝像機(jī)的監(jiān)視范圍。電動(dòng)云臺(tái)是由兩臺(tái)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)接受來(lái)自控制器的信號(hào)精確地運(yùn)行定位。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。使用KeiluVision2編寫軟件，在Proteus軟件中完成仿真。

　　

【正文】 口的狀態(tài)，屬性為True 時(shí)打開端口，F(xiàn)alse 則關(guān)閉端口，并清除接收和傳輸緩沖區(qū)。 4）OutPut：向傳輸緩沖區(qū)寫數(shù)據(jù)，可以傳輸文本數(shù)據(jù)和二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 5）InPut：返回并刪除接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。 6）InputLen：設(shè)置并返回Input 屬性從接收緩沖區(qū)讀取的字符數(shù)，缺省值是0 表示用Input 讀取接收緩沖區(qū)中全部的容。 7）Rthreshold／Sthreshold： 設(shè)置并返回引發(fā)OnComm 事件中接收／發(fā)送的字符數(shù)。 8）OutBufferSize／InBufferSize：設(shè)置或返回傳輸／ 接收緩沖區(qū)大小。 Visual C++軟件 ，設(shè)置好保存路徑。如圖518。MFC程序程序名字 圖518 創(chuàng)建新的應(yīng)用程序界面點(diǎn)擊OK，其它選為默認(rèn)即可。，利用STATIC, BUTTON，圖像控件設(shè)計(jì)軟件界如圖519所示： 圖519 控制界面，過(guò)程如下：菜單ProjectAdd to ProjectConponents and Controls Microsoft Communications Control, version ： 圖520 控制界面命名控件ID：IDC_MSCOMM1。為其添加對(duì)應(yīng)的對(duì)象命名為：m_msm。在其屬性設(shè)置如下，如圖521所示。 圖521 屬性設(shè)置對(duì)話框雙擊“打開串口”按鈕，添加函數(shù)，OnBtnopen()，添加代碼實(shí)現(xiàn)串口的初始化，程序如下：(2)。//設(shè)置通信串口為COM2(1)。// 接收緩沖區(qū)有1個(gè)及1個(gè)以上字符時(shí)，將引發(fā)接收數(shù)據(jù)的//OnComm事件(TRUE)。//打開串口雙擊“關(guān)閉串口”添加函數(shù)，OnBtnclose ()，添加關(guān)閉串的代碼：(FALSE)。5，分別為“向上”“向下”“向左”“向右”，添加單擊響應(yīng)事件函數(shù)：OnBtnup()，OnBtndown() OnBtnleft()，OnBtnright()添加代碼如下：void CMCUPCDlg::OnBtnup() //向上{ CString a。 a=39。A39。 ((COleVariant)a)。// 向串口發(fā)送“A”}void CMCUPCDlg::OnBtndown() { CString a。 a=B。 ((COleVariant)a)。 //向串口發(fā)送“B”}void CMCUPCDlg::OnBtnleft() { CString a。 a=39。C39。 ((COleVariant)a)。 //向串口發(fā)送“C”}void CMCUPCDlg::OnBtnright() { CString a。 a=39。D39。 ((COleVariant)a)。 //向串口發(fā)送“D”}void CMCUPCDlg::OnBtnauto()/向串口發(fā)送“Z”{ CString a。 a=Z。 ((COleVariant)a)。 }，編譯，運(yùn)行，即可仿真。第6章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)流程整個(gè)云臺(tái)控制系統(tǒng)分為初始化，鍵盤掃描，串口中斷，延時(shí)程序和步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)五部分。主函數(shù)通過(guò)調(diào)用各子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描，串口中斷程序的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的控制。本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主程圖如圖61所示，中斷子程序流程圖如圖62所示。 圖61 系統(tǒng)主流程圖圖62 中斷子程序流程圖 初始化模塊所謂初始化就是在應(yīng)用系統(tǒng)中，需要對(duì)軟件進(jìn)行初始化設(shè)置，以能夠滿足該系統(tǒng)的正常工作。在本系統(tǒng)中，如果沒有初始化，則該系統(tǒng)無(wú)法正常工作。本系統(tǒng)中初始化程序包括兩部分，一部分是定時(shí)器初始化，另一部分是串口初始化。而這些都是通過(guò)設(shè)置相應(yīng)的特殊功能寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本設(shè)計(jì)中定時(shí)器初始化包括定時(shí)/計(jì)數(shù)器選擇、定時(shí)/技術(shù)器工作方式、計(jì)數(shù)器裝初值、打開定時(shí)器；串口初始化包括串口工作方式設(shè)置、打開串口、開總中斷。和定時(shí)/計(jì)數(shù)器有關(guān)的特殊功能寄存器有TOMD、TCON，和串口相關(guān)的特殊功能寄存器有SCON、PCON。前面已經(jīng)介紹了特殊功能寄存器，這里不再贅述。串口工作方式1的波特率由定時(shí)/計(jì)數(shù)器TT2的溢出速率和SMOD共同確定，計(jì)算公式為波特率=（/32）(TI溢出率)，TI溢出率=fosc/{12[256—（TH1）]},本系統(tǒng)波特率為9600bit/s，串口選擇工作方式為1，所以初值等于0xfa。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。