基于單片機(jī)的自動(dòng)升降旗系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、黑龍江東方學(xué)院畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)）題目：基于單片機(jī)的自動(dòng)升降旗系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名王 梓學(xué) 號(hào)09102326專 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)2009級(jí)3班指導(dǎo)教師王 強(qiáng)學(xué) 部計(jì)算機(jī)科學(xué)與電氣工程答辯日期2013年5月18日黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)語（一）姓名王梓學(xué)號(hào)09102326專業(yè)班級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化09級(jí)3班總成績畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：基于單片機(jī)的自動(dòng)升降旗系統(tǒng)設(shè)計(jì) 答辯委員會(huì)評(píng)語答辯成績主任簽字： 年 月 日答辯委員會(huì)成員簽字學(xué)部畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）領(lǐng)導(dǎo)小組意見組長簽字： 年 月 日 學(xué)部公章黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)語（二）姓名王梓學(xué)號(hào)09102326專業(yè)班

2、級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化 09級(jí)3班畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：基于單片機(jī)的自動(dòng)升降旗系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)語指導(dǎo)教師成績指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)語（三）姓名王梓學(xué)號(hào)09102626專業(yè)班級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化 09級(jí)3班畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：基于單片機(jī)的自動(dòng)升降旗系統(tǒng)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)語評(píng)閱教師成績?cè)u(píng)閱教師簽字： 年 月 日黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書姓名王梓學(xué)號(hào)09102326專業(yè)班級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化09級(jí)3班畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：基于單片機(jī)的自動(dòng)升降旗系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的立題依據(jù): 據(jù)2008年前的一份關(guān)于北京、天津體育館升旗設(shè)施調(diào)查顯示，絕大多

3、數(shù)體育館依然采用手動(dòng)升旗。近幾年來，雖然開發(fā)了一些自動(dòng)升旗控制系統(tǒng)，但是控制系統(tǒng)在噪音干擾較大的體育場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行度不高，此外存儲(chǔ)一般，不能添加國歌數(shù)據(jù)。主要內(nèi)容及要求: 1.可手動(dòng)、可遙控。即可以通過按鍵來控制旗幟的勻速升降,也可以通過遙控器 來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制； 2. 可以按照用戶的要求上升或下降到指定位置，并可在任意位置停止； 3. 國旗在上升過程中能準(zhǔn)確與國歌樂曲同步； 4. 能實(shí)現(xiàn)半旗的升降功能； 5. 具有斷電保護(hù)功能；進(jìn)度安排9 月20日選題9 月21日10月31日接受指導(dǎo)老師的指導(dǎo)11月1 日11月17日擬定論文大綱11月18日12月20日搜集、查閱、整理相關(guān)資料12月21日3 月3

4、1日初稿形成4 月1 日4 月7 日初稿審定4 月8 日4 月14日第一次修改4 月15日4 月21日第一次審定4 月22日4 月28 日第二次修改4 月29日5 月12日定稿5 月13日5 月17日論文評(píng)閱小組評(píng)審論文（設(shè)計(jì)）5 月18日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯學(xué)生簽字：指導(dǎo)教師簽字：年 月 日基于單片機(jī)的自動(dòng)升降旗系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)是關(guān)于自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本著實(shí)用、調(diào)整控制方便、功能完善等方面的原則。在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路上直接選用了模塊化的控制器，大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，也完全符合快速設(shè)計(jì)的原則。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)的時(shí)鐘電路和用于掉電保護(hù)的存儲(chǔ)電路，同時(shí)還設(shè)計(jì)了功能齊全的鍵盤/顯

