中北大学二维云台结构设计与运动仿真Word文档格式.docx

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软件学院

姓名：

软件工程

学院：

郭维峰，张保成

专业：

指导教师：

2014年6月

摘要

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。

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。

此次我们设计的是一个基于AT89S52单片机的云台控制装置。

本装置能自动或手动的进行上下移动和水平转动。

当角度或高度超过预先设定的限位时，云台停止转动并进行声光报警，并且能自动的对某一范围内的光源进行跟踪，实现准确的定位，当超过预设范围时，自动报警。

其中通过键盘按键实现云台自动和手动控制的切换，用LM297和LM298集成芯片驱动步进电机，采用L7805CV和L7812CV芯片作为三端集成线性稳压电源，用LCD液晶显示屏精确的显示云台当前的位置。

关键词：

云台控制，AT89S52单片机，LCD液晶屏，步进电机，定位

Designandmotionsimulationoftwo-dimensionalplatformstructure

Abstract

Summarysecuritymonitoringisaspeopleliveproductionneedshaveemergedasasecuritytechnology,securitysystemconsistsofafront-endinformationprocessing/display/control/communications,transmission,composedofthreeunits.Pan/Tiltsystemsasafrontendturningcontrolpart,playedanimportantrolethroughoutthesystem.

PTZisdividedintofixeddomeandelectriccloud,fixeddomeapplyformonitoringsmall,fixedcloudplatforminstalledcamerasafteragoodlevelandpitchangleofthecameracanbeadjusted,toachievethebestattitudeadjustmentaslongasthelockafteragenciesworkingonit.Electricheadscanmonitorappliestoawiderange,itcanexpandthecamera'

smonitorrange.Currentlythesetwotypesofcloudplatformwidelyusedinvariousplaces,fixeddomeapplytosmall-scalemonitoring;

electricalheadscanmonitorappliestoawiderange,itcanexpandthecamera'

smonitorrange.Electricheadisimplementedbythetwoforcemotor,motoracceptssignalsfromthecontrollertorunprecisepositioning.Undertheactionofcontrolsignals,cloudonthecameracanautomaticallyscanmonitoringarea,alsoavailableatthecontrolcentredutyofficermanipulatedbytrackingandmonitoringofobjects.Asheadofsteppingmotorrotationdevice,reliabilityofitsworkdirectlyaffectsthequalityofpan/tilt.

ThiswewilldesignaPTZcontroldevicebasedonAT89S52microcontroller.Theappliancecanautomaticallyormanuallymovedupanddownandhorizontalrotation.Whentheangleorheightexceedsapredeterminedlimitposition,headstopandsoundandlightalarm,andautomaticallytrackonarangeoflightsources,foraccuratepositioningwhenyouexceedapresetrange,autoalarm.Throughthekeyboardpressedkeyrealizationofautomaticandmanualcontrolforpan/tiltswitch,LM297andLM298integratedchipdrivingsteppingmotor,useL7805CVandL7812CVchipsasathree-Terminalintegratedlinearregulated.

Keywords:

Pan/tiltcontrol，AT89S52microcontrollerandLCDflatpanelscreens，Steppermotor，Positioning

1绪论

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。

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。

1.1系统设计目的

在实时监控、在线直播、公安、教育等许多领域都需要用到计算机控制云台动作及摄像机镜头的焦距、景深、光圈。

云台是一种设备，专门用于监控时调整摄像头位置。

摄像头安装于云台之上，通过开关电源，就可实现摄像头在垂直方向进行俯仰运动、水平方向进行摆动，从而调整监视位置。

云台镜头控制系统除了控制摄像头的俯仰和水平运动控制外，通常还要控制电子镜头（安装于摄像头前端、电机控制的光学镜头）的聚焦、光圈和变倍等，以便调整视野范围和清晰度。

能够很好的进行实时监控和精确定位。

本次设计注重对单片机工作原理以及键盘控制及显示原理的理解和应用，以便今后自己在单片机领域的学习和开发打下基础，提高自己的动手能力和设计能力，培养创新能力，丰富自己的理论知识，做到理论和实践相结合。

本次设计的重要意义还在于对单片机的内部结构和工作状态做更进一步的了解，同时还对单片机的接口技术，中断技术，存储方式和控制方式作更深层次的了解。

此次设计更进一步了解基本电路的设计流程，提高自己的设计理念，丰富自己的理论知识，巩固所学知识，使自己的动手动脑能力有更进一步提高，为自己今后的学习和工作打好基础，为自己的专业技能打好基础。

1.2系统设计思想

本次所设计的云台控制系统，在一定范围内，能完成垂直方向的移动和水平方向的转动，从而达到对目标的实时跟踪和精确定位。

本设计中我们用at89s52单片机进行控制，通过键盘可以实现手动云台控制，使其做垂直方向的上下移动60cm和水平方向的左右转动60度；

通过按键实现云台自动和手动控制的切换，当切换到自动档时，能使云台自动跟踪某一可见光源（40W灯泡），用步进电机进行调速。

根据设计的思想，所画的系统总体框图如下所示：

图1.1整体框图

主控芯片为AT89S52，采用4×

4键盘，其上不同的按键代表不同的功能；

采用红外进行光源检测，采用LCD液晶显示屏进行显示，用LM297和LM298集成芯片驱动步进电机，采用L7805CV和L7812CV芯片作为三端集成线性稳压电源。

该云台有两个电机（一大一小），分别负责云台的上下和左右方向的转动。

其工作电压的不同也决定了该云台的整体工作电压，我们使用了直流5V和直流12V。

当进行上、下动作时，大的电机转动，经滑轮带动云台垂直动作；

当进行左、右动作时，小电机转动直接带动云台底部滑轮转动。

1.3系统设计方案

1.3.1系统设计方案的提出

本设计是基于AT89S52单片机的键盘控制及显示电路设计，从系统的设计功能上看，系统可分为四大部分，即数字显示部分、控制移动或转动部分、电源部分和电机驱动部分，对于每一个部分都有不同的设计方案，起初我们组拟订了下面两种方案：

1数字显示部分

（1）采用LED数码管显示，利用多个数码管来显示数字。

（2）LCD液晶屏显示。

2控制移动或转动部分

（1）用按键控制动作。

（2）用4*4键盘控制动作。

3电源部分：

（1）购买开关电源。

（2）自制电源

4电