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數(shù)理與信息工程學(xué)院 《單片機(jī)原理及應(yīng)用》期末課程設(shè)計(jì) 題 目： 基于單片機(jī)的自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng) 專 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 成 績(jī)： 目 錄 設(shè)計(jì)任務(wù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 第 1 節(jié) 系統(tǒng)方案論證與比較．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 1.1 設(shè)計(jì)思路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 1.2 方案選擇與論證．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 1.2.1、電機(jī)的選擇與論證．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 1.2.2、電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的選擇與論證．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 1.2.3、顯示部分方案的選擇與論證．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 1.2.4、語(yǔ)音部分的方案選擇與論證．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 第 2 節(jié) 電路框圖設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.1 總體框圖設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2.2 整體程序流程圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第 3 節(jié) 系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 3.1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 3.1.1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 3.1.2、鍵盤(pán)與顯示模塊．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.3、語(yǔ)音模塊．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 3.1.4、無(wú)線遙控模塊．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 3.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 3.2.1、各部分程序流程圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 第 4 節(jié) 測(cè)試方法與儀器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 4.1 測(cè)試設(shè)備．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 4.2 測(cè)試方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 第 5 節(jié) 測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 第 6 節(jié) 結(jié)論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 附錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23 參考文獻(xiàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠自動(dòng)控制升旗和降旗，升旗時(shí)，在旗桿的最高端自動(dòng)停止；降旗時(shí)，在最低端自動(dòng)停止。 自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)的機(jī)械模型如圖所示。旗幟的升降由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，該系統(tǒng)有兩個(gè)控制按鍵，一個(gè)是上升鍵，一個(gè)是下降鍵。 自動(dòng)控制升降旗示意圖 （一）基本功能 1．按下上升按鍵后，國(guó)旗勻速上升，同時(shí)流暢地演奏國(guó)歌；上升到最高端時(shí)自動(dòng)停止上升，國(guó)歌停奏；按下下降按鍵后，國(guó)旗勻速下降，降旗的時(shí)間不放國(guó)歌，下降到最低端時(shí)自動(dòng)停止。 2．