1、 . PAGE52 / NUMPAGES57基于VC的云臺鏡頭控制操作臺軟件設計摘要隨著多媒體技術和網絡通信技術的迅速發(fā)展，數字視頻監(jiān)控技術在多種領域得到越來越廣泛的應用。而在在數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現中，對云臺的方位控制是系統(tǒng)執(zhí)行的重要任務之一.云臺是一種用于監(jiān)控時調整攝像頭位置的設備，云臺鏡頭的控制是整個閉路監(jiān)視系統(tǒng)一個重要組成部分。本文設計了一種基于VC的云臺鏡頭控制操作臺軟件，用以監(jiān)控設備中能對云臺起控制作用的軟件。該控制軟件能控制云臺的垂直運動和水平運動，以與攝像機的聚焦/散焦，變倍近/遠、光圈變大/小等。論文首先介紹了課題的應用概況，分析了監(jiān)控系統(tǒng)和云臺軟件的功能概況，并針對這

2、些功能提出了設計的實現方案，對云臺中的通訊協(xié)議PELCO-D協(xié)議做了詳細介紹。其次論文詳細介紹了本設計軟件開發(fā)的全過程，給出了主程序、數據發(fā)送程序、運動控制程序和雨刷鏡頭控制程序的軟件流程圖。通過調試，起到了很好的控制效果關鍵字：云臺；監(jiān)控系統(tǒng)；VC；操作臺The PTZ camera control based on VC console software designAbstractWith the multimedia technology and the rapid development of network communication technology, digital vid

3、eo surveillance technology in many fields more and more widely. In the digital video surveillance system design and implementation, on the head of the orientation control is the system to perform important tasks. PTZ is a camera for monitoring, adjust the location of equipment, PTZ camera control is

4、 the closed-circuit surveillance system is an important part. This paper presents a PTZ camera control based on VCs console software for monitoring devices can head a controlling software. The control software can control the head of the vertical movement and horizontal movement, and the cameras foc

5、us / defocus, zoom Near / Far, aperture bigger / smaller, etc. Paper first introduces the topic of application profiles, analysis of the monitoring system and PTZ functions of the software profile, and these features make the design for the realization of the program, on the head of the communicatio

6、n protocol PELCO-D protocol introduced in detail. Second, this thesis details the entire process of designing software development, given the main program, the data send process, motion control programs and wipers lens control program flow chart. Through these tests played a good control effect.Key

7、Words：Pan/tilt/zoom,；monitoring system；VC；Consoles目錄摘要 I TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc265058512Abstract PAGEREF _Toc265058512 h IIHYPERLINK l _Toc2650585131 緒論 PAGEREF _Toc265058513 h 1HYPERLINK l _Toc2650585141.1 云控制應臺用概況 PAGEREF _Toc265058514 h 1HYPERLINK l _Toc2650585151.1.1 數字監(jiān)控系統(tǒng)概述 PAGEREF _

8、Toc265058515 h 1HYPERLINK l _Toc2650585161.1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的組成 PAGEREF _Toc265058516 h 1HYPERLINK l _Toc2650585171.2 云臺控制軟件的發(fā)展概況 PAGEREF _Toc265058517 h 2HYPERLINK l _Toc2650585181.2.1 云臺控制軟件簡介 PAGEREF _Toc265058518 h 2HYPERLINK l _Toc2650585191.2.2 云臺控制軟件的原理 PAGEREF _Toc265058519 h 2HYPERLINK l _Toc2650585

9、201.2.3 云臺控制軟件的發(fā)展現狀 PAGEREF _Toc265058520 h 2HYPERLINK l _Toc2650585211.3 工作容和章節(jié)安排 PAGEREF _Toc265058521 h 3HYPERLINK l _Toc2650585222 軟件分析和方案設計 PAGEREF _Toc265058522 h 5HYPERLINK l _Toc2650585232.1 軟件功能分析 PAGEREF _Toc265058523 h 5HYPERLINK l _Toc2650585242.2 軟件設計方案 PAGEREF _Toc265058524 h 6HYPERLIN

10、K l _Toc2650585252.2.1 設置模塊 PAGEREF _Toc265058525 h 6HYPERLINK l _Toc2650585262.2.2 按鈕模塊 PAGEREF _Toc265058526 h 7HYPERLINK l _Toc2650585272.2.3 通訊模塊 PAGEREF _Toc265058527 h 7HYPERLINK l _Toc2650585283 串行通信的實現 PAGEREF _Toc265058528 h 9HYPERLINK l _Toc2650585293.1 串行通信概述 PAGEREF _Toc265058529 h 9HYPE

11、RLINK l _Toc2650585303.2 串行通信介紹 PAGEREF _Toc265058530 h 9HYPERLINK l _Toc2650585313.2.1 串行傳送方式 PAGEREF _Toc265058531 h 9HYPERLINK l _Toc2650585323.2.2 串行通信方式 PAGEREF _Toc265058532 h 10HYPERLINK l _Toc2650585333.2.3 通信協(xié)議介紹 PAGEREF _Toc265058533 h 11HYPERLINK l _Toc2650585343.2.4 RS-485標準 PAGEREF _Toc

12、265058534 h 13HYPERLINK l _Toc2650585353.3 PELCO-D協(xié)議 PAGEREF _Toc265058535 h 14HYPERLINK l _Toc2650585363.3.1 PELCO協(xié)議應用 PAGEREF _Toc265058536 h 14HYPERLINK l _Toc2650585373.3.2 PELCO-D協(xié)議容 PAGEREF _Toc265058537 h 15HYPERLINK l _Toc2650585384 軟件設計與實現 PAGEREF _Toc265058538 h 19HYPERLINK l _Toc265058539

