《基于atmega128的电动云台控制器设计.》

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1、万方数据第30卷第6期电力自动化设备V01．30No．6@2010年6月ElectricPowerAutomationEquipmentJun．2010基于ATMEGAl28的电动云台控制器设计王德义1，陈娟1，孙德辉2(1．北京航空航天大学自动化学院，北京100191；2．北方工业大学机电工程学院，北京100041)摘要：对电动云台控制器进行了分析，以ATMEGAl28L为核心。设计了一种多功能电动云台控制器。从控制系统方案、软硬件设计、可靠性设计以及功能实现4个方面．阐述了基于ATMEGAl28L单片机的电动云台控制器。控制器采用实时开环控制实现

2、对电动云台视频监控设备的控制。提出了提高通信可靠性和芯片工作可靠性以及掉电保护等措施．从而保证系统工作可靠性。关键词：ATMEGA单片机；电动云台；控制器设计；可靠性设计；视频监控；数据共享中图分类号：TP277文献标识码：B文章编号：1006—6047(2010)06—0140—030引言图像监控系统已广泛应用于银行、交通等场合⋯。云台与镜头控制是整个闭路监视系统一个重要组成部分．云台接收来自系统控制台发出的控制命令．解释后控制云台进行上、下、左、右4个方向的动作并对镜头进行变焦、聚焦、光圈的控制，控制系统的要求是动作运行准确、可靠。控制系统设计好

3、坏直接影响到整个闭路监视系统的可靠性与可操作性等关键指标。是整个闭路监视系统设计中的重中之重[2]。由于目前国内采用的云台镜头大多直接进口．有关这方面的文献报道较少．本课题以北京市现场总线重点实验室为依托．设计一种功能齐全的电动云台的控制器．着重介绍云台控制与电动镜头控制硬件电路的设计。云台与镜头解码控制系统主要由通信电路[3】、云台控制电路和镜头控制电路组成．并采用AVR单片机实现准确控制。云台控制系统主要实现2大功能[1-2】：一是控制摄像机上、下、左、右4个方向的运动以控制摄像方向；二是控制摄像机进行变焦、聚焦、光圈调整等动作以保证获得清晰的图

4、像。1电动云台控制系统方案电动云台控制方案的设计以自动控制原理、单片机、数字模拟电子技术、自动检测、串行通信、分布式系统[4]等理论为指导．以设计电动云台控制器的软、硬件系统为重点．以实现较好的控制效果、满足更多场合需求为目标。基于控制系统功能的设计要求，完成电动云台控制器的设计和调试工作。系统开发设计流程如图l所示。控制系统采用ATMEGAl28L作为控制器，用串行通信实现控制键盘、上位机与单片机数据交换，用双ElRAM实现双控制单元的数据交换。榷硬件设计与实现软件设计与实现图1电动云台控制系统开发流程Fig．1Flowchartofcontrol

5、systemdevelopmentforelectricFIE软硬件联合调试与功能实现1．1电动云台控制系统控制器的选择一直以来．MCS一51系列单片机在数据采集和工业控制得到了广泛应用。随着控制要求不断提高．MCS一51单片机越来越不能满足控制要求。近年来．ATMEL公司推出了AVR单片机．它与MCS一51系列单片机相比有更快的运算速度和更强大的功能．更适合于工业控制．因而AVR单片机应用得越来越普遍[51。AVR单片机整体性能可以满足电动云台的控制要求．考虑到系统I／O的需求量较多。所以采用ATMEGA128L①。1．2通信方案设计通信分为3个部

6、分：智能键盘与AVRl单片机间控制命令通信：双AVR间的数据传输通信；上位机与AVR2的串行通信实时控制命令通信。为了满足监控设备的多点操作能力．以及中远程操作能力。实现与AVRl单片机间控制命令通信．采用RS一485通信协议。在高速数据采集和处理系统中．随着采样数据量的增大及信息处理任务的增加．对数据传送的要收稿日期：2009—12—16；修回日期：2010—01—26①ATMEGAL公司产品数据手册(中文)．Atmegal28，2003一懒憎陀懈恫慌一冈愀剧一硬件电路板设计网俐圉园国司俐斟刭万方数据第6期王德义．等：基于ATMECAl28的电动云

7、台控制器设计@求也越来越高．利用高性能双口RAM能够方便地构成各种下作方式的高速数据传送接口．不管是在并行处理网络中的数据共享．还是在流水方式中的高速数据传送中．高性能双口RAM都发挥着重要作用。实现双CPU间高速的数据交换16]。本文中采用双口RAM实现AVRl与AVR2的数据共享．同时较好地保证各部分通信独立进行．互相不受影响。上位机与AVR2的串行通信采用RS一232。其有效通信距离是15m．能够满足上位机与AVR2的通信要求。2控制系统硬件设计电动云台控制系统的设计如图2所示。硬件设计主要由最小系统及其外围的功能硬件电路组成．如：电源电路、C

8、PLD译码电路、E2pROM外部存储器扩展电路、步进电机驱动电路、采样电路、双口RAM数据共享电路[7]、R