本發(fā)明涉及攝影器材領(lǐng)域，特別涉及一種基于單片機(jī)控制的二自由度云臺(tái)。

背景技術(shù)：

云臺(tái)主要用于監(jiān)控與攝影，安全監(jiān)控是隨著人們生活生產(chǎn)需求應(yīng)運(yùn)而生的一項(xiàng)安全技術(shù)，安防系統(tǒng)由前端、傳輸、信息處理/控制/顯示/通信三大單元組成。云臺(tái)系統(tǒng)作為支架部分，在整個(gè)系統(tǒng)中發(fā)揮了非常重要的作用。

隨著我國(guó)影視業(yè)的飛速發(fā)展，促使對(duì)攝影器材的要求更加多樣，尤其是拍攝時(shí)常用來(lái)支撐攝影機(jī)的支架(云臺(tái))。傳統(tǒng)的云臺(tái)一般靠人為手動(dòng)的操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力又不精確，因此對(duì)傳統(tǒng)云臺(tái)的改造和升級(jí)已經(jīng)勢(shì)在必行。

因此，如何靈活方便自動(dòng)的通過(guò)手動(dòng)和自動(dòng)的方式控制云臺(tái)，從而達(dá)到靈活的控制攝像機(jī)的目的，使得云臺(tái)功能可以按照運(yùn)動(dòng)要求、工作電壓、承載重量、安裝方式、使用環(huán)境等分類，是技術(shù)人員需要研究的一個(gè)課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種基于單片機(jī)控制的二自由度云臺(tái)，不但可以手動(dòng)控制云臺(tái)，還可以通過(guò)不同方向的光照強(qiáng)度來(lái)自動(dòng)控制云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：基于單片機(jī)控制的二自由度云臺(tái)，包括二自由度云臺(tái)體，還包括控制模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、ad轉(zhuǎn)換模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、鍵盤(pán)模塊、指示燈以及與二自由度云臺(tái)體的x軸連接的步進(jìn)電機(jī)一、與二自由度云臺(tái)體的y軸連接的步進(jìn)電機(jī)二；所述光電轉(zhuǎn)換模塊用于采集光信號(hào)，包括多個(gè)面向不同光照方向的用于檢測(cè)光照強(qiáng)度的光敏電阻，各光敏電阻分別將各自所采集的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并發(fā)送給所述ad轉(zhuǎn)換模塊；所述ad轉(zhuǎn)換模塊用于接收所述光電轉(zhuǎn)換模發(fā)送來(lái)的電信號(hào)，將該電信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制模塊可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，并將該數(shù)字信號(hào)發(fā)送給控制模塊；所述鍵盤(pán)模塊用于接收手動(dòng)控制(即使用手進(jìn)行操控的向上、向下、向左以及向右轉(zhuǎn)的動(dòng)作)以及自動(dòng)控制操作指令，并將操作指令發(fā)送給控制模塊；所述控制模塊用于接收所述ad轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送來(lái)的數(shù)字信號(hào)，并對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)所接收到的數(shù)字信號(hào)向驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送受各個(gè)光敏電阻的接收光強(qiáng)度控制的驅(qū)動(dòng)方位角信號(hào)，以調(diào)整與步進(jìn)電機(jī)一連接x軸以及與步進(jìn)電機(jī)二連接的y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)控制云臺(tái)的高度與角度，達(dá)到利用采集到的光信號(hào)對(duì)云臺(tái)進(jìn)行方位控制，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)自動(dòng)追蹤光照的目的；所述控制模塊還用于接收所述鍵盤(pán)模塊發(fā)送來(lái)的手動(dòng)控制和自動(dòng)控制操作指令，從而控制驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出驅(qū)動(dòng)方位角信號(hào)，以調(diào)整電機(jī)云臺(tái)的高度與角度；所述驅(qū)動(dòng)模塊用于接收控制模塊發(fā)送來(lái)的控制數(shù)字信號(hào)與驅(qū)動(dòng)方位角信號(hào)，從而控制步進(jìn)電機(jī)一驅(qū)動(dòng)x軸以及控制步進(jìn)電機(jī)二驅(qū)動(dòng)y軸；所述指示燈用于在鍵盤(pán)模塊發(fā)送自動(dòng)控制操作指令給控制模塊時(shí)，進(jìn)行點(diǎn)亮提示。