能在指定的位置上自動(dòng)停止。 3．為避免誤動(dòng)作，國(guó)旗在最高端時(shí)，按上升鍵不起作用；國(guó)旗在最低端時(shí)，按下降鍵不起作用。 4．升降旗的時(shí)間均為43秒鐘，與國(guó)歌的演奏時(shí)間相等，同時(shí)，旗從旗桿的最下端上升到頂端。降旗不演奏國(guó)歌，同時(shí)，旗從旗桿的最上端下降到底端。 5．?dāng)?shù)字即時(shí)顯示旗幟所在的高度，以厘米為單位，誤差不大于2厘米。 （二）擴(kuò)展功能 增設(shè)一個(gè)開(kāi)關(guān)，由開(kāi)關(guān)控制是否是半旗狀態(tài)，該狀態(tài)由一發(fā)光二極管顯示。 1． 半旗狀態(tài)（根據(jù)《國(guó)旗法》）。升旗時(shí)，按上升鍵，奏國(guó)歌，國(guó)旗從最低端上升到最高端之后，國(guó)歌停奏，然后自動(dòng)下降到總高度的2/3高度處停止；降旗時(shí)，按下降鍵，國(guó)旗先從2/3高度處上升到最高端，再自動(dòng)從最高端下降到底之后自動(dòng)停止，國(guó)歌停奏。 2． 不論旗幟是在頂端還是在底端，關(guān)斷電源之后重新合上電源，旗幟所在的高度數(shù)據(jù)顯示不變。 3． 要求升降旗的速度可調(diào)整，旗桿高度不變的情況下，升降旗時(shí)間的調(diào)整范圍是30—120秒鐘，步進(jìn)1秒。此時(shí)國(guó)歌停奏。 4． 具有無(wú)線遙控升、降旗及停止功能。 摘要 本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89S52作為自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)的檢測(cè)和控制核心，采用由單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)國(guó)旗升降，實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)旗升降的自動(dòng)控制。該電路主要分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模塊、鍵盤(pán)與顯示模塊、語(yǔ)音模塊及無(wú)線遙控電路模塊等幾個(gè)部分。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模塊采用集成驅(qū)動(dòng)芯片L298，控制與顯示部分分別采用鍵盤(pán)作為控制和液晶RT1602C作為顯示，語(yǔ)音電路采用語(yǔ)音芯片ISD2560，無(wú)線遙控部分采用SP多用途無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，同時(shí)還采用了接近開(kāi)關(guān)LMF2-3005NA，防止旗幟在最高點(diǎn)或最低點(diǎn)誤動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)了雙重保險(xiǎn)的作用?；谶@些完備而可靠的硬件設(shè)計(jì)，使用了一套完善的軟件編程，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)升降旗的基本功能及發(fā)揮部分的一些功能。 關(guān)鍵字：步進(jìn)電機(jī) 自動(dòng)控制 語(yǔ)音 遙控 液晶顯示 接近開(kāi)關(guān) 第 1 節(jié) 系統(tǒng)方案論證與比較 1.1 設(shè)計(jì)思路 題目要求設(shè)計(jì)一自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠自動(dòng)升降旗和自動(dòng)升降半旗,能夠在指定位置停止，升降旗的時(shí)間可在30—120秒的范圍內(nèi)自行調(diào)整，標(biāo)準(zhǔn)的升降旗時(shí)間與國(guó)歌演奏時(shí)間相等，即為43秒，且具有數(shù)字即時(shí)顯示旗幟所在的高度和無(wú)線遙控升、降旗及停止功能。根據(jù)題目要求由一個(gè)步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制旗幟的升降情況，由接近開(kāi)關(guān)來(lái)防止旗幟在最高點(diǎn)或最低點(diǎn)停止時(shí)出現(xiàn)的誤動(dòng)作，由液晶來(lái)顯示旗幟所在的高度及升降旗所用的時(shí)間，無(wú)線遙控電路使用無(wú)線發(fā)射接收模塊SP，語(yǔ)音模塊采用集成語(yǔ)音芯片ISD2560。 1.2 方案選擇與論證 1.2.1、電機(jī)的選擇與論證 方案一：采用普通的直流電機(jī)。普通直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍廣，過(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。 方案二：采用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是具有快速的啟停能力，如果負(fù)荷不超過(guò)步進(jìn)電機(jī)所能提供的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩值，就能夠立即使步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)或反轉(zhuǎn)。