摘要：随着科技的发展，电子产品不断的更新换代，手机摄像与拍照越来越成为更多人的选择，但是因为一些外在因素的影响，容易造成手机摄录时产生一些不必要的抖动，从而造成手机摄录时不完美的体验。为了减少手机摄录时产生的机械抖动，本课题采用闭环反馈的原理，研究开发出了一款具有防抖功能的4自由度的云台稳定器。云台以摄像头代替手机，利用 2 台步进电机分别控制摄像头的水平运动和俯仰运动，通过MPU6050六轴运动处理传感器检测云台的角度，利用战舰V3 STM32F103作为主控单元执行 PID 算法，控制两台步进电机的协调运转。测试结果显示，本课题设计的云台可以有效降低手机摄录时的抖动，提升了拍摄清晰度。

关键词：STM32F1 V3；MPU6050；步进电机；PID算法

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摘   要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1 研究背景-1

1.2 国内外云台发展现状-1

1.2.1 国外云台发展现状-1

1.2.2 国内云台发展现状-2

1.3 研究目的及主要内容-2

第二章  系统整体结构设计-3

2.1 整体结构设计-3

2.2 主要模块介绍-4

2.2.1 STM32单片机-4

2.2.2 MPU6050传感器模块-4

2.2.3 步进电机模块-5

2.3 云台闭环控制结构-7

第三章  系统硬件电路设计-9

3.1 控制电路设计-9

3.2 驱动电路设计-10

3.3 电源模块设计-10

第四章  系统软件设计-12

4.1 主要模块的软件功能实现-12

4.1.1 主控模块程序设计-12

4.1.2 MPU6050传感器程序设计-12

4.1.3 步进电机程序设计-13

4.2 PWM的调制设计-14

4.3 PID算法设计-15

4.3.1 PID算法介绍-15

4.3.2 姿态解算的影响因素及过程-15

4.3.3 PID的算法过程-16

4.4 滤波设计-16

4.4.1 中值滤波-16

4.4.2 均值滤波-17

4.4.3 卡尔曼滤波-17

第五章  系统性能测试与结果分析-18

5.1 测试与分析-18

5.2 结果与分析-18

总结与展望-19

参考文献-21

致  谢-22

附  录-23