国旗升降系统的设计(可编辑修改word版)

目录

前言 (1)

1国旗升降系统的总体设计 (1)

2电路器件选择 (2)

2.1 AT89C51 (2)

2.2 步进电机 (4)

3国旗升降系统具体电路设计 (4)

3.1主体电路设计 (4)

3.2电源电路设计 (5)

4电路的实际制作 (5)

5程序设计 (5)

5.1程序设计流程图 (5)

5.2具体程序 (6)

6电路及程序调试 (10)

结束语 (10)

参考文献 (10)

英文翻译 (11)

国旗升降系统的设计

摘要：自动升降旗系统常常出现在政府部门、学校、广场和大型企业等庄严的场合。本文以单片机AT89C51 为核心控制步进电机的运转，通过按键启动电机的正反转，从而实现自动升、降旗。通过所设计程序的严格定时，使电机的运行时间与国歌演奏时间相等，从而避免了手动升旗与国歌演奏时间不协调出现的尴尬场面发生，保证了国旗升、降仪式的严肃性。

关键词：升降系统；单片机AT89C51；步进电机；电路驱动

引言

此设计采用单片机作为国旗升降控制系统的核心。单片机具有较强而有效的控制功能：单片机采用面向控制的指令系统，实时控制功能特别强。CPU 可以直接对I/O 口进行输入、输出操作及逻辑运算，并且具有很强的位处理功能，能有针对性解决由简单到复杂的各类控制任务。可靠性强：单片机对信息传输及存储器和I/O 接口的访问，一般情况下是在单片机内部进行的，因此，不易受外界的影响。所以单片机应用系统的可靠性比一般微机系统高的多。[1]虽然单片机只是一个芯片，但无论从组成还是从逻辑功能上来看，都具有微机系统的含义。由于单片机这种特殊的结构形式，使其具有很多显著的优点，单片机在各个领域内的应用都得到迅猛的发展。随着微控制技术的不断完善和发展以及自动化程度的日益提高，单片机的应用正在导致传统的控制技术发生巨大变化，单片机的应用是对传统控制技术的一场革命。[2]

1国旗升降系统的总体设计

本设计采用51 单片机AT89C51（晶振频率为12MHZ）对四相六线制步进电机进行控制。单片机通过对按键的扫描，识别出外部命令，并通过I/O 口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过驱动电路来驱动步进电机运转。当按上升键时，步进电机正转，此时国旗按设定的速度上升；当按下降键时，步进电机反转，此时国旗下降；按停止键时，步进电机停转，国旗停止不动。总体设计框图如下所示。

图 1.1 国旗升降系统设计框图

2电路器件选择

2.1 AT89C51

AT89C51 有40 只引脚，这40 只引脚按其功能来分，可分为如下几类：（1）电源及时钟引脚：VCC，VSS；XTAL1，

XTAL2。VCC（40 引脚）：接+5V 电源。

V S S（20引脚）：接地。2 个时钟引脚XTAL1，

XTAL2 外接晶体与片内的反相放大器构成了1

个振荡器，它为单片机提供了时钟信号。

（2）控制引脚：PSEN，ALE，EA，RESET（即

RST）。RST/Vpd(9 引脚)：RST 是复位信号输

入端，高电平有效。

C51 管脚分布[3]如图2.1 所示：

电源引脚：

VCC ：接+5V 电源

GND ：接地

图2.1 89C51 管脚分布图时钟引脚：

2 个时钟引脚XTAL1、XTAL2 外接晶体与片内的反向放大器构成1 个振荡器，它为单片机提供了时钟控制信号。2 个时钟引脚也可外接独立的晶体振荡器。

I/O 口引脚：

P0 口：双向8 位三态I/O 口，此口为地址总线（低8 位）及数据总线分时

复用口，可驱动8 个LS 型TTL 负载。

P1、P2、P3 口是3 个8 位准双向的I/O 口各口线在片内均有固定的上电阻，可驱动4 各LS 型TTL 负载。

P3 口也可作为AT89C51 的一些特殊功能口：

P3.0 RXD（串行输入口）

P3.1 TXD（串行输出口）

P3.2 /INT0（外部中断0）

P3.3 /INT1（外部中断1）

P3.4 T0（记时器0 外部输入）

P3.5 T1（记时器1 外部输入）

P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）

P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）

控制引脚：

RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST 脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。

/EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H- FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1 时，/EA 将内部锁定为RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH 编程期间，此引脚也用于施加12V 编程电源（VPP）。[4]

2.2 步进电机

步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，其旋转是以固定的角度一步一步进行的，故称为步进电机。步进电机的驱

动电路根据控制脉冲信号工作，脉冲信号一般由单片机或CPU 产生，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，通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；而且控制脉冲的时间间隔越短，步进电机就转得越快，所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；通过控制电机绕组接通电的时序来控制电机正、反转。本设计采用的是57BYG007 的四相六线制步进电机。

3国旗升降系统具体电路设计

3.1主体电路设计

图3.1.主体电路图

此电路包括按键控制部分、单片机控制部分、步进电机驱动控制电路部分。电路采用AT89C51 单片机作为控制系统的核心。单片机通过对按键的扫描，识别出外部命令，并通过I/O 口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过驱动电路来驱动步进电机运转。当按上升键时，步进电机正转；当按下降键时，步进电机反转；按停止键时，步进电机停转。

3.2电源电路设计

AT89C51 的驱动电压为5V，步进电机的驱动电压为12V。原理图如图3.2：