自动控制升降旗装置
自动控制升降旗系统设计
自动控制升降旗系统的设计目录引言 (1)1.方案论证及选择 (2)1.1 采用STC89C52单片机设计自动升降旗控制系统 (2)1.2采用数字电路设计自动控制升降旗系统 (2)1.3采用PIC16F877A单片机设计自动控制升降旗系统 (3)1.4 总方案的选择 (3)2系统硬件的设计 (4)2.1 单片机最小系统的设计 (4)2.1.1 晶振电路的设计 (5)2.1.2 复位电路设计 (5)2.2 电机驱动模块的设计 (5)2.2.1 28BYJ-48步进电机 (5)2.2.2 ULN2003芯片 (6)2.3语音模块的设计 (7)2.4液晶显示模块的设计 (9)2.5无线遥控模块的设计 (9)2.6 旗杆的设计 (10)2.7 电源电路的设计 (11)3系统软件设计 (12)3.1 系统总程序流程图 (12)3.2 子程序流程图 (13)3.2.1 升降小旗运动子程序 (13)3.2.2 LCD1602液晶实时显示子程序的设计 (14)3.2.3语音播放子程序的设计 (15)3.3软件的调试与编译 (16)3.4程序的下载 (17)4．电路的与调试与结果分析 (19)4.1电路的调试 (19)4.1.1单片机最小系统的调试 (19)4.1.2 声音模块调试 (19)4.1.3 电机绕线的调试处理 (19)4.2电路结果分析 (20)4.2.1国旗升降高度的结果分析 (20)4.2.2 液晶显示高度结果分析 (20)结论 (22)致谢.............................................................. 错误!未定义书签。
参考文献.. (23)附录A 英文文献原文 (24)附录B 英文文献译文 (36)附录C 硬件总设计图 (45)附录D 设计源程序............................................ 错误!未定义书签。
自动控制升降旗系统设计方案分析
自动控制升降旗系统设计方案分析摘要：本文主要针对自动控制升降旗系统的设计方案进行了分析和探讨。
首先介绍了自动控制升降旗系统的基本原理和作用，然后对系统的设计要求进行了详细的说明，并提出了相应的解决方案。
接着，分析了系统设计中的关键技术和难点，并提出了解决这些问题的方法和思路。
最后，给出了系统测试和优化的建议，以及未来的发展方向。
1.介绍自动控制升降旗系统是一种用于控制旗帜的升降的装置，可以实现对旗帜的自动升降。
该系统主要由传感器、控制器、电机和旗杆等组成。
其作用是提高升降旗的效率，减少人工操作，实现自动化。
2.设计要求在设计自动控制升降旗系统时，需考虑以下几个方面的要求：2.1 稳定性要求系统需要具备良好的稳定性，能够在各种环境条件下正常运行，以保证旗帜的合理升降。
2.2 快速度要求系统需要具备较快的升降速度，能够在短时间内完成旗帜的升降操作，提高效率。
2.3 灵活性要求系统需要具备较高的灵活性，能够根据不同的需求进行调整，满足不同场合下的升降旗要求。
2.4 安全性要求系统需要具备良好的安全性能，能够在升降旗过程中避免事故的发生，保证人员和设备的安全。
3.设计方案为了满足上述设计要求，我们提出了以下设计方案：3.1 传感器选择选用高精度的旗帜位置传感器，用于检测旗帜的升降位置，并将信号传输给控制器进行处理。
3.2 控制器设计设计一个高效可靠的控制器，用于接收传感器的信号，判断旗帜的位置，并控制电机的运行，实现旗帜的自动升降。
3.3 电机选型选用适合的电机，具有较高的转速和扭矩，以确保旗帜的快速升降。
3.4 旗杆设计设计合理的旗杆结构，确保旗帜的稳定升降，并考虑到安全因素，防止旗帜在风力较大时晃动或倒下。
4.关键技术和难点分析在自动控制升降旗系统的设计过程中，存在以下几个关键技术和难点：4.1 传感器信号处理传感器信号的准确处理是保证旗帜升降准确性的关键，需要设计合适的算法进行信号处理。
4.2 控制器的稳定性控制器的稳定性对系统的性能和安全性至关重要，需要选用高品质的元器件，并进行稳定性测试和优化。
自动升旗装置的原理
自动升旗装置的原理
自动升旗装置是一种自动化设备，通常用于国旗升降、升旗仪式、特殊场合升旗等场合。
它能够通过电脑控制或手动控制，达到升降旗杆、展开旗帜的目的。
其原理是通过电机控制斜杆的上下运动，实现旗杆的升降；同时通过电脑程序，控制对应的开关，展开或收回旗帜。
自动升旗装置主要由控制系统、升降系统、旗帜展开系统，以及安装结构等部分组成。
控制系统包括计算机、控制器、电源、传感器等元件。
通过传感器检测旗帜、旗杆的位置，控制升降系统的升降动作；通过开关控制旗帜展开、收回的动作。
升降系统主要由电机、减速器、斜杆、滑轮等组成。
电机和减速器提供动力，使斜杆上下运动，实现旗杆的升降。
滑轮通过拉动绳索，使旗帜展开或收回。
旗帜展开系统主要由绳索、轮组、固定框等组成。
通过控制滑轮运动、绳索拉动，完成旗帜的展开或收回。
