【正文】 re used. Due to smaller step angle, five phase stepper motors offer higher resolution, lower vibration and higher accelerations and decelerations. Therefore it is essential to make sure that these motor characteristics can be obtained from the designed drive topology. 。 但是， 還 存在 需要改進(jìn)的地方 ：一方面， 開關(guān)太小，不易撥動(dòng)， 且 沒 能形成遠(yuǎn)程無線控制； 另一方面， 電路也不太穩(wěn)定，干擾太大。達(dá)到最高點(diǎn) 自動(dòng)停止，將國旗 上升 時(shí)的高度與顯示的高度對(duì)比，多次測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下表 所示。 表 上升高度測(cè)試 結(jié)果 表 測(cè)試次數(shù) 設(shè)置高度（ cm） 實(shí)際高度（ cm） 1 2 3 關(guān)閉開關(guān) K1，打開開關(guān) K2，使電機(jī)工作在反轉(zhuǎn)（即國旗下降）的模式，同樣用秒表控制在 43秒的時(shí)間，國旗從最高點(diǎn)（ 167cm 處）下降，測(cè)試國旗在指定時(shí)間停止時(shí)的 實(shí)際停止點(diǎn)與參考零點(diǎn)的相差度，測(cè)量三次， 下降高度測(cè)試結(jié)果 如表 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 54 頁 圖 焊接實(shí)物圖 焊接完成后，電機(jī)與旗桿的固定，用安裝線將電機(jī)與旗桿固定在一塊，注意固定的高度，要能用杜邦線與其連接。 電 機(jī)繞線的調(diào)試處理 由于步進(jìn)電機(jī) 28BYJ的轉(zhuǎn)軸的半徑只有 ，電機(jī)轉(zhuǎn)速又太小，不能滿足實(shí)驗(yàn)要求，所以只有通過增加半徑的方案來增加電機(jī)的線速度，先在電機(jī)上加一個(gè)半徑為 軸上，進(jìn)行速度測(cè)試還是不行，電機(jī)的力矩有限，如果再換粗一點(diǎn)的木棒，電機(jī)又帶動(dòng)不起來，最后先用輕質(zhì)的薄膜材料，與木棒有較大的摩擦力且電極容易帶動(dòng)，方案可行。然后 將單片機(jī)接到 5V電源上，將萬用表打到 20v的電壓檔，測(cè)試晶振管腳 1 19的電壓值，將其與正常值 ，在范圍內(nèi)或范圍附近則正常最終測(cè)試結(jié)果為 ，表明正常。最簡單也 是最重要的是最小系統(tǒng)焊接。 待元器件完整后， 準(zhǔn)備好要用的輔助儀器及工具，方便取用。 圖 計(jì)算機(jī)管理界面圖 圖 參數(shù)設(shè)定界面 參數(shù)設(shè)定好后，采用優(yōu)轉(zhuǎn)串口先將郭天祥開發(fā)板與 PC機(jī)連接起來，在開發(fā)板上放置單片機(jī)芯片，點(diǎn)擊 OpenFile/打開文件找到生成的 Hex 文件，然后點(diǎn)擊下載，待提示上電后，給開發(fā)板上電，隨著指示燈的閃爍，程序被下載到單片機(jī)中，結(jié)束后，關(guān)閉電源。在設(shè)備管理器中查到你的 COM 口，選擇該 COM 口。在界面的 工具欄中選擇 按鈕 并點(diǎn)擊 ， 會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框， 在 對(duì)話框中 “ output”， 選中“ Create HEX FI” ,單擊“確定”。 其次，在新建的工程中新建一個(gè)文件。 在“ Project”中選擇“ New Project” ，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“ Create New Project”的對(duì)話框， keil uvision3 新建工程界面圖 如圖 所示 選擇保存的路徑， 輸入你要新建工程名， 單擊“確定”。 T 0 初 始 化取 節(jié) 拍取 音 符 編 碼T 值 下 標(biāo) 為 0 關(guān) T 0改 T 0 初 始 值開 T 0NY 圖 音樂子程序流程圖 根據(jù)升降旗子程序流程圖，利用 C語言編程所設(shè)計(jì)的子程序見附錄 D。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 54 頁 開 始初 始 化清 屏 并 光 標(biāo) 復(fù) 位液 晶 是 否 應(yīng) 答準(zhǔn) 備 寫 入 數(shù) 據(jù)執(zhí) 行 顯 示 命 令結(jié) 束YN 圖 LCD1602 子程序流程圖 根據(jù) LCD1602子程序流程圖，利用 C語言編程所設(shè)計(jì)的子程序見附錄 D。 升降旗 子 程序流程圖如圖 。 43=升（降） 旗一秒所需的脈沖數(shù)： N= 3414/34=3414/34=100 個(gè) 式 此次設(shè)計(jì)中，采用的為四相八拍的步進(jìn)電機(jī)控制方式。前者用來控制步進(jìn)電機(jī)的精度，后者用來控制其步進(jìn)的速率。