基于单片机控制的二自由度云台制造技术

本发明专利技术公开了一种基于单片机控制的二自由度云台，包括二自由度云台体，还包括控制模块、光电转换模块、AD转换模块、驱动模块、键盘模块、指示灯以及与二自由度云台体的X轴连接的步进电机一、与二自由度云台体的Y轴连接的步进电机二。本发明专利技术能够实现自动控制和手动控制，使云台在接收到手动控制的执行命令后，手动显示灯变亮，准确完成向上下转动、向右左转动等功能，当切换到自动控制模式时，自动指示灯点亮，利用光电转换模块采集到的光信号对云台进行控制，实现云台自动追踪的目的。因此，本发明专利技术能被灵活控制并按期望方式运行，可以代替人力来支撑摄影机和调节摄影机角度，不仅扩大了拍摄的范围还提高了拍摄的速度和准确度。

Two degree of freedom pan tilt based on single chip microcomputer control

The invention discloses a two DOF platform based on MCU control, including two degrees of freedom cloud platform, including control module, photoelectric conversion module, AD conversion module, driver module, keyboard module, indicator light and cloud platform with two degrees of freedom X shaft connected with the stepper motor and connected with the two the cloud platform DOF Y axis stepper motor two. The invention can realize the automatic control and manual control, the manual control commands to the platform after receiving the manual display lights brighten, accurately complete the rotation, rotation and other functions on the left to the right, when the switch to automatic control mode, automatic indicator lights, the light electricity conversion module to the optical signal acquisition to control the PTZ PTZ automatic tracking purpose. Therefore, the invention can be flexibly controlled and operated in a desired manner, and can replace the manpower to support the camera and adjust the angle of the camera, not only enlarging the shooting range, but also improving the shooting speed and accuracy.