另一個(gè)顯著特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制靈活。 因?yàn)樵诒鞠到y(tǒng)中需要精確的轉(zhuǎn)換速度和轉(zhuǎn)換時(shí)間且啟停要迅速，所以在本設(shè)計(jì)中我們選擇方案二 1.2.2、電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的選擇與論證 方案一：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)或關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的切換速度實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)電路的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，易損環(huán)，壽命短，可靠性不是很高。 方案二：采用由達(dá)林頓管組成的H橋型PWM電路。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，可精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（前進(jìn)，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)）。這種電路由于工作在管子的飽和截至模式下，效率很高。H橋電路保證了可以簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，但不能很精確的控制步距和速度。 方案三：采用集成驅(qū)動(dòng)芯片L298。L298是恒壓恒流雙H橋集成電機(jī)芯片，利用該芯片是實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的一種簡(jiǎn)單方法, 可時(shí)控制四相電機(jī)，且輸出電流可達(dá)到2A，可精確控制步距和速度，利用該方法設(shè)計(jì)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軟件編程容易的特點(diǎn). 所以綜上所述我們采用方案三。 1.2.3、顯示部分方案的選擇與論證 方案一：采用LED數(shù)碼管顯示旗幟所在的高度以及升降旗所用的時(shí)間。在本系統(tǒng)中需要用到6只LED數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示才可以達(dá)到要求。采用LED的優(yōu)點(diǎn)是亮度高，醒目，價(jià)格便宜，壽命長(zhǎng)；缺點(diǎn)是只能顯示0～9的數(shù)字和一些簡(jiǎn)單的字符，電路復(fù)雜，占用資源較多且信息量小。 方案二：用LCD（RT1602C）液晶顯示，其優(yōu)點(diǎn)是能顯示更多的字符，工作電流比LED小幾個(gè)數(shù)量級(jí)，故其功耗低，且有著良好的人機(jī)界面，體積小，功耗極低。 基于上述考慮，所以我們選擇方案二 1.2.4、語(yǔ)音部分方案的選擇與論證 方案一：采用語(yǔ)音芯片ISD1420。該芯片采用CMOS技術(shù),內(nèi)含震蕩器、話筒前置放大、自動(dòng)增益控制、防混肴濾波器、平滑濾波器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)及EEPROM，一個(gè)最小的錄放系統(tǒng)僅由一個(gè)麥克風(fēng)、一個(gè)喇叭、兩個(gè)按扭、電源及少數(shù)電阻電容即可，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，且它的音質(zhì)好、功耗低，但其錄放音時(shí)間短，只有8到20秒。 方案二：采用語(yǔ)音芯片ISD2560，它具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便，無(wú)須專用的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。錄音時(shí)間為60 s，能重復(fù)錄放達(dá)10萬(wàn)次。芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)專利技術(shù)，省去了A/D、D/A轉(zhuǎn)換器。每個(gè)采樣值直接存儲(chǔ)在片內(nèi)單個(gè)EEPROM單元中，因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語(yǔ)音、音樂(lè)、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”，該器件的采樣頻率為8.0KHz。 綜上所述，因?yàn)樵诒鞠到y(tǒng)國(guó)歌的的演奏時(shí)間需要43秒鐘，所以在此選用方案二。 