二维云台结构设计与运动仿真毕业设计
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2系统硬件设计2
2.1稳压模块2
2.2驱动模块2
2.3键盘模块3
2.4显示模块6
2.5控制模块7
3系统软件设计9
3.1手动控制模式9
3.2自动控制模式10
3.3程序总流程图11
3.4主函数程序11
4仿真13
4.1Proteus仿真软件13
4.2MSConun控件18
4.2.1基于VC的MSConun控件串口编程基本步骤19
图1.1整体框图
中北大学2014届毕业设计说明书主控芯片为AT89S52,采用4x4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休工作屯压，我们使用了直流5V和直 流12Vo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。
目前国内外的云天控制技术系统己经相当的成熟，它给人们的生产生活带來了 极大的便利，为人们的生命财产安全提供了相当大的保障。云台系统己经运用到了 生活的儿乎每一个场所，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。
4.3Visual C卄软件19
5系统软件设计23
系统流程23
5.2化模块24
5.3键盘模块25
5.4时模块25
5.5串口中断模块25
5.6步进电机动作模块26
6统调试与运行27
6.1串口27
6.2软件程序编译27
6.3pioteus仿真28
7结束30
参考文献31
致谢35
1
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。
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。
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，釆用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。
This we will design a PTZ contiol device based on AT89S52 miciocontrolleL The appliance can automatically or manually moved up and down and honzontal rotation. When the angle 01 height exceeds a piedeteniuiied limit position, head stop and sound and light alarm, and automatically track on a range of light sources, for accurate positioning when you exceed a preset range, auto alarm・Tluough the keyboaid pressed key realization of automatic and manual contiol for paii/tilt switch, LM297 and LM298 uitegrated chip dnvmg steppmg motor, use L7805CV and L7812CV clups as a tluee-Temunal integrated lmear regulated・
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。
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來实现，电动机接受來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。
Key words: PaiVtilt control , AT89S52 microcontioller and LCD flat panel screens,
Stepper motor, Positioning
1绪论1
1.1系统设计目的1
1.2系统设计思想2
1.3系统设计方案错误!未定义书签。
1.4创新性、实用性、可行性1
PTZ is divided into fixed dome and electric cloud, fixed dome apply for monitormg small, fixed cloud platform installed cameras after a good level and pitch angle of the camera can be adjusted, to achieve the best attitude adjustment as long as the lock after agencies workmg on it. Electric head scan momtor applies to a wide range, it can expand the camera^ monitor range・Cunently these two types of cloud platform widely used m various places, fixed dome apply to small-scale momtoimg; electrical head scan monitof applies to a wide range, it can expand the cameia^ momtor range・Electiic head is miplemented by the two force motoi; motor accepts signals fiom the controller to inn precise positioning. Under the action of contiol signals, cloud on the camera can automatically scan monitonng area, also available at the control centre duty officer manipulated by trackmg and momtoring of objects. As head of steppmg motor rotation device, reliability of its work dnectlv affects the quality of paii/tilt・
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、光圈和变借等，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。
1.3系统设计方案
131系统设计方案的提出
木设计是基于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，系统可分为四人部分，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：
毕业设计说明书
二维云台结构设计与运动仿真
学号：
软件学院
软件工程
郭维峰，张保成
2014年6月
二维云台结构设计与运动仿真
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。
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來控制摄像机的运 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。
关键词：云台控制，AT89S52单片机，LCD液晶屏，步进电机，定位
Design and motion simulation of two-dimensional platform stmctiire
Abstract
Sununaiy security momtoimg is as people live production needs have emerged as a security teclmology, secuiitv system consists of a fiont-end lnfbnnation piocessuig/display/control/conuiiunicatioiis. transmission, composed of tliiee units. PaiVTilt systems as a fiont end tiinuiig control part, played an miportant role tluoughout the system・
2.1稳压模块2
2.2驱动模块2
2.3键盘模块3
2.4显示模块6
2.5控制模块7
3系统软件设计9
3.1手动控制模式9
3.2自动控制模式10
3.3程序总流程图11
3.4主函数程序11
4仿真13
4.1Proteus仿真软件13
4.2MSConun控件18
4.2.1基于VC的MSConun控件串口编程基本步骤19
图1.1整体框图
中北大学2014届毕业设计说明书主控芯片为AT89S52,采用4x4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休工作屯压，我们使用了直流5V和直 流12Vo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。
目前国内外的云天控制技术系统己经相当的成熟，它给人们的生产生活带來了 极大的便利，为人们的生命财产安全提供了相当大的保障。云台系统己经运用到了 生活的儿乎每一个场所，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。
4.3Visual C卄软件19
5系统软件设计23
系统流程23
5.2化模块24
5.3键盘模块25
5.4时模块25
5.5串口中断模块25
5.6步进电机动作模块26
6统调试与运行27
6.1串口27
6.2软件程序编译27
6.3pioteus仿真28
7结束30
参考文献31
致谢35
1
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。
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。
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，釆用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。
This we will design a PTZ contiol device based on AT89S52 miciocontrolleL The appliance can automatically or manually moved up and down and honzontal rotation. When the angle 01 height exceeds a piedeteniuiied limit position, head stop and sound and light alarm, and automatically track on a range of light sources, for accurate positioning when you exceed a preset range, auto alarm・Tluough the keyboaid pressed key realization of automatic and manual contiol for paii/tilt switch, LM297 and LM298 uitegrated chip dnvmg steppmg motor, use L7805CV and L7812CV clups as a tluee-Temunal integrated lmear regulated・
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。
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來实现，电动机接受來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。
Key words: PaiVtilt control , AT89S52 microcontioller and LCD flat panel screens,
Stepper motor, Positioning
1绪论1
1.1系统设计目的1
1.2系统设计思想2
1.3系统设计方案错误!未定义书签。
1.4创新性、实用性、可行性1
PTZ is divided into fixed dome and electric cloud, fixed dome apply for monitormg small, fixed cloud platform installed cameras after a good level and pitch angle of the camera can be adjusted, to achieve the best attitude adjustment as long as the lock after agencies workmg on it. Electric head scan momtor applies to a wide range, it can expand the camera^ monitor range・Cunently these two types of cloud platform widely used m various places, fixed dome apply to small-scale momtoimg; electrical head scan monitof applies to a wide range, it can expand the cameia^ momtor range・Electiic head is miplemented by the two force motoi; motor accepts signals fiom the controller to inn precise positioning. Under the action of contiol signals, cloud on the camera can automatically scan monitonng area, also available at the control centre duty officer manipulated by trackmg and momtoring of objects. As head of steppmg motor rotation device, reliability of its work dnectlv affects the quality of paii/tilt・
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、光圈和变借等，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。
1.3系统设计方案
131系统设计方案的提出
木设计是基于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，系统可分为四人部分，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：
毕业设计说明书
二维云台结构设计与运动仿真
学号：
软件学院
软件工程
郭维峰，张保成
2014年6月
二维云台结构设计与运动仿真
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。
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來控制摄像机的运 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。
关键词：云台控制，AT89S52单片机，LCD液晶屏，步进电机，定位
Design and motion simulation of two-dimensional platform stmctiire
Abstract
Sununaiy security momtoimg is as people live production needs have emerged as a security teclmology, secuiitv system consists of a fiont-end lnfbnnation piocessuig/display/control/conuiiunicatioiis. transmission, composed of tliiee units. PaiVTilt systems as a fiont end tiinuiig control part, played an miportant role tluoughout the system・