13、4.1 控制系統(tǒng)軟件概述 PAGEREF _Toc265058539 h 19HYPERLINK l _Toc2650585404.2 開發(fā)工具和軟件編制環(huán)境簡介 PAGEREF _Toc265058540 h 19HYPERLINK l _Toc2650585414.3 軟件程序流程圖 PAGEREF _Toc265058541 h 21HYPERLINK l _Toc2650585424.3.1 主程序軟件設計 PAGEREF _Toc265058542 h 21HYPERLINK l _Toc2650585434.3.2 運動控制流程 PAGEREF _Toc265058543 h 21

14、HYPERLINK l _Toc2650585444.3.3 雨刷控制流程 PAGEREF _Toc265058544 h 22HYPERLINK l _Toc2650585454.3.4 數據發(fā)送程序 PAGEREF _Toc265058545 h 23HYPERLINK l _Toc2650585464.4 軟件程序 PAGEREF _Toc265058546 h 24HYPERLINK l _Toc2650585474.4.1 程序功能 PAGEREF _Toc265058547 h 24HYPERLINK l _Toc2650585484.4.2 界面展現 PAGEREF _Toc26

15、5058548 h 25HYPERLINK l _Toc2650585494.4.3 變量/函數聲明 PAGEREF _Toc265058549 h 26HYPERLINK l _Toc2650585504.4.4 初始化操作 PAGEREF _Toc265058550 h 26HYPERLINK l _Toc2650585514.4.5 按鈕功能實現 PAGEREF _Toc265058551 h 27HYPERLINK l _Toc2650585524.4.6 數據發(fā)送 PAGEREF _Toc265058552 h 27HYPERLINK l _Toc2650585535 畢業(yè)設計總結

16、PAGEREF _Toc265058553 h 28HYPERLINK l _Toc2650585545.1 論文總結 PAGEREF _Toc265058554 h 28HYPERLINK l _Toc2650585555.2 設計中的經驗總結 PAGEREF _Toc265058555 h 28HYPERLINK l _Toc2650585565.3 個人經驗總結 PAGEREF _Toc265058556 h 29HYPERLINK l _Toc2650585576 致 PAGEREF _Toc265058557 h 30HYPERLINK l _Toc2650585587 參考文獻 P

17、AGEREF _Toc265058558 h 31HYPERLINK l _Toc2650585598 附錄 PAGEREF _Toc265058559 h 33HYPERLINK l _Toc2650585609 外文資料翻譯與原文 PAGEREF _Toc265058560 h 33緒論云控制應臺用概況數字監(jiān)控系統(tǒng)概述數字監(jiān)控系統(tǒng)是指通過軟硬件將監(jiān)控頭采集到的圖像處理成數字信號，傳送到電腦進行處理。隨著多媒體技術和網絡通信技術的迅速發(fā)展，數字視頻監(jiān)控技術在電力系統(tǒng)、電信機房、工廠、城市交通、水利系統(tǒng)、小區(qū)治安等領域得到越來越廣泛的應用。數字監(jiān)控系統(tǒng)可以很容易地實現一對多的控制，同時可以使用

18、最少的連線，這節(jié)約了大量的成本。伴隨著互聯(lián)網和各種無線技術的發(fā)展，實現遠距離的控制變得十分容易。監(jiān)控系統(tǒng)的組成數字監(jiān)控系統(tǒng)十分復雜，但基本組成很清晰，包括本地監(jiān)控、監(jiān)控設備和遠端監(jiān)控。監(jiān)控設備是整個系統(tǒng)的數據來源，一般由攝像機、解碼器、報警器和云臺等組成，其中云臺是整個監(jiān)視系統(tǒng)一個重要組成部分：云臺是一種用于監(jiān)控時調整攝像頭位置的設備，它接收來自系統(tǒng)控制臺發(fā)出發(fā)的控制命令，解釋并控制云臺進行上、下、左、右各方向的行進動作并對鏡頭進行變焦(ZOOM)、聚焦(FOUCS)、光圈(iris)的控制?？刂葡到y(tǒng)的要動作運行準確、可靠。由于云臺運行動作的可控性與云臺的多樣性，該控制系統(tǒng)設計的好壞直接影響到

19、整個監(jiān)視系統(tǒng)的可靠性與可操作性等關鍵指標。本地監(jiān)控通常設置在監(jiān)控現場附近，對從現場傳回的多路視頻信號通常通過視頻矩陣進行切換，然后連入本地計算機進行顯示。隨著技術的發(fā)展，遠程監(jiān)控應用會越來越廣泛，這些遠程監(jiān)控計算機通過以太網、Intent或其他無線網方式與本地計算機相連接，從而可以實現遠程對監(jiān)控現場的監(jiān)視。云臺控制軟件的發(fā)展概況云臺控制軟件簡介 云臺控制軟件是在計算機上通過某些編程工具，制作的一種應用程序，軟件能通過計算機串口輸出符合云臺控制協(xié)議的控制命令。軟件種類繁多，對不同的云臺有不同的控制軟件 ，它們應用不同的通信協(xié)議，有不同的功能效果。但所有的控制軟件都存在一些基本的控制功能，比如能控

20、制云臺進行上下左右運動，控制鏡頭進行變焦、聚焦、光圈等功能。 優(yōu)秀的控制軟件還應具有可擴展行，可根據要求增加一些高級功能，如預置位，雨刷等。云臺控制軟件的原理軟件主要由數據、系統(tǒng)程序和應用程序3部分組成 ，系統(tǒng)通過基于計算機圖像技術的算法來判斷實時性圖像清晰度，從而使系統(tǒng)具備了自動調焦的能力，可以實現被視物體的自動選擇。監(jiān)視系統(tǒng)的所有系統(tǒng)信息都通過數據來描述，化分為半固定數據、動態(tài)數據兩種。計算機與解碼器陣列之間的數目、解碼器的編號等參數均屬于半固定數據，以撥碼開關設置值、程序代碼等形式存在。云臺的線掃描、面掃描、順序切換、定時切換等中間運行參數都是動態(tài)數據。系統(tǒng)程序包括導對云臺、鏡頭的參數進

