自动控制升降旗的单片机系统设计.docx

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1、基于单片机自动控制升降旗系统设计目录设计任务2摘要4第1节系统方案论证与比较51.1设计思绪51. 2方案选择与论证5、电机欧1选择与论证5、电机驱动方案0选择与论证5、显示部分方案0选择与论证6、语音部分B方案选择与论证6第2节电路框图设计82. 1总体框图设计83. 2整体程序流程图9第3节系统的详细设计103.1 系统的硬件设计10、电机驱动模块10、键盘与显示模块11、I口12、无线遥控模块133.2 系统B软件设计15、各部分程序流程图15第4节测试措施与仪器174.1 测试设备174.2 测试措施17第5节测试数据及测试成果析20第6节结论22附录23参照文献25基于单片机自动控制

2、升降旗系统设计青咫设计任务设计一种自动控制升降旗系统，该系统可以自动控制升旗和降旗，升旗时.，在旗杆B最高端自动停止；降旗时，在最低端自动停止。自动控制升降旗系统B机械模型如图所示。旗帜0升降由电动机驱动，该系统有两个控制按键，一种是上升键，一种是下降键。自动控制升降旗示意图（一）基本功能1 .按下上升按键后，国旗匀速上升，同步流畅地演奏国歌；上升到最高端时自动停止上升，国歌停奏；按下下降按键后，国旗匀速下降，降旗的时间不放国歌，下降到最低端时自动停止。2 .能在指定B位置上自动停止。3 .为防止误动作，国旗在最高端时，按上升键不起作用；国旗在最低端时，按下降键不起作用。4 .升降旗的时间均为

3、43秒钟，与国歌的演奏时间相等，同步，旗从旗杆的最下端上升到顶端。降旗不演奏国歌，同步，旗从旗杆的最上端下降究竟端。5 .数字即时显示旗帜所在B高度，以厘米为单位，误差不不小于2厘米。（二）扩展功能增设一种开关，由开关控制与否是半旗状态，该状态由一发光二极管显示。1 .半旗状态（根据国旗法）。升旗时，按上升键，奏国歌，国旗从最低端上升到最高端之后，国歌停奏，然后自动下降到总高度的2/3高度处停止；降旗时，按下降键，国旗先从2/3高度处上升到最高端，再自动从最高端下降究竟之后自动停止，国歌停奏。2 .不管旗帜是在顶端还是在底端，关断电源之后重新合上电源，旗帜所在日勺高度数据显示不变。3 .规定升

4、降旗的速度可调整，旗杆高度不变B状况下，升降旗时间的调整范围是30120秒钟，步进1秒。此时国歌停奏。4 .具有无线遥控升、降旗及停止功能。摘要本系统采用单片机AT89S52作为自动控制升降旗系统的检测和控制关键，采用由单片机控制的步进电机带动国旗升降，实现对国旗升降B自动控制。该电路重要分为电机驱动控制模块、键盘与显示模块、语音模块及无线遥控电路模块等几种部分。电机驱动控制模块采用集成驱动芯片L298,控制与显示部分分别采用键盘作为控制和液晶RTI602C作为显示，语音电路采用语音芯片ISD2560,无线遥控部分采用SP多用途无线数据收发模块，同步还采用了靠近开关LMF2-3005NA,防止

5、旗帜在最高点或最低点误动作，从而实现了双重保险0作用。基于这些完备而可靠的硬件设计，使用了一套完善的软件编程，实现了自动升降旗日勺基本功能及发挥部分的某些功能。关键字：步进电机自动控制语音遥控液晶显示靠近开关第1节系统方案论证与比较1.1 设计思绪题目规定设计一自动控制升降旗系统，该系统可以自动升降旗和自动升降半旗,可以在指定位置停止，升降旗的时间可在30120秒的范围内自行调整，原则时升降旗时间与国歌演奏时间相等，即为43秒，且具有数字即时显示旗帜所在的高度和无线遥控升、降旗及停止功能。根据题目规定由一种步进电机来控制旗帜0升降状况，由靠近开关来防止旗帜在最高点或最低点停止时出现0误动作，由