5、示電路和使國旗飄揚(yáng)的鼓風(fēng)電路以及遙控電路1。該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：可按鍵、可遙控自動(dòng)控制升旗和降旗，并在任意指定位置自動(dòng)停止，升旗過程中能準(zhǔn)確與國歌樂曲同步；實(shí)現(xiàn)半旗狀態(tài)的功能；具有斷電保護(hù)功能；升降速度可調(diào)功能；還具有無線遙控的作用等特點(diǎn)。需要設(shè)定的升、降過程以及半旗狀態(tài)是通過按鍵實(shí)現(xiàn)，并能顯示上升或下降時(shí)間和旗幟所在高度。本系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)包括：防止升降旗過程中出現(xiàn)冒頂系統(tǒng)；國旗到達(dá)頂點(diǎn)時(shí)，旗面保持迎風(fēng)飄揚(yáng)而不纏桿。在實(shí)現(xiàn)以上功能的過程中，升降旗時(shí)間在30120秒內(nèi)可調(diào)，通過改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來改變旗幟上升或下降的速度，并通過LCD顯示上升或下降時(shí)間和旗幟所在高度2。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)

6、；接近開關(guān)關(guān)鍵詞與摘要內(nèi)容隔行書寫，詞條用小四號(hào)宋體字，詞條間用分號(hào)（；）隔開，3-5個(gè)關(guān)鍵詞Design of automatic flag raising system based on MCUAbstract2008 years ago, according to a report on Beijing, tianjin stadium flag-raising facilities according to the survey, most of the stadium is still using manual hoist a flag. Developed in recent ye

7、ars, although some flag auto control system,but the stadium and stable operation of the control system in large noise degree is not high, in addition to storage in general, data can not add the national anthem.This design is about the automatic control of the raising of the flag system design. In li

8、ne with the practical, easy to adjust the control principle, function perfect, etc. In stepping motor driver circuit USES modular controller directly, greatly reduce the burden of the CPU, also completely accords with the principle of rapid design. This system was designed to realize precise timing

9、clock circuit and storage circuit for power lost protection, but also design a fully functional keyboard/display circuit and make the national flag fluttering blast circuit and control circuit.The system has the following features: buttons, remote automatic control flag raising and lowering, and in

10、any specified position automatically stop, accuracy and the national anthem during a flag-raising music synchronization; To realize the function of half-mast state; Has the power-off protection function; Speed adjustable function; Also have the function of the wireless remote control, etc. Need to s

11、et the process of ascending, descending and half-mast state is achieved by buttons, and can display up or down time and flag the altitude. Innovation points of this system include: to prevent rising flag appeared in the process of roof caving system; Highlighted flag when it reaches the top, keep th

12、e flies without tie rod. , in the process of realizing the function of above flag rise time is adjustable in 30 120 seconds, by changing the rotation of the stepper motor speed to change the flag rising or falling speed, and through the LCD display up or down time and flags in height.Keywords: Singl

13、e chip microcomputer; Stepping motor; Close to the switch小提示：當(dāng)需要從網(wǎng)站或者文檔復(fù)制到本文檔時(shí)，先將文字復(fù)制到文本文檔，然后再從文本文檔復(fù)制到本文檔的相應(yīng)位置，這樣就能夠保證格式是正確的！此行不會(huì)被打印千萬不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。(在word菜單-工具-選項(xiàng)-視圖標(biāo)簽中，格式標(biāo)記部分請(qǐng)全部打?qū)μ?hào)，這樣就可以看到隱藏的分節(jié)符和空格等信息了)目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)簡介11.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1第2章 總體設(shè)計(jì)方案32.1 主控制器模塊的選擇32.2 電機(jī)的選擇32.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)

14、方案的選擇42.4 語音芯片的選擇42.5顯示方式的選擇42.6 紅外接收的選擇52.7 本章小結(jié)5第3章 硬件設(shè)計(jì)63.1 系統(tǒng)整體思路63.2 主控制器模塊63.3 L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊73.4 語音模塊93.5 外部存儲(chǔ)電路103.6 無線遙控電路113.7 定時(shí)電路的設(shè)計(jì)113.8 接近開關(guān)電路的設(shè)計(jì)123.9 本章小結(jié)13第4章 軟件設(shè)計(jì)144.1 主程序流程圖144.2 升旗子程序154.3 半旗狀態(tài)子程序164.4 時(shí)間和高度調(diào)整子程序174.5 本章小結(jié)18結(jié)論19參考文獻(xiàn)20附錄21致謝22千萬不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄

