李建：基于单片机的云台控制系统设计
ABSTRACT
This paper design a Yuntai control system using AT89C52 MCU based on analysis of the Yuntai of the structure and it's control requirements. And the same time realize communication of computer through serial communication of RS-485 bus. MCU control module, keyboard module, motor driver module and remote control module comprise the control system. And complete the corresponding software design, testing and simulation.
Key word: AT89C52; Yuntai control; Stepper motor; Simulation ;Serial
communication
目 录
摘 要........................................................................................... 错误！未定义书签。 ABSTRACT ................................................................................................................... I 第1章 引言................................................................................................................. 1
1.1 云台................................................................................................................. 1 1.2 单片机............................................................................................................. 1 1.3 本设计完成的任务......................................................................................... 2 第2章 云台................................................................................................................. 3
2.1 云台概述......................................................................................................... 3
2.1.1 云台内部结构....................................................................................... 3 2.1.2云台的性能指标.................................................................................... 3 2.1.3云台电机................................................................................................ 5 2.2 步进电机......................................................................................................... 6
2.2.1步进电机的工作原理............................................................................ 6 2.2.2 步进电机主要技术指标....................................................................... 8 第3章 总体方案....................................................................................................... 10
3.1云台控制系统简析........................................................................................ 10 3.2控制系统实现................................................................................................ 10
第4章 系统硬件设计............................................................................................... 12
4.1 AT89C52单片机简介 ................................................................................... 12
4.1.1 AT89C52 .............................................................................................. 12 4.1.2 AT89C52各引脚功能 ......................................................................... 13 4.1.3 AT89C52串口通信 ............................................................................. 15 4.1.4 AT89C52中断系统 ............................................................................. 16 4.2 单片机系统................................................................................................... 18
4.2.1 复位电路............................................................................................. 18 4.2.2 时钟电路............................................................................................. 18 4.2.3 电源电路............................................................................................. 19 4.3 ULN2003A驱动电路 ................................................................................... 19 4.4 RS485总线设计 ......................................................................................... 21
4.4.1 RS-232/RS-485电平转换电路 .......................................................... 21 4.4.2 RS-485终端单片机接口电路 ............................................................ 22 4.5 键盘............................................................................................................... 23 第5章 软件基础....................................................................................................... 25
5.1 C语言简介 .................................................................................................... 25 5.2 Keil 编译器 ................................................................................................... 25
5.2.1 Keil 8051 C编译器简介 ..................................................................... 25 5.2.2 如何使用Keil软件开发 .................................................................... 26 5.3 Proteus仿真软件........................................................................................... 31 5.4 MSComm控件 .............................................................................................. 37
5.4.1 基于VC的MSComm控件串口编程基本步骤 .............................. 38 5.4.2 MSComm控件属性 ............................................................................ 38 5.5 Visual C++软件 ............................................................................................. 38 第6章 系统软件设计............................................................................................... 42
6.1 系统流程....................................................................................................... 42 6.2 初始化模块................................................................................................... 43 6.3 键盘模块....................................................................................................... 44 6.4 延时模块....................................................................................................... 44 6.5 串口中断模块............................................................................................... 44 6.6 步进电机动作模块....................................................................................... 45 第7章 系统调试与运行........................................................................................... 46
7.1 虚拟串口....................................................................................................... 46 7.2 Keil软件程序编译 ........................................................................................ 46 7.3 Proteus仿真................................................................................................... 47 第8章 结束语........................................................................................................... 49 致谢............................................................................................................................. 50 参考文献..................................................................................................................... 51 附录一 单片机程序源代码....................................................................................... 53
李建：基于单片机的云台控制系统设计
附录二 上位机源程序............................................................................................... 58 附录三 单片机云台控制系统电路原理图............................................................... 60
李建：基于单片机的云台控制系统设计
第1章 引言
1.1 云台
安全监控是随着人们生活生产需求应运而生的一项安全技术，安防系统由前端、传输、信息处理/控制/显示/通信三大单元组成。云台系统作为前端转动控制部件，在整个系统中起到非常重要的作用。
摄像机云台是一种安装在摄像机支撑物上的工作平台，用于摄像机与支撑物之间的连接，同时它具有水平和垂直运动的功能，在云台水平、垂直运动的同时，它也带动摄像机做相同的运动，这样就可以通过控制云台的运动来控制摄像机的运动，它与摄像机配套使用能达到扩大监视范围的目的，提高了摄像机的使用价值。云台分为固定云台和电动云台，固定云台适用于监视范围不大的情况，在固定云台上安装好摄像机后可调整摄像机的水平和俯仰的角度，达到最好的工作姿态后只要锁定调整机构就可以了。电动云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围。目前这两类云台广泛应用于各种场所，固定云台适用于小范围的监视；电动云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围。电动云台是由两台执行电动机来实现，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。在控制信号的作用下，云台上的摄像机既可自动扫描监视区域，也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。步进电机作为云台的转动器件，它的工作可靠性直接影响了云台的质量。
目前国内外的云天控制技术系统已经相当的成熟，它给人们的生产生活带来了极大的便利，为人们的生命财产安全提供了相当大的保障。云台系统已经运用到了生活的几乎每一个场所，当需要对某个地方进行实时监控时，就可以很方便的运用其代替人力，很大程度上降低了人力资源，并且还可以根据需要进行远程监控，这一点在生活中是及其有利的，它很大程度上节约了时间。目前市面上所生产的云台控制器，大都采用一体化设计，这种设计方法具有密封性能好、集成度高便于安装等优点。
1.2 单片机
单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管它的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、
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