6、液晶来显示旗帜所在的高度及升降旗所用B时间，无线遥控电路使用无线发射接受模块SP,语音模块采用集成语音芯片ISD2560。1.2 方案选择与论证、电机的选择与论证方案一：采用一般的直流电机。一般直流电动机具有优良的J调速特性，调速平滑、以便，调整范围广，过载能力强，能承受频繁B冲击负载，可实现频繁0无级迅速启动、制动和反转。方案二：采用步进电机。步进电机的一种明显特点是具有迅速的启停能力，假如负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就可以立虽然步进电机启动或反转。另一种明显特点是转换精度高，正转反转控制灵活。由于在本系统中需要精确B转换速度和转换时间且启停要迅速，因此在本设计中我们选择方案二、

7、电机驱动方案的选择与论证方案一：采用继电器对电动机0开或关进行控制，通过控制开关的切换速度实现对电机的运行速度进行调整。这个电路的长处是电路构造简朴，其缺陷是继电器B响应时间长，易损环，寿命短，可靠性不是很高。方案二：采用由达林顿管构成0H桥型PWM电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，可精确调整电动机B运动状态（前进，后退，左转，右转）。这种电路由于工作在管子的饱和截至模式下，效率很高。H桥电路保证了可以简朴的实现转速和方向的控制，但不能很精确的控制步距和速度。方案三：采用集成驱动芯片L298。L298是恒压恒流双H桥集成电机芯片，运用该芯片是实现驱动步进电机的一种简朴措

8、施，可时控制四相电机，且输出电流可到达2A,可精确控制步距和速度，运用该措施设计B步进电机驱动系统具有硬件构造简朴、软件编程轻易的特点.因此综上所述我们采用方案三。、显示部分方案的选择与论证方案一：采用LED数码管显示旗帜所在的高度以及升降旗所用的时间。在本系统中需要用到6只LED数码管进行动态显示才可以到达规定。采用LEDB长处是亮度高，醒目，价格廉价，寿命长；缺陷是只能显示09B数字和某些简朴B字符，电路复杂，占用资源较多且信息量小。方案二：用LCD(RT1602C)液晶显示，其长处是能显示更多B字符，工作电流比LED小几种数量级，故其功耗低，且有着良好的人机界面，体积小，功耗极低。基于上

9、述考虑，因此我们选择方案二、语音部分方案的选择与论证方案一：采用语音芯片ISD1420。该芯片采用CMoS技术，内含震荡器、话筒前置放大、自动增益控制、防混肴滤波器、平滑滤波器、扬声器驱动及EEPR0M,一种最小0录放系统仅由一种麦克风、一种喇叭、两个按扭、电源及少数电阻电容即可，构造非常简朴，且它的音质好、功耗低，但其录放音时间短，只有8到20秒。方案二：采用语音芯片ISD2560,它具有抗断电、音质好，使用以便，不必专用0开发系统等长处。录音时间为60s,能反复录放达10万次。芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，省去了A/D、D/A转换器。每个采样值直接存储在片内单个EEPROM单元中，

10、因此可以非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，防止了一般固体录音电路因量化和压缩导致的量化噪声和“金属声”，该器件时采样频率为8.OKHzo综上所述，由于在本系统国歌的JrJ演奏时间需要43秒钟，因此在此选用方案O2.1第2节电路框图设计总体框图设计根据设计规定，本系统可由图2-1-1所示的几种部分构成:LCD显示语音电路方向驱动电机电源电路图2-卜1总体电路框图根据设计规定，可得本系统的程序主流程图如图2-2-1所示：本系统的控制器采用ATMEL企业BAT89S52,由于考虑到编写B繁简程度，因此在此使用C语言进行软件编写，这样可以大大提高程序编写时的效率。2. 2整体程序流程图图2