15、”基于單片機(jī)的自動(dòng)升降旗系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1章 緒論1.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)簡介近些年來，隨著高云會(huì)及各種大型國際賽事的開展，升旗儀式已成為一個(gè)必備的環(huán)節(jié)。據(jù)2008年前的一份關(guān)于北京、天津體育館升旗設(shè)施調(diào)查顯示，絕大多數(shù)體育館依然采用手動(dòng)升旗。近幾年來，雖然開發(fā)了一些自動(dòng)升旗控制系統(tǒng)，但這些升旗控制系統(tǒng)絕大多數(shù)采用小型芯片控制，小型芯片控制系統(tǒng)在噪音干擾較大的體育場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行度不高，此外小型芯片存儲(chǔ)一般，不能添加國歌數(shù)據(jù)。在大型賽事中，總舵的參賽鎖甲和地區(qū)國歌的選擇查找比較翻作，增加了工作人員的工作量3。針對(duì)以上問題，開發(fā)了基于STC98S52RC的自動(dòng)控制升旗系統(tǒng)。STC98S52RC控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的

16、抗干擾能力，完全適用于噪音較大的體育場(chǎng)，在手動(dòng)調(diào)節(jié)升旗時(shí)長時(shí)，更加與歌曲同步。此外此系統(tǒng)還能夠?qū)ι焓篱g安進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證了系統(tǒng)更加穩(wěn)定的運(yùn)行。全自動(dòng)升旗控制系統(tǒng)不僅可以減少誤差，完美的完成升旗，而且還能展現(xiàn)我國的工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展水平。1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)本系統(tǒng)采用單片機(jī)STC89C52RC作為自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)的檢測(cè)和控制核心，采用由單片機(jī)控制的42步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)國旗升降，實(shí)現(xiàn)對(duì)國旗升降的自動(dòng)控制。該電路主要分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模塊、鍵盤與顯示模塊、語音模塊及無線遙控電路模塊等幾個(gè)部分。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模塊采用集成驅(qū)動(dòng)芯片L298，語音電路采用語音芯片ISD1700，基于這些完備而可靠的硬件設(shè)計(jì)

17、，使用了一套完善的軟件編程，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)升降旗的基本功能及發(fā)揮部分的功能。本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：1、可手動(dòng)、可遙控。即可以通過按鍵來控制旗幟的勻速升降,也可以通過遙控器來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制；2、可以按照用戶的要求上升或下降到指定位置，并可在任意位置停止；3、國旗在上升過程中能準(zhǔn)確與國歌樂曲同步；4、能實(shí)現(xiàn)半旗的升降功能；5、具有斷電保護(hù)功能；在實(shí)現(xiàn)以上功能的過程中，升降旗時(shí)間在30120秒內(nèi)可調(diào)，通過改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來改變旗幟上升或下降的速度，并通過LED顯示上升或下降時(shí)間和旗幟所在高度。旗幟達(dá)到頂端后，由鼓風(fēng)機(jī)提供風(fēng)源使旗幟始終處于飄揚(yáng)的狀態(tài)。第2章 總體設(shè)計(jì)方案2.1 主控制器模塊的選擇本系

18、統(tǒng)對(duì)CPU運(yùn)算速度要求不高，不需要執(zhí)行很復(fù)雜的運(yùn)算，所以我們采用傳統(tǒng)的STC89S52RC作為電機(jī)的控制核心。該單片機(jī)軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛4。綜合考慮選用STC89S52RC較適合本系統(tǒng)的要求。2.2 電機(jī)的選擇方案一：采用28BYJ48型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的精密控制，又可以實(shí)現(xiàn)不同高度停止的要求。該步進(jìn)電機(jī)價(jià)格低廉，功耗較低，且易于操作，但速度較慢。方案二：采用42步進(jìn)電機(jī)，同樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的精密控制，也可以實(shí)現(xiàn)不同高度停止的要求。42步進(jìn)電機(jī)具有功耗較低，易于操作，