第 2 節(jié) 電路框圖設(shè)計(jì) 2.1 總體框圖設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)可由圖2-1-1所示的幾個(gè)部分組成： 圖2-1-1 總體電路框圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可得本系統(tǒng)的程序主流程圖如圖2-2-1所示：本系統(tǒng)的控制器采用ATMEL公司的AT89S52，因?yàn)榭紤]到編寫(xiě)的繁簡(jiǎn)程度，所以在此使用C語(yǔ)言進(jìn)行軟件編寫(xiě)，這樣可以大大提高程序編寫(xiě)時(shí)的效率。 2.2 整體程序流程圖 圖2-2-1 整體程序流程圖 第 3 節(jié) 系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)由單片機(jī)AT89S52作為升降旗系統(tǒng)的控制核心，實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)控制、液晶顯示、語(yǔ)音以及無(wú)線遙控等幾個(gè)部分，即該系統(tǒng)主要包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、鍵盤(pán)與顯示模塊、語(yǔ)音模塊及無(wú)線遙控電路模塊等幾個(gè)部分?，F(xiàn)分別對(duì)各模塊進(jìn)行分析。 3.1.1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 在本設(shè)計(jì)中采用集成驅(qū)動(dòng)芯片L298作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)的核心，L298是恒壓恒流雙H橋集成電機(jī)芯片，可同時(shí)控制兩個(gè)電機(jī)，且輸出電流可達(dá)到2A，驅(qū)動(dòng)力很強(qiáng)。因?yàn)樵诒驹O(shè)計(jì)中我們使用的是四相步進(jìn)電機(jī)，所以L298完全符合要求。其電路原理圖如圖3-1-1所示。 圖3-1-1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 其步進(jìn)電機(jī)的控制原理為：為了準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)的時(shí)間和高度控制的勻速升降，需要精確計(jì)算在人眼不能識(shí)別的時(shí)間內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)。在此我們選用步距角0.9度，則走一圈所需的步數(shù)為400步，因?yàn)橛糜诠潭ɡK子的軸的直徑為2.5cm，則平均每步拉出的線長(zhǎng)便可計(jì)算出來(lái)約為L(zhǎng)=0.0234cm，在整個(gè)上升或下降過(guò)程中，high為總高度，可通過(guò)公式計(jì)算出在此段距離中步進(jìn)電機(jī)需走的步數(shù)，即為，步進(jìn)電機(jī)要轉(zhuǎn)動(dòng)的總步數(shù)：總步數(shù)=高度（high）/0.0234, 在此，高度可調(diào)步長(zhǎng)為1cm，時(shí)間可調(diào)時(shí)間間隔為1s。 3.1.2、鍵盤(pán)與顯示模塊 在本設(shè)計(jì)中使用了八個(gè)按鍵，分別用來(lái)控制升降旗和升降半旗及其切換，高度及時(shí)間的調(diào)節(jié)，其鍵盤(pán)摸板如圖3-1-2，顯示部分采用液晶RT1602，因?yàn)樵诒驹O(shè)計(jì)中只要求顯示時(shí)間與高度，可以不用中文顯示，所以RT1602已完全滿足要求，其鍵盤(pán)與顯示模塊的電路原理圖如圖3-1-3所示。 圖3-1-2 鍵盤(pán)摸板 圖3-1-3 鍵盤(pán)與顯示電路 3.1.3、語(yǔ)音模塊 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)要求演奏國(guó)歌，其時(shí)間為43秒鐘，所以選用的語(yǔ)音芯片其錄放時(shí)間應(yīng)大于43秒鐘，即在此選用語(yǔ)音芯片ISD2560，其錄放時(shí)間為60秒，完全符合本設(shè)計(jì)的要求，我們把國(guó)歌音樂(lè)錄制在ISD2560語(yǔ)音芯片中，然后用它的單次播放功能播放國(guó)歌，其電路原理圖如圖3-1-4所示。 圖3-1-4 語(yǔ)音模塊的電路原理圖 ISD2560可以利用A0-A9這10條地址線實(shí)現(xiàn)分段錄放音，可以分為600段，在本設(shè)計(jì)中我們沒(méi)有用到分段錄放音，所以將10條地址線全部接地。當(dāng)錄音時(shí)，片選端CE接低電平、PD為低電平、P/R為低電平；當(dāng)放音時(shí)，片選端CE接低電平、PD為低電平、P/R為高電平。 其控制原理為：A、當(dāng)升旗鍵按下時(shí)， ISD2560輸出播音控制信號(hào)播放國(guó)歌，國(guó)旗經(jīng)43s的時(shí)間勻速上升至旗桿頂端，國(guó)歌播放完畢；當(dāng)降旗鍵按下時(shí)，不播放國(guó)歌。B、在半旗狀態(tài)時(shí)，當(dāng)升旗鍵按下時(shí)，對(duì)ISD2560輸出播音控制信號(hào)播放國(guó)歌，國(guó)旗經(jīng)43s的時(shí)間勻速?gòu)淖畹投松仙阶铐敹酥螅瑖?guó)歌停奏，然后自動(dòng)經(jīng)14s的時(shí)間勻速下降到總高度的2/3高度處（120cm）停止；當(dāng)降旗鍵按下時(shí)，不播放國(guó)歌。 