基于STC89C52单片机的国旗自动升降系统设计开题报告

毕业设计开题报告

本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

一、课题来源及研究的目的和意义

随着现代科技的不断进步和发展，自动控制智能系统广泛应用于各个领域，如机器人、工业电子自动化设备、医疗、广告、舞台灯光、印刷、计算机外部应用等，因此对自动控制系统的研究具有重要的现实意义和实用意义。

同时，升旗代表一个组织或团体独立和尊严的重要标志旗帜作为代表团体和国主权和独立的象征，就有重大的意义。举行升降旗仪式是对每个公民进行爱国主义教育、国旗意识教育，团体意识教育的重要途径；是衡量一个公民是否心存国家观念，是否爱国的重要标志；同时在相当程度上也成为衡量国民素质的重要标准。因此举行升降旗仪式绝不是一种形式，而是一项十分庄重、严肃的活动。五星红旗是中华人民共和国的标志和象征。尊敬国旗体现着维护国家的尊严。升降国旗是一件严肃的事情。

严格按照《中华人民共和国国旗法》要求升降国旗。通过升降国旗仪式使学生受到直接的爱国主义教育，增强国家和民族观念。

然而，由于各种条件的限制，国旗的自动控制的应用还不够广泛，有些升降仪式完全是手动的，有些只是单纯的电动机转动，而不能与国歌的播放同步和自动控制，更不能接近开关的检测防止误差，容易让严肃的升旗仪场面变得难堪。

随着科技的进步，自动系统的广泛发展，以及升降旗存在的问题，自动系统也逐渐的应用到升降旗上，且具有较强的应用性。特别是单片机测控技术和自动控制技术的迅速发展，已经完全可以使用自动控制系统来完成国旗的升降控制，同时还可以达到国歌演奏何时能够将快慢的完美配合，从而可以避免由于人为操作带来的不协调等诸多问题，保证了升旗仪式的严肃性和庄重性。

二、本课题要解决的问题

1.了解单片机和步进电机知识。

2.完成基于单片机对步进电机的控制。

3.采用数字电路在国歌伴奏中与升旗同步。

4.采用按键方式对升旗、降旗和降半旗进行控制。

5.显示屏显示国旗处于的状态。

三、本设计装置主要元件器材

1、STC89C52单片机

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外STC89X52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。

2、步进电机和驱动

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，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，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。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。

本在本设计拟采用集成驱动芯片L298作为电机驱动的核心。因为L298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，能够满足该设计的要求。

3、电源

单片机STC89C2的供电电压与步进电机的供电电压都是五伏，所以在此需要设计一个五伏的电源，五伏电源主要包括四个部分：降压、整流、滤波、稳压、输出。由于输入的市用电压为220V，远大于我们所需电压幅值，必须把电压降低，直接用一个变压器即可达到降压的目的。降压后，电压为交流电压，而最终得到的是直流五伏电源，所以必须利用整流桥进行整流形成直流。而此时的直流并非稳定的直流，它是一个周期性的震荡曲线。要减弱这种振荡幅度，最简单的滤波方法就是用电容，利用电容的充放电特性。输入的U1U2，电容C就开始充电，同时，充电未完又再次放电，由此类推，不断放电充电，滤波后的电压为U2在到的正电压之间波动变化，且波动幅度变缓，使用大电容值的电容滤波此幅度波动更平缓，且多次滤波使直流的纹波更小。

4、语音芯片

因为本设计要演奏国歌，其时间为43秒钟，所以选用的语音芯片其录放时间应大于43秒钟，即在此选用语音芯片ISD2560，其录放时间为60秒，完全符合要求，把国歌音乐录制在ISD2560语音芯片中，然后用它的单次播放功能播放国歌。其控制原理为：A、当升旗键按下时， ISD2560输出播音控制信号播放国歌，国旗经43s的时间匀速上升至旗杆顶端，国歌播放完毕；当降旗键按下时，不播放国歌。B、在半旗状态时，当升旗键按下时，对ISD2560输出播音控制信号播放国歌，国旗经43s的时间匀速从最低端上升到最顶端之后，国歌停奏，然后自动经14s的时间匀速下降到总高度的2/3高度处停止；当降旗键按下时，不播放国歌。

5、按键和LCD显示

在本设计中拟使用了八个按键，分别用来控制升降旗和升降半旗及其切换，高度及时间的调节，显示部分采用液晶RT1602，因为在本设计中只要求显示时间与高度，可以不用中文显示，所以RT1602能后完全满足要求。

四、本课题拟采用的研究手段和步骤

1.系统硬件设计

本系统由单片机STC89C52作为升降旗系统的控制核心，实现键盘控制、液晶显示及语音等几个部分，即该系统主要包括电机驱动模块、键盘与显示模块、语音模块等几个部分。现分别对各模块进行分析本系统的硬件框图如下图所示，按键对单片机执行命令，然后单片机对步进电机进行控制来达到国旗升降的目的，LCD能够显示国旗的当前状态，语音芯片是播放国歌且升旗的动作同步，当国旗升到顶部的时候，步进电机停止转动，语言芯片停止播放；当按下降旗按键时，步进电机反转，语言芯片静音，LCD实时显示国旗高度。

电源电路

STC89C52单片

机异步电机语音模块LCD显示

按键指示灯