19、速度快力矩大等諸多優(yōu)點(diǎn)，但其價(jià)格較高。步進(jìn)電機(jī)不需要使用傳感器就能精確定位，而且通過給定的脈沖周期，能夠以任意速度轉(zhuǎn)動(dòng)，定矩運(yùn)動(dòng)教精確。雖然步進(jìn)電機(jī)不能高速轉(zhuǎn)動(dòng)，但根據(jù)題目要求的時(shí)間和移動(dòng)距離，步進(jìn)電機(jī)完全能夠符合要求，是該種要求下廣泛使用的一種電機(jī)。所選步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)為17HS101，同時(shí)考慮降低CPU的負(fù)擔(dān)，避免讓CPU來產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖節(jié)拍以及驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的功率驅(qū)動(dòng)電路，因此我們也直接購置與步進(jìn)電機(jī)配對(duì)的驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器型號(hào)為SH-2H042Mb，為兩相四線式，細(xì)分的步距角有0.045°、0.09°、0.18°、0.36°、0.9°

20、等5檔。步進(jìn)電機(jī)的控制非常簡單，從理論上說，只需給驅(qū)動(dòng)器脈沖信號(hào)即可，每給驅(qū)動(dòng)器一個(gè)CP脈沖，步進(jìn)電機(jī)就旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角（細(xì)分時(shí)為一個(gè)細(xì)分步距角），也就是說步進(jìn)電機(jī)時(shí)時(shí)跟隨CP脈沖的變化。但是實(shí)際上，如果CP信號(hào)變化太快，步進(jìn)電機(jī)由于慣性將跟隨不上電信號(hào)的變化，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和丟步現(xiàn)象。所以步進(jìn)電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，必須有升速過程；在停止時(shí)必須有降速過程，一般來說升速和降速過程規(guī)律相同，以下以升速為例介紹。升速過程由突跳頻率加升速曲線組成（降速過程反之）。突跳頻率是指步進(jìn)電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)突然施加的脈沖啟動(dòng)頻率，此頻率不可太大，否則也會(huì)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和丟步。升降速曲線一般為指數(shù)曲線或經(jīng)過修調(diào)的指數(shù)曲線，當(dāng)然也

21、可采用直線或正弦曲線等。用戶需根據(jù)自己的負(fù)載選擇合適的突跳頻率和升降速曲線，找到一條理想的曲線并不容易，一般需要多次試機(jī)才行。指數(shù)曲線在實(shí)際軟件編程中比較麻煩，一般事先算好時(shí)間常數(shù)存貯在計(jì)算機(jī)存貯器內(nèi)，工作過程中直接選取。步進(jìn)電機(jī)的升降速設(shè)計(jì)為控制軟件的主要工作量，其設(shè)計(jì)水平將直接影響電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性、升降速快慢、電機(jī)運(yùn)行聲音、最高速度、定位精度。一種特例是：步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度不超過突跳頻率，這時(shí)將不存在升降速問題。綜合考慮以上兩種方案我們選用速度快力矩大的42步進(jìn)電機(jī)。2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的選擇方案一：采用常用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003。ULN2003多用于單片機(jī)、智能儀表、PLC、數(shù)

22、字量輸出卡等控制電路中。通常芯片采用DIP封裝。方案二：采用L298驅(qū)動(dòng)芯片。L298既可以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)又可以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，常用于打字機(jī)、數(shù)字機(jī)床、復(fù)印機(jī)等控制電路中。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)相同電壓下對(duì)42步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)能力L298要比ULN2003大。所以本次設(shè)計(jì)中我們采用L298作為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。2.4 語音芯片的選擇方案一：采用語音芯片ISD1820。該芯片采用CMOS技術(shù)，且外圍電路簡單，音質(zhì)好、功耗低，缺點(diǎn)是其錄放音時(shí)間短，只有8到20秒。方案二：采用語音芯片ISD1730，它具音質(zhì)好、噪音低，使用方便。錄音時(shí)間可達(dá)60s,綜合考慮：由于國歌播放所需時(shí)間為43秒，因此只能選擇方案二。2.5

