2022年自动国旗升降系统设计 .pdf
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1、摘要现代升降系统总的发展趋势是提高自动化,提高柔韧灵活性,技术含量和先进的程度不断提高。将单片机用于升降系统中,使控制技术和单片机技术相结合,从而可实现机电一体化控制,提高升降系统的自动化程度及运行可靠性和稳定性。本设计是由单片机 (AT89S51 )、步进电机、 AV6532E-067语音芯片、按键等基本的部分组成的控制国旗升降的系统。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。本系统可以实现以下功能:1. 可以通过手动按键来实现控制国旗的匀速升降。2. 可以按照要求上升或下降国旗,并可在任意位置停止。3. 国旗在上升过程中能准确与国歌乐曲同步。4. 能实现半旗的升降功
2、能。5. 可以通过改变步进电机的转动速度来改变国旗上升或下降的速度。本系统只是一个简单的国旗升降系统,它不是一个先进的系统, 现在升降国旗已经实现完全自动化了,可以用微机来实现声光控一体化升降国旗了。关键词 :单片机;步进电机;升降系统名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 18 页 - - - - - - - - - ABSTRACT The development current of the model raising and downing system
3、is to improve automatization,productivity,and flexibility.Tts technique and predominance degree is heightening gradually.Using SCM in raising and downing system ,tying automotive technique in with SCM technique,thereby can realize meachanics and electronics are controlled together.The raising and do
4、wning systemsautomatic degree operational realiability and stability will improve distinctly The national movement control system is made up of SCM(AT89S51)、stepper moter、AV6532E-067voice chip 、keyboards and other basic comments.With the stepper which is controlled by SCM,to driver the flag rising a
5、nd lowing, thus to a chieve the flag automatic controlling. 1.It can be manually operated.That is,though the buttons to control movements can be achieved. 2.in accordance with the requirements of the user to the designated location and increase or decrease in any position to stop. 3.The flag raises
6、while the voice is running. 4.Achive the half-mast to functional movments. 5.By changing the rotational speeds of the stepper motor,the flag raising or downing speeds can be changed Key word : MCU; Stepper motor; Raising and downing system 目 录1 绪论 . 31.1 升降系统的现状 . 31.2 课题的提出及意义 . 3系统的总体设计 . 4名师资料总结
7、- - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 18 页 - - - - - - - - - 2.1 单片机的简介 . 52.1.1 主要特性: . 52.1.2管脚说明: . 52.1.3振荡器特性: . 62.1.4芯片擦除: . 62.2 步进电机简介 . 72.2.1步进电机的工作原理 . 72.2.2步进电机的控制 . 72.2.3步进电机的驱动方式 . 72.3 步进电机的单片机控制 . 10 3 系统硬件选择与设计 . 10 3.1 系统硬件的选择 . 10 3.1.1
8、单片机的选择 . 10 3.1.2 电机的选择 . 11 3.1.3 电机驱动的选择 . 11 3.1.4 显示的选择 . 11 3.1.5 无线控制模块的选择 . 12 3.1.6 语音芯片的选择 . 12 4.系统的软件设计 . 12 4.1 设计系统数据库与数据表 . 12 4.2 国旗升降系统的 . 14 4.3 系统运行主程序 . 14 5总结 . 17 结束语 . 17 参考文献 . 17 1 绪论1.1 升降系统的现状自 控 升降系统制 技 术 是 一 种 运 用 控 制 理 论 、 仪 器 仪 表 、 计 算 机和 其 它 信 息 技 术 , 对 工 业 生 产 过 程 实 现
9、 检 测 、 控 制 、 优 化 、 调度 、 管 理 和 决 策 , 达 到 增 加 产 量 、 提 高 质 量 、 降 低 消 耗 、 确 保 安全 等 目 综 合 性 技 术 , 主 要 包 括 工 业 自 动 化 软 件 、 硬 件 和 系 统 三 大部 分 。 工 业 控 制 自 动 化 技 术 作 为 20 世 纪 现 代 制 造 领 域 中 最 重 要 技名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 18 页 - - - - - - - - - 术 之 一
10、 , 主 要 解 决 生 产 效 率 与 一 致 性 问 题 。 自 动 化 系 统 本 身 并 不直 接 创 造 效 益 , 但 它 对 企 业 生 产 过 程 有 明 显 提 升 作 用 。1.2 课题的提出及意义在 工 业 方 面 , 对 于 冶 金 、 化 工 、 机 械 制 造 等 生 产 过 程 中 遇 到的 各 种 物 理 量 , 包 括 温 度 、 流 量 、 压 力 、 厚 度 、 张 力 、 速 度 、 位置 、 频 率 、 相 位 等 , 都 有 相 应 的 控 制 系 统 。 在 此 基 础 上 通 过 采 用数 字 计 算 机 还 建 立 起 了 控 制 性 能 更
