自动控制升降旗系统设计报告

广西交通职业技术学院信息工程系

作品设计报告书

题 目 自动升降旗控制系统

班 级 电信09 组 长 刘庆波 组 名 第三组 成 员 刘庆波 江秀梅 赖家波 指导老师 宋春胜，罗宜春，韦家正

二O一一年 五月

自动控制升降旗系统

摘要：该系统采用单片机AT89S52为自动控制升降旗系统检测和控制,由单片机控制步进电机驱动的核心,实现对国旗升降国旗上升自动控制。该电路主要可分为电机驱动控制模块、键盘和显示模块、语音模块的几个部分。LN2003电机驱动控制模块采用集成驱动芯片,控制和显示部分分别采用控制和RT1602C键盘。

Abstract：Abstract: the system USES the monolithic integrated circuit AT89S52 for automatic control litres JiangQi system detection and control by single-chip microcomputer control, the core of stepping motor drive, and to realize the flag lifting flag rise automatic control. This circuit mainly divided into motor drive control module, keyboard and display module, speech module several parts. L2003 motor drive control module USES integrated drive chip, control and display section RT1602C used respectively to control and keyboard.Key word: stepping motor automatic control speech LCD display

Key word:stepping motor automatic control speech LCD display

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目 录

摘要： .............................................................................................................................................. 1 Abstract： ...................................................................................................................................... 1 Key word: ........................................................................................................................................ 1 目 录 ................................................................................................................................................ 2 1. 系统方案论证与比较................................................................................................................. 3

1.1设计要求 ........................................................................................................................... 3

1.1．1基本功能.............................................................................................................. 3 1.2设计思路 ........................................................................................................................... 3 1.2方案选择与论证................................................................................................................ 4

1.2.1 电机的选择与论证 ............................................................................................... 4 1.2.2 电机驱动方案的选择与论证 ............................................................................... 4 1.2.3 显示部分方案的选择与论证 ............................................................................... 4 1.2.4、语音部分方案的选择与论证 ............................................................................. 4 1.3创新功能 ........................................................................................................................... 5

1.3.1温度显示................................................................................................................ 5 1.3.2高度实时显示........................................................................................................ 5

2. 电路框图设计 ............................................................................................................................ 6

2.1总体框图设计.................................................................................................................... 6 2.2整体程序流程图................................................................................................................ 7 3. 系统的具体设计......................................................................................................................... 8

3.1系统的硬件设计................................................................................................................ 8

3.1.1电机驱动模块........................................................................................................ 8 3.1.2键盘与显示模块 .................................................................................................... 9 3.1.3语音模块.............................................................................................................. 10 3.2系统的软件设计.............................................................................................................. 10

3.2.1各部分程序流程图 .............................................................................................. 11

4. 测试仪器与方法....................................................................................................................... 12

4.1 测试设备 ........................................................................................................................ 12 4.2测试方法 ......................................................................................................................... 12 5. 测试结果与分析....................................................................................................................... 13 6. 结论与总结............................................................................................................................... 13 7. 参考文献 .................................................................................................................................. 14

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1. 系统方案论证与比较

1.1设计要求

设计一个升降旗自动控制装置，该装置能够自动控制升旗和降旗，升旗时，在旗杆的最高端自动停止；降旗时，在最低端自动停止。

自动控制升降旗系统的机械模型如图所示。旗帜的升降由电动机驱动，该系统有两个控制按键，一个是上升键，一个是下降键。 1.1．1基本功能

1．按下上升按键后，国旗匀速上升，同时流畅地演奏国歌；上升到最高端时自动停止上升，国歌停奏；按下下降按键后，国旗匀速下降，降旗的时间不放国歌，下降到最低端时自动停止。

2.为避免误动作，国旗在最高端时，按上升键不起作用；国旗在最低端时，按下降键不起作用。

3.升降国旗的时间均为43秒钟，与国歌的演奏时间相等，同时，旗从旗杆的最下端上升到顶端。降旗不演奏国歌，同时，旗从旗杆的最上端下降到底端。 1.1.2发挥部分

1.数字即时显示旗帜所在的高度，以厘米为单位，误差不大于2厘米。

2.对于一般旗帜升旗高度可以自己决定，能在指定的位置上自动停止，此种工作方式下不放国歌。

3.半旗状态（根据《国旗法》）。升旗时，按上升键，奏国歌，国旗从最低端上升到最高端之后，国歌停奏，然后自动下降到总高度的2/3高度处停止；降旗时，国歌停奏，按下降键，国旗先从2/3高度处上升到最高端，再自动从最高端下降到底之后自动停止。

1.2设计思路

题目要求设计一自动控制升降旗系统，该系统能够自动升降旗和自动升降半旗,能够在指定位置停止，升降旗的高度可在0—150CM的范围内自行调整，标准的升降旗时间与国歌演奏时间相等，即为43秒，且具有数字即时显示旗帜所在的高度和温度、降旗及停止功能。根据题目要求由一个步进电机来控制旗帜的升降情况，由接近开关来防止旗帜在最高点或最低点停止时出现的误动作，由液晶来显示旗帜所在的高度及升降旗所用的时间，语音模块采用集成语音芯片ISD1760。

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1.2方案选择与论证

1.2.1 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，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：采用步进电机控制升降旗运动，步进电机不需要使用传感器就能精确定位，而且通过给定的脉冲周期，能够以任意速度转动，定距运动较精确。虽然步进电机不能高速转动，但根据题目要求的时间和移动距离，步进电机完全能够符合要求。

因为在本系统中需要精确的转换速度和转换时间且启停要迅速，所以在本设计中我们选择方案二

1.2.2 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，其缺点是继电器的响应时间长，易损环，寿命短，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。

所以综上所述我们采用方案二。 1.2.3 显示部分方案的选择与论证

方案一：采用LED数码管显示旗帜所在的高度以及升降旗所用的时间。在本系统中需要用到6只LED数码管进行动态显示才可以达到要求。采用LED的优点是亮度高，醒目，价格便宜，寿命长；缺点是只能显示0～9的数字和一些简单的字符，电路复杂，占用资源较多且信息量小。

方案二：用LCD（RT1602C）液晶显示，其优点是能显示更多的字符，工作电流比LED小几个数量级，故其功耗低，且有着良好的人机界面，体积小，功耗极低。

基于上述考虑，所以我们选择方案二 1.2.4、语音部分方案的选择与论证

方案一：采用语音芯片ISD1760。该芯片采用CMOS技术,内含震荡器、话筒前置放大、自动增益控制、防混肴滤波器、平滑滤波器、扬声器驱动及EEPROM，一个最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇叭、7个按扭、电源及少数电阻电容即可，结构非常简单，且它的音质好、功耗低，录音时间可达到60S。完全符

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