固定框固定旗帜，使旗帜不会摇晃。
安装结构主要是将自动升旗装置、旗杆、旗帜与地面固定连接。
一般采用钢制结构，保证承重能力、稳定性。
自动升旗装置的优点是自动化程度高，操作简便、准确；节省了人力、物力，提
高了效率；同时可以通过计算机软件进行程序控制，方便实现各种复杂的旗仪式动作，可以广泛应用于各个领域。
这是自动升旗装置的原理简介。
自动控制升降旗装置课程设计报告
湖南人文科技学院课程设计报告课程名称:单片机原理及应用课程设计设计题目：自动控制升降旗装置系别：通信与控制工程系专业：通信工程指导教师评语：指导教师签名：年月日成绩评定项目权重成绩邓晓雄王成胡楚煊1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总成绩教研室审核意见：教研室主任签字：年月日教学系审核意见：主任签字：年月日摘要本系统采用单片机STC89C52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。
该电路主要由电机驱动控制模块、键盘与显示模块及语音模块几个部分组成。
电机驱动控制模块采用集成驱动芯片ULN2003L，采用键盘作为输入控制和数码管作为输出显示，语音模块采用报警蜂鸣器(LS)电路。
关键字：步进电机；自动控制；语音；数码管显示；按键目录设计要求 ................................................... 错误！未定义书签。
1 方案选择与论证 ........................................... 错误！未定义书签。
1.1电机的选择与论证...................................... 错误！未定义书签。
1.2 电机驱动方案的选择与论证 ............................. 错误！未定义书签。
2 自动控制升降旗整体电路设计................................ 错误！未定义书签。
2.1整体电路原理.......................................... 错误！未定义书签。
3 单元电路设计 ............................................. 错误！未定义书签。
3.1 步进电机电路的设计 ................................... 错误！未定义书签。
自动控制升降旗系统1
4.1测试仪器…………………………………………………………………………………22
4.2指示测试……………………………………………………………………………………23
4.2.1升国旗精度测试…………………………………………………………………………24
在此方案中可以省去霍尔传感器的使用，由电机运行的转数可精确计算得电机需转过的距离进而确定旗帜的点位置（起始点与终点之间的若干点）。由此即可实现使物块沿预定的位置移动。虽然此方案同方案一一样都是开环控制，但由于可以精确控制电机的运行转数，此精度可以满足题目的要求。为了在规定时间内完成规定距离的移动，可以通过提高控制脉冲的频率提高步进电机的运行速度，即可达到对时间的要求，该方案可取。
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目要求的功能，思路是使电机的转速较低，不能使电机的总转速数超过对应值。该方案优点是电路简单，电路性能容易保证。但是,当物块达到指定位置后，可根据该点位置计算得到平衡时各电机应输入的电压，使用PWM脉冲调制技术输出对应占空比脉冲即可。而对于平衡点的稳定可通过软件编程实现，具体见方框图１-４。难以实现对直流电机停转的控制。考虑到实际中极有可能会有超调，在超调之后，该方案不能进行调节，因此精度不易保证，平衡点有可能需要连续正反转，影响电机寿命，故不采取该方案。
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。
自动升旗简易控制装置的设计
自动升旗简易控制装置的设计齐河县第一中学王丽美2010年7月27日17:24【教学目标】：知识与技能：了解简单控制系统的设计过程过程与方法：熟悉将设计转化为实物的过程。
情感与价值观：思考问题全面、客观、严谨、符合实际。
【教学重点】：自动升旗简单控制系统的设计过程。
【教学难点】：方案的选择及实际问题的解决能力。
【教学过程】：引入：控制系统的框图表示：开环、闭环新课教学：、明确设计目的以自动升旗简易控制装置为例：1、控制的对象是什么？国旗。
2、系统要达到的控制效果？在国歌播放的时间内，控制国旗匀速上升到旗杆的顶端。
二、确定设计方案1、了解工作的基本原理选择恰当的控制方案实现控制，采用开环控制系统较简单，被控对象是国旗，被控量是上升的速度，控制量是电动机的转动与停止。
选用成本低、易于获取的元件、设备和材料制作模型，列出各种可行方案。
