自动控制升降旗系统(共28页).doc

自动控制升降旗系统参赛学校：山东电力高等专科学校　　　　　指导老师：朱传琴 李泰岱 付精诚　杨露露　刘源祺参赛学生：孟庆侠 李德智 张代玉编号：　F乙１５０２自动控制升降旗系统（F）针对题目要求，设计中提出了多个方案，通过论证选择了利用单片机控制电机来实现国旗升降的方案本设计包括控制和电机驱动模块、键盘显示模块、系统检测模块、语音模块等四部分其中控制驱动模块采用8031单片机和ＣＷ－220芯片，实现了对电机运行速度的控制，从而达到国旗升降控制通过8279通用键盘显示板，实现了国旗高度跟随显示系统测试模块实现了电机速度误差的校正，从而保证国旗在设定时间升降在发挥部分利用了一个不掉电RＡM保护芯片，保证掉电后不丢失数据，上电后仍显示国旗的高度通过键盘来实现升降国旗、半旗的切换及升降国旗的速度调整本设计还可通过无线遥控实现国旗升降控制此外还增加数字钟功能，当不执行国旗升降时能够显示当前的时间经测试，本系统完全达到了题目要求的各项指标，具有可靠性高，精度高，功能多样化，响应速度快等优点目录摘要…………………………………………………………………………………………………21系统方案论证与选择…………………………………………………………………………….31. 1系统基本方案………………………………………………………………………………..31. 2各模块方案论证与选择……………………………………………………………………..31.2. 1控制模块……………………………………………………………………………………..51.2. 2键盘/显示模块………………………………………………………………………………61.2.3电源模块…………………………………………………………………………………….71.2.4电机模块…………………………………………………………………………………….81.2.5步进电机原理……………………………………………………………………………….91.2.6驱动模块…………………………………………………………………………………….102. 系统的硬件设计与实现……………………………………………………………………...122.1主要单元的电路设计…………………………………………………………………………132.1.1电源模块的设计……………………………………………………………………………132.1.2控制器模块的设计…………………………………………………………………………142.1.3电机驱动电路模块的设计…………………………………………………………………142.1.4系统总图……………………………………………………………………………………163系统的软件设计………………………………………………………………………………..173. 1升降国旗运动子程序………………………………………………………………………183.2升半旗子程序………………………………………………………………………………..193.3升旗可调子程序……………………………………………………………………………..203.4无线电遥控子程序………………………………………………………………………….213.5主程序流程图……………………………………………………………………………….213.6系统的参数计算部分……………………………………………………………………….214系统测试………………………………………………………………………………………224. 1测试仪器…………………………………………………………………………………224.2指示测试……………………………………………………………………………………234.2. 1升国旗精度测试…………………………………………………………………………244.2.2降国旗精度测试…………………………………………………………………………244.2.3显示高度测试……………………………………………………………………………..254.3结论…………………………………………………………………………………………..255总结…………………………………………………………………………………………….2５参考文附录1主要器件清单附录2系统说明摘要：本设计包括控制和电机驱动模块、键盘显示模块、系统检测模块、语音模块等四部分。

其中控制驱动模块采用8031单片机和ＣＷ－２２０芯片，实现了电机运行速度的控制，从而达到国旗升降控制通过8279通用键盘显示板，实现了国旗高度跟随显示系统测试模块实现了电机速度误差的校正，从而保证国旗在规定时间升降本设计还可通过无线遥控实现国旗升降控制此外还增加数字钟功能，当不执行国旗升降时能够显示当前的时间经测试，本系统具有可靠性高，精度高，响应速度快等优点关键词：单片机控制，步进电机，键盘显示Abstract: The system includes control module, step motor, keyboard display module, and speech module. The control module uses 8031 microcomputer and CW-220 chip to control the speed of the motor, then the raising and lowering of the flag. The position of the flag and the risetime of the flag can be displayed on the keyboard. The flag can be raised and lowered by operating a remote control. In addition, a digital clock is designed to show the time when people do not raise or lower the national flag. The system is precise, stable, and quick to operation. Key words: step motor, single- chip microcomputer, keyboard display1．系统方案论证与选择１．1系统基本方案电源模块根据题目要求，系统可以分为控制模块、输入与显示模块信号检测模块和电机驱动模块四个基本模块。