較佳地，所述控制模塊為stc8951系列單片機(jī)。

較佳地，所述驅(qū)動(dòng)模塊的型號(hào)為uln2803。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明實(shí)施例中，提供一種單片機(jī)控制的二自由度云臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，使云臺(tái)在接收到手動(dòng)控制的執(zhí)行命令后，手動(dòng)顯示燈變亮，準(zhǔn)確完成向上下轉(zhuǎn)動(dòng)、向右左轉(zhuǎn)動(dòng)等功能，當(dāng)切換到自動(dòng)控制模式時(shí)，自動(dòng)指示燈點(diǎn)亮，利用光電轉(zhuǎn)換模塊采集到的光信號(hào)對(duì)云臺(tái)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)自動(dòng)追蹤光照可以改為光源信號(hào)。自動(dòng)控制模式的原理是首先利用光敏電阻把采集到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，其次經(jīng)過(guò)ad模塊轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，最后輸出相應(yīng)的控制數(shù)字信號(hào)與驅(qū)動(dòng)方位角以調(diào)整電機(jī)的高度與角度，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的位置調(diào)節(jié)。因此，本發(fā)明所提供的云臺(tái)能被靈活控制并按期望方式運(yùn)行，可以代替人力來(lái)支撐攝影機(jī)和調(diào)節(jié)攝影機(jī)角度，不僅擴(kuò)大了拍攝的范圍還提高了拍攝的速度和準(zhǔn)確度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)整體框圖；

圖2為本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換電路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于單片機(jī)控制的二自由度云臺(tái)，包括二自由度云臺(tái)體，還包括控制模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、ad轉(zhuǎn)換模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、鍵盤(pán)模塊、指示燈以及與二自由度云臺(tái)體的x軸連接的步進(jìn)電機(jī)一、與二自由度云臺(tái)體的y軸連接的步進(jìn)電機(jī)二；所述光電轉(zhuǎn)換模塊用于采集光信號(hào)，包括多個(gè)面向不同光照方向的用于檢測(cè)光照強(qiáng)度的光敏電阻，各光敏電阻分別將各自所采集的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并發(fā)送給所述ad轉(zhuǎn)換模塊；所述ad轉(zhuǎn)換模塊用于接收所述光電轉(zhuǎn)換模發(fā)送來(lái)的電信號(hào)，將該電信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制模塊可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，并將該數(shù)字信號(hào)發(fā)送給控制模塊；所述鍵盤(pán)模塊用于接收手動(dòng)控制(即使用手進(jìn)行操控的向上、向下、向左以及向右轉(zhuǎn)的動(dòng)作)以及自動(dòng)控制操作指令，并將操作指令發(fā)送給控制模塊；參見(jiàn)圖2，本實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換的工作原理是接收光信號(hào)在將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，單片機(jī)會(huì)根據(jù)光電轉(zhuǎn)換裝置采集的信號(hào),分析后對(duì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器uln2083發(fā)出指令,控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向最終達(dá)到控制光電板位置的目的,使得光電板始終垂直于太陽(yáng)光線，其中d6這個(gè)光敏電阻對(duì)原理的光線進(jìn)行檢測(cè)，一旦光線遠(yuǎn)離光電板時(shí)，d6檢測(cè)到信號(hào)立即發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)就會(huì)對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出向左轉(zhuǎn)動(dòng)的指示，步進(jìn)電機(jī)就向左轉(zhuǎn)動(dòng)。同理，d7是檢測(cè)光線向右遠(yuǎn)離信號(hào)的，d5是檢測(cè)光線向上遠(yuǎn)離信號(hào)的，d8是檢測(cè)光線向下遠(yuǎn)離信號(hào)的，它們共同作用，使得單片機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置做出不同的指示，以此來(lái)使得光電板一直處于垂直于光線的目的。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。所述控制模塊用于接收所述ad轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送來(lái)的數(shù)字信號(hào)，并對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)所接收到的數(shù)字信號(hào)向驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送受各個(gè)光敏電阻的接收光強(qiáng)度控制的驅(qū)動(dòng)方位角信號(hào)，以調(diào)整與步進(jìn)電機(jī)一連接x軸以及與步進(jìn)電機(jī)二連接的y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)控制云臺(tái)的高度與角度，達(dá)到利用采集到的光信號(hào)對(duì)云臺(tái)進(jìn)行方位控制，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)自動(dòng)追蹤光照的目的；所述控制模塊還用于接收所述鍵盤(pán)模塊發(fā)送來(lái)的手動(dòng)控制和自動(dòng)控制操作指令，從而控制驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出驅(qū)動(dòng)方位角信號(hào)，以調(diào)整電機(jī)云臺(tái)的高度與角度；所述驅(qū)動(dòng)模塊用于接收控制模塊發(fā)送來(lái)的控制數(shù)字信號(hào)與驅(qū)動(dòng)方位角信號(hào)，從而控制步進(jìn)電機(jī)一驅(qū)動(dòng)x軸以及控制步進(jìn)電機(jī)二驅(qū)動(dòng)y軸；所述指示燈用于在鍵盤(pán)模塊發(fā)送自動(dòng)控制操作指令給控制模塊時(shí)，進(jìn)行點(diǎn)亮提示。