21、行設置，對串行通信初始化，對云臺的運動、雨刷控制等。應用程序是直接面向用戶并為用戶服務的程序，包括將攝像機的視頻信號的捕獲，視頻圖像處理和顯示。云臺控制軟件的發(fā)展現狀早期的云臺控制器多采用模擬量信號通訊，控制信號也多為模擬量，這種類型控制器無需考慮信號之間的通訊聯(lián)系問題，控制軟件也就相對簡單，它采用模擬量調節(jié)控制云臺的上下左右動作，以與鏡頭的參數控制都是采用模擬量調節(jié)。由于現場的監(jiān)控通常比較復雜，常常是多臺云臺同時工作，傳統(tǒng)的控制方式弊端盡顯，隨著數字通訊技術的發(fā)展，對云臺的控制由傳統(tǒng)的模擬量信號，轉變?yōu)閿底至靠刂?，這對控制軟件的制作要求也有所提高，軟件必須能實現控制操作臺通過簡單的串行連接來

22、控制多臺云臺完成更加豐富的動作，這樣可以極提高系統(tǒng)的通訊信息集成化、綜合自動化、降低成本等，在云臺與控制器之間的通訊也就漸漸形成一種數字協(xié)議。但由于受地區(qū)、行業(yè)的限制、公司企集團的利益驅使，目前控制器與控制操作臺的通訊協(xié)議沒有形成統(tǒng)一的國際標準，但仍然陸續(xù)出現了一些有影響的云臺通訊協(xié)議，并具有一定的應用圍和市場，表現為市場流行多種控制協(xié)議，也就產生了多種協(xié)議類型的云臺控制器。美國Pelco公司在監(jiān)控行業(yè)具有領先地位，其公司制定的Pelco-D協(xié)議是目前市場上比較通用的協(xié)議，此詞的云臺控制軟件就采用了Pelco-D協(xié)議。工作容和章節(jié)安排本論文的主要容是分析、設計和實現基于VC的云臺鏡頭控制操作臺

23、軟件開發(fā)。論文共五章，結構安排如下：第一章是緒論。主要介紹了云臺控制器的應用背景，控制軟件的介紹、原理和發(fā)展概況。第二章是軟件分析和方案設計。對軟件所具備的功能進行了分析，同時根據不同功能的實現，提出了相應的設計方案。第三章是串行通信的實現。對軟件與云臺的通信方式做了介紹，并對本系統(tǒng)所采用通訊傳輸協(xié)議PELCO-D協(xié)議做了詳細解釋說明。 第四章是軟件的設計和實現。簡要描述了軟件開發(fā)工具、開發(fā)環(huán)境，并給出了相關程序流程圖，包括運動控制和雨刷鏡頭控制的流程圖。同時對軟件程序中的程序功能、界面展示、函數變量等做了詳細的分析、設計、編寫。第五章是總結。主要是對在開發(fā)過程中遇到問題作總結，以與自己對這一

24、課題的一些認識。軟件分析和方案設計軟件功能分析 此云臺軟件主要設計了改變串口設置，包括修改協(xié)議、設定波特率、設定地址等功能；對云臺運動的控制，包括上下左右等八個方向的運動和自動巡控功能；對鏡頭進行控制，包括變焦、聚焦、打開或關閉光圈等功能；其他一些高級控制，如預置、雨刷等1.串口設置:多種協(xié)議、波特率設置、地址。軟件和云臺間通過協(xié)議來彼此傳輸數據，即操作軟件產生數據包，通過協(xié)議發(fā)給云臺，使其完成對應動作；每個云臺都有個地址碼，這個地址碼的編碼就是協(xié)議地址，每個地址碼的接口單位時間傳輸的數據（包括起始位、數據位、校驗位、停止位）的位數，叫做云臺的協(xié)議地址波特率，單位為bps，即位/秒，這個接口是

25、串口。2.云臺控制按鍵:上下左右、左上、左下、右上、右下、自動巡控。通過操作這些按鍵，生成對應數據包傳到云臺，云臺接收后進行對應的功能動作，如上下左右轉動以采集所需方向的圖像。3.對鏡頭控制按鍵:變焦（+ -）、聚焦（+ -）、光圈開關。通過這三種功能按鍵對云臺進行控制，增加圖像的清晰度。變倍：通過部的復雜透鏡組來實現放大倍率，移動鏡頭部的鏡片，改變它們之間的相對位置，在一定圍改變鏡頭的焦距長度和視角。焦距：是光學系統(tǒng)中衡量光的聚集或發(fā)散的度量方式，是指透鏡中心或其第二主平面到圖像聚集點處的距離，單位一般為毫米或英寸。光圈：用來控制光線透過鏡頭，進入機身感光面的光量的裝置，位于攝像機鏡頭部，可

26、用來控制通過鏡頭的光線的多少。4.高級控制按鍵:預置、調用、雨刷。將某個位置設定為預置位置，之后可以通過調用自動回復到預置的位置，可設多個；通過雨刷按鍵控制雨刷裝置運動擦拭鏡頭表面，保障觀察效果，此裝置操作便捷，大大降低罩面清潔和維護面積。云臺的鏡頭鏡片如果沾有水或者灰塵，會影響視覺，就要裝配雨刷，雨刷的工作方式類似汽車的雨刷，在鏡片上來回掃動，去除鏡片上的雜物軟件設計方案實現以上所說功能，具體需要三大模塊，分別是分別是設置模塊，按鈕模塊，通訊模塊。設置模塊設置模塊的功能主要分為三大塊，通訊地址的選擇，通訊頻率波特率設定，通訊協(xié)議選擇。通訊地址選擇是為了選擇云臺控制操作臺控制目標。地址碼的作用