3.1.4、無(wú)線遙控模塊 在本設(shè)計(jì)中采用SP多用途無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊， SP模塊必須用信號(hào)調(diào)制才能正常工作，常見(jiàn)的固定編碼解碼器件有PT2262/2272、SC2262/2272、LSD2262/2272等，在此我們選用的是LSD2262和LSD2272，LSD2262將A0～A5和A6/D5～A11/D0決定的地址和數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，當(dāng)TE為低電平時(shí)，從DOUT輸出編碼信號(hào)，編碼信號(hào)提供給RF或IR電路發(fā)射，由RF或IR接收電路接收后，經(jīng)LSD2272解碼，實(shí)現(xiàn)遙控編碼和解碼。理論上只要直接連接上固定編碼解碼器件即可非常容易的達(dá)到很好的傳輸效果，但實(shí)際上需要考慮解碼器件的輸入阻抗，調(diào)制起來(lái)有點(diǎn)困難。其發(fā)射模塊的電路原理圖如圖3-1-5所示，接收模塊的電路原理圖如圖3-1-6所示。 圖3-1-5 發(fā)射模塊電路原理圖 SP多用途無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率為315M，采用聲表諧振器SAW穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高僅次于晶體，當(dāng)環(huán)境溫度在－25～＋85度之間變化時(shí)，頻漂僅為3ppm/度。特別適合多發(fā)一收無(wú)線遙控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。具有較寬的工作電壓范圍3～12V，當(dāng)電壓變化時(shí)發(fā)射頻率基本不變。 圖3-1-6 發(fā)射模塊電路原理圖 SP接收模塊的工作電壓為5伏，靜態(tài)電流4毫安，它為超再生接收電路，接收靈敏度為－105dbm。 3.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)的主要任務(wù)是執(zhí)行升降旗、半旗、時(shí)間調(diào)整、高度調(diào)整四種運(yùn)動(dòng)，這樣系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)就可以分塊完成。主程序部分，主要是查鍵盤(pán)，通過(guò)查鍵，檢測(cè)應(yīng)該做什么運(yùn)動(dòng)，鍵值不同調(diào)用不同的子程序。子程序包括上、下運(yùn)動(dòng)、半旗運(yùn)動(dòng)、時(shí)間調(diào)整和高度調(diào)整等。下面就按照各模塊的功能寫(xiě)出程序流程圖如下所示。 3.2.1、各部分程序流程圖 各程序流程圖分別為如下所示： 圖3-2-1 主程序流程圖 圖3-2-2 升旗處理子程序流程圖 圖3-2-2 升旗處理子程序流程圖 第 4 節(jié) 測(cè)試方法與儀器 4.1 測(cè)試設(shè)備 1、DT890D數(shù)字萬(wàn)用表 2、TDS1002存儲(chǔ)式數(shù)字示波器 3、MPS—3003L—3雙路跟蹤穩(wěn)壓穩(wěn)流電源 4、仿真器：偉福（WAVE）E6000L 5、EDA設(shè)計(jì)軟件：PROTEL99SE 6、秒表 一塊 4.2 測(cè)試方法 1、 將一定滑輪固定在高為大于180cm的支架上，將一根繩子穿過(guò)定滑輪，掛在滑輪上，其一端放100克左右的旗幟，另一端繞在步進(jìn)電機(jī)的定軸上，并將步進(jìn)電機(jī)放在支架的底端。 2、 一切準(zhǔn)備工作都做好后，將180cm的距離調(diào)整好，再接通電源，進(jìn)行調(diào)試。 3、 對(duì)升降旗部分進(jìn)行調(diào)試（按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定），將旗幟放到0cm處（即參考點(diǎn)處），按下升旗鍵，看國(guó)歌是否能響起，旗幟是否能在43秒中到達(dá)180cm處并停止；按下降旗鍵，看國(guó)歌是否不會(huì)響起，旗幟是否能在43秒中降到0cm處并停止。 4、 對(duì)半旗部分進(jìn)行調(diào)試，按下半旗鍵，再按下升旗鍵看國(guó)歌是否能響起，旗幟是否能在43秒中到達(dá)180cm處（此時(shí)國(guó)歌是否停奏），再自動(dòng)降到120cm處并停止；按下降旗鍵，看國(guó)歌是否不會(huì)響起，旗幟是否會(huì)從120cm處上升到180cm處，再自動(dòng)降到0cm處并停止。 5、 對(duì)時(shí)間可調(diào)部分進(jìn)行調(diào)試，在30—120秒鐘內(nèi)調(diào)整幾個(gè)時(shí)間，看旗幟能否能在此時(shí)間順利的升降旗。 6、 對(duì)高度可調(diào)部分進(jìn)行調(diào)試，在0--180cm內(nèi)調(diào)整幾個(gè)高度，看旗幟能否在指定的高度立即停止。 第 5 節(jié) 測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析 由于在讀數(shù)時(shí)，人眼不可一、升旗時(shí)間和位置測(cè)試 一、檢測(cè)升旗運(yùn)動(dòng)時(shí)，是不是勻速運(yùn)動(dòng)，其實(shí)際位置和理論位置是否對(duì)應(yīng)，升旗43s到達(dá)180cm的位置和時(shí)間是否精確。