本实用新型涉及视频监控和图像处理领域，具体而言，涉及一种监控球机的控制系统。
背景技术：
在视频监控领域，高清网络球机的应用已经取代了传统的模拟球机，而高清网络球机的控制技术还一直延用着传统模拟球机的控制技术。
目前市面上的球机(其中包括高清网络球机和模拟球机)都只能通过RS485采用Pelco-D或者Pelco-P协议进行如下手动控制：
1.球机云台的上，下，左，右；
2.球机云台预置位的设置，清除，转动；
3.球机机芯的变焦，光圈，聚焦等。
监控人员在从球机的监控画面中发现可疑目标时，需要通过客户端或者485键盘手动控制球机云台转动，控制摄像机放大缩小并尽可能的让球机能跟踪到可疑目标，但在这个操作中，由于可疑目标可能是人、车或者其他活动目标，监控人员还得调节云台的速度，让云台速度尽可能的接近活动目标的速度，以便于能清楚观察到可疑目标的所有细节。长时间的观看监控画面本身就会让监控人员疲乏至极，而这种需要手动操作的方式更会让监控人员力不从心，导致监控过程中可能漏掉很多重要细节。
同时，目前市场上的球机普遍存在云台速度过慢，云台失步两大主要问题。云台速度过慢会导致球机跟不上速度较快的活动目标(例如车辆)；云台失步会导致球机设置的预置位出现偏差，从而漏掉监控人员已经设置的重要监控场景的巡航路线画面。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种监控球机的控制系统，该系统能实现无人值守，减少人力成本；当活动目标出现时，球机自动并准确快速的对活动目标进行放大跟踪，清晰的获取活动目标的所有细节；并且解决了普通球机速度过慢，失步等主要问题。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
一种监控球机的控制系统，包括主控电路，包括主控电路，所述主控电路通过I2C接口连接存储电路；所述主控电路通过SPI接口连接视频叠加电路；所述主控电路通过UART接口连接通信电路；所述通信电路通过UART接口连接球机；所述主控电路通过IO接口连接步进电机驱动电路和数模转换电路，所述步进电机驱动电路和数模转换电路相连接，所述步进电机驱动电路分别连接垂直步进电机和水平步进电机；所述球机连接所述视频叠加电路。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用主控电路、数模转换电路和步进电机驱动路分别控制垂直步进电机和水平步进电机的转动，从而控制球机云台的运动，保证云台平滑运动的基础上并提升云台速度，与此同时解决球机失步的问题；球机根据定标数据能够准确定位并跟踪监控范围内的所有活动目标，清晰获取活动目标的所有细节，解决目前球机必须通过手动控制，操作困难且容易漏掉重要细节的问题，并且让球机变被动为主动，实现24小时无人值守的功能。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，还包括检测球机温度的温度传感器，所述温度传感器通过I2C接口连接所述主控电路。
采用上述进一步方案的有益效果是：能实时检测球机的温度，若发现温度过高，则通知运维人员进行检查。
进一步，所述温度传感器采用型号为TMP175的温度传感器。
进一步，还包括检测水平步进电机转动位置的光耦传感器；所述光耦传感器通过IO接口连接所述主控电路。
采用上述进一步方案的有益效果是：能实时检测水平步进电机转动步数，以便更精确的控制云台的转动角度。
进一步，所述通信电路采用型号为65LBC184的485转换芯片。
进一步，所述电机驱动电路采用型号为A3988电机驱动芯片；所述数模转换电路采用型号为TLV5620的数模转换芯片。
进一步，所述视频叠加电路采用型号为UPD6453的OSD视频叠加芯片。
进一步，所述主控电路采用型号为LPC1754的ARM控制器。
进一步，所述存储电路采用型号为AT24C256的E2PROM存储器。
附图说明
图1为本实用新型控制系统原理图；
图2为本实用新型步进电机4细分驱动电流波形图；
