三轴WiFi摄像头舵机云台的设计与实现

发布时间：2017-04-04 16:08

  本文关键词：三轴WiFi摄像头舵机云台的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：云台是安装、固定摄像机的支撑设备。随着无线通信网络技术的不断发展,云台的应用已经从摄影艺术拓展到军事、交通建设、水利工程、生态研究、城市规划等领域。在无人工作的环境中,需要云台能克服风向、重心偏移等环境的变换,自动调整并保持水平位置。本设计提出一种三轴云台系统,以STC公司的IAP15F2K61S2单片机作为控制核心,由直流稳压电源模块,WiFi数传模块,MPU-6050陀螺-加速度仪模块,舵机等五部分组成。单片机通过MPU-6050采集云台当前姿态信号,执行滑动平均滤波算法和PID算法,产生PWM信号来控制X轴、Y轴舵机的转动角度,使云台上摄像头保持在水平位置；上位机通过WiFi数传模块向云台发送指令,控制云台,Z轴舵机转动,使摄像头具备360°旋转功能。文章首先介绍云台的研究和发展现状、提出云台设计的总体方案,并详细介绍云台各组成模块及硬件电路设计,介绍PID算法的应用。给出主程序、数据采集程序、转换程序和PID算法控制程序、中断程序流程图。所设计的云台系统,经调试运行,实现了自动平衡功能和摄像头拍摄图像传输功能,系统较为稳定,达到了预期的目标,为今后进一步开发应用打下基础。
【关键词】：云台 WIFI MPU-6050 舵机 PID算法
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB853.19
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 研究云台背景和意义8
• 1.2 国内外研究现状8-9
• 1.3 WIFI技术的发展与应用9-10
• 1.4 本文研究的主要内容10-11
• 第二章 云台系统硬件设计11-26
• 2.1 云台系统的架构11-12
• 2.2 主控芯片12-13
• 2.2.1 STC15F2K61S2单片机12
• 2.2.2 STC15F2K61S2引脚及中断应用12-13
• 2.3 WIFI数传模块13-16
• 2.3.1 基于OpenWrt的数传模块13-14
• 2.3.2 云台数传模块的选择14-16
• 2.4 摄像头16
• 2.5 电源稳压模块16-17
• 2.6 MPU-6050模块17-21
• 2.6.1 MPU-6050性能17-18
• 2.6.2 MPU-6050陀螺仪-加速度仪器控制原理18-19
• 2.6.3 MPU-6050采集角度的数学模型19
• 2.6.4 MPU-6050的IIC通信协议19-21
• 2.7 MG995舵机21-26
• 2.7.1 舵机简明介绍21
• 2.7.2 云台系统舵机的选择21-22
• 2.7.3 舵机工作原理22
• 2.7.4 舵机控制信号(PWM)22-23
• 2.7.5 PWM控制MG995舵机的过程23-26
• 第三章 软件设计26-35
• 3.1 总体设计26-27
• 3.2 MPU-6050数据采集和处理27-29
• 3.2.1 MPU-6050的角度计算27-28
• 3.2.2 MPU-6050数据采集和处理28-29
• 3.3 舵机的PID控制器算法29-31
• 3.4 PWM信号的软件生成31-32
• 3.5 串行中断通信程序32-33
• 3.6 上位机控制云台Z轴舵机流程33-35
• 第四章 系统测试35-42
• 4.1 硬件测试35-37
• 4.1.1 电源模块测试35
• 4.1.2 主控芯片电路测试35-36
• 4.1.3 MPU-6050模块测试36-37
• 4.2 软件测试37-42
• 4.2.1 单片机串口测试37-38
• 4.2.2 平滑滤波程序测试38
• 4.2.3 PID算法调试38-40
• 4.2.4 上位机串口通信调试40-42
• 第五章 总结与展望42-44
• 5.1 全文总结42
• 5.2 课题展望42-44
• 参考文献44-47
• 附录47-69
• 附录A 云台主控电路板PCB及三轴WIFI舵机云台实物图47-48
• 附录B 初始化程序48-49
• 附录C 传感器采集信号子程序49-53
• 附录D PID算法子程序53-54
• 附录E 云台完整程序54-69
• 致谢69-70
• 攻读学位期间发表的学术论文70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 吴兴中;欧青立;;一种PC与单片机多机RS232串口通信设计[J];国外电子测量技术;2009年01期

2 葛磊蛟;毛一之;李歧;高婧嫱;;基于C语言的RS232串行接口通信实现[J];河北工业大学学报;2008年06期

3 赖义汉;王凯;;基于MPU6050的双轮平衡车控制系统设计[J];河南工程学院学报(自然科学版);2014年01期

4 余宝意;裴海龙;;无人直升机云台控制系统的设计与实现[J];自动化与仪表;2012年09期

  本文关键词：三轴WiFi摄像头舵机云台的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：285810