为实现系统的功能，需要对各个模块的方案进行论证系统方框图如下图１－２所示： 语音模块电机模块电机驱动模块控制器模块键盘/显示模块键盘控制遥控控制 1——1统基本方块图1.2各模块方案论证与选择1.2.1控制器模块根据题目要求，控制器的功能是根据由键盘键值或遥控器，使电动机带动着旗帜升将或其它位置的停止或启动，并满足对计算精度的要求（因为是开环系统，必须保证计算精度）使误差不大于两里米，能够对由键盘输入的的数据进行精确运算，能对遥控器发出的指令快速的反映，并将其结果输出精确控制电机转数来执行不同的结果对题目中要求的控制现有两中可行方案如：方案—用硬件实现旗帜在顶端和在起始时防止因误键带来的错误结果，可在旗杆的两头装一个金属片，当旗帜碰到金属时就会产生脉冲向单片机申请中断使按其它键不起作用当在0~1.8m内任意位置停止，可以用一根和旗杆相同长度的电阻丝，通过计算电阻值与高度对应的关系来实现此方案可以减少编程的复杂性，但是硬件部分交复杂且不够灵活精确度不高方案二用编程来控制，当旗帜到达最高点或在最底端时，通过比较计算来实现单片机控制脉冲有无来避免误操作。

在0~1.8m内的任意启停则通过数据之间的计算处理，当达到预定的值时停止脉冲此方案灵活性高、精度高、避免了硬件的缺陷且不受外界干扰通过两个方案的比较，选择方案二比较适合对于控制器的选择，现有一可行方案如下：采用INTEL公司的8031作为系统控制器单片机采用面向控制的指令系统其逻辑控制能力要优于同等级的CPU，运算方法灵活，运算功能强大，在软件对硬件的控制上，编程方便，自由度大，可实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小，技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛因此可采用8031作为控制器完全可以符合本系统对数据运算的要求1.2.2键盘/显示模块键盘显示模块主要用按键来控制电机实现其功能且显示相应的数值可考虑以下两种方案方案一使用液晶（LCD）显示屏显示数据以及影像稳定不闪烁，微功耗、平板化、无射线和电磁辐射等优势，可视面积大、画面效果好、分辨率高、抗干能力强、寿命长、被动显示LCD本身不发光，而是靠调制外界光进行显示，因此适合人的礼堂习惯，不会使人眼睛疲劳，显示信息量大等特点但控制芯片较为复杂，资源占用较多，其成本也高在使用时，不能有静电干扰，否则易烧坏液晶的显示芯片，不易维护。

ELCDRLWRSDB0VSSV0VDDDB7DRIVER MDLS系列液晶显示模块方框图 　　　　 1—2图方案二使用传统的数码管（LED）显示数码管具有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高温，对外界环境要求低，易于维护在这里采用最小系统板中的8279可编程键盘/显示器I/O接口芯片，能对显示器自动扫描，能识别键盘上按下的键的键号，因而可代替徽处理器完成对键盘和显示器的控制，从而减轻了CPU的负担可方便地进行对某位数码管的显示与消隐操作，采用动态显示可减小硬件电路的规模，减小系统出错的可能性，8279自身具有锁存功能，使单片机可以方便地控制数码的显示，而不必不断输出显示数据，有效地解决了动态显示占用CPU时间较长的缺点且有自动去抖动作用8279与MCS－51接口方便，因而可采用此方案1.2.3电源模块系统需要多个电源，单片机需要+5V稳压电源，驱动电路L298N需要+12V 的电压可由交流220V市电通过变压，整流滤波后由稳压集成电路7805和7824提供此外，设计的电源可用直插上，可输出12v、1.5A电流方便了使用。

1.2.4电机模块电机模块是本系统的重要部分，其功能是按照控制器的命令执行电机的正转、反转，暂停等动作根据此功能，可设计两个备选方案如下：方案一使用直流电机完成本设计的功能直流电机的驱动电路简单，易控制用霍尔传感器测量电机运行的转数，由此转数即可完成旗帜的上升、下降由单片机对霍尔传感器输出的脉冲信号进行计数，当计数值等于对应值（每个电机对应的应转的转数）时，使对应的电机停转该方案方框图１-３如下：驱动电路模块直流电机模块霍尔传感器模块控制器模块控制器输出PWM频率信号PWM调节占空比调节电机正反转延时到端点Y？ 图１－３　直流驱动系统图 图１－４平衡点调试方框图其中驱动可用图１-５实现，通过Ui输入控制脉冲，即可控制电机的转速使用该方案基本上可以实现题。