23、顯示方式的選擇方案一：采用LED 數(shù)碼管顯示旗幟所在的高度以及升降旗所用的時(shí)間，本實(shí)驗(yàn)中需要用到6只LED數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示才可以達(dá)到要求。采用LED的優(yōu)點(diǎn)是亮度高，價(jià)格便宜，壽命長，缺點(diǎn)是只能顯示數(shù)字和一些簡單的字符。方案二：采用LCD液晶顯示，優(yōu)點(diǎn)是顯示內(nèi)容豐富，功耗低。比較以上兩種方案，選擇方案二。2.6 紅外接收的選擇HS0038紅外接收頭基本不需要外圍電路。接收紅外信號(hào)頻率為38kHz，周期約26s抗干擾強(qiáng)。因此我們選用常用的HS0028紅外接收頭。2.7 本章小結(jié)本章對(duì)系統(tǒng)中的硬件進(jìn)行了選擇和分析，同功能的產(chǎn)品較多，但是性能不盡相同，根據(jù)系統(tǒng)技術(shù)要求和系統(tǒng)整體性能為依據(jù)，選擇合適本

24、系統(tǒng)的硬件，用以達(dá)到更好的實(shí)際效果。注意：除第一章緒論外，其他每一章都應(yīng)該有一個(gè)本章小結(jié)第3章 硬件設(shè)計(jì)微控制器EEPROM步進(jìn)電機(jī)接近開關(guān)LED數(shù)碼顯示電機(jī)驅(qū)動(dòng)器無線遙控鍵盤負(fù)載鼓風(fēng)機(jī)定時(shí)電路圖3-1 系統(tǒng)整體框圖3.1 系統(tǒng)整體思路整體電路是圍繞STC89S52RC完成，當(dāng)鍵盤或無線遙控發(fā)出命令，提供歌曲所用時(shí)長，CPU會(huì)根據(jù)內(nèi)部編程計(jì)算出電機(jī)每秒的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，達(dá)到勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使升降旗整個(gè)過程時(shí)刻保持勻速上升或下降。3.2 主控制器模塊STC89S52RC單片機(jī)直接兼容8051單片機(jī)，并且抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格更低廉。圖3-2 STC89S52RC內(nèi)部圖STC89S52具有以下優(yōu)點(diǎn)：1. 超大容量

25、SRAM，最高達(dá)4.2K字節(jié)。2. 直接取代傳統(tǒng)8051單片機(jī)，成本更低。3. 10位A/D，可達(dá)25萬次/秒。4. 超強(qiáng)抗干擾。5. 三大降低單片機(jī)時(shí)鐘對(duì)外部電磁輻射的措施：（1）禁止ALE輸出（2）如選6時(shí)鐘/機(jī)器周期，外部時(shí)鐘頻率可降低一半（3）單片機(jī)之中振蕩器增益可設(shè)為1/2 gain6. 超低功耗：（1）掉電模式：典型功耗<0.1Ua（2）正常工作模式：4mA-7mA（3）掉電模式可由外部中斷喚醒，試用于電池供電系統(tǒng)7. 在系統(tǒng)可編程，無需編程器及仿真器，可遠(yuǎn)程升級(jí)8. 高可靠制造保證圖3-3 STC89S52RC內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.3 L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊L298是意大利SGS半導(dǎo)體

26、公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)專用控制器,它能產(chǎn)生4相控制信號(hào),可用于計(jì)算機(jī)控制的兩雙極和四相單相步進(jìn)電機(jī),能夠用單四拍、雙四拍、四相八拍方式控制步進(jìn)電機(jī)。芯片內(nèi)的PWM斬波器電路可開關(guān)模式下調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)繞組中的電機(jī)繞組中的電流。該集成電路采用了SGS公司的模擬/數(shù)字兼容的I2L技術(shù)，使用5V的電源電壓，全部信號(hào)的連接都與TFL/CMOS或集電極開路的晶體管兼容5。L298的芯片引腳特別緊湊，采用雙列直插15腳塑封封裝。圖3-4 L298塑封封裝L298邏輯性很強(qiáng)，但是對(duì)于邏輯控制相當(dāng)簡單。簡單的邏輯信號(hào)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。表3-1 L298邏輯關(guān)系IN1IN2ENA電機(jī)狀態(tài)XX0停止101順時(shí)針011

