国旗升降系统的设计
更新时间:2023-10-20 19:30:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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引言 ................................................................................................................................ (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。
1
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。 VSS(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 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
图2.1 89C51管脚分布图
2
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
3
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
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:
图3.1.主体电路图
4
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