11、好 和 自 动 化 程 度 更 高 的 数 字 控制 系 统 , 以 及 具 有 控 制 与 管 理 双 重 功 能 的 过 程 控 制 系 统 。 在 农 业方 面 的 应 用 包 括 水 位 自 动 控 制 系 统 、 农 业 机 械 的 自 动 操 作 系 统等 。军 事 技 术 方 面 , 自 动 控 制 的 应 用 实 例 有 各 种 类 型 的 伺 服 系统 、 火 力 控 制 系 统 、 制 导 与 控 制 系 统 等 。 在 航 天 、 航 空 和 航 海 方面 , 除 了 各 种 形 式 的 控 制 系 统 外 , 应 用 的 领 域 还 包 括 导 航 系 统 、遥 控 系
12、 统 和 各 种 仿 真 器 。此 外 , 在 办 公 室 自 动 化 、 图 书 管 理、 交 通管理 乃 至 日 常 家务 方 面 , 自 动 控 制 技 术 也 都 有 着 实 际 的 应 用 。 随 着 控 制 理 论 和 控制 技 术 的 发 展 , 自 动 控 制 系 统 的 应 用 领 域 还 在 不 断 扩 大 , 几 乎 涉及 生 物 、 医 学 、 生 态 、 经 济 、 社 会 等 所 有 领 域 。系统的总体设计为了对使读者对本系统有比较深的了解,有必要对本系统的硬件部分作一个简单的介绍。由于单片机和步进电机是本系统的核心部分,这里把单片机和步进电机作一些必要的说明。名
13、师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 18 页 - - - - - - - - - 2.1 单片机的简介单片机又称单片微控制器,就是把中央处理器CPU 、随机存取器 RAM 、只读存储器 ROM 、定时器 / 计数器以及 I/O 接口电路等主要计算机部件,集成在一块集成电路芯片上的微型计算机2.1.1 主要特性:与 MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器寿命: 1000 写/擦循环数据保留时间: 10年 全静态工作: 0Hz-24Hz * 程序存储器锁定 1
14、28*8 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16位定时器 /计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路2.1.2管脚说明:AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable) 的可反复擦写 1000 次的 Flash只读程序存储器,器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS -51指令系统及 80C51引脚结构,芯片内集成了通用8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应
15、用系统提供高性价比的解决方案。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 18 页 - - - - - - - - - AT89S51具有如下特点: 40 个引脚, 4k Bytes Flash片内程序存储器, 128 bytes 的随机存取数据存储器( RAM),32 个外部双向输入 /输出( I/O)口, 5个中断优先级 2 层中断嵌套中断, 2 个 16 位可编程定时计数器 ,2 个 全双工串行通信口,看门狗( WDT )电路,片内时钟振荡器。AT89S51引脚
16、图此外, AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下, CPU暂停工作,而 RAM定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP 、TQFP和 PLCC 等三 种封装形式,以适应不同产品的需求。2.1.3振荡器特性 :XTAL1 和 XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,
17、但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。2.1.4芯片擦除:整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合,并保持 ALE管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯片擦操作中,代码阵列全被写1 且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。此外, AT89S51设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下,CPU 停止工作。但 RAM ,定时器,计数器,串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下,保存RAM 的内容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -
18、- - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 18 页 - - - - - - - - - 2.2 步进电机简介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
19、速的目的。2.2.1步进电机的工作原理步进电机两个相邻磁极之间的夹角为60 度。线圈绕过相对的两个磁极,构成一相( A-A ,B-B ,C-C )。磁极上有 5 个均匀分布的矩形小齿,转子上没有绕组,而有 40 个小齿均匀分布在其圆周上, 且相邻两个齿之间的夹角为9 度。当某组绕组通电时,相应的两个磁极就分别形成N-S 极,产生磁场,并与转子形成磁路。如果这时定子的小齿与转子没有对齐,则在磁场的作用下转子将会随之转动一定的角度,使转子齿与定子齿对齐,从而使步进电机向前“ 走” 一步。2.2.2步进电机的控制如果通过单片机按顺序给绕组施加有序的脉冲电流,就可以控制电机的转动,从而实现数字与角度的
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