進(jìn)一步地，所述控制模塊為stc8951系列單片機(jī)。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)模塊的型號(hào)為uln2803。

本發(fā)明的利用傳感器(光敏電阻)把接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)信號(hào)處理及單片機(jī)控制后，由控制電路輸出相應(yīng)的控制數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)方位角調(diào)整機(jī)構(gòu)和高度角調(diào)整機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的位置調(diào)整。以下是對(duì)本發(fā)明的基本電路硬件介紹：

選用stc8951系列單片機(jī)作為控制核心部分。51芯片具備一般單片機(jī)體積小、微型化、低功耗、易于擴(kuò)展、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。stc8951屬于入門(mén)級(jí)的一款微型控制器，控制技術(shù)較為成熟。

選擇步進(jìn)電機(jī)具有以下特點(diǎn)：輸入脈沖步驟的方式操作的同期。在開(kāi)環(huán)方式來(lái)完成高度準(zhǔn)確定位。啟動(dòng)和停止響應(yīng)能力出眾。不會(huì)有累積誤差角站。因?yàn)殡姍C(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，很容易維護(hù)。驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)控制器必須是，只需輸入磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)脈沖一種簡(jiǎn)單的方式開(kāi)環(huán)高精度定位控制。

驅(qū)動(dòng)模塊的選擇：用uln2803驅(qū)動(dòng)繼電器。uln2803有比較多的驅(qū)動(dòng)電路，含有8個(gè)npn達(dá)林頓晶體管，可以直接驅(qū)動(dòng)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)。輸出端直接接繼電器線圈一端,繼電器線圈的另一端接電源正極,當(dāng)我們用的是5伏繼電器,也就是繼電器線圈另一端接5v電源.uln2803的9腳要接5v正電源,片內(nèi)有續(xù)流二極管。uln2803的輸入端直接和單片機(jī)i/o相連,不必加電阻。單片機(jī)輸出高電平就可驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作。綜合考慮采用uln2083驅(qū)動(dòng)繼電器，因?yàn)閡ln2083有較多的驅(qū)動(dòng)電路可以直接驅(qū)動(dòng)水平方向和垂直方向兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，uln2803不需加電阻。功能全面而且價(jià)格實(shí)際

