基于5 1單片機的自調平云臺設計

韓 峰

（大慶油田化工有限公司東昊分公司表活劑廠，黑龍江大慶 163000）

基于5 1單片機的自調平云臺設計

韓 峰

（大慶油田化工有限公司東昊分公司表活劑廠，黑龍江大慶 163000）

平臺的可控性體現在如果將感應模塊與平臺分離后，可單獨進行角度手控調整，從而根據顯示數據獲得所需求角度的平面，滿足于快速搭建特定傾角平臺。由此二者組合分離后可獲得極多數條件下對特定平面角度的需求，并可在此平臺下搭建移動組件，最終通過慣性補償可實現移動水平平面的情況。

IIC串行總線；MPU-6050；LCD1602

1 主控制系統硬件設計

1.1 STC90C51S單片機

本次設計所應用的單片機芯片是宏晶公司研制生產的STC90C51下的一款單片機。STC90C516RD+系列單片機是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051系列的單片機，指令代碼完全可以兼容傳統8051，但速度快8～12倍。12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可任意選擇，內部集成MAX810專用復位電路，時鐘頻率在12MHz以下時，復位腳可直接接地。

該單片機便于用于實驗等方面性能出眾并且其開發板極對于本次設計的研發其便捷。該單片機I/O端口數量滿足本次IIC串行總線所需端口，且對于LCD1602顯示器擁有指定的接口。

1.2 Ly-51S開發板

這次搭載STC90C51S單片機芯片的是Ly-51S單片機開發板。這個種類的開發板搭載的單位模塊以獨立模塊式結構偏多。由于除電源外絕大多數模塊為獨立模塊，極大地提高了該開發板的靈活程度，以及在多個模塊相互配合時不會產生影響。信號線之間處于初始懸空狀態，保證了從機信號接受不會相互干擾。

1.3 MPU-6050模塊兼IIC協議

MPU-6050為全世界最完善的整合性6軸加速度運動運算模塊，相對于多種模塊的配合，減少了組合三軸陀螺儀與加速器的軸間誤差的誤差，降低了極大的產品外圍面積。MPU-6050集合而成三軸陀螺儀、三軸加速器，而且包括根據兩個IIC串行總線端口連接從機品牌的多軸加速器、磁力感應器、或其他傳感器的數位運動處理硬件加速引擎，本質上根據IIC端口以一對一的數據走向的形式，向主機端輸出全套的九軸處理運算。

1.4 IIC協議簡介

IIC總線有且僅有兩根雙向信號線。一根是數據線SDA，另一根是時鐘線SCL。

IIC總線通過一個上拉電阻接電源的正極。故此，在IIC總線空閑時，SDA與SCL均為高電平。并且由于是串行總線的緣故，當連接到IIC總線上的任意一個串行模塊輸出低電平時都會導致SDA和SCL的信號變為低電平。

為了保證串行線上的數據讀取無誤，每一個連接在總線上的模塊都有一個獨自的寄存和接收地址。所以當主機想要調取外置模塊的數據時需要該模塊特定的寄存地址，當然因為SDA是雙向數據線所以外置模塊也可以讀取主機數據，這個關系是相對的。

2 軟件的總體設計

本次設計的軟件設計主要部分為：

（1）MPU-6050陀螺儀地址的定義。

（2）MPU-6050陀螺儀與單片機之間的IIC通訊。

（3）單片機控制LCD1602液晶顯示器。

（4）單片機對雙路舵機發送PWM波。

本設計使用的程序開發、調試軟件為Keil uVision，這個開發軟件極大包含了軟件開發所需的各項。Keil編譯軟件是現今運用最為廣泛的開發編繪單片機的一類軟件，這點可以從這一段時間內各生產廠商對其的認可以及大規模使用得出。運行 Keil 軟件需要 Pentium 或以上的 CPU，16MB或更多RAM、20M 以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統。集成了項目管理器、C/C++編譯器、編譯器、匯編器、調試器和連接器，因此支持C語言及匯編語言。

3 系統調試

3.1 軟件系統調試

軟件后期的調試在Keil uVision開發軟件環境中進行進一步的調試。當主體框架無誤的時候。軟件調試大多出現在語句矛盾、語法錯誤以及出現BUG的情況。調試方式的從低級的語法錯誤開始逐層更改，最后在主體語句循環無誤的情況下進行模擬調試。當出現編譯通過但程序無法按照既定計劃執行的時候，需要檢查定義的地址，引腳時鐘長短之類的設定型錯誤的發生。因為該類軟件問題屬于主觀錯誤，調試軟件無法進行客觀的識別和判斷。最后對調試成功的軟件進行注釋以及完善。

3.2 硬件系統調試

硬件系統的調試過程需要考慮多方面因素。當在保證軟件能夠正常運行的情況下首當其沖的應該確定所有硬件沒有物理性損傷，當出現物理性損傷后盡可能單獨測試其獨立模塊，減少其對整體系統的影響以及干擾。其中需要確定，MPU-6050在正確供電后是否可以進行端口的信號傳輸；舵機在給定測試脈沖時是否會到達指定位置，并不發生抖動；LCD1602液晶顯示器能否在沒有壞點的情況顯示字符，在調節電位器之后是否可以清晰的顯示出對比度；組件在黏合過程中是否會減少其自由度以及是否會出現死點等情況。當對每個獨立硬件調試確認無誤之后，對各個零部件進行總體組裝后開始整體硬件調試。此時，注意各個模塊之間的端口接線是否復合軟件設定的端口，并在整體硬件系統運行的過程中進行極限值測定，并且在多次運行后保證系統不會崩潰。當多次調試后硬性吻合軟件所需硬件基礎即可完成調試。

[1] 張秀關.單片機與計算機串口通信[M].北京：電子工業出版社，2013.

Design of Self-adjusting Pan/Tilt Head Based on 51 Single Chip Microcomputer

Han Feng

The controllable nature of the platform now if the sensor module and the platform after separation，can be a separate angle manual adjustment.Thereby obtaining a plane of the desired angle from the display data.Satisfying the rapid construction of a specific tilt platform.The combination of the two can be obtained after the maximum number of conditions under the conditions of a specific plane angle.And in this platform to build mobile components，and ultimately through the inertia compensation can be achieved by moving the level of the plane.

IIC serial bus；MPU-6050；LCD1602

TN764

B

1003–6490（2017）10–0246–01

2017–07–25

韓峰（1964—），男，黑龍江大慶人，高級工程師，主要從事儀表自動化專業。