27、是用來區(qū)分每一個攝像機的,比如你的監(jiān)控系統(tǒng)中有5個云臺,這樣你為了在后端的操作系統(tǒng)中操作每個云臺,你就得對每個云臺進行編號,這就是云臺的地址碼.云臺的地址碼是有一定的規(guī)律可詢的,以PELCO-D為例,走的就是標準的二進制,具體編號有公式決定.當設定了云臺控制操作臺上的地址選擇后,操作臺就可根據編碼,選擇要控制的云臺,從而實現一臺云臺操作臺可以操作多個云臺,而控制互不干擾的情況.頻率波特率設定是為了實現云臺于云臺控制操作臺的控制同步。模擬線路信號的速率，也稱調制速率，以波形每秒的振蕩數來衡量。如果數據不壓縮，波特率等于每秒鐘傳輸的數據位數，如果數據進行了壓縮，那么每秒鐘傳輸的數據位數通常大于調制

28、速率，使得傳輸數據偶爾產生錯誤。 波特率是指數據信號對載波的調制速率，它用單位時間載波調制狀態(tài)改變的次數來表示，其單位是波特（Baud）。波特率與比特率的關系是比特率=波特率X單個調制狀態(tài)對應的二進制位數。 在信息傳輸通道中，攜帶數據信息的信號單元叫碼元，每秒鐘通過信道傳輸的碼元數稱為碼元傳輸速率，簡稱波特率。波特率是傳輸通道頻寬的指標。 通訊協(xié)議選擇是為了讓云臺正確解碼云臺操作控制臺的控制命令，從而讓云臺實現操作者的控制預期。按鈕模塊按鈕模塊作為云臺控制操作臺中的重要控制部分，按其功能分，主要分為三大塊，分別是：運動控制，攝像機鏡頭控制，以與高級功能控制。以運動控制為例，當按下控制方向的按鈕

29、時，即觸發(fā)了鼠標觸發(fā)事件，調用相關函數，產生7個字節(jié)的數據包，通過串口傳輸數據到232/485轉換器，將數據轉換為485信號輸送給云臺，從而實現控制云臺運動的功能。通訊模塊通訊模塊是本設計的重要部分，所有控制命令都是通過通訊模塊傳輸給被控制的云臺的。這部分會在下一章節(jié)重點介紹。軟件的核心。實現各種按鈕觸發(fā)事件，并將對應控制信號輸出到云臺。鏡頭控制按鈕區(qū)，用于控制云臺鏡頭的動作。添加高級功能按鈕，完善軟件功能基本功能控制按鈕，控制云臺上下左右轉動等。設置模塊，包括設置波特率、地址位等通過通訊協(xié)議向云臺發(fā)送信號。圖2.1 云臺控制軟件模塊圖串行通信的實現串行通信概述隨著計算機技術的發(fā)展，通訊傳輸在

30、工業(yè)自動化控制領域得到越來越廠泛的應用。通常在實際工作中，兩個設備之間的信息交換被稱為通信，通信的方式有兩種，并行通信和串行通信。所謂并行通信，是在一些聯(lián)絡信號的控制下，一次將8位，16位或者32位數據同時進行傳送的通信方式。在并行通信中，傳輸線數量沒有限制，除了數據之外還應設置通信聯(lián)絡控制線。這種通信方式的優(yōu)點似乎通信速率高，適用于高速的通信場合，但缺點明顯，首先隨著通信聯(lián)絡控制線數量的增加，通信的成本越來越高；其次隨著通信距離的增加，收到通信聯(lián)絡控制線間與外界的電磁干擾趨勢嚴重，通信質量明顯下降。串行通信指數據是一位一位按順序傳送的通信方式，它的突出優(yōu)點是使用線路少，只需一對傳輸線，避免了

31、多條線路特性的不一致，簡單實用，這樣就大大降低了傳送成本，特別適用于遠距離通信，因此在工業(yè)應用中絕大多數使用串行通訊。串行通信的基本接口方式分為RS-232和RS-485兩種標準。RS-232為全雙工工作模式，其信號準位是參考地線而得，分別作為數據的傳送和接收，實際應用中其傳輸距離可以達到15米，只具有一對一通訊。而RS-485卻能解決長距離的串行通訊，解決了RS-232協(xié)議傳輸距離太近(15m)的缺陷。串行通信介紹串行傳送方式串行通信的過程是將通信雙方傳輸的數據序列變成電信號，在選定的通信線路上完成傳遞。通常，將通信傳輸方式分為信號傳輸方式和線路傳輸方式兩部分。信號傳輸方式是指按信號鴛原樣傳

32、輸的基波傳輸或是用原信號調制成高頻載波的載波傳輸。近距離傳輸時，廣泛使用的是按信號原樣傳輸的基波傳輸方式，如RS-232 ，RS-485等通信方式，遠距離傳輸時，通常使用Modem。線路傳輸方式，按數據流的方向與對線路的使用方式可分為如下幾種基本傳輸方式：單工傳輸方式，在傳輸線路上，數據只能按一個固定的方向，且是交互式的。有的系統(tǒng)是單工傳輸，但可以利用另一線路將接受方的監(jiān)視信號返回到發(fā)送方，通常用于差錯檢測。這種單向連接的用途較窄；半雙工方式，當使用同一根傳輸線既作為輸入有作為輸出時，雖然數據可以在兩個方向上傳輸，但通信雙方不能同時收發(fā)數據；全雙工傳輸方式，當數據的發(fā)送和接受分別由兩根不同的傳