27、逆時(shí)針000停止110停止L298的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接也相當(dāng)簡單。圖3-5 L298電路連接圖L298有兩路電源分別為邏輯電路和動(dòng)力電源，6V為邏輯電源，12V為動(dòng)力電源。J4接入邏輯電源，J6接入動(dòng)力電源，J1和J2分別為單片機(jī)控制兩個(gè)電機(jī)的輸入端，J3與J5分別與連個(gè)電極的正負(fù)極相連。ENA與ENB直接接入6V邏輯電源也就是說兩個(gè)電機(jī)時(shí)刻都工作在使能狀態(tài)，控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)只有通過J1與J2連個(gè)接口。由于我們使用的電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)，運(yùn)行狀態(tài)處于計(jì)時(shí)運(yùn)動(dòng)，突然轉(zhuǎn)換到停止?fàn)顟B(tài)會(huì)形成很大的反向電流，在電路中加入二極管的作用就是在產(chǎn)生反向電流的時(shí)候進(jìn)行泄流，保護(hù)芯片的安全。3.4 語音模塊采用微創(chuàng)公司

28、生產(chǎn)的性能良好，使用方便的WT2560語音芯片來播放國歌。WT2560是微創(chuàng)系列單片語音錄放集成電路的一種。這是一種永久記憶型語音錄放電路，錄音時(shí)間為60，可重復(fù)錄放10萬次。該芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)專利技術(shù)，每個(gè)采樣值可直接存儲(chǔ)在片內(nèi)單個(gè)EEPOM單元中，因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲，從而避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。該器件的采樣頻率為8.2kHz，同一系列的產(chǎn)品采樣頻率越低錄放時(shí)間越長,但通頻帶和音質(zhì)會(huì)有所降低6。此外，WT2560還省去了A/D和D/A轉(zhuǎn)換器。其集成度較高，內(nèi)部包括前置放大器、內(nèi)部時(shí)鐘、定時(shí)器、采樣時(shí)鐘、濾波器

29、、自動(dòng)增益控制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器和480k字節(jié)的EEPOM。WT2560內(nèi)部EEPOM存儲(chǔ)單元均勻分為600行，有600個(gè)地址單元，每個(gè)地址單元指向其中一行，每一個(gè)地址單元的地址分辨率為100。此外，WT2560還具備微控制器所需的控制接口。通過操縱地址和控制線可完成不同的任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的信息處理功能，如信息的組合、連接、設(shè)定固定的信息段和信息管理等。WT2560可不分段，也可按最小段長為單位來任意組合分段。我們把國歌音樂錄制在WT2560語音芯片中，然后用它的單次播放功能播放國歌。圖3-6 WT2560封裝引腳圖圖3-7 語音錄放電路3.5 外部存儲(chǔ)電路本系統(tǒng)采用常用的EEPR

30、OM芯片24C20。該芯片結(jié)構(gòu)簡單且具有寫保護(hù)功能，芯片數(shù)據(jù)只能被讀出，而被保護(hù)部分不能寫入數(shù)據(jù)。圖3-8 24C20電路連接圖3.6 無線遙控電路HS2262將A0A5和A6/D5A11/D0決定的地址和數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，當(dāng)TE為低電平時(shí)，從DOUT輸出編碼信號(hào)，編碼信號(hào)提供給RF或IR電路發(fā)射，由RF或IR接收電路接收后，經(jīng)HS2272解碼，實(shí)現(xiàn)遙控編碼和解碼。一塊無線發(fā)射芯片HS2262和接收芯片HS2272設(shè)計(jì)的電路有4個(gè)輸入信號(hào)，完全滿足設(shè)計(jì)要求的3按鍵遙控。3.7 定時(shí)電路的設(shè)計(jì)我們?cè)谙到y(tǒng)的設(shè)計(jì)上，對(duì)題目的功能要求進(jìn)行了發(fā)揮，不僅顯示旗幟運(yùn)動(dòng)時(shí)位置而且顯示運(yùn)動(dòng)時(shí)間，使得系統(tǒng)更加直觀。對(duì)