2、提出方案方案11、采用机械定时器、直流电动机、直流电源、滑轮等元件实现。
其中，机械定时器相当于电动机的开关。
2、测得国歌播放的时间和旗杆的长度，确定定时器的定时时间并预估电动机的转速。
根据时间、旗杆长度和电动机的转速，选择滑轮的直径。
3、将机械定时器、直流电源和电动机串联在一个回路中。
、”J—方案22、用电子定时器代替机械定时器，其他与方案1 相同。
1、采用成品的电子定时器、直流电源、滑轮等元器件实现。
方案31、采用自制的电子定时器、带有可调速电路的电动机、直流电源、滑轮等元器件实现。
2、将自制的电子定时器、直流电源和带有可调速电路的电动机串联在一个回路中。
方案41采用C D唱机（含有触发电路）、电动机、直流电源、滑轮等元器件和设备。
2、从CD唱机中引出音频信号，将CD唱机（含有触发电路）、直流电源和电动机串联在电路中。
思考：你认为那种方案最容易实现？3、确定设计方案选择方案1中的自动控制系统三、选择实现方法1、需要解决的实际问题1）电动机转速快，需减速。
解决方法：设计减速装置。
星奥SVF自动升旗控制系统(立杆室)
第1页星奥SVF 自动升旗控制系统（室内横杆式）一、 产品概述星奥SVF 自动升旗控制系统由升旗同步控制器（简称同步控制器）、升旗变频控制器（简称变频控制器）、远程数控系统应用软件以及同步升降电机、旗杆等组成。
同步控制器内部采用微处理器为核心的智能化设计，通过计算机应用软件远程控制横杆旗帜升降工作。
星奥自动升旗控制系统可根据现场要求悬挂各式旗帜，并且在体育比赛中，能根据冠、亚、季军旗帜灵活布局，使用非常灵活简便。
星奥自动升旗控制系统拥有完善的功能，在自动升旗系统技术上处于国内领先水平，可根据旗杆升降高度与国歌播放时间对旗帜升降速度进行智能化精确控制，能根据旗帜升降高度进行旗杆准确运行，并配备上限位和下限位刹车和防冲顶保护功能，能最大限度确保安全使用。
二、主要功能● SVF 升旗控制系统带有国歌音频输出功能，通过同步变频控制，保证场馆颁奖升旗时，所奏国歌的时间和国旗上升到顶部的时间同步；● SVF 升旗控制系统具有：计算机软件远程控制升旗、控制台本地控制升旗、纯机械手动升旗三重升旗保护模式，能满足意外情况下的正常颁奖升旗操作；● SVF 升旗控制系统构成主要分成两部分：机械部分、控制部分。
机械部分完成旗帜悬挂、导向、机械驱动。
控制部分主要通过控制机械设备，保证机械设备与国歌乐曲的同步，同时通过WINDOWS 界面完成选曲播放的工作；● SVF 控制系统由电动升旗装置、现场同步控制机、后台控制软件系统等组成，具备软件系统远程控制/同步控制机手动控制互换备份功能；● SVF 后台控制软件系统具备网络故障自动监测功能，当系统控制网络出现故障时，控制第2页界面上立即可以发现，并可马上通过切换到现场同步控制机进行手动控制；● SVF 升旗控制系统满足颁奖歌曲从15～255秒播放时间的不同需求，旗杆对应不同线性匀速度，平稳实现颁奖音乐与升旗同步；● SVF 升旗控制系统满足升/降半旗的自动选项操作，并具有选项状态灯提示；● SVF 现场同步控制机具有按键操作键盘，并带有操作状态显示屏，可以对各种参数进行手动设置和查询；● SVF 电动升旗装置具有变频调速功能，当系统上升、下降运行时，能实时检测当前行程，并具备防冲顶保护和防滑保护功能。
耀龙电动旗杆控制器说明
耀龙电动旗杆控制器说明耀龙电动旗杆控制器是一种用于控制电动旗杆的装置。
电动旗杆是指通过电力驱动的旗杆，可以自动升降旗帜。
耀龙电动旗杆控制器是一种专门设计用于控制电动旗杆运行的设备，具有多种功能和特点。
耀龙电动旗杆控制器具有高效稳定的性能。
它采用先进的控制技术，能够实现旗杆的准确升降和稳定运行。
控制器内部集成了多种传感器和控制模块，能够实时监测旗杆的运行状态，并根据需要进行调整和控制。
耀龙电动旗杆控制器具有多种运行模式。
根据用户的需求，可以选择手动模式或自动模式。
在手动模式下，用户可以通过控制器上的按钮来控制旗杆的升降。
在自动模式下，控制器可以根据预设的程序自动控制旗杆的运行，实现定时升降或循环升降等功能。
耀龙电动旗杆控制器还具有多种保护功能。
它可以实时监测旗杆的负载情况，当负载过大或异常时，会自动停止旗杆的运行，以避免损坏设备。
控制器还具有过流保护、过载保护、温度保护等功能，能够有效保护旗杆和控制器的安全运行。
耀龙电动旗杆控制器还具有远程控制功能。
用户可以通过远程控制器或手机APP来控制旗杆的升降。
这使得用户可以方便地在任何地点对旗杆进行控制，提高了使用的便捷性和灵活性。
耀龙电动旗杆控制器还具有良好的扩展性和兼容性。
它可以与各种类型的电动旗杆配合使用，并且可以与其他设备进行联动控制。
例如，可以与摄像头、气象站等设备进行联动，实现自动升降旗杆的功能。
控制器还支持多种通讯接口，可以与其他系统进行数据交互和控制。
总结起来，耀龙电动旗杆控制器是一种功能强大、性能稳定的设备，能够实现电动旗杆的准确升降和稳定运行。