33、輸線傳輸時，通信雙方都能夠在同一時刻進行發(fā)送和接受操作，即相當于兩個方向相反的單工傳輸方式組合在一起，在全雙工傳輸方式下，通信的每一端都設置了發(fā)送器和接收器，因此能控制信息在兩個方向同時傳送。由于全雙工方式不需要進行方向的切換，沒有切換操作所產生的時間延遲，所以特別適用于那些不能有時間延遲的交互應用系統(tǒng)。多工傳輸方式，使用復用技術，將一個信道劃分位若干個頻帶或時間片，從而使多線路信號同時共享信道，使用復用器和集中器可降低成本，提高通信網的傳輸效率。串行通信方式串行通信有兩種基本的通信方式：異步通信和同步通信，在異步通信中，數據是一幀一幀(包括一個字符代碼或字節(jié)數據)傳送的。同步通信中，在數據開

34、始傳送前用同步字符來指示(常約定12個)，并由時鐘來實現發(fā)送端和接收端同步，即檢測到規(guī)定的同步字符后，按照連續(xù)按順序傳送數據，直到通信告一段落。由于在一條傳輸線上既傳輸數據信息，又傳輸控制聯(lián)絡信息，所以需要一系列的約定，從而識別一條線上傳輸的信息流中，哪一部分是數據信號，哪一部分是聯(lián)絡信號。由于串行通信息邏輯定義與TTL不兼容，故需要邏輯電平轉換，以提高信息傳輸的可靠性。為了降低通信線路的成本和簡化通信設備，可用現存信道配以適當的通信接口，在任意兩點之間實現串行通信。通信協(xié)議介紹1.同步和異步通信方式串行通信有兩種最基本的通信方式：同步串行通信方式和異步串行通信方式。同步串行通信方式是指在一樣

35、的數據傳送速率下，發(fā)送端和接受端的通信頻率保持嚴格同步。由于不需要使用起始位和停止位，可以提高數據的傳輸速率，但發(fā)送器和接受器的成本較高。異步串行通信是指發(fā)送端和接受端在一樣的波特率下不需要嚴格地同步，允許有相對的時間時延，即收、發(fā)兩端的頻率偏差在10以，就能保證正確實現通信。異步通信在不發(fā)送數據時，數據信號線上總是呈現高電平狀態(tài)，稱為空閑狀態(tài)（又稱MARK狀態(tài)）。當有數據發(fā)送時，信號線變成低電平，并持續(xù)一位的時間，用于表示發(fā)送字符的開始，該位稱為起始位，也稱SPACE狀態(tài)。起始位之后，在信號線上依次出現待發(fā)送的每一位字符數據，并且按照先低位后高位的順序逐位發(fā)送。采用不同的字符編碼方案，待發(fā)送

36、的每個字符的位數不同，在5、6、7或8位之間選擇。數據位的后面可以加上一位奇偶校驗位，也可以不加，由編程指定。最后傳送的是停止位，一般選擇1位、1.5位或2位。2.數據傳送方式單工方式。單工方式采用一根數據傳輸線，只允許數據按照固定的方向傳送。圖8(a)中A只能作為發(fā)送器，B只能作為接收器，數據只能從A傳送到B，不能從B傳送到A。半雙工方式。半雙工方式采用一根數據傳輸線，允許數據分時地在兩個方向傳送，但不能同時雙向傳送。圖8(b)中在某一時刻，A為發(fā)送器，B為接收器，數據從A傳送到B；而在另一個時刻，A可以作為接收器，B作為發(fā)送器，數據從B傳送到A。全雙工方式。全雙工方式采用兩根數據傳輸線，允

37、許數據同時進行雙向傳送。圖8(c)中A和B具有獨立的發(fā)送器和接收器，在同一時刻，既允許A向B發(fā)送數據，又允許B向A發(fā)送數據。3.波特率波特率是指每秒傳送二進制數據的位數，以b/s和bps（位/秒）為單位。它是衡量串行數據傳送速度快慢的重要指標和參數。計算機通信中常用的波特率是：110，300，600，1200，2400，4800，9600，19200bps。4.串行通信的檢錯和糾錯在串行通信過程中存在不同程度的噪聲干擾，這些干擾有時會導致在傳輸過程中出現差錯。因此在串行通信中對數據進行校驗是非常重要的，也是衡量通信系統(tǒng)質量的重要指標。檢錯，就是如何發(fā)現數據傳輸過程中出現的錯誤，而糾錯就是在發(fā)現

38、錯誤后，如何采取措施糾正錯誤。單工方式誤碼率是指數據經傳輸后發(fā)生錯誤的位數與總傳輸位數之比。在計算機通信中，一般要求誤碼率達到10-6數量級。誤碼率與通信過程中的線路質量、干擾、波特率等因素有關。奇偶校驗奇偶校驗是常用的一種檢錯方式。奇偶校驗就是在發(fā)送數據位最后一位添加一位奇偶校驗位（0或1），以保證數據位和奇偶校驗位中1的總和為奇數或偶數。若采用偶校驗，則應保證1的總數為偶數；若采用奇校驗，則應保證1的總和為奇數。在接受數據時，CPU應檢測數據位和奇偶校驗位中1的總數是否符合奇偶校驗規(guī)則，如果出現誤碼，則應轉去執(zhí)行相應的錯誤處理服務程序，進行后續(xù)糾錯。糾錯在基本通信規(guī)程中一般采用奇偶校驗或方