3） 送計(jì)數(shù)初值到THx和TLx寄存器中；4） 啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，即將TRx置位。 鍵盤模塊 綜合考慮，本設(shè)計(jì)單片機(jī)I/O資源比較豐裕，所以采用了獨(dú)立式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤的每一個(gè)按鈕直接控制單片機(jī)的P0相連接，當(dāng)其中有一個(gè)按鈕被按下時(shí)，PO口的相應(yīng)位就被置為高電平，沒有按下則為低電平。所以單片機(jī)只需要識(shí)別PO的值就可以做出相應(yīng)的動(dòng)作。 延時(shí)模塊通過(guò)用C語(yǔ)言寫一段循環(huán)程序，來(lái)占用CPU一段時(shí)間從而達(dá)到延時(shí)的目的。在該系統(tǒng)中，延時(shí)程序有至關(guān)重要的作用，一是作為普通的延時(shí)程序，而是產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)的工作所需脈沖頻率，延時(shí)的多少?zèng)Q定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在本系統(tǒng)中，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)]有做過(guò)多要求，所以采用了for循環(huán)語(yǔ)句構(gòu)成的比較簡(jiǎn)單的延時(shí)程序，如果對(duì)延時(shí)時(shí)間、步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速有要求的系統(tǒng)中，則可以使用定時(shí)器定時(shí)，定時(shí)器的精度相當(dāng)高。下面是采用普通延時(shí)的程序源代碼：void delay(uint z)//延時(shí){ uint x,y。 for(x=z。x0。x) for(y=110。y0。y)。} 串口中斷模塊在本系統(tǒng)中，單片機(jī)通過(guò)串口向單片機(jī)發(fā)送遠(yuǎn)距離控制信號(hào)，一旦PC機(jī)發(fā)送控制信號(hào)后，單片機(jī)接受到信息產(chǎn)生中斷，通過(guò)中斷服務(wù)程序去控制步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作。由于串口中斷具有優(yōu)先級(jí)別高的特點(diǎn)，所以不需要擔(dān)心鍵盤和串口信息發(fā)生沖突。 步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作模塊在本系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行方式選用的是單、雙8拍運(yùn)行方式，即按AABBBCCCDDDAA或者相反順序通電的。單片機(jī)的P2的低四位分別連接的是控制云臺(tái)豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的A、B、C、D四相，高四位則分別接的是控制云臺(tái)水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)的A、B、C、D四相。在編程中，將步進(jìn)電機(jī)通電相的正序、反序分別放在兩個(gè)數(shù)組中，在電機(jī)動(dòng)作模塊中使用不同的數(shù)組，就能達(dá)到控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，它們分別為moveup[]、movedown[]、movelefe[]、moveright[]。另外為了還在本次系統(tǒng)只還設(shè)置了自動(dòng)運(yùn)行方式，這種方式是通過(guò)循環(huán)調(diào)用moveup[]、movedown[]、movelefe[]和moveright[]函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行的。第7章 系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行仿真是一項(xiàng)非常有效的檢測(cè)設(shè)計(jì)工作是否達(dá)到預(yù)期的結(jié)果方法，而且非常具有實(shí)際意義。一項(xiàng)新的系統(tǒng)不經(jīng)過(guò)調(diào)試仿真就直接進(jìn)入實(shí)用，這樣是非常不科學(xué)的，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)里，所以一項(xiàng)新的設(shè)計(jì)只有在經(jīng)過(guò)了仿真的考驗(yàn)才能真正的得到實(shí)際應(yīng)用。仿真就是一個(gè)完成目標(biāo)模型的建立過(guò)程，對(duì)于本次設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)仿真所要完成的工作有：搭建虛擬串口、Keil軟件中程序的編譯并生成HEX文件、Proteus仿真軟件電路模型的建立。 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(duì)其進(jìn)行設(shè)置。打開SerialNull虛擬串口軟件，進(jìn)入主界面，如圖71所示。圖71 SerialNull界面添加虛擬端口，一般電腦最多為兩個(gè)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(gè)串口，在虛擬端口下就會(huì)看到有兩個(gè)串口。這樣我們就完成里串口的設(shè)置，可以把此軟件關(guān)閉，這兩個(gè)端口將會(huì)一直存在于你的電腦中，下次直接使用就可以了。 Keil軟件程序編譯前面已經(jīng)介紹了Keil軟件的使用方法，這里不再陳述?，F(xiàn)在我們要做的是源程序代碼的編譯，最終目的是生成HEX文件。操作步驟如下：（1） 啟動(dòng)uVision2，創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目文件，文件名為lijian，并從器件庫(kù)中選擇1款合適的CPU，我選擇的是AT89C52。