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。 開 始按 鍵 判 斷暫 停 處 理電 機(jī) 正 轉(zhuǎn)音 樂 啟 動(dòng)顯 示 高 度 增 加是 否 達(dá) 到最 高 點(diǎn)是 否 達(dá) 到最 低 點(diǎn)電 機(jī) 反 轉(zhuǎn)音 樂 不 啟 動(dòng)顯 示 高 度 減 少結(jié) 束K 3 導(dǎo) 通K 1 導(dǎo) 通 ， K 2 不 導(dǎo) 通 K 1 不 導(dǎo) 通 ， K 2 導(dǎo) 通YYNN 圖 系統(tǒng) 總流程圖 根據(jù)系統(tǒng)總流程圖，用 C語言編程所設(shè)計(jì)的原程序見附錄 D. 子程序流程圖 升降 小 旗運(yùn)動(dòng)子程序 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 T F 12 2 0 vD 1C11 0 0 0 u FC 20 . 3 3 u F1 32VI NG N DVO U TU 17 8 L 0 5C 50 . 1 u FC 64 7 0 u FR 11 K 1D 1 圖 5 伏電源設(shè)計(jì)圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 54 頁 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總程序流程圖 升降旗系統(tǒng)的主要 包括三個(gè)模塊：語音模塊，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)模塊，液晶顯示模塊。要 減 弱 這種振蕩幅度，最簡單的濾波方法就是用電容，利用電容的充放電特性。將尼龍細(xì)線的一短纏在電機(jī)上，通過掛鉤 ，另一端系上國旗。發(fā)射電路如圖 所示。 PT2262 是發(fā)射編碼芯片， PT2272 是接收解碼芯片，兩者的地址必須配對(duì)，而且振蕩電阻必須符合要求。PT2262 和 PT2272 最多支持 6位數(shù)據(jù)編碼，一般支持 4 位數(shù)據(jù)編碼。 1602液晶顯示設(shè)計(jì)圖如圖 。 1 6 0 2 液 晶 顯 示123 4 5 6 7 8 9 1 0 1 11 21 3 1 4 1 5 1 6P1.2P1.1P1.0P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.75 VR4 1k 圖 顯示模塊設(shè)計(jì)原理圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 54 頁 液晶顯示 器 模塊選用 LCD1602 液晶模塊， 2 行 *16 列字符顯示：第一行顯示“ national flagRamp。 語音模塊的 設(shè)計(jì)如圖 。 412P I N 1 . 基 極 2 . 集 電 極 3 . 發(fā) 射 極 4 . 集 電 極 圖 TIP122 芯片引腳圖 ECBR 2R 1 圖 三 極管 TIP122 的內(nèi)部圖 表 三極管 TIP122 的電參數(shù)表 符號(hào) 參數(shù) 極性 數(shù)值 單位 NPN TIP120 TIP121 TIP122 PNP TIP125 TIP124 TIP125 VCBO 集電極 基極電壓（ IE=0） 60 80 100 V VCEO 集電極 發(fā)射極電壓（ IB=0） 60 80 100 V VEBO 發(fā)射極 基極電壓（ IC=0） 5 V IC 集電極電流 5 A ICM 集電極峰值電流 8 A IB 基極電流 A Ptot 耗散功率 Tcase≤ 25℃ 65 W Tamb≤ 25℃ 2 W Tstg 貯藏溫度 60～ 150 ℃ Tj 最高工作結(jié)溫 150 ℃ hFE 放大倍數(shù) 100 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 54 頁 圖 所示的是三極管 TIP1122的內(nèi)部連接圖，其中 R1=5千歐， R2=150 歐 。當(dāng)小旗下降時(shí)，打開 k2,關(guān)閉 k1,電機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，小旗下降，打開開關(guān) k3,電機(jī)迅速停止，實(shí)現(xiàn)小旗停止功能。該芯片的內(nèi)部電路連接圖如圖 示 .芯片因?yàn)榫哂须娏髟鲆娓?，帶?fù)載能力強(qiáng)，溫度范圍廣，工作電壓高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，電磁閥和可控照明燈等領(lǐng)域。 表 電機(jī)四色線的電平變化圖 步序 橙 黃 粉 藍(lán) 十六進(jìn)制（ P2口） 1 1 0 0 0 0x08 2 1 1 0 0 0x0c 3 0 1 0 0 0x04 4 0 1 1 0 0x06 5 0 0 1 0 0x02 6 0 0 1 1 0x03 7 0 0 0 1 0x01 8 1 0 0 1 0x09 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 54 頁 ULN2020芯片 ULN2020 芯片 美國 Texas Instruments 公司和 Sprague 公司開發(fā)的高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列 產(chǎn)品。） 