0引言
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的加快，中國(guó)安防產(chǎn)業(yè)盡管起步比較晚，但是發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍逐年擴(kuò)大；云臺(tái)是安防行業(yè)的一種最典型產(chǎn)品，是安裝、固定攝像機(jī)的設(shè)備,分為固定云臺(tái)和電動(dòng)云臺(tái)兩種。固定云臺(tái)是指安裝好攝像機(jī)后，調(diào)整好水平和俯仰的角度，達(dá)到理想的工作狀態(tài)后，鎖定調(diào)整機(jī)構(gòu)的一種裝置，適合于監(jiān)控區(qū)域范圍不大的情況。
電動(dòng)云臺(tái)是指由板卡集成控制電路、外部機(jī)械結(jié)構(gòu)、水平和垂直方向兩個(gè)交流電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)共三大部分組成，可以做水平和垂直運(yùn)動(dòng)的安裝平臺(tái)，它可以擴(kuò)大攝像機(jī)的監(jiān)視范圍，適用于大范圍掃描監(jiān)視系統(tǒng)。該安裝平臺(tái)的工作原理是由微控制器組成的集成電路，利用固化于集成電路內(nèi)部存儲(chǔ)器 flash的應(yīng)用程序或者通過(guò) RS485端口接受來(lái)自外部鍵盤輸入指令，控制集成電路上的繼電器開(kāi)合，從而指揮負(fù)責(zé)云臺(tái)上下和左右方向轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，即當(dāng)控制電路發(fā)出上、下動(dòng)作電壓時(shí)，垂直電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)減速箱帶動(dòng)垂直傳動(dòng)輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)，或者當(dāng)控制電路發(fā)出左、右動(dòng)作電壓時(shí)，水平電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并經(jīng)減速箱帶動(dòng)云臺(tái)底部的水平齒輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)，甚至當(dāng)控制電路發(fā)出三維空間精確定位信號(hào)給水平和垂直電機(jī)，水平和垂直電機(jī)同時(shí)旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)齒輪，傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)安裝在云臺(tái)護(hù)罩中的攝像機(jī)做相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到云臺(tái)上的攝像機(jī)自動(dòng)掃描監(jiān)視區(qū)域的目的。集成控制電路也可以接受來(lái)自遠(yuǎn)程監(jiān)控中心值班人員操作鍵盤的中斷控制命令，指揮云臺(tái)跟蹤監(jiān)視對(duì)象和驅(qū)動(dòng)攝像機(jī)的變倍、聚焦、光圈的動(dòng)作。根據(jù)電動(dòng)云臺(tái)的工作電壓不同，一般分為交流 24V、交流 220V及直流 24V三種。本文重點(diǎn)討論的是以 ATmega64單片機(jī)為控制器，工作電壓為交流 24V的電動(dòng)云臺(tái)板卡自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)。
1.云臺(tái)板卡的原理
1.1 ATmega64的功能特性 高性能、低功耗的 8 位 AVR 微處理器 [5] ，它具有如下特點(diǎn)：
1）先進(jìn)的RISC 結(jié)構(gòu)，130條指令，大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期；32個(gè) 8位通用工作寄存器，全靜態(tài)工作，工作于 16 MHz時(shí)性能高達(dá)16MIPS，只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器
2）非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，64K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，擦寫(xiě)壽命為 10000次；具有獨(dú)立鎖定位的可選 Boot代碼區(qū)，通過(guò)片上 Boot程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程，真正的同時(shí)讀寫(xiě)操作；2K字節(jié)的EEPROM，擦寫(xiě)壽命為 100000次；4K字節(jié)片內(nèi)SRAM；64K字節(jié)可選外部存儲(chǔ)空間；可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密；通過(guò)SPI 接口進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)編程
3)JTAG接口(與 IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)兼容),符合 JTAG標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能;支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試功能;通過(guò)JTAG 接口實(shí)現(xiàn)對(duì)Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程
4)外設(shè)特點(diǎn)。兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器;兩個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的擴(kuò)展16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器;具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器RTC;兩路8位PWM 通道;6路編程分辨率從1到16位可變的PWM通道;8路10位ADC;8 個(gè)單端通道;7個(gè)差分通道;2個(gè)具有可編程增益（1x,10x,或200x）的差分通道;面向字節(jié)的兩線接口;可編程的串行USART;可工作于主機(jī)/從機(jī)模式的SPI串行接口;具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器;片內(nèi)模擬比較器
5)特殊的處理器特點(diǎn)。上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè);片內(nèi)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的 RC振蕩器;片內(nèi)/片外中斷源;6種睡眠模式:空閑模式、ADC噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby模式以及擴(kuò)展的 Standby模式;軟件選擇時(shí)鐘頻率;熔絲位選擇的 ATmega103兼容模式;全局上拉禁止