（2） 創(chuàng)建一個(gè)新的源程序文件，并把這個(gè)源文件添加到項(xiàng)目中。（3） 為該單片機(jī)添加或配置啟動(dòng)程序代碼，代碼如附錄所示。（4） 設(shè)置工具選項(xiàng)，使之合適目標(biāo)硬件。（5） 。 Proteus仿真同樣前面已經(jīng)介紹了Proteus ISIS軟件的使用方法，這里不再多說(shuō)?，F(xiàn)在要做的是將系統(tǒng)電路圖繪制在Proteus ISIS編輯窗口中。主要介紹Proteus仿真軟件的設(shè)置。在Proteus ISIS編輯窗口中，單擊鼠標(biāo)右鍵將AT89C52單片機(jī)選中并單擊鼠標(biāo)左鍵，彈出“Edit Component”對(duì)話框，如下圖72所示。在此對(duì)話框的“Clock Frequency”，在“Program File”欄中單擊圖標(biāo)，選擇先前用Keil uVision2生成的“”文件。在Proteus ISIS菜單欄中單擊保存圖標(biāo)，保存設(shè)計(jì)，生成“”文件。圖72 “Edit Component”對(duì)話框在Proteus ISIS編輯窗口中單擊，則會(huì)彈出虛擬終端virtual terminal顯示框，它的作用主要是顯示PC通過(guò)串口發(fā)送的信息。下面我們?cè)侔延肰C編寫的PC控制界面打開，如圖73所示。首先點(diǎn)擊打開串口，再執(zhí)行相應(yīng)的操作。圖73 PC控制界面第8章 結(jié)束語(yǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次比較完整的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，各種元器件的選用，各種設(shè)備的適用標(biāo)準(zhǔn)，各種軟件的使用方式，信息遠(yuǎn)距離傳輸，抗干擾能力強(qiáng)等問(wèn)題，隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程項(xiàng)目問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖仿真等其他專業(yè)能力水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了極大的鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。本文構(gòu)建了一個(gè)完整的基于單片機(jī)的云臺(tái)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。分析云臺(tái)控制系統(tǒng)的具體實(shí)際要求，提出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)該系統(tǒng)主要分為單片機(jī)外圍，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，RS485總線這三部分。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，了解步進(jìn)電機(jī)的控制原理后，我解決了電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器件；RS485總線設(shè)計(jì)中，經(jīng)上網(wǎng)查找相關(guān)資料，提出了RS485/RS232電平轉(zhuǎn)換解決方案及接口電路相關(guān)問(wèn)題的解決方案。經(jīng)過(guò)軟件調(diào)試仿真，本系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)鍵盤按鈕控制云臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，而且還可以通過(guò)PC遠(yuǎn)距離控制云臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，完成了本設(shè)計(jì)的最終任務(wù)，得到了預(yù)期的結(jié)果。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也遇到了許多問(wèn)題，程序的編寫、調(diào)試工作，經(jīng)過(guò)一次一次程序的修改、一次一次的編譯、一次次的嘗試，不斷在錯(cuò)誤中進(jìn)步，最終完成了程序的編譯。經(jīng)過(guò)程序代碼的編寫及成功仿真，我對(duì)其有了一定的了解，對(duì)其中的某些錯(cuò)誤有了一定的反應(yīng)能力。致謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是在陳昌忠老師悉心指導(dǎo)下完成的。從接受課題到現(xiàn)在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文,衷心的感謝老師給予精心的指導(dǎo)和熱情的幫助,尤其在課題設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備階段和設(shè)計(jì)階段,老師提出許多寶貴的設(shè)計(jì)意見,這樣使得我得以順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開發(fā)工作,在短暫的相處時(shí)間里,老師淵博的知識(shí),敏銳的思路和實(shí)事求是的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象,這將使得我終身受益,謹(jǐn)此向老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。其次，我要特別感謝蘭發(fā)平同學(xué)對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)，他為完成這篇論文提供了巨大的幫助。最后，再次對(duì)關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝。參考文獻(xiàn)[1] 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