其記錄數(shù)據(jù)如表5-1所示。 表5-1 升旗時(shí)間和位置測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表（位置以cm為單位，時(shí)間以s為單位） 實(shí)際位置 180 180 180 180 180 180 所測(cè)位置 實(shí)際時(shí)間 43 43 43 43 43 43 實(shí)測(cè)時(shí)間 二、降旗時(shí)間和位置測(cè)試 檢測(cè)降旗運(yùn)動(dòng)時(shí)，是不是勻速運(yùn)動(dòng)，其實(shí)際位置和理論位置是否對(duì)應(yīng)，降旗43s到達(dá)0cm的位置和時(shí)間是否精確。其記錄數(shù)據(jù)如表5-2所示。 表5-2 降旗時(shí)間和位置測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表（位置以cm為單位，時(shí)間以s為單位） 實(shí)際位置 0 0 0 0 0 0 所測(cè)位置 實(shí)際時(shí)間 43 43 43 43 43 43 實(shí)測(cè)時(shí)間 三、高度調(diào)整測(cè)試 設(shè)定不同的高度，檢測(cè)所到達(dá)位置是否精確，時(shí)間是否是在按比例（即以43s經(jīng)過(guò)180cm的比例計(jì)算）所算得的時(shí)間到達(dá)。（以升旗為例）如表5-3所示 表5-3 高度調(diào)整數(shù)據(jù)記錄表（位置以cm為單位，時(shí)間以s為單位） 實(shí)際位置 30 60 100 150 170 179 所測(cè)位置 理論時(shí)間 7.16 14.333 23.89 35.833 40.611 42.761 實(shí)測(cè)時(shí)間 四、時(shí)間調(diào)整測(cè)試 設(shè)定不同的時(shí)間，檢測(cè)到達(dá)頂點(diǎn)位置（以180cm為準(zhǔn)）的時(shí)間是否精確。（以升旗為例），其測(cè)試數(shù)據(jù)如表5-4所示。 表5-4 時(shí)間調(diào)整數(shù)據(jù)記錄表（位置以cm為單位，時(shí)間以s為單位） 實(shí)際時(shí)間 30 50 60 80 100 120 實(shí)測(cè)時(shí)間 實(shí)際位置 180 180 180 180 180 180 實(shí)測(cè)位置 五、半旗的時(shí)間和位置測(cè)試 檢測(cè)半旗運(yùn)動(dòng)時(shí)，是不是勻速運(yùn)動(dòng)，其實(shí)際位置和理論位置是否對(duì)應(yīng)，實(shí)際所需時(shí)間和理論時(shí)間是否對(duì)應(yīng)。其記錄數(shù)據(jù)如表5-5所示。 表5-5 時(shí)間調(diào)整數(shù)據(jù)記錄表（位置以cm為單位，時(shí)間以s為單位） 實(shí)際位置 120 120 120 120 120 120 實(shí)測(cè)位置 理論時(shí)間 57.33 57.33 57.33 57.33 57.33 57.33 實(shí)測(cè)時(shí)間 上述的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)測(cè)試中，都存在著一定的誤差，現(xiàn)在我們就從以下幾個(gè)方面對(duì)誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析： （1）固定繩子的軸的直徑為2.5cm， 理論上固定繩子的軸的直徑為2.5cm，但實(shí)際上由于線一圈一圈的繞上去，其實(shí)際用于計(jì)算的直徑就會(huì)有一定的變化，不可避免地為后面地計(jì)算帶來(lái)誤差。 （2）機(jī)械制作工藝上的其他部分 除了上述分析的因素外，還有諸如電機(jī)安裝時(shí)的位置不合理，電機(jī)繞線時(shí)的斜繞的問(wèn)題，疊繞的問(wèn)題等，都會(huì)引起最后物體運(yùn)動(dòng)定位精度不夠的結(jié)果。 （3）人為引起的誤差 能很精確的讀出所量得的距離，以及用秒表測(cè)試時(shí)，不能很精確的與電機(jī)的起停時(shí)間同步。 第 6 節(jié) 結(jié)論 本系統(tǒng)的特色：本設(shè)計(jì)在硬件上，使用了步進(jìn)電機(jī)控制和利用接近開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)停止的雙重保險(xiǎn)，在軟件上，利用C語(yǔ)言的簡(jiǎn)單精練特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)更加簡(jiǎn)單，現(xiàn)將題目要求指標(biāo)及系統(tǒng)實(shí)際性能列表如下： 基本要求 發(fā)揮要求 實(shí)際性能 升旗時(shí)，勻速上升 同 時(shí)演奏國(guó)歌，到達(dá)頂端時(shí)能自動(dòng)停止。降旗時(shí)，不演奏國(guó)歌，到達(dá)低端時(shí)自動(dòng)停止。 當(dāng)時(shí)間設(shè)定為43S、高度設(shè)定為180cm時(shí)，國(guó)旗勻速上升并且演奏國(guó)歌。