图3为本实用新型步进电机32细分驱动电流波形图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，一种监控球机的控制系统，包括主控电路，主控电路采用型号为LPC1754的ARM控制器，该芯片为NXP LPC1700系列32位单片机，内核为ARM Cortex-M3，最高频率为100Mhz；与所述主控电路通过I2C接口连接的存储电路，存储电路采用型号为AT24C256的E2PROM存储器进行读写，保存球机信息；与所述主控电路通过SPI接口连接的视频叠加电路；所述视频叠加电路采用型号为UPD6453的OSD视频叠加芯片。所述主控电路通过UART接口连接通信电路；所述通信电路通过UART接口连接球机；所述通信电路采用型号为65LBC184的485转换芯片。所述球机采用SONY摄像机；所述球机连接所述视频叠加电路。
为了能实时对球机进行过温保护，这里还包括检测球机温度的温度传感器，所述温度传感器通过I2C接口连接所述主控电路。所述温度传感器采用型号为TMP175的温度传感器。
与所述主控电路通过IO接口连接的步进电机驱动电路、数模转换电路，所述步进电机驱动电路和数模转换电路相连接，所述步进电机驱动电路分别连接垂直步进电机和水平步进电机；电机驱动电路和数模转换电路的功能是实现步进电机的细分驱动、球机坐标系的建立。电机驱动电路采用型号为A3988电机驱动芯片；数模转换电路采用型号为TLV5620的数模转换芯片。为了能实时检测电机转动步数，以便更精确的控制球机的转动角度，这里采用了检测水平步进电机转动位置的型号为TCST-1030的光耦传感器。
步进电机驱动电路采用A3988本身提供最高4细分的控制，其步进取值表如下：
可以看出，当相电流最大值ITripMax为常数时，通过顺序控制端口I0x，I1x和PHASE的状态可以得到按正弦波规律变化的相电流波形，如图2所示。
由于4细分还达不到球机坐标系的精度要求，因此本实施例中并未使用A3988的细分功能，采用了全步控制方式(Full-step)。因此驱动电路中A3988的I0x，I1x引脚均接地。其细分实现过程为：
从A3988手册可以得到以下公式，
ITripMax＝VREF/(3×RS)
即相电流最大值取决于参考电压VREF(Rs为常数)；
又有，
ITrip＝(%ITripMax/100)ITripMax
即相电流等于比例值乘以ITripMax，因此有，
ITrip＝(％ITripMax/100)×VREF/(3×RS)
从而将相电流ITrip的变化，转换为参考电压VREF的变化。通过DAC芯片TLV5620来控制A3988的VREF值随时间按正弦波规律变化，从而实现A3988电机驱动输出波形的细分控制。DAC的精度决定了细分的程度。TLV5620为8位DAC，因此数字取值范围为[0,255]，在此区间内将正弦波离散化，得到1/4周期内最大的可分辨离散化点数为32，即本方案电机细分为32细分。离散化后的正弦波正半周波形如图3所示。
由于DAC的取值只能为正数，因此正弦波的负半周绝对值与正半周相同，但相位取反，通过控制A3988的PHASEx引脚来实现。
综上所述，在本实施例中，分别驱动水平步进电机和垂直步进电机对应的两相DAC通道，使每相的DAC取值按照正弦波查找表依次变化，即可驱动电机按照32细分步进转动，从而控制球机云台的转动精度，为了达到最大的扭矩，起始时两相DAC取值相差90°相位(即查找表指针起始位置相差32)。
本实用新型工作原理：球机将采集到的活动目标的视频图像传给主控电路，主控电路对接收到的视频图像进行活动目标的检测、跟踪，并通过视频叠加电路在原始图像上叠加活动目标框，并通过电机驱动电路控制球机云台垂直步进电机和水平步进电机的转动，从而使球机对准该活动目标并跟踪该活动目标直到该活动目标消失。该系统能实现无人值守，减少人力成本；当活动目标出现时，球机自动并准确快速的对活动目标进行放大跟踪，清晰的获取活动目标的所有细节；并且解决了普通球机速度过慢，失步等主要问题。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。