基于avr单片机的云台控制系统设计与实现

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1、基于AVR单片机的云台控制系统设计与实现　　摘要：为了满足监控系统中云台高速度以及高精度的要求，利用AVR单片机设计云台控制系统，并给出系统总体方案。根据云台的功能需求，构建以单片机ATmega128为核心的硬件系统，设计系统的软件程序，并通过RS485总线实现串口与PC机通信，控制云台的上下和垂直运动。通过对整个系统的研究发现，其达到了预期的要求，具有良好的运行效果。　　关键词：AVR单片机；云台控制；串行通信；ATmega128　　中图分类号：TN41?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2016）13?0

2、160?03　　Abstract：InordertosatisfytherequirementsofPTZ（pantiltzoom）highspeedandhighprecisioninmonitoringsystem，thePTZcontrolsystemwasdesignedwithAVRmicrocontroller，andtheoverallsystemschemewasgiven.AccordingtothefunctiondemandofPTZ，thehardwaresystemtakingATmega128a

3、sthecorewasconstructed，thesystemsoftwareprogramwasdesigned，andthecommunicationbetweenserialportandPCwasrealizedthroughRS485bustocontrolthehorizontalmovementandverticalmovementofPTZ.Thestudyofthewholesystemfoundthatthesystemcanachievetheexpectedrequirements，andhasg

4、oodoperatingresults.8　　Keywords：AVRmicrocontroller；PTZcontrol；serialcommunication；ATmega128　　0引言　　随着时代的发展，人们的生活水平逐渐提高，对生活的安全性要求也越来越高。视频监控系统很好地满足了人们的需求，能够有效监控不同情况的发生，提高生产和生活的安全系数。监控系统一般由前端信息采取、传输以及控制三部分组成，其中云台系统控制着摄像机不同方位的运动，是监控系统的核心部分。　　云台系统是摄像机和支撑物的中间部分，能够通过自身的运动

5、控制镜头水平和垂直运动，这就扩大了监控系统的范围，提高其使用价值。传统的云台控制主要是人工操作的，这样对监控人员和地理位置就有很大限制，存在一些监控的死角。因此，远程自动控制的云台逐渐成为监控的新趋势。自动的云台控制系统能够根据控制器发出的信号来定位和监控不同的区域，实现大范围的扫描，提高监控设备的自动化管理。　　目前市场上的云台系统能够实现：水平方向的360°无限制旋转；0°～90°的垂直方向滑动；180°的自动翻转；能够记忆多个预置位和轨迹；能够实现用户设定的不同速度和不同角度的监视。　　综合上面的性能，本文提出了一种

6、基于AVR单片机的云台控制系统方案，以单片机ATmega128为核心设计了硬件系统，并完成了软件系统编程。经过研究发现，其稳定性强、可靠性高，达到了设计的要求。　　1总体方案设计8　　云台控制系统的主要功能是扩大摄像机的监控范围和控制镜头的参数，其系统的组成框图如图1所示。整个云台控制系统利用计算机和解码器进行通信，在服务器和解码器之间是通过RS485串口连接的。所谓的解码器就是接收计算机的控制命令，对编码进行解析，驱动摄像机和云台的转动。客户机与服务器通过Internet连接，在客户端根据功能的要求编写代码，运行TCP/

7、IP协议发送到服务器上。　　从功能上讲，主要分为两大模块，分别是镜头模块和运动模块。其中镜头模块主要控制镜头的参数，运动模块主要进行上下、左右动作控制以及预置位的控制。另外，还有电源模块为其他模块提供电源，云台系统功能图如图2所示。　　2系统硬件设计　　云台控制的硬件设计主要由主控制器设计、驱动电路设计、通信电路设计、电源电路设计等组成。　　2.1主控制器设计　　ATmega128型单片机是由ATMEL公司研发的，具有先进的RISC结构，低功耗的8位处理器，拥有133条指令。在线编程FLASH存储器可达到128KB，4KB

8、的E2PROM存储区，可扩展的外部存储空间达到64KB。它共有64个引脚，53个可以编程的输入和输出接口线，其中XTAL1，XTAL2是晶振接入引脚，AREF是A/D转换器的参考电源，PEN是串行下载的编程使能信号。　　2.2驱动电路设计8　　为了实现云台控制系统性能，并且综合考虑了功能、结构、体积等因