31、于時(shí)間的控制，盡管CPU內(nèi)部能進(jìn)行定時(shí)控制，但為了提高精度和節(jié)省CPU的資源，我們專門設(shè)計(jì)了外部定時(shí)電路，選擇Intersil公司的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片ISL12026，它是一款工業(yè)級(jí)內(nèi)含I2C總線接口功能的具有極低功耗的多功能時(shí)鐘/日歷芯片。ISL12026 的多種報(bào)警功能、定時(shí)器功能、時(shí)鐘輸出功能以及中斷輸出功能能完成各種復(fù)雜的定時(shí)服務(wù)，甚至可為單片機(jī)提供看門狗功能。內(nèi)部時(shí)鐘電路、內(nèi)部振蕩電路、內(nèi)部低電壓檢測(cè)電路1.0V 以及兩線制I2C 總線通訊方式，不但使外圍電路及其簡潔，而且也增加了芯片的可靠性。同時(shí)每次讀寫數(shù)據(jù)后，內(nèi)嵌的字地址寄存器會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生增量。因而，ISL12026 是一款性價(jià)比極高的

32、時(shí)鐘芯片，它已被廣泛用于電表、水表、氣表、電話、傳真機(jī)、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。X1226具有時(shí)鐘和日歷的功能，時(shí)鐘依賴時(shí)、分、秒寄存器來跟蹤，日歷依賴日期、星期、月和年寄存器來跟蹤，日歷可正確顯示至2099年，并具有自動(dòng)閏年修正功能。擁有強(qiáng)大的雙報(bào)警功能，能夠被設(shè)置到任何時(shí)鐘/日歷值上，精確度可到1秒?？捎密浖O(shè)置1Hz、4096Hz或32768Hz中任意一個(gè)頻率輸出。由于系統(tǒng)只對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)，我們只運(yùn)用32分頻脈沖輸出即可，該方波信號(hào)1/32 S向CPU申請(qǐng)一次中斷，CPU在中斷服務(wù)程序中，對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間加1處理并顯示。ISL12026有16個(gè)8位寄存器，其中包括：可自

33、動(dòng)增量的地址寄存器、內(nèi)置32.768kHz的振蕩器（帶有一個(gè)內(nèi)部集成電容）、分頻器（用于給實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC提供源時(shí)鐘）、可編程時(shí)鐘輸出、定時(shí)器、報(bào)警器、掉電檢測(cè)器和400kHz的I2C總線接口。X1226提供一個(gè)備份電源輸入腳VBACK，允許器件用電池或大容量電容進(jìn)行備份供電。采用電容供電時(shí)，用一個(gè)硅或肖特基二極管連接到Vcc和充電電容的兩端，充電電容連接到Vback管腳，注意不能使用二極管對(duì)電池充電(特別是鋰離子電池)。切換到電池供電的條件是Vcc=Vback-0.1V，正常操作期間，供電電壓Vcc必須高于電池電壓，否則電池電量將逐步耗盡。振蕩器采用外接32.768kH的晶體，產(chǎn)生的振蕩誤差可

34、通過軟件對(duì)數(shù)字微調(diào)寄存器、模擬微調(diào)寄存器的數(shù)值進(jìn)行調(diào)節(jié)加以修正，避免了外接電阻和電容的離散性對(duì)精度的影響。4Kb的EEPROM可用于存儲(chǔ)戶數(shù)據(jù)。所有16個(gè)寄存器設(shè)計(jì)成可尋址的8位并行寄存器，但不是所有位都有用。當(dāng)一個(gè)RTC寄存器被讀時(shí)，所有計(jì)數(shù)器的內(nèi)容將被鎖存，因此，在傳送條件下，可以禁止對(duì)時(shí)鐘日歷芯片的錯(cuò)讀。3.8 接近開關(guān)電路的設(shè)計(jì)兩個(gè)接近開關(guān)在國旗到達(dá)頂部或者下降到底部時(shí)輸出較高的電壓，沒有時(shí)輸出一個(gè)較低的電壓，通過LM324進(jìn)行電壓比較，檢測(cè)到黑線時(shí)，輸出為“1”，否則為“0”。單片機(jī)的P0口接收到這些信號(hào)后，通過邏輯判斷來判斷電機(jī)的動(dòng)作，讓物體沿著預(yù)定軌道運(yùn)行。圖3-9 接近開關(guān)電路