它具有多种运行模式、保护功能和远程控制功能，适用于各种场合的旗杆控制需求。
同时，它还具有良好的扩展性和兼容性，能够与其他设备进行联动控制。
通过使用耀龙电动旗杆控制器，用户可以方便地实现旗杆的自动控制，提高工作效率和便捷性。
国旗升降自动控制系统(精)
具体设计
第1节系统方案论证与比较
1.1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。
4.2测试方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
第5节测试数据及测试结果析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
第6节结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
3.2系统的软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
3.2.1、各部分程序流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
第4节测试方法与仪器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
4.1测试设备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
第7节心得．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
附录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
自动控制升降旗系统(余临川5.27)
摘要随着科技的发展，许多设备都趋向自动化，而国旗升降也在向自动化方向发展。
为了实现这一功能，本系统采用STC89C52单片机作为主要控制单元，以步进电机作为升旗的动力，独立式键盘作为输入,通过LED显示器显示系统信息。
系统通过单片机的I／O口发出信号到步进电机控制器，进而控制电机的正转和反转。
通过滑轮传动装置完成升旗和降旗动作。
该系统可实现以下功能：按下上升按键后，国旗匀速上升，同时演奏国歌，在旗杆的最高端自动停止；按下下降按键后，国旗下降，降旗时不放国歌，在最低端不需要人为操作能够自动停止，从而使操作简单化。
旗帜的升降由电动机驱动，该系统的控制按键有上升键、下降键、复位键、停止键等。
升旗时间为43秒，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。
可以避免误动作，国旗在最高端时按上升键不起作用；在最低端时，按下降键不起作用。
关键词：STC89C52 ，步进电机，LEDAbstractWith the development of science and technology,many equipment to be automated,and the national flag in the automatic and direction.In order to achieve this function,the system use the STC89C52 microcontroller as the main control unit,step motor hoist a flag as a dynamic,independent type keyboard as input,displaying system information by the LED.The system make the chip microcomputer of I/O mouthes’signal to the stepping motor controller,and then control motor are turning and reverse.the pulley transmission device to complete the flag-raising and the flag of surrender. The system can realize the following functions:Press the up button, the flag rise at a constant speed, and playing the national anthem,the flag can stop at the most high; Press the button down,the national flag down, when flag down,it is not put the national anthem. In the bottom，it can automatically stop,so that the operation