單片機(jī)控制模塊：為方便使用，在線系統(tǒng)要求可以被重寫(xiě)，并且可以存儲(chǔ)在電力的情況下的數(shù)據(jù)，而不需要保護(hù)的電源供應(yīng)器，而該系統(tǒng)是使用盡可能少的周向膨脹芯片，以提高系統(tǒng)的可靠性，需要mcu有一個(gè)芯片電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，用于上述原因，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用stc89c52rc微控制器。stc89c52rcstc單片機(jī)是一種低功耗的發(fā)電公司，高性能的微控制器。8k字節(jié)flansh，512字節(jié)的ram。它由一個(gè)復(fù)位電路和晶體振蕩器電路構(gòu)成。

晶振電路：scm有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)晶振效果稱為非常大，充分晶體振蕩器，它結(jié)合以產(chǎn)生所希望的單片微控制器的內(nèi)部時(shí)鐘頻率，微控制器晶體時(shí)鐘頻率越高，微控制器運(yùn)行速度更快，收到的所有指令執(zhí)行單片基于單片機(jī)的晶振時(shí)鐘頻率。在正常工作條件下，普通晶振頻率高達(dá)百萬(wàn)分之五十的絕對(duì)準(zhǔn)確性。先進(jìn)更高的精度。一些晶體也可通過(guò)在一定范圍內(nèi)的施加電壓的頻率，被稱為一個(gè)電壓控制振蕩器(vco)來(lái)調(diào)節(jié)。晶體在共振狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)化晶體的電和機(jī)械能工作，以提供穩(wěn)定的和精確的單頻振蕩。微控制器晶體的作用是為系統(tǒng)提供一個(gè)基本時(shí)鐘信號(hào)。使用不同的頻率和射頻振蕩器一些組通信系統(tǒng)，和通過(guò)調(diào)整電子方法的頻率保持同步。的晶體，通常與一個(gè)鎖相環(huán)電路一起使用，以提供所需的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。如果不同的子系統(tǒng)要求不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)可以與不同的鎖相環(huán)與晶體，以提供連接使用。stc89c5111.0592mhz的晶體振蕩器作為振蕩源，由于內(nèi)部振蕩器電路與微控制器，所以只要一個(gè)晶體和兩個(gè)電容器的外部連接，電容通常是50pf的15pf的之間。

復(fù)位電路：設(shè)置和復(fù)位了微控制器初始化電路在一定的狀態(tài)下，在一般情況下，微控制器復(fù)位電路的諸如狀態(tài)機(jī)的作用初始化為空狀態(tài)，而在mcu，mcu復(fù)位時(shí)，用于存儲(chǔ)負(fù)載設(shè)定值的設(shè)備的一些登記和制造商。單片機(jī)復(fù)位電路基本上是一個(gè)單片機(jī)復(fù)位引腳rst外部電阻器和電容器，上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的復(fù)位是有效的。復(fù)位電平持續(xù)時(shí)間必須大于兩個(gè)機(jī)器周期的微控制器。特定值可以使用的rc時(shí)間常數(shù)電路來(lái)計(jì)算。

光電轉(zhuǎn)換模塊選用光電傳感器：光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器，當(dāng)它受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片內(nèi)就激發(fā)出電子—空穴對(duì)，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。

其工作原理是根據(jù)內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過(guò)，受到一定波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增大而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒(méi)有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。

參見(jiàn)圖2所示，本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換的工作原理是接收光信號(hào)在將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),單片機(jī)會(huì)根據(jù)光電轉(zhuǎn)換裝置采集的信號(hào),分析后對(duì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器uln2083發(fā)出指令,控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向最終達(dá)到控制光電板位置的目的,使得光電板始終垂直于太陽(yáng)光線，其中d6這個(gè)光敏電阻對(duì)原理的光線進(jìn)行檢測(cè)，一旦光線遠(yuǎn)離光電板時(shí)，d6檢測(cè)到信號(hào)立即發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)就會(huì)對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出向左轉(zhuǎn)動(dòng)的指示，步進(jìn)電機(jī)就向左轉(zhuǎn)動(dòng)。同理，d7是檢測(cè)光線向右遠(yuǎn)離信號(hào)的，d5是檢測(cè)光線向上遠(yuǎn)離信號(hào)的，d8是檢測(cè)光線向下遠(yuǎn)離信號(hào)的，它們共同作用，使得單片機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置做出不同的指示，以此來(lái)使得光電板一直處于垂直于光線的目的。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。