該步進(jìn)電機(jī)有 5 色外接引線，分別是紅、橙、黃、粉、藍(lán)。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距。 (3)步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特性。 步進(jìn)電機(jī)主要由以下特性： (1)步進(jìn)電機(jī)必須加驅(qū)動(dòng)才可以運(yùn)轉(zhuǎn)， 驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須為脈沖信號(hào)，沒有脈沖的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)靜止， 如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)， 就會(huì) 以一定的角度（稱為步角）轉(zhuǎn)動(dòng)。 要完成此模塊的設(shè)計(jì)，首先， 我們先來了解一下 ULN2020驅(qū)動(dòng)芯片和 28BYJ48步進(jìn)電機(jī) . 28BYJ48步進(jìn)電機(jī) 熟悉了 驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2020外，還必須要對(duì)所用的步進(jìn)電機(jī) 28BYJ－ 48熟悉。 在系統(tǒng)中，有時(shí) 也 會(huì)出現(xiàn)顯示不正常，也為了調(diào)試方便，需要設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)位電路 ， 復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào) ， 直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后 ， 撤銷復(fù)位信號(hào) 。 晶振 一般采用的是石英晶體振蕩器，這種晶體振蕩器因頻率穩(wěn)定度 高而廣泛被采用。 STC89C52R E S E TX T A L 1X T A L 2G N DV C C+ 5 v+ 5 v4 091 9183 0 p fC 13 0 p fC 2C 3 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖 晶振電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)的定時(shí)控制 功能是由片內(nèi)的時(shí)鐘電路和定時(shí)電路來完成的，而片內(nèi)的時(shí)鐘信號(hào)有兩種：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 54 頁 2 系統(tǒng)硬件的 設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)的硬件主要由 5V 電源 ，單片機(jī)最小系統(tǒng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，步進(jìn)電機(jī)， LCD1602 液晶顯示電路，語音播放電路，被控的旗幟，測(cè)試用的旗桿，掛鉤，細(xì)繩等組成。 對(duì)于 采用數(shù)字電路設(shè)計(jì)的方案 ，雖然用按鍵控制能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，但是，線路比較復(fù)雜，控制過程中會(huì)產(chǎn)生延時(shí)，使電機(jī)產(chǎn)生抖動(dòng)，造成升降過程中的不穩(wěn)定，同時(shí)，線路采用的是開關(guān)控制，沒有無線模塊，不能實(shí)現(xiàn)無線升降，同時(shí)耗價(jià)較高， 所以方案不可取。同時(shí)語音芯片太貴，耗價(jià)高。至最低點(diǎn) ， 降旗停止。 PIC16F877A 單片機(jī)設(shè)計(jì)方案原理圖如圖所示 二 相 步 進(jìn) 電 機(jī)P I C單 片 機(jī)E 2 P R O M國 歌 語 音 電 路顯 示 電 路鍵 盤 電 路 圖 PIC16F877A單片機(jī)設(shè)計(jì)方案原理圖 系統(tǒng)加電后， 首先讀取 E2PROM中的數(shù)據(jù)，判斷是否在最低點(diǎn)。高度顯示部分采用光電傳感器進(jìn)行非接觸式檢測(cè)，然后根據(jù)結(jié)果輸出一個(gè)高低電平，形成脈沖，然后去觸發(fā)單片機(jī)外部中斷，單片機(jī)根據(jù)脈沖數(shù)，計(jì)算出高度然后驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。 電源電路部分主要由變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓等部分組成。 采用數(shù)字電路 設(shè)計(jì)自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng) 設(shè)計(jì)方案二： 采用數(shù)字