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采用单片机的云台控制器监控设计方案

作者:时间:2012-06-29来源:网络收藏

0 引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/171215.htm

为核心场合能实现控制摄像机进行大范围、宽角度的移动,以使摄像机能够达到接近360°全景式摄像,且其在经济性、灵活性、扩展性和可维护性等方面都具有独特的优势。

1 系统总体结构

系统由以下几部分构成:①的核心,在软件的配合下实现对键盘所输入信息的识别,根据输入信息向中的步进电机发出指令,使其实现正/ 反转、速度控制、程序控制等功能,并将步进电机的转速通过数码管显示出来;②步进电机及驱动:负责系统在竖直和水平两个方向上的转动,是系统的执行部件;③键盘:外部信息的输入器件,是控制人员指挥云台系统工作的重要组成部分; ④显示器件:将步进电机的实时转速显示出来,以便控制人员根据转速来确定对云台的控制策略。

2 系统硬件

硬件电路按系统功能划分为步进电机及其驱动模块、及其外围电路、键盘及显示电路共三部分,系统硬件功能框图如图一所示。

2.1 步进电机控制及驱动模块的选择

驱动器接收到脉冲信号之后,驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,它的旋转是以固定的角度一步步运行的。可通过控制脉冲个数来控制角位移量,达到准确定位的目的;同时可通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,达到调速的目的。所选步进电机为两台混合式步进电机57BYG250C,具有两相/ 四相运行能力,四拍工作时步距角为1.8°,八拍为0.9°。步进电机驱动模块型号为HB202A,具备4/8 拍转换控制信号、脱机(FREE)控制信号、输入信号光电隔离等功能。设计中增加了一个脱机控制键,在出现故障或调试时将两台电机置于脱机状态,可手工调节步进电机。脱机控制键直接与单片机INT0 相接,设INT0 为最高优先级,以便在故障时能迅速实现脱机控制。由于不经过8279 而直接接在单片机上,则必须设置键盘去抖动电路,以免使单片机产生误操作。

2.2 键盘及显示电路设计

键盘及显示电路INTEL8279 来实现。键盘N键循回方式,显示为8 位左端送入。8279 外接2*8 键盘和八位显示器,采用编码扫描方式。8279 的IRQ 和单片机的INT1相接,只要有键按下,就会申请中断。当单片机外接12M 晶振时,ALE 为2M,而其与CLK 相连,所以其分频命令字为34H。通过8279 所扩展的按键共16 个,8 个负责两个方向上的步进电机的正反转,8 个是功能键,分别负责步进电机的加减速、程序控制、步进电机的限位开关。

3 系统软件设计

系统的软件主要由初始化程序、键盘程序、速度控制程序、转速检测及显示程序组成。除初始化程序外,其余程序均采用中断工作方式,提高了CPU 的利用率。

3.1 系统初始化程序设计

先对单片机各中断源进行初始化,使用五个中断源:INT0、INT1、T0、T1、T2,INT0、T0、T1 为高优先级,INT1、T2 为低优先级。INT0 申请中断,则程序立即使步进电机进入脱机控制程序,步进电机不再受单片机的控制,且是电平触发,单片机始终执行脱机程序,直至外部触发信号由操作人员手工撤销,系统才恢复正常工作。后设置T0、T1、T2 的工作方式,并写入计数处置,开启这几个中断源的允许位,打开CPU 中断。

3.2 键盘程序的设计

键盘键按下后产生中断申请,单片机响应中断后,开始执行中断程序。从8279 内部将产生的键值读出,并根据键值来执行相应的程序。CPU 接收到该信息后,并不立即动作。为保证步进电机速度控制的稳定性,先保存该键值所对应的命令,在T0/T1 到达所设定的计数值之后,按一定的速度需要输出脉冲时,再将该信息送至步进电机。


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