is simplification.motor drives'function is the rise and fall of flag , this buttons is：the up button、the down button、the reset button、the stop button, etc.The flag raising time is 43 seconds, and at the same time,the flag rise to the top. When droping the flag it is not play the national anthem.the flag decline to the end.In order to avoid misoperation, the flag in the high doesn't work，when pressing button. and so does the flag of surrender.Key words: STC89C52，step motor，LED目录摘要 (I)ABSTRACT (I)目录 (III)1 引言 (1)1.1选题背景 (1)1.2自动控制升降旗系统国内外发展状况 (1)1.3选题的目的和意义 (2)2 升降旗控制的方案选择和论证 (3)2.1升降旗电机的选择和论证 (3)2.2电机驱动方案的选择和论证 (3)2.3语音部分方案的选择和论证 (4)2.4显示方案比较 (4)2.5键盘的比较和选择 (4)2.6总体电路框图设计 (5)3 系统各主要单元设计 (7)3.1单片机电路设计 (7)3.1.1 单片机发展概况及发展方向 (7)3.1.2 单片机的特点及使用 (8)3.1.3 单片机STC89C52特点及结构 (8)3.1.4 复位电路设计 (10)3.2步进电机电路设计 (11)3.2.1 步进电机的发展状况 (12)3.2.2 步进电机的特点 (12)3.2.3 步进电机的具体控制方法 (13)3.3步进电机驱动电路设计 (14)3.4显示电路设计 (17)3.4.1 数码管结构及代码显示 (17)3.4.2 数码管驱动电路 (19)3.5语音电路及继电器电路设计 (22)4 升降旗系统软件设计 (26)5 安装和调试 (32)结论 (35)参考文献 (36)致谢 (37)附录A 电路原理图1 (38)附录B 电路原理图2 (39)附录C 实物图 (40)附录D C语言程序代码 (41)附录E 材料清单 (45)1 引言单片机从出现以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，使用很广、发展很快。
自动升降旗方案
自动升降旗方案背景旗帜是一种重要的标识物，它代表了一个团体、组织或国家的身份和价值观。
在日常生活中，我们常见到的升降旗活动通常需要人工完成，这不仅费时费力，还可能出现人为因素导致的错误或不便。
为了解决这一问题，我们提出了自动升降旗方案，通过自动化技术实现旗帜的方便、准确和高效的升降。
方案概述自动升降旗方案基于电子控制系统和电动升降装置，通过预设的程序和指令实现旗帜的自动升降。
方案主要包括以下几个方面的内容：1.电动升降装置自动升降旗方案的核心是电动升降装置。
该装置由电动机、齿轮传动系统和支架组成。
电动机通过控制系统的指令提供动力，齿轮传动系统将动力转化为力和运动，支架承载旗帜并实现升降。
2.控制系统控制系统是自动升降旗方案的关键部分。
该系统可以基于嵌入式系统实现，具备计时、遥控和自动化控制等功能。
通过预设的程序和指令，控制系统可以精确地控制升降装置的运动和停止，并在需要时发出警报信号。
3.程序设计程序设计是自动升降旗方案的重要环节。
通过编写程序，可以实现控制系统与升降装置的有效交互。
程序应考虑到安全性、稳定性和可靠性，能够处理各种异常情况并及时做出响应。
4.安全保护措施为了确保自动升降旗方案的安全性和可靠性，需要采取一系列的安全保护措施。
例如，在升降装置的上方设置红外线传感器，能够检测到是否有物体阻挡，以避免撞击或夹伤事故发生。
此外，还可以设置急停装置和紧急报警装置，以应对紧急情况。
方案优势自动升降旗方案具有以下几个优势：1.高效性自动升降旗方案可以通过预设的程序实现升降旗的自动化，大大减少了人工操作的时间和工作量。
只需简单设置参数和指令，系统即可按照设定的时间和步骤自动完成升降旗的任务。
2.准确性自动升降旗方案通过电子控制系统实现旗帜的精确升降。
可以根据需要设置精确的升降时间和高度，确保旗帜的升降准确到位，避免人工操作可能存在的误差。
3.安全性自动升降旗方案采取了一系列的安全保护措施，如红外线传感器、急停装置和紧急报警装置等，确保系统的安全性和可靠性。
自动控制升降旗技术报告
摘要该简易国旗升降装置以STC89C52RC单片片机为核心，由42-BYG2100-48 步进电机作为动力驱动实现国旗的自动升降。