39、陣碼檢錯，以重發(fā)方式進行糾錯。在高級通信中一般采用循環(huán)冗余碼（CRC）檢錯，以自動糾錯方式來糾錯。RS-485標準RS-485標準是一種平衡傳輸方式的串行接口標準，允許在電路中有多個收發(fā)器組合單元。有多點、雙向通信能力，通常在要求通信距離為幾十米至上千米時，廣泛采用RS-485收發(fā)器。RS-485收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，即在發(fā)送端，驅動器將TTL電平信號轉換成差分信號輸出；在接收端，接收器將差分信號變成TTL電平，因此具有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢測低達200mV的電壓，故數據傳輸可達千米以外。RS-485都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等?？梢圆捎?/p>

40、二線與四線方式，二線制可實現真正的多點雙向通信，采用四線連接時，能實現點對多的通信，即只能有一個主（Master）設備，其余為從設備，無論四線還是二線連接方式總線上可連接多達32個設備，SIPEX公司新推出的SP485R最多可支持400個節(jié)點。RS-485共模輸出電壓在-7V至+12V之間，接收器最小輸入阻抗為12K，它的最大傳輸速率為10Mb/s，當波特率為1200bps時，最大傳輸距離理論上可達15千米。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。RS-485需要2個終接電阻，接在傳輸總線的兩端，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時

41、可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。RS485只需要DATA+（D+）、DATA-（D-）兩根線，它為半雙工結構，在同一時刻只能接收或發(fā)送數據，總線上也可以掛接多臺設備，用于組網，實現點到多點與多點到多點的通信（多點到多點是指總線上所接的所有設備與上位機任意兩臺之間均能通信）。連接在RS485總線上的設備也要求具有一樣的通信協(xié)議，且地址不能一樣。在不通信時，所有的設備處于接收狀態(tài)，當需要發(fā)送數據時，串口才翻轉為發(fā)送狀態(tài)，以避免沖突。為了抑制干擾，RS485總線常在最后一臺設備之后接入一個120歐的電阻。PELCO-D協(xié)議PELCO協(xié)議應用目前市場在監(jiān)控行業(yè)所采用的控制協(xié)議很多種，

42、例如RV800（科立解碼器通訊協(xié)議），CBC（日本CBC高速球通訊協(xié)議），CS850A（松下CS850A高速球通訊協(xié)議），PIH（利凌PIH717解碼器通訊協(xié)議），MG-CS160（明景B01通訊協(xié)議）等。由于美國PELCO公司在監(jiān)控行業(yè)占有重要位置，其推出的PELCO協(xié)議是當前比較通用的云臺控制協(xié)議，是最為典型的云臺控制協(xié)議。PELCO協(xié)議主要分為兩種，PELCO-D協(xié)議和PELCO-P協(xié)議，PELCO-P協(xié)議一般采用RS-485接口進行傳輸，波特率一般在12009600bps之間，1位起始位，1位停止位，8位數據位，無校驗位。PELCO-D協(xié)議一般用于矩陣和其他設備之間的通信，同樣采用RS

43、-485接口進行傳輸，波特率可設置為1200、2400、4800、9600， 數據類型為十六進制。PELCO-D協(xié)議容PELCO-D協(xié)議采用一個數據包的格式傳輸，所有數據均采用十六進制，如表3.1所示，一個命令數據包由7個字節(jié)組成。表3.1 PELCO-D 協(xié)議格式PELCO-D協(xié)議格式Word1Word2Word3Word4Word5Word6Word7Synch ByteAddressCommand1Command2Data1Data2Check SumWord1：Synchronization byte（起始符號），總是FF，符號字節(jié)用來檢測所采用的收發(fā)方式正確與否，當接收方收到的數據包

44、中，其符號字節(jié)必須為FF，該命令代碼數據包才有效，否則被視為無效的代碼。Word2：地址字節(jié)，云臺的地址必須跟它所收到的這個地址字節(jié)保持一致，否則，云臺對該命令無效。表3.2 Command1，Command2對應的位格式Word3 Word4Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0Command1SenseReservedReservedAuto/Manual ScanCamera On/OffIris CloseIris OpenFocus NearCommand2Focus FarZoom WideZoom TeleDownUpLeftRightAlways 0W

45、ord3，Wrd4是兩個命令字節(jié)，具體如下：在command1中，Sense位為1時，bit4、bit3為1，表示自動搜索并且攝像頭打開。Sense位為0時，bit4、bit3為1，表示手動搜索并且攝像頭關閉。Bit2為光圈小控制位，Bit1為光圈小控制位，Bit0為焦距近控制位。Command2字節(jié)中，Bit7為焦距遠，Bit6為變倍大，Bit5為變倍小，Bit4、Bit3、Bit2、Bit1為上下左右控制位，最后一個Bit0位總是0，這兩個字節(jié)中，所有控制位，置1為有效，置0為無效。Word5：水平方向速度（003F）。例：00表示速度為0，3F表示最高速度運行，20H表示1/2速度。Wo

46、rd6：垂直方向速度（003F），同Word5。Word7：和校驗：Word7= Word 2+ Word 3+ Word 4+ Word 5+ Word 6。表3.3 部分高級組合命令部分高級組合命令CommandWord3Word4Word5Word6Set Preset設置預置位00030001 to 20Clear Preset清預置位00050001 to 20Go To Preset調用預置位00070001 to 20Go To Zero Pan00070022Flip（180about）00070021Set Auxiliary00090001 to 08Clear Auxil

47、iary000B0001 to 08Remote Reset000F0000Set Zone Start00110001 to 08表3.4 PELCO-D協(xié)議示例Message to sendMessageReceive 1，Camera onFF，01，88，00，00，00，89Receive 1，Camera offFF，01，08，00，00，00，09Receive 2，Left 1/2 speedFF，02，00，04，00，20，26Receive 2，stopFF，02，00，00，00，00，02Receive 10，Camera on， Focus far， Left，

