国旗升降自动控制系统.doc

目目 录录设计任务设计任务． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．2摘要摘要． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．4第第 1 1 节节 系统方案论证与比较系统方案论证与比较． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．51.1 设计思路． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．51.2 方案选择与论证． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．51.2.1、电机的选择与论证． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．51.2.2、电机驱动方案的选择与论证． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．51.2.3、显示部分方案的选择与论证． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．61.2.4、语音部分的方案选择与论证． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．6第第 2 2 节节 电路框图设计电路框图设计． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 82.1 总体框图设计． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．82.2 整体程序流程图． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．9第第 3 3 节节 系统的具体设计系统的具体设计． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．103.1 系统的硬件设计． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．103.1.1、电机驱动模块． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．103.1.2、键盘与显示模块． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．113.1.3、语音模块． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．123.2 系统的软件设计． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．133.2.1、各部分程序流程图． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．14第第 4 4 节节 测试方法与仪器测试方法与仪器． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．164.1 测试设备． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．164.2 测试方法． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．16第第 5 5 节节 测试数据及测试结果析测试数据及测试结果析． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．19第第 6 6 节节 结论结论． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．21第第 7 7 节节 心得心得． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．22附录附录． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．23参考文献． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．24自动控制升降旗系统设计报告自动控制升降旗系统设计报告设计任务设计任务设计一个自动控制升降旗系统，该系统能够自动控制升旗和降旗，升旗时，在旗杆的最高端自动停止；降旗时，在最低端自动停止。

自动控制升降旗系统的机械模型如图所示旗帜的升降由电动机驱动，该系统有两个控制按键，一个是上升键，一个是下降键自动控制升降旗示意图（一）基本功能（一）基本功能1．按下上升按键后，国旗匀速上升，同时流畅地演奏国歌；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．能在指定的位置上自动停止3．为避免误动作，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 43 秒钟，与国歌的演奏时间相等，同时，旗从旗杆的最下端上升到顶端降旗不演奏国歌，同时，旗从旗杆的最上端下降到底端5．数字即时显示旗帜所在的高度，以厘米为单位，误差不大于 2 厘米二）扩展功能（二）扩展功能增设一个开关，由开关控制是否是半旗状态，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到底之后自动停止，国歌停奏2． 不论旗帜是在顶端还是在底端，关断电源之后重新合上电源，旗帜所在的高度数据显示不变。

3． 要求升降旗的速度可调整，旗杆高度不变的情况下，升降旗时间的调整范围是 30—120 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核心，采用由单片机控制的步进电机带动国旗升降，实现对国旗升降的自动控制该电路主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个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RT1602C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，同时还采用了接近开关LMF2-3005NA，防止旗帜在最高点或最低点误动作，从而实现了双重保险的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，实现了自动升降旗的基本功能及发挥部分的一些功能关键字：关键字：步进电机 自动控制 语音 遥控 液晶显示 接近开关具体设计具体设计第第 1 1 节节 系统方案论证与比较系统方案论证与比较1.11.1思路思路题目要求设计一自动控制升降旗系统，该系统能够自动升降旗和自动升降半旗,能够在 指定位置停止，升降旗的时间可在30—120秒的范围内自行调整，标准的升降旗时间与国歌 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。

根据题目要求由一个步进电机来控制旗帜的升降情况，由接近开关来防止旗帜在 最高点或最低点停止时出现的误动作，由液晶来显示旗帜所在的高度及升降旗所用的时间， 无线遥控电路使用无线发射接收模块SP，语音模块采用集成语音芯片ISD25601.21.2 方案选择与论证方案选择与论证1.2.1、电机的选择与论证、电机的选择与论证方案一：采用普通的直流电机普通直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速启动、制动和反转方案二：采用步进电机步进电机的一个显著特点是具有快速的启停能力，如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就能够立即使步进电机启动或反转另一个显著特点是转换精度高，正转反转控制灵活因为在本系统中需要精确的转换速度和转换时间且启停要迅速，所以在本设计中我们选择方案二1.2.2、电机驱动方案的选择与论证、电机驱动方案的选择与论证方案一：采用继电器对电动机的开或关进行控制，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优点是电路结构简单，其缺点是继电器的响应时间长，易损环，寿命短，可靠性不是很高方案二：采用由达林顿管组成的H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，可精确调整电动机的运动状态（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单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L298L298是恒压恒流双H桥集成电机芯片，利用该芯片是实现驱动步进电机的一种简单方法, 可时控制四相电机，且输出电流可达到2A，可精确控制步距和速度，利用该方法设计的步进电机驱动系统具有硬件结构简单、软件编程容易的特点.所以综上所述我们采用方案三1.2.3、显示部分方案的选择与论证、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达到要求采用LED的优点是亮度高，醒目，价格便宜，寿命长；缺点是只能显示0～9的数字和一些简单的字符，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，其优点是能显示更多的字符，工作电流比LED小几个数量级，故其功耗低，且有着良好的人机界面，体积小，功耗极低基于上述考虑，所以我们选择方案二1.2.4、语音部分方案的选择与论证、语音部分方案的选择与。