该装置具备控制精度高，易于控制，使用方便等优点。
该装置由CPU 模块、步进电机驱动模块、语音模块、液晶显示模块、数据保存模块和键盘控制模块组成。
CPU 模块为主控模块，步进电机驱动模块主控芯片采用东芝公司的TB6560AHQ 芯片，实现对步进电机的驱动达到升降国旗的功能，语音模块用于在升国旗的同时播放国歌，液晶显示模块采用1602 液晶，用于及时显示国旗所在的高度和感性的显示电机转速，数据保存模块由E2PROM 器件AT24C02 构成，通过I2C 通信协议实现断电国旗的高度保存功能，键盘模块用于用户对本装置的控制。
设计要求设计并制作一个自动控制的升降旗装置，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。
基本部分1．按下上升按键后，旗帜匀速上升，同时流畅地播放歌曲，上升到最高端时自动停止上升，歌曲停奏；按下下降按键后，旗帜匀速下降，降旗的时间不放歌曲，下降到最低端时自动停止；2．旗帜在最高端,上升按键不起作用；在最低端时，下降按键不起作用；3．升降旗的时间均为43 秒，与国歌的演奏时间相等；4．即时显示旗帜所在的高度，以cm 为单位，误差不大于2cm。
扩展部分：1．重新合上电源后，所显示的旗帜高度数据不变；2．要求升降旗的速度可调整，调整范围是5.375-21.5秒钟（除43 秒外，其他时间可与国歌不同步）；3．在最高升降速度下（以自选的电机参数定），能在指定的位置上自动停止，定位误差≤±2cm1 。
1 方案论证与对比1.1 方案一主控芯片采用STC89C52 单片机，驱动马达采用直流电机。
由于直流电机需采用PWM 脉宽调制实现对其调速，PWM 脉宽调制电机速度很难精确的计算，所以高度控制误差就大。
因此需采用测速发电机进行测速，然后经过模数转换实现数据的采集再送CPU 通过相应的算法实现高度控制。
自动升旗台自动升降的原理
自动升旗台自动升降的原理
自动升旗台的原理是基于电动机的驱动，通过设定的控制系统来实现自动升降旗帜的功能。
以下为传统型自动升旗台的原理介绍：
1. 电动机：自动升旗台内部装有一台电动机，通常为直流电机或交流电机，用于提供动力驱动旗帜的升降运动。
2. 传动装置：电动机通过传动装置将转动力传输至旗杆上的滚轮，使其产生旋转运动，从而带动旗杆的升降。
3. 限位开关：自动升旗台通常会安装两个限位开关，用于检测旗杆的上升和下降位置。
当旗杆达到设定的上升或下降位置时，限位开关会触发信号，控制电动机的停止运行。
4. 控制系统：自动升旗台的控制系统可以根据需求设计，常见的是采用按钮控制或遥控控制。
用户通过按下按钮或者遥控器上的相应按钮，触发控制系统发送指令给电动机，以控制旗杆的升降。
总体来说，电动机作为驱动装置，通过传动装置和限位开关的协调作用，实现旗杆的升降。
控制系统根据用户的指令，向电动机发送信号来控制旗杆的升降位置，从而实现自动升降的功能。
一种自动升旗控制装置[实用新型专利]
![一种自动升旗控制装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/50d371b63b3567ec112d8a81.png)
专利名称：一种自动升旗控制装置专利类型：实用新型专利
发明人：陈斌,兰海林
申请号：CN201320048029.8
申请日：20130129
公开号：CN203101863U
公开日：
20130731
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种自动升旗控制装置，包括计算机、自动升旗控制装置和变频控制器；所述计算机通过串行端口与所述自动升旗控制装置连接，所述自动升旗控制装置通过控制信号与所述变频控制器连接。
本实用新型通过计算机选定国歌并设置升旗高度后，升旗装置能自动计算旗杆运行速度、升旗时间，产生升旗控制信号送达变频器控制系统，带动电机运行，保证升旗与国歌播放的同步与统一以及匀速升降。
申请人：北京星奥体育科技有限公司
地址：100000 北京市西城区太平街6号6层D-708
国籍：CN
代理机构：南昌新天下专利商标代理有限公司
代理人：胡山
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湖南人文科技学院课程设计报告课程名称:单片机原理及应用课程设计设计题目：自动控制升降旗装置系别：通信与控制工程系专业：通信工程班级：07通信一班学生姓名: 邓晓雄王成胡楚煊学号: 07416132 07416134 07416135起止日期: 2010年6月8日~ 2010年6月22日指导教师:方智文刘伟元教研室主任：刘建闽指导教师评语：指导教师签名：年月日成绩评定项目权重成绩邓晓雄王成胡楚煊1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总成绩教研室审核意见：教研室主任签字：年月日教学系审核意见：主任签字：年月日摘要本系统采用单片机STC89C52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。