ad轉(zhuǎn)換模塊：ad數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊包括ad轉(zhuǎn)換部分，電壓信號(hào)輸入部分，ad電壓采樣與信號(hào)輸出部分。從光電轉(zhuǎn)換電路得到的最終信號(hào)為模擬信號(hào)，之后還需要采用ad轉(zhuǎn)換器，把模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，其次通過(guò)單片機(jī)來(lái)處理。模擬量一般是電壓、電流等等信號(hào)，但是在ad轉(zhuǎn)換前，輸入進(jìn)ad轉(zhuǎn)換器里面的輸入信號(hào)一定得是電壓信號(hào)。當(dāng)ad轉(zhuǎn)換完成后，輸出的數(shù)字信號(hào)一般有8位、10位、12位和16位等。我們?cè)诖嗽O(shè)計(jì)中使用的是pcf8591芯片，pcf8591芯片是一種擁有i2c總線接口的8位a/dd/a轉(zhuǎn)換芯片。i2c總線是飛利浦公司推出的串行總線，它和傳統(tǒng)的通信方式相比較擁有可靠性高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展，可維護(hù)性好，讀寫(xiě)方便，易實(shí)現(xiàn)模塊化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)。

pcf8591需要一個(gè)單電源(2.56v)一般是5v，cmos技術(shù)與pcf85914個(gè)8位a/d輸入，是逐次比較型，包括采樣和保持電路；一個(gè)8位d/a輸出，含有該dac數(shù)據(jù)的最大轉(zhuǎn)化率內(nèi)注冊(cè)/dd/a是大約11千赫茲，但由外部參考所需的功率的轉(zhuǎn)換。pcf8591具有四個(gè)模擬輸入，一個(gè)模擬輸出和串行i2c總線接口。pcf8591三個(gè)地址引腳a0，a1和a2可以用于編程的硬件地址，允許在不附加硬件訪問(wèn)八個(gè)pcf8591設(shè)備相同i2c總線上。輸入和輸出的pcf8591裝置地址，控制和數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)兩線雙向i2c總線串行發(fā)送。

步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路：步進(jìn)電機(jī)交流或直流電源不能單獨(dú)行使，要想實(shí)現(xiàn)其功能必須與加驅(qū)動(dòng)電路輔助，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)(驅(qū)動(dòng)電路)的一項(xiàng)決定被用來(lái)改變控制電路(或邏輯電路)的順序和控制電機(jī)輸出功率整流電路(或電源電路(功率級(jí)))組件。這個(gè)數(shù)字是一個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖。驅(qū)動(dòng)電路uln2803構(gòu)成更多的驅(qū)動(dòng)電路的，八npn達(dá)林頓晶體管連接陣列是理想的數(shù)字邏輯接口電平電路和高電流/電壓。uln2803是專為標(biāo)準(zhǔn)ttl。該電路的反向輸出型，在輸入電壓為低時(shí)，輸出端被以工作接通。它的基本工作原理：如果一個(gè)高輸入引腳16腳輸出低電平01，而同樣的在一般情況下，步進(jìn)電機(jī)的操作電壓是5v，9腳對(duì)應(yīng)芯片為5v的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作電壓。輸入上拉電阻連接到單片機(jī)引腳。輸入是低，uln2003輸出高電平，與相關(guān)的正和負(fù)輸入電平。