35、3.9 本章小結(jié)本章對(duì)各個(gè)硬件進(jìn)行了詳細(xì)地介紹，對(duì)各個(gè)硬件的功能也做了解釋說明。每個(gè)硬件都可以單獨(dú)成為一個(gè)硬件模塊，這樣在測(cè)試時(shí)可以清楚的找到系統(tǒng)問題所在，對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行單獨(dú)編程，進(jìn)行軟件編程時(shí)思路會(huì)更加清晰，也易于查找錯(cuò)誤。第4章 軟件設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)主要任務(wù)是使國旗執(zhí)行升降旗、半旗、時(shí)間調(diào)整、高度調(diào)整四種運(yùn)動(dòng)，這樣系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)就可以分塊完成。主程序部分，主要是查鍵盤，通過查鍵，檢測(cè)應(yīng)該做什么運(yùn)動(dòng)，鍵值不同調(diào)用不同的子程序。子程序包括上、下運(yùn)動(dòng)、半旗、運(yùn)動(dòng)時(shí)間調(diào)整和高度調(diào)整等。4.1 主程序流程圖主程序主要用于處理鍵盤和顯示程序。通電初始化掉電處理鍵盤掃描有鍵按下？鍵處理NY圖4-1 主程序流程

36、圖4.2 升旗子程序主程序如在執(zhí)行過程中，掃描到升旗鍵被按下，將自動(dòng)調(diào)用升旗子程序，實(shí)現(xiàn)升旗功能并在升旗過程中伴隨國歌響起。YYYyyYYYyyNNN按鍵處理升旗？半旗？調(diào)節(jié)時(shí)間?調(diào)節(jié)高度?升旗子程序半旗子程序調(diào)時(shí)間子程序調(diào)高度子程序YYYyyYYYyy圖4-2 按鍵處理子程序流程圖4.3 半旗狀態(tài)子程序和升旗子程序類似，當(dāng)主程序掃描到半旗鍵被按下，將自動(dòng)調(diào)用半旗狀態(tài)子程序，實(shí)現(xiàn)半旗狀態(tài)功能并在上升過程中伴隨國歌響起。圖4-3 升旗處理子程序流程圖NY半旗國歌響 國旗先上升到頂國歌響停 下降到三分之二處 下降鍵？先上升到頂后下降到底返回圖4-4 半旗按鍵處理子程序流程圖NY升旗步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)國歌

37、響國旗上升到頂下降鍵？國旗下降到底返回NNYNYYNNNYY調(diào)整時(shí)間鍵加鍵？減鍵？時(shí)間鍵？加1s減1s上升鍵？旗上升下降鍵？時(shí)間鍵旗下降返回圖4-5 時(shí)間調(diào)整子程序流程圖Y旗下降旗上升4.4 時(shí)間和高度調(diào)整子程序先上升60后下降180掉電處理讀2416高度為120cm？高度為180cm？高度為0cm？其他高度？返回NNNNYYY下降NYY下降N下降180下降至0cm圖4-6 上電子程序流程圖4.5 本章小結(jié)本章對(duì)系統(tǒng)的軟件做了說明，對(duì)每個(gè)子程序的流程做了詳細(xì)地介紹。在編程時(shí)，主程序只是負(fù)載調(diào)用每個(gè)子程序。而每個(gè)子程序內(nèi)包含了一個(gè)模塊，這樣可以做到一對(duì)一的控制，能更好的把軟件與硬件結(jié)合在一起，并且使編寫程序的思路更加清晰。注意：除第一章緒論外，其他每一章都應(yīng)該有一個(gè)本章小結(jié)結(jié)論此次采用單片機(jī)STC89S52RC 設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以下幾項(xiàng)功能：1. 可手動(dòng)，可遙控；2. 可以按照用戶的要求上升或下降到指定位置，并可在任意位置停止；3. 國旗在上升過程中能準(zhǔn)確與國歌樂曲同步；4. 能實(shí)現(xiàn)半旗功能；5. 具有斷電保護(hù)功能；本系統(tǒng)充分利用了單片機(jī)算法靈活的特點(diǎn)，使其運(yùn)算精度有了較大的提高。在設(shè)計(jì)過程中，力求使硬件簡單可靠，達(dá)到了