该电路主要由电机驱动控制模块、键盘与显示模块及语音模块几个部分组成。
电机驱动控制模块采用集成驱动芯片ULN2003L，采用键盘作为输入控制和数码管作为输出显示，语音模块采用报警蜂鸣器(LS)电路。
关键字：步进电机；自动控制；语音；数码管显示；按键目录设计要求 (1)1 方案选择与论证 (1)1.1电机的选择与论证 (1)1.2 电机驱动方案的选择与论证 (2)2 自动控制升降旗整体电路设计 (2)2.1整体电路原理 (2)3 单元电路设计 (3)3.1 步进电机电路的设计 (3)3.2 数码管显示电路的设计 (4)3.3 音乐发声电路的设计 (5)3.4 矩阵4X4键盘电路的设计 (6)3.5 外部ROM存储器电路设计 (7)4 自动控制升旗装置软件设计 (8)4.1 系统总程序流程图 (8)4.2 步进电机转动的软件设计 (9)4.3 数码管实时显示的软件设计 (10)4.4 国歌音乐的软件设计 (10)4.5 矩阵键盘实时控制软件设计 (11)4.6 外部ROM实时访问的软件设计 (12)5 详细仪器清单 (13)6 总结与思考及致谢 (14)参考文献 (15)附录一：系统程序代码 (16)附录二：总原理图 (27)自动控制升降旗装置设计要求基本部分:1).按下上升按键后，旗帜匀速上升，同时流畅地播放歌曲，上升到最高端时自动停止上升，歌曲停奏；按下下降按键后，旗帜匀速下降，降旗的时间不放歌曲，下降到最低端时自动停止；2).旗帜在最高端,上升按键不起作用；在最低端时，下降按键不起作用；3).升降旗的时间均为43秒，与国歌的演奏时间相等；4).即时显示旗帜所在的高度，以CM为单位，误差不大于2CM。
发挥部分:1). 重新合上电源后，所显示的旗帜高度数据不变；2). 要求升降旗的速度可调整，调整范围是30—120秒钟，步进1秒（除43秒外，其他时间可与国歌不同步）；3). 在最高升降速度下（以自选的电机参数定），能在指定的位置上自动停止，定位误差≤±2CM。
1 方案选择与论证1.1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。
步进电机是纯粹的数字控制电动机，它将电脉冲转化为角位移，即一脉冲，电机就转动一角度，因此很适合单片机控制。
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，可以通过步数实现精确定位，可正转反转控制灵活。
综上所述，我们选用方案二。
1.2 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，耗电流，不能很好的驱动步进电机，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ULN2003驱动。
ULN2003 是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN 达林顿管组成,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。
所以综上所述我们采用方案三。
2 自动控制升降旗整体电路设计2.1整体电路原理系统整体电路原理框图如图1所示：单 片 机数码管显示电机驱动电机蜂鸣器国旗键盘控制图1总体电路框图3 单元电路设计3.1 步进电机电路的设计根据设计要求，我们采用了步进电机的准确步进来控制旗杆的升降，电路图如图3所示：图 3 步进电机原理图步进电机是数字控制电机，不同于直流电机。
它将脉冲信号转变为角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，非常适合单片机控制。
工作原理如下：（1）控制换相顺序通电换相这一过程称为脉冲分配。
例如：三相步进电机的六拍工作方式，其各相通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA-A,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C各相得通断。
（2）控制步进电机的转向如果给定工作方式正序换相通电，电机正转，如果按反序通电换相，电机就反转。
（3）控制步进电机的速度如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它就会再转一步。
两步脉冲的时间间隔越短，步进电机就转的越快。
调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。