【技术实现步骤摘要】
基于单片机控制的二自由度云台
本专利技术涉及摄影器材领域，特别涉及一种基于单片机控制的二自由度云台。
技术介绍
云台主要用于监控与摄影，安全监控是随着人们生活生产需求应运而生的一项安全技术，安防系统由前端、传输、信息处理/控制/显示/通信三大单元组成。云台系统作为支架部分，在整个系统中发挥了非常重要的作用。随着我国影视业的飞速发展，促使对摄影器材的要求更加多样，尤其是拍摄时常用来支撑摄影机的支架(云台)。传统的云台一般靠人为手动的操作，费时费力又不精确，因此对传统云台的改造和升级已经势在必行。因此，如何灵活方便自动的通过手动和自动的方式控制云台，从而达到灵活的控制摄像机的目的，使得云台功能可以按照运动要求、工作电压、承载重量、安装方式、使用环境等分类，是技术人员需要研究的一个课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种基于单片机控制的二自由度云台，不但可以手动控制云台，还可以通过不同方向的光照强度来自动控制云台的转动方向。本专利技术的技术方案是：基于单片机控制的二自由度云台，包括二自由度云台体，还包括控制模块、光电转换模块、AD转换模块、驱动模块、键盘模块、指示灯以及与二自由度云台体的X轴连接的步进电机一、与二自由度云台体的Y轴连接的步进电机二；所述光电转换模块用于采集光信号，包括多个面向不同光照方向的用于检测光照强度的光敏电阻，各光敏电阻分别将各自所采集的光信号转换为电信号并发送给所述AD转换模块；所述AD转换模块用于接收所述光电转换模发送来的电信号，将该电信号转换成控制模块可识别的数字信号，并将该数字信号发送给控制模块；所述键盘模块用于接收手动控制(即使用手进行操控的向上、向下、向左以及向右转的动作)以及自动控制操作指令，并将操作指令发送给控制模块；所述控制模块用于接收所述AD转换模块发送来的数字信号，并对数字信号进行处理，根据所接收到的数字信号向驱动模块发送受各个光敏电阻的接收光强度控制的驱动方位角信号，以调整与步进电机一连接X轴以及与步进电机二连接的Y轴的转动，从而实现控制云台的高度与角度，达到利用采集到的光信号对云台进行方位控制，实现云台自动追踪光照的目的；所述控制模块还用于接收所述键盘模块发送来的手动控制和自动控制操作指令，从而控制驱动模块发出驱动方位角信号，以调整电机云台的高度与角度；所述驱动模块用于接收控制模块发送来的控制数字信号与驱动方位角信号，从而控制步进电机一驱动X轴以及控制步进电机二驱动Y轴；所述指示灯用于在键盘模块发送自动控制操作指令给控制模块时，进行点亮提示。较佳地，所述控制模块为STC8951系列单片机。较佳地，所述驱动模块的型号为ULN2803。本专利技术的有益效果：本专利技术实施例中，提供一种单片机控制的二自由度云台，能够实现自动控制和手动控制，使云台在接收到手动控制的执行命令后，手动显示灯变亮，准确完成向上下转动、向右左转动等功能，当切换到自动控制模式时，自动指示灯点亮，利用光电转换模块采集到的光信号对云台进行控制，实现云台自动追踪光照可以改为光源信号。自动控制模式的原理是首先利用光敏电阻把采集到的光信号转换成电信号，其次经过AD模块转换成单片机可识别的数字信号。单片机对信号进行分析处理，最后输出相应的控制数字信号与驱动方位角以调整电机的高度与角度，实现相应的位置调节。因此，本专利技术所提供的云台能被灵活控制并按期望方式运行，可以代替人力来支撑摄影机和调节摄影机角度，不仅扩大了拍摄的范围还提高了拍摄的速度和准确度。附图说明图1为本专利技术的系统整体框图；图2为本专利技术的光电转换电路。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种基于单片机控制的二自由度云台，包括二自由度云台体，还包括控制模块、光电转换模块、AD转换模块、驱动模块、键盘模块、指示灯以及与二自由度云台体的X轴连接的步进电机一、与二自由度云台体的Y轴连接的步进电机二；所述光电转换模块用于采集光信号，包括多个面向不同光照方向的用于检测光照强度的光敏电阻，各光敏电阻分别将各自所采集的光信号转换为电信号并发送给所述AD转换模块；所述AD转换模块用于接收所述光电转换模发送来的电信号，将该电信号转换成控制模块可识别的数字信号，并将该数字信号发送给控制模块；所述键盘模块用于接收手动控制(即使用手进行操控的向上、向下、向左以及向右转的动作)以及自动控制操作指令，并将操作指令发送给控制模块；参见图2，本实施例的光电转换的工作原理是接收光信号在将光信号转换成电信号，单片机会根据光电转换装置采集的信号,分析后对驱动步进电机的驱动器ULN2083发出指令,控制电机的转向最终达到控制光电板位置的目的,使得光电板始终垂直于太阳光线，其中D6这个光敏电阻对原理的光线进行检测，一旦光线远离光电板时，D6检测到信号立即发送给单片机，单片机就会对驱动模块发出向左转动的指示，步进电机就向左转动。