當(dāng)時(shí)間、高度設(shè)定為其他值時(shí)，國(guó)旗只勻速上升而不演奏國(guó)歌。降旗時(shí)，國(guó)旗勻速下降并不演奏國(guó)歌。 能在指定的位置上自動(dòng)停止 通過(guò)高度上、下調(diào)節(jié)鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)高度的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)在哪一個(gè)高度就在此處停止。 為避免誤動(dòng)作，國(guó)旗在最高端時(shí)，按上升鍵不起作用；國(guó)旗在最低端時(shí)，按下降鍵不起作用。 國(guó)旗到達(dá)最頂端時(shí)，按“升旗”鍵不起作用，國(guó)旗到達(dá)最低端時(shí)，按“降旗”鍵不起作用。 數(shù)字即時(shí)顯示旗幟所在的高度 通過(guò)RT1602C來(lái)顯示設(shè)置的高度、此時(shí)的高度以及設(shè)置的時(shí)間、此時(shí)運(yùn)行的時(shí)間。 由開(kāi)關(guān)控制是否是半旗狀態(tài)，該狀態(tài)由一發(fā)光二極管顯示 通過(guò)一個(gè)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)半旗與非半旗之間的切換，半旗時(shí)，在液晶的右下角顯示“#”號(hào)。升半旗時(shí)，國(guó)旗先升到最頂端（同時(shí)奏國(guó)歌），再自動(dòng)下降到總高度的2/3處。降半旗時(shí)，國(guó)旗先升到頂端，再自動(dòng)下降到最低端。 要求升降旗的速度可調(diào)整，旗桿高度不變的情況下，升降旗時(shí)間的調(diào)整范圍是30—120秒鐘，步進(jìn)1秒。此時(shí)國(guó)歌停奏 通過(guò)調(diào)節(jié)時(shí)間上、下調(diào)節(jié)鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間在30—120秒的調(diào)節(jié)，步進(jìn)為1秒。當(dāng)時(shí)間不等于43S時(shí)，不奏國(guó)歌。 具有無(wú)線遙控升、降旗及停止功能 通過(guò)無(wú)限發(fā)射接收模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)升旗、降旗、半旗及停止。但效果不是很好。 在旗桿的最頂端與最低端安裝了接近開(kāi)關(guān)，防止電機(jī)失控。 附錄： 材料清單： 名稱 規(guī)格 數(shù)量 液晶 RT1602C 1 芯片 AT89S52 1 芯片 CD4060 1 芯片 24C02 1 芯片 LSD2262 1 芯片 LSD2272 1 芯片 ISD2560 1 穩(wěn)壓塊 L7805CV 1 無(wú)線發(fā)射接收模塊 SP 1 喇叭 8歐 1 話筒 駐極體 1 接近開(kāi)關(guān) LMF2-3005NA 2 晶振 12M 1 晶振 32.768K 1 按鍵 大 8 按鍵 小 6 撥位開(kāi)關(guān) 　 1 接插件 10P 2 接插件 5P 4 接插件 4P 5 接插件 3P 3 接插件 2P 12 排針 　 2 排線 　 2 二極管 IN5408 8 發(fā)光二極管 藍(lán)色 6 電阻 1 /2W 2 電阻 10M 1 電阻 2.2M 1 電阻 470K 1 電阻 390K 1 電阻 10K 8 電阻 5.1K 3 電阻 2K 2 電阻 300歐 6 電容 30P 4 電容 104 10 電容 0.22UF 1 電容 10UF 2 電容 22UF 4 電容 4.7UF 1 電容 220UF 1 電容 470UF 1 底座 40P 1 底座 28P 1 底座 18P 2 底座 16P 1 底座 8P 1 參考文獻(xiàn)： 1全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì)．全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編(2003)?。本豪砉ご髮W(xué)出版社　．2003年 2 張毅剛?。畣纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用　．北京：高等教育出版社?。?003年 3 吳金戌　．8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用 ． 北京：清華大學(xué)出版社?。?002年 4 張立科 ． 單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航 ．北京：人民郵電出版社 ．2004年 5 李光飛 ．單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo) ．北京：北京航空航天大學(xué)出版社　．2005年 6 侯振鵬?。度胧剑谜Z(yǔ)言程序設(shè)計(jì)　．北京：人民郵電出版社 ．200６年 7 戴　佳?。?1單片機(jī)Ｃ語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)?。本弘娮庸I(yè)出版社 ．2006年 8 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