步进电机步序表如表1所示：表1 步进电机步序表步序C4 C3 C2 C1 ULN2003输出单片机输出1 0 0 0 1 0x01 0x0e2 0 0 1 1 0x03 0x0c3 0 0 1 0 0x02 0x0d4 0 1 1 0 0x06 0x095 0 1 0 0 0x04 0x0b6 1 1 0 0 0x0c 0x037 1 0 0 0 0x08 0x078 1 0 0 1 0x09 0x06如果按步序1-->步序8输出数据，步进电机正转，按步序8—>步序一输出数据，步进电机反转。
3.2 数码管显示电路的设计由于要求升降过程中即时显示所在高度，故采用四位数码管即可显示出来。
本试验所采用的开发板上有一排六位的数码管，每个数码管的8段是由芯片8255得PB口控制亮灭，即可得到所要显示的数字，每个数码管的公共脚分别由8255的PA0—PA5经三极管扩流后进行控制，原理图如图4所示：图 4 数码管显示电路原理图要在某位数码管上显示一个数字，首先把待显示数字的显示码送给8255的PB 口，接着选中要显示的位。
例如：要在开发板的最左边的数码上显示一个‘0’，则需要先把‘0’得显示码0xc0送8255得PB口，接着PA0赋‘0’（低电平），随后让单片机保持这个值不变。
3.3 音乐发声电路的设计为了在升旗得过程中同步放出国歌的音乐，本实验采取蜂鸣器来奏响国歌。
单片机的P33引脚用来控制蜂鸣器的工作，当P33输出高电平时，蜂鸣器不工作。
当P33引脚输出低电平时，三极管导通，蜂鸣器工作，同时二极管发光。
蜂鸣器音乐电路如图5示：图 5 音乐发声电路3.4 矩阵4X4键盘电路的设计本实验中用来控制的功能比较多，故采取按键控制的方法来实现控制功能。
电路如图6示：图 6 矩阵4X4键盘电路矩阵式键盘的按钮识别办法可以确定矩阵式键盘上何键被按下，采用的方法之一为“行扫描法”。
行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常见的按钮识别方法，键盘如上所示。
具体实现过程如下：判断键盘中有无键按下。
将全部行线置低电平，然后检测列线的状态。
只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键低于低电平线与4根行线交叉的4个按钮之中。
若所有列线均为高电平，则按键中无键按下。
判断闭合键所在的位置：在确认有键按下的情况下，即可进入确定具体键的过程。
操作是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其他线为高电平。
在确定某根行线为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。
若某列为低，则该线与置为低电平的行线交叉处的按钮就是闭合的按钮。
3.5 外部ROM存储器电路设计由于设计要求要掉电后将数据保存，即重开电源后单片机要从上次掉电前得状态继续执行，故采取I2C总线形式挂载外部程序存储器来存储掉电前得数据。
原理图如图7所示：图7 外部ROM存储器电路I2C总线是一种用于IC器件之间连接的二进制总线。
它通过SDA（串行数据线）及SCL（串行时钟线）两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件：不管是单片机、存储器、LCD驱动器还是键盘接口。
AT24C08是低功耗的CMOS串行EEPROM，内含256*8位存储空间，工作电压宽，擦写次数多，写入速度快等特点。
本设计中24C08的1、2、3脚是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。
在开发板上均接地，第8脚和第4脚分别接正、负电源。
第5脚SDA 为串行数据输入输出，数据通过这条I 2C 总线串行传送，与单片机的P27连接。
第6脚SCL 为串行时钟输入线与单片机的P26连接。
SDA 与SCL 都需要和正电源间各接一个2K 的上拉电阻。
第7脚需接地。
4 自动控制升旗装置软件设计4.1 系统总程序流程图系统工作总程序流程图如图8所示：开始掉电处理,音乐加载按键判断电机正转电机反转暂停处理按暂停键按上升键按下降键是否到达最高点是否到达最低点最高点处理最低点处理是是否否图8 整体程序流程图步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
其工作流程图如图9所示：开始按键判断电机正转电机反转是否到达最高点是否到达最低点电机停止电机停止按下降键按上升键是是否否图9 步进电机程序流程图此次设计中，采用的为四相八拍的步进电机控制方式。
代码中，先定义了要用到的步进电机正转和反转的时序数组，以使后面的程序能够随时更改电机接收到的脉冲时序，以达到实时地控制电机的正转和反转，从而实现旗帜的上升与下降。
更改脉冲时序的条件由所按下的键盘按键决定，所以可以实时地更改脉冲的时序，达到实时地控制电机转动方式。
数码管显示的部分硬件上是通过8255扩展I/O芯片实现控制，且采用的为动态数码管显示的方法，也就是六要数码管共用的为一个八位数据线。
上面函数的功能为在指定的数码管上显示指定的数字。