单片机原理及应用课程设计-自动控制升降旗装置

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1、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:学号:0起止日期:2010年6月8日~2010年6月22日指导教师:教研室主任：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

2、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11方案选择与论证11.1电机的选择与论证11.2电机驱动方案的选择与论证22自动控制升降旗整体电路设计22.1整体电路原理23单元电路设计33.1步进电机电路的设计33.2数码管显示电路的设计43.3音乐发声电路的设计53.4矩阵4X4键盘电路的

3、设计63.5外部ROM存储器电路设计74自动控制升旗装置软件设计84.1系统总程序流程图84.2步进电机转动的软件设计94.3数码管实时显示的软件设计104.4国歌音乐的软件设计104.5矩阵键盘实时控制软件设计114.6外部ROM实时访问的软件设计125详细仪器清单136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

4、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，

5、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。27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

6、，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

7、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：图1总体电路框图273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

8、顺序分别控制A,B,C各相得通断。（2