48、turbo speedFF，0A，88，90，00，40，62圖3.1 云臺向右協(xié)議波形圖如圖3.1所示為用示波器抓拍下來的云臺向右協(xié)議的一個波形圖，其代碼為 FF 00 00 02 200023。圖中傳輸按照串行傳輸格式，每一個字節(jié)的傳輸都是一位起始位，8位數據位，一位停止位，低位在前高位在后，一共傳送7個字節(jié)。軟件設計與實現控制系統(tǒng)軟件概述視頻監(jiān)控中對云臺的控制可以分為兩個時代：第一個控制時代，采用模擬量調節(jié)，云臺的上下左右動作，以與鏡頭的三個參數控制都是采用模擬量調節(jié)。控制信號由一組控制線連接引出，這種控制方式極為不便，接線較多，各個信號之間易出錯。第二個控制時代，采用數字量調節(jié)，云臺的

49、所有動作，均可采用數字信號命令來控制，云臺負責解碼這個命令，進而完成相關的動作。由此產生了一些控制協(xié)議。 不同時代的控制系統(tǒng)產生出不同的控制軟件。開發(fā)工具和軟件編制環(huán)境簡介開發(fā)本軟件用的是集成開發(fā)工具Visual C+6.0。Visual C+是一個功能強大的可視化軟件開發(fā)工具。自1993年Microsoft公司推出Visual C+1.0后，隨著其新版本的不斷問世，Visual C+已成為專業(yè)程序員進行軟件開發(fā)的首選工具。雖然微軟公司推出了Visual C+.NET(Visual C+7.0)，但它的應用的很大的局限性，只適用于Windows 2000，Windows XP和Windows

50、NT4.0。所以實際中，更多的是以Visual C+6.0為平臺。Visual C+6.0不僅是一個C+編譯器，而且是一個基于Windows操作系統(tǒng)的可視化集成開發(fā)環(huán)境（integrated development environment，IDE）。Visual C+6.0由許多組件組成，包括編輯器、調試器以與程序向導AppWizard、類向導Class Wizard等開發(fā)工具。 這些組件通過一個名為Developer Studio的組件集成為和諧的開發(fā)環(huán)境。在VC中，可以使用常規(guī)的調試命令，例如運行、暫停、復位、設置斷點等對應用程序進行調試。MFC是Visual C+的靈魂，是C+環(huán)境下編寫

51、應用程序的一個框架和引擎，是掛在VC之上的一個輔助軟件開發(fā)包，它是微軟提供的Windows下應用程序的編程語言接口，是一種軟件編程的規(guī)，但不是一種程序開發(fā)語言本身，可以允許用戶使用各種各樣的第三方的編程語言來進行對Windows下應用程序的開發(fā)，使這些被開發(fā)出來的應用程序能在Windows下運行。MFC不只是一個功能單純的界面開發(fā)系統(tǒng)，它提供的類絕大部分用來進行界面開發(fā)，關聯(lián)一個窗口的動作，但它提供的類中有好多類不與一個窗口關聯(lián)，即類的作用不是一個界面類，不實現對一個窗口對象的控制，而是一些在Windows中實現部處理的類。由于Visual C+的這些優(yōu)勢，所以此次選用了此開發(fā)工具。下圖為Vi

52、sual C+6.0編寫程序語言的一個界面截圖：圖4.1軟件Visual C+6.0的程序開發(fā)界面軟件程序流程圖主程序軟件設計根據所設計要求，編制相應的軟件，完成相應的功能，軟件部分共分三大塊，包括主程序軟件設計，按鍵觸發(fā)，數據發(fā)送。如圖4.2為主程序流程圖，先初始化，然后設置I/O端口、波特率和地址位等參數，等待按鍵觸發(fā)，按鍵觸發(fā)又可分為運動控制按鍵觸發(fā)和雨刷控制按鍵觸發(fā)。如有按鍵輸入，則進入按鍵觸發(fā)流程。 開始程序初始化地址波特率設置按鍵觸發(fā) 圖4.2 主程序軟件流程圖運動控制流程流程圖如圖4.3。運動按鍵按下進入數據發(fā)送流程調用觸發(fā)按鍵對應的函數變量賦值為0后進入數據發(fā)送流程運動按鍵彈起

53、進入數據發(fā)送流程圖4.3運動流程圖雨刷控制流程圖4.4為雨刷控制程序流程圖，當按下雨刷控制按鈕后，系統(tǒng)首先檢測當前雨刷工作狀態(tài)，也就是對應的雨刷控制變量值，若值為工作狀態(tài)，則賦零后發(fā)送協(xié)議。反之亦然。這樣實現了按一下開啟雨刷，再按一下停止雨刷的功能。雨刷控制變量賦0雨刷控制變量賦1數據發(fā)送流程YN雨刷控制返回雨刷是否正在工作圖4.4雨刷鏡頭控制流程圖數據發(fā)送程序圖4.5為數據發(fā)送程序流程圖。數據發(fā)送程序主要是為了把按鍵確定的控制命令發(fā)送給云臺，達到控制云臺的作用。根據PELCO-D協(xié)議，每條控制字共7字節(jié)。發(fā)送Word19發(fā)送Word2發(fā)送Word3發(fā)送Word4發(fā)送Word5發(fā)送Word6發(fā)

