毕业设计 基于单片机的自动控制升降旗系统

数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计

题目：基于单片机的自动控制升降旗系统

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目录

设计任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 第 1 节系统方案论证与比较．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 1.1 设计思路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 1.2 方案选择与论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.2.1、电机的选择与论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.2.2、电机驱动方案的选择与论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.2.3、显示部分方案的选择与论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.2.4、语音部分的方案选择与论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6第 2 节电路框图设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.1 总体框图设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2.2 整体程序流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第 3 节系统的具体设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 3.1 系统的硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

3.1.1、电机驱动模块．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

3.1.2、键盘与显示模块．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

3.1.3、语音模块．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

3.1.4、无线遥控模块．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 3.2 系统的软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

3.2.1、各部分程序流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 第 4 节测试方法与仪器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

4.1 测试设备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 4.2 测试方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 第 5 节测试数据及测试结果析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 第 6 节结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 附录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

自动控制升降旗系统设计报告

设计任务

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

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

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：步进电机自动控制语音遥控液晶显示接近开关

第 1 节系统方案论证与比较

1.1设计思路

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ISD2560。

1.2 方案选择与论证

1.2.1、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

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。