基于msp430单片机的云台控制系统设计与实现

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1、基于MSP430单片机的云台控制系统设计与实现DesignandImplementationofPan-tiltControlSystemBasedonMSP430MCU吴益飞李胜蔡骅Wu,YifeiLi,ShengCai,Hua（南京理工大学自动化学院，江苏南京210094）摘要：为了满足当前监控领域中对高速、高精度球形摄像机的大量需求，提出了基于MSP430单片机及两相步进电机细分驱动芯片A3977的球形摄像机云台控制系统实现方案，并详细阐述了系统组成结构、软硬件设计。实践结果表明该系统具有调速范围宽、定位精度高、成本低及可靠性

2、好等优点，具有良好的市场应用前景。关键词：MSP430单片机；云台控制；步进电机中图分类号：TP273文献标识码：AAbstract:Inordertosatisfythegreatdemandsofhighspeedandhighprecisiondomecamerasinmonitoringsystems,thedesignandimplementationofthedomecamerapan-tiltcontrolsystemisintroduced,whichisbasedontheMSP430MCUandA3977.Mea

3、nwhile,thesoftwareandhardwaredesignispresentedindetail.Theresultsshowthatthissystemhasmanyadvantages,suchashighspeed,highprecision,lowcostandstable.Soitwillhavethegoodmarketapplicationprospect.Keywords:MSP430MCU;Pan-tiltControl;StepperMotor1引言图像监控系统目前已广泛应用于银行、交通、商场、学校、

4、智能小区等场合，它进一步提高了人们生产、生活的安全系数。为了实现灵活、高效的全方位监控，高速、高精度球形摄像机成为市场需求的一个热点，而云台控制系统对其性能的实现起着关键作用。云台控制系统主要包括两大功能：控制摄像机在上、下、左、右四个方向进行运动以达到控制摄像方向的目的；控制摄像机进行变焦、聚焦、光圈调整等动作以保证图像画面的清晰。目前市场上已存在少量这样的球形摄像机，但很大一部分来自国外或者台湾地区，致使其价格相对昂贵，影响了广大用户的采购欲望。因此开发价格相对低廉并具备高速、高精度特性的云台控制系统将拥有良好的市场应用前景。°

5、根据目前市场需求，高性能云台控制系统一般应具备如下功能：（1）能完成水平360°°无限位连续旋转，转速最高可达240/s；（2）能完成0～90垂直方向平滑运动；（3）能完成°180自动翻转；（4）可以记忆多达60个预置位、多条轨迹（每条轨迹最多可包含16个预置位）；（5）能在由用户设定的任意两点之间进行低、中、高速水平和俯仰线扫。为了实现上述功能并基于性价比考虑，提出了由TI公司MSP430F149、MSP430F123单片机及Allegro公司高性能细分驱动芯片A3977作为核心单元的系统实现方案。2系统总体设计系统总体组成框图如

6、图1所示，为保证控制的实时性及准确性，采用了主、从单片机控制方案，其中主单片机主要负责实时接收来自于外部专用球形摄像机控制键盘发出的控制指令并进行指令解释，若是控制云台运动的指令，则由主单片机将此指令转发给从单片机，由从单片机完成对云台水平及俯仰两轴的控制；若是控制摄像机的指令，则由主单片机直接加以控制以实现摄像机进行变焦、聚焦及光圈调整等动作。从单片机功能相对简单，主要完成对两轴步进电机速度及位置的控制并记录当前两轴位置信息。同时，为便于球形摄像机组成RS485网络，系统中设计了球形摄像机地址选择器，最多可设定255个地址；为支持

7、多个键盘通信协议，设计了协议选择器，最多支持16种协议。另外，为了保证用户通过键盘设定的预置位、轨迹、水平和俯仰线扫等数据在系统断电后不丢失，设计了存储器。1存储器水平光电开关步进电机驱动器1水平电机俯仰光电开关主单片机从单片机步进电机驱动器2俯仰电机地址、协议选择器RS485键盘摄像机图1系统组成框图3系统硬件设计及实现3.1MCU和存储器本系统所用单片机均为TI公司MSP430系列，其具有体积小、速度快、处理能力强及功耗低等优点，而且品种繁多。针对系统特点及性价比考虑，选用了具备丰富外围功能模块的MSP430F149作为主单片机

8、。该MCU具备60KBFlash，2KBRAM，多个16位定时器，两个通用串行同步/异步收发器USART0与USART1等功能模块。从单片机选用了功能模块相对少一些且价格低的单片机MSP430F123，其具备8KB+256BFlash