11、-2T整体程序流程图第3节系统的详细设计3.1系统的硬件设计本系统由单片机AT89S52作为升降旗系统B控制关键，实现键盘控制、液晶显示、语音以及无线遥控等几种部分，即该系统重要包括电机驱动模块、键盘与显示模块、语音模块及无线遥控电路模块等几种部分。现分别对各模块进行分析。、电机驱动模块在本设计中采用集成驱动芯片L298作为电机驱动的关键，L298是恒压恒流双H桥集成电机芯片，可同步控制两个电机，且输出电流可到达2A,驱动力很强。由于在本设计中我们使用的是四相步进电机，因此L298完全符合规定。其电路原理图如图3-1-1所示。四相轴电机其步进电机B控制原理为：为了精确实现可调整日勺时间和高度控

12、制日勺匀速升降，需要精确计算在人眼不能识别B时间内B步进电机0脉冲数。在此我们选用步距角0.9度，则走一圈所需的步数为400步，由于用于固定绳子的轴时直径为2.5cm,则平均每步拉出的线长便可计算出来约为LR.0234cm,在整个上升或下降过程中，high为总高度，可通过公式计算出在此段距离中步进电机需走的步数,即为，步进电机要转动的总步数：总步数二高度(high)/0.0234,在此，高度可调步长为ICnb时间可调时间间隔为1s。、键盘与显示模块在本设计中使用了八个按键，分别用来控制升降旗和升降半旗及其切换，高度及时间的调整，其键盘摸板如图3-1-2,显示部分采用液晶RT1602,由于在本设

13、计中只规定显示时间与高度，可以不用中文显示，因此RTl602已完全满足规定,其键盘与显示模块的电路原理图如图3-1-3所示。图3-1-3键盘与显示电路、语音模块由于本设计规定演奏国歌，其时间为43秒钟，因此选用日勺语音芯片其录放时间应不小于43秒钟，即在此选用语音芯片ISD2560,其录放时间为60秒，完全符合本设计的规定，我们把国歌音乐录制在ISD2560语音芯片中，然后用它B单次播放功能播放国歌，其电路原理图如图3-1-4所示。3图3-卜4语音模块的电路原理图ISD2560可以运用A0-A9这10条地址线实现分段录放音，可以分为600段，在本设计中我们没有用到分段录放音，因此将10条地址线

14、所有接地。当录音时，片选端CE接低电平、PD为低电平、P/R为低电平；当放音时，片选端CE接低电平、PD为低电平、P/R为高电平。其控制原理为：A、当升旗键按下时，ISD2560输出播音控制信号播放国歌,国旗经43sB时间匀速上升至旗杆顶端，国歌播放完毕；当降旗键按下时，不播放国歌。B、在半旗状态时，当升旗键按下时，对ISD2560输出播音控制信号播放国歌，国旗经43sB时间匀速从最低端上升到最顶端之后，国歌停奏，然后自动经14s的时间匀速下降到总高度的2/3高度处（120CnI）停止；当降旗键按下时，不播放国歌。、无线遥控模块在本设计中采用SP多用途无线数据收发模块，SP模块必须用信号调制才

15、能正常工作，常见的固定编码解码器件有PT2262/2272、SC2262/2272、LSD2262/2272等，在此我们选用的是LSD2262和LSD2272,LSD2262将A0A5和A6D5A11DO决定aJ地址和数据进行编码，当TE为低电平时，从DOUT输出编码信号，编码信号提供应RF或IR电路发射，由RF或IR接受电路接受后，经LSD2272解码，实现遥控编码和解码。理论上只要直接连接上固定编码解码器件即可非常轻易B到达很好B传播效果，但实际上需要考虑解码器件日勺输入阻抗，调制起来有点困难。其发射模块的电路原理图如图3-1-5所示，接受模块的电路原理图如图3-1-6所示。SP多用途无线数据发射模块的!工作频率为315M,米用声表谐振器SAw稳频，