54、送Word7數據發(fā)送程序9返回圖4.5數據發(fā)送程序流程圖軟件程序程序功能改程序可以配置使用的串口與參數，通過串口通信，實現對各個云臺與鏡頭的控制。1.串口參數設置可以設置使用的串口，從COM1COM6?？梢栽O置波特率，包括19200bit/s、1200bit/s、2400bit/s、4800bit/s與9600bit/s這4種。2.云臺控制包括上、下、左、右、左上、左下、右上、右下、自動的啟動控制和停止控制，上下左右的微調控制。3.鏡頭控制包括增大光調、減小光調、增加焦距、減小焦距的啟動控制與停止控制。4.其他控制選擇設備，打開和關閉雨刷，打開和關閉射燈等操作。界面展現 下圖是該程序的界面樣式

55、和端口設置界面。圖4.6程序主界面圖4.7端口設置界面軟件中包括組合列表框，用于選擇波特率、串口號等；按鈕，包括設置控制端口、退出系統(tǒng)等；通過MSCOMM控件實現串口通信。變量/函數聲明在主對話框頭文件MoniControlDlg.h中，類定義的public區(qū)聲明包括MSComm控件對象、上下左右開關雨刷等按鈕位置等成員變量，還有獲取靜態(tài)按鈕未知數據、發(fā)送命令等成員函數。初始化操作初始化包括對成員變量的初始化與控件的二次創(chuàng)建等操作。在主對話框實現文件MoniCountrolDlg.cpp中加入ON_WM_CREATE消息的響應函數OnCreate。并在函數中加入用于創(chuàng)建myComm對象的代碼，

56、即MSComm控件的實例。按鈕功能實現普通按鈕控件只能識別單擊和雙擊事件，不能直接識別鼠標按下和鼠標彈起事件。而本程序要求按下按鈕時執(zhí)行啟動某種操作的命令，當按鈕彈起時執(zhí)行停止某種操作的命令。因此，本程序是用picture靜態(tài)圖片框來模擬按鈕的操作。為實現此操作，使用了4個函數，分別是OnLButtonDown()、OnMouseMove()、OnMove()和GetRect()函數。前三個是windows的消息響應函數，最后一個是順的自定義函數。數據發(fā)送云臺和鏡頭操作時單向的，所以對串口的操作也是單向的。只有計算機向解碼器的發(fā)送數據操作，而沒有計算機從解碼器接收數據的操作。發(fā)送數據使用Sen

57、dCommand()函數，該函數在程序中有兩個調用位置，一個是在OnLButtonDown()函數中，單用戶點擊某個命令按鈕時調用，另一個是當用戶單擊了設備地址組合列表選擇了一個地址時，在OnCloseComboAddress()函數中調用。畢業(yè)設計總結論文總結本文主要介紹了云臺基本背景，云臺操作控制軟件的基本功能和設計方法與容，開發(fā)了基于VC的云臺鏡頭控制操作臺軟件程序。本論文研究中主要完成了以下工作：1.分析了目前常用的云臺所具有的基本功能，并給出了幾種控制方案。2.根據云臺基本功能，設計云臺操作控制臺所應具有的基本功能。3.提出本文的設計思路和方案，并對系統(tǒng)中所涉與到的原理進行了簡要闡述

58、4.針對軟件功能需求設計方案，包括對云臺鏡頭、雨刷和運動的控制。5.根據軟件設計方案，設計流程圖，編制相應的程序，使其完成對應的功能。設計中的經驗總結1.弄明白概念原理，理清設計思路，完整的設計方案很重要。本系統(tǒng)涉與到的原理性知識比較多，對各個知識點的明晰是非常有必要的，每個模塊的功能，各個模塊之間的通訊方式，通訊連接，在功能完備的基礎上，還要考慮安全穩(wěn)定方面的設計，因此在原理概念上一定要明晰。在開始設計方案的時候，對這個概念不清楚，具體的操作也比較模糊，因此系統(tǒng)設計的時候要考慮下載的方式，后查閱資料文獻，理清了設計思路，設計方案也就出來了。2.軟件分塊，做好程序流程圖軟件編制以主程序調用子程

59、序的方式實現，每個子程序完成一個功能，切勿流水線方式寫下來，這樣可以減少出錯率，也方便調試跟檢查。一定要做好程序流程圖，先干什么后干什么，模塊之間的邏輯性一定要明確好。程序流程圖要從大塊做起，然后一步一步細化，越細化越好，編寫軟件的時候要從小塊編起，從一個個子程序環(huán)節(jié)編制，確保每個子程序之間相對獨立，做好出口入口的標志位影響工作，然后再結合到一起進行聯(lián)調。如果像流水線一樣寫下來，發(fā)生錯誤率較高，不易調試，而且，相互影響的標志位也不易調試。本系統(tǒng)程序全部采用模塊化設計，各個模塊子程序之間經調試都能做到相對獨立，以供主程序。個人經驗總結通過對畢業(yè)論文項目的研究工作，進一步掌握了VC的應用實踐和軟件

60、的開發(fā)流程，深刻理解了云臺控制軟件的設計與應用，在科研能力和項目開發(fā)能力方面有了較大的提高，主要有一下幾個方面：1.了解關于云臺的一些基本的功能與組成部分；2.掌握了基于VC的云臺項目開發(fā)過程；3.親自參與了整個項目的開發(fā)過程，實際動手的能力得到了較大幅度的提高。致畢業(yè)設計即將結束，感我的指導老師吳力普老師。在畢業(yè)設計期間，吳老師為我的學習研究提供了良好的研究環(huán)境和豐富的學習資源，本論文是在導師吳老師的嚴格要求和悉心指導下完成的。在此，我要向吳老師表示我衷心的致和誠摯的敬意。參考文獻書朵等. 視頻監(jiān)控系統(tǒng)中云臺控制模塊的設計與實現. HYPERLINK :/ t _blank 科技學院學報(自