同理，D7是检测光线向右远离信号的，D5是检测光线向上远离信号的，D8是检测光线向下远离信号的，它们共同作用，使得单片机对驱动装置做出不同的指示，以此来使得光电板一直处于垂直于光线的目的。进而实现自动控制的。所述控制模块用于接收所述AD转换模块发送来的数字信号，并对数字信号进行处理，根据所接收到的数字信号向驱动模块发送受各个光敏电阻的接收光强度控制的驱动方位角信号，以调整与步进电机一连接X轴以及与步进电机二连接的Y轴的转动，从而实现控制云台的高度与角度，达到利用采集到的光信号对云台进行方位控制，实现云台自动追踪光照的目的；所述控制模块还用于接收所述键盘模块发送来的手动控制和自动控制操作指令，从而控制驱动模块发出驱动方位角信号，以调整电机云台的高度与角度；所述驱动模块用于接收控制模块发送来的控制数字信号与驱动方位角信号，从而控制步进电机一驱动X轴以及控制步进电机二驱动Y轴；所述指示灯用于在键盘模块发送自动控制操作指令给控制模块时，进行点亮提示。进一步地，所述控制模块为STC8951系列单片机。进一步地，所述驱动模块的型号为ULN2803。本专利技术的利用传感器(光敏电阻)把接收到的光信号转换成电信号，然后经过信号处理及单片机控制后，由控制电路输出相应的控制数字信号驱动方位角调整机构和高度角调整机构实现相应的位置调整。以下是对本专利技术的基本电路硬件介绍：选用STC8951系列单片机作为控制核心部分。51芯片具备一般单片机体积小、微型化、低功耗、易于扩展、成本较低等优点。STC8951属于入门级的一款微型控制器，控制技术较为成熟。选择步进电机具有以下特点：输入脉冲步骤的方式操作的同期。在开环方式来完成高度准确定位。启动和停止响应能力出众。不会有累积误差角站。因为电机结构简单，很容易维护。驱动步进电机控制器必须是，只需输入磁盘驱动脉冲一种简单的方式开环高精度定位控制。驱动模块的选择：用ULN2803驱动继电器。ULN2803有比较多的驱动电路，含有8个NPN达林顿晶体管，可以直接驱动两个步进电机。输出端直接接继电器线圈一端,继电器线圈的另一端接电源正极,当我们用的是5伏继电器,也就是继电器线圈另一端接5V电源.ULN2803的9脚要接5V正电源,本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于单片机控制的二自由度云台，包括二自由度云台体，其特征在于，还包括控制模块、光电转换模块、AD转换模块、驱动模块、键盘模块、指示灯以及与二自由度云台体的X轴连接的步进电机一、与二自由度云台体的Y轴连接的步进电机二；所述光电转换模块用于采集光信号，包括多个面向不同光照方向的用于检测光照强度的光敏电阻，各光敏电阻分别将各自所采集的光信号转换为电信号并发送给所述AD转换模块；所述AD转换模块用于接收所述光电转换模发送来的电信号，将该电信号转换成控制模块可识别的数字信号，并将该数字信号发送给控制模块；所述键盘模块用于接收手动控制以及自动控制操作指令，并将操作指令发送给控制模块；所述控制模块用于接收所述AD转换模块发送来的数字信号，并对数字信号进行处理，根据所接收到的数字信号向驱动模块发送受各个光敏电阻的接收光强度控制的驱动方位角信号，以调整与步进电机一连接X轴以及与步进电机二连接的Y轴的转动，从而实现控制云台的高度与角度，达到利用采集到的光信号对云台进行方位控制，实现云台自动追踪光照的目的；所述控制模块还用于接收所述键盘模块发送来的手动控制和自动控制操作指令，从而控制驱动模块发出驱动方位角信号，以调整电机云台的高度与角度；所述驱动模块用于接收控制模块发送来的控制数字信号与驱动方位角信号，从而控制步进电机一驱动X轴以及控制步进电机二驱动Y轴；所述指示灯用于在键盘模块发送自动控制操作指令给控制模块时，进行点亮提示。...

【技术特征摘要】
1.基于单片机控制的二自由度云台，包括二自由度云台体，其特征在于，还包括控制模块、光电转换模块、AD转换模块、驱动模块、键盘模块、指示灯以及与二自由度云台体的X轴连接的步进电机一、与二自由度云台体的Y轴连接的步进电机二；所述光电转换模块用于采集光信号，包括多个面向不同光照方向的用于检测光照强度的光敏电阻，各光敏电阻分别将各自所采集的光信号转换为电信号并发送给所述AD转换模块；所述AD转换模块用于接收所述光电转换模发送来的电信号，将该电信号转换成控制模块可识别的数字信号，并将该数字信号发送给控制模块；所述键盘模块用于接收手动控制以及自动控制操作指令，并将操作指令发送给控制模块；所述控制模块用于接收所述AD转换模块发送来的数字信号，并对数字信号进行处理，根据所接收到的数字信号向驱动模块发送受各个光敏电阻的接收光...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔江霞，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61