系統(tǒng)實(shí)物平臺(tái)搭建：設(shè)計(jì)要求：機(jī)械部由電池板保持的，旋轉(zhuǎn)軸，基極和一個(gè)步進(jìn)馬達(dá)，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，電池板可自由地水平0和80度和360度之間垂直旋轉(zhuǎn)?？刂撇糠种饕蓅tc89c51單片機(jī)系統(tǒng)。跟蹤系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)通常用螺絲來(lái)控制在基座上的步進(jìn)電機(jī)控制的方向，然后在步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)基座的水平連接上述安裝軸上。步進(jìn)電機(jī)的電平還通過(guò)螺釘在垂直方向的基礎(chǔ)上控制的，但也安裝了一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，并且連接到所述太陽(yáng)能電池板和光敏電阻等元件。它分別工程機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使用兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的仰角和方位角控制兩個(gè)方向。垂直于平面的跟蹤方位角軸，控制水平方向；另一個(gè)軸是垂直于方向軸稱為俯仰軸控制的垂直方向，最后兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)與所述單芯片控制系統(tǒng)相連，特別是與驅(qū)動(dòng)器芯片uln2803連接，而這又是與芯片的ad連接轉(zhuǎn)換芯片來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)。在操作中，太陽(yáng)能跟蹤器，根據(jù)通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)軸方位變化的取向的太陽(yáng)的位置移動(dòng)到由俯仰軸改變水平方向作為俯仰改變接收平臺(tái)的傾斜角度來(lái)改變垂直方向使太陽(yáng)光線和太陽(yáng)能電池板垂直，以實(shí)現(xiàn)跟蹤的目的。

本發(fā)明的基于單片機(jī)控制的二自由度云臺(tái)實(shí)現(xiàn)了以下幾項(xiàng)功能：

設(shè)計(jì)具有光電轉(zhuǎn)換模塊，可以對(duì)光線的采集，完成信號(hào)的放大，ad部分能將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

單片機(jī)可以通過(guò)接收光ad模塊輸出的信號(hào)，分析處理后發(fā)出指令控制電機(jī)自動(dòng)完成向前方、向后方、向左面、向右面轉(zhuǎn)動(dòng)。

通過(guò)切換鍵，可以切換到手動(dòng)控制模式，手動(dòng)控制狀態(tài)下使云臺(tái)能在依靠人為控制下各個(gè)方向自由移動(dòng)。

指示燈光顯示也能正常的進(jìn)行顯示和提示云臺(tái)目前處于自動(dòng)模式還是手動(dòng)模式，方便人們的觀察。

本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了云臺(tái)的基本功能。從采集模塊來(lái)看，它能夠較為準(zhǔn)確的采集光照信號(hào)，并將采集到的數(shù)據(jù)處理后進(jìn)行放大轉(zhuǎn)換，能發(fā)送處理后的信息。從執(zhí)行模塊來(lái)看，云臺(tái)可以完成數(shù)據(jù)的接受，將接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后驅(qū)動(dòng)電機(jī)的各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完成，也能正常的進(jìn)行模式的顯示。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種單片機(jī)控制的二自由度云臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，使云臺(tái)在接收到手動(dòng)控制的執(zhí)行命令后，手動(dòng)顯示燈變亮，準(zhǔn)確完成向上下轉(zhuǎn)動(dòng)、向右左轉(zhuǎn)動(dòng)等功能，當(dāng)切換到自動(dòng)控制模式時(shí)，自動(dòng)指示燈點(diǎn)亮，利用光電轉(zhuǎn)換模塊采集到的光信號(hào)對(duì)云臺(tái)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)自動(dòng)追蹤光照信號(hào)。自動(dòng)控制模式的原理是首先利用光敏電阻把采集到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，其次經(jīng)過(guò)ad模塊轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，最后輸出相應(yīng)的控制數(shù)字信號(hào)與驅(qū)動(dòng)方位角以調(diào)整電機(jī)的高度與角度，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的位置調(diào)節(jié)。因此，本發(fā)明所提供的云臺(tái)能被靈活控制并按期望方式運(yùn)行，可以代替人力來(lái)支撐攝影機(jī)和調(diào)節(jié)攝影機(jī)角度，不僅擴(kuò)大了拍攝的范圍還提高了拍攝的速度和準(zhǔn)確度。

以上公開(kāi)的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是，本發(fā)明實(shí)施例并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。