单片机的云台控制设计

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1、河南机电高等专科学校《C51程序设计》大作业设计题目：单片机的云台控制设计班级：通技081学号：姓名：王尧文成绩：2010年11月1设计任务:本次设计是以单片机为控制器，设计一个云台控制系统，使云台按期望的方式运行。本次设计完成的任务：（1）设计单片机外围电路及步进电机驱动电路，驱动云台步进电机运行。（2）使用键盘输入控制云台步进电机。（3）PC使用RS485总线远距离控制云台步进电机。1.1单片机单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管它的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内部和外部总线系统。单片机是将

2、中央处理器，随机存储器，只读存储器，定时器芯片和I/O接口电路集成于一个芯片上的微控制器。单片机以其价格低廉，功耗小，工作可靠，可编程等优点，得到应用者的青睐。单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很多力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。单片机通过编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性。单片机所具有的特点：（1）高集成度，体积小，高可靠性（2）控制功能强（1）低电压，低功耗，便于生产便携式产品（2）易于扩展（3）优异的性价比目前单片机渗透到人们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领

3、域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。2电路原理图3系统流程整个云台控制系统分为初始化，键盘扫描，串口中断，延时程序和步进电机运转五部分。主函数通过调用各子程序来实现键盘扫描，串口中断程序的调用来实现步进电机的控制。本设计的系统主程图如图6-1所示，中断子程序流程图如图6-2所示。图6-1系统主

4、流程图图6-2中断子程序流程图3.1初始化模块所谓初始化就是在应用系统中，需要对软件进行初始化设置，以能够满足该系统的正常工作。在本系统中，如果没有初始化，则该系统无法正常工作。本系统中初始化程序包括两部分，一部分是定时器初始化，另一部分是串口初始化。而这些都是通过设置相应的特殊功能寄存器来实现的。本设计中定时器初始化包括定时/计数器选择、定时/技术器工作方式、计数器装初值、打开定时器；串口初始化包括串口工作方式设置、打开串口、开总中断。和定时/计数器有关的特殊功能寄存器有TOMD、TCON，和串口相关的特殊功能寄存器有SCON、PCON。前面已经介绍了特殊功能寄

5、存器，这里不再赘述。串口工作方式1的波特率由定时/计数器T1、T2的溢出速率和SMOD共同确定，计算公式为波特率=（/32）·(TI溢出率)，TI溢出率=fosc/{12×[256—（TH1）]},本系统波特率为9600bit/s，晶振频率为11.0592MHz，串口选择工作方式为1，所以初值等于0xfa。定时计数器的初始化编程步骤：（1）根据定时时间要求或计数要求计算初值；（2）工作方式控制字送TMOD;（3）送计数初值到THx和TLx寄存器中；（4）启动定时/计数器，即将TRx置位。3.2键盘模块综合考虑，本设计单片机I/O资源比较丰裕，所以采用了独立式键盘。

6、独立式键盘的每一个按钮直接控制单片机的P0相连接，当其中有一个按钮被按下时，PO口的相应位就被置为高电平，没有按下则为低电平。所以单片机只需要识别PO的值就可以做出相应的动作。3.3延时模块通过用C语言写一段循环程序，来占用CPU一段时间从而达到延时的目的。在该系统中，延时程序有至关重要的作用，一是作为普通的延时程序，而是产生步进电机的工作所需脉冲频率，延时的多少决定步进电机的转速，在本系统中，对步进电机的转速没有做过多要求，所以采用了for循环语句构成的比较简单的延时程序，如果对延时时间、步进电机转速有要求的系统中，则可以使用定时器定时，定时器的精度相当高。下面

7、是采用普通延时的程序源代码：voiddelay(uintz)//延时{uintx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}3.4串口中断模块在本系统中，单片机通过串口向单片机发送远距离控制信号，一旦PC机发送控制信号后，单片机接受到信息产生中断，通过中断服务程序去控制步进电机动作。由于串口中断具有优先级别高的特点，所以不需要担心键盘和串口信息发生冲突。3.5步进电机动作模块在本系统中，步进电机的运行方式选用的是单、双8拍运行方式，即按A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A或者相反顺序通电的。单片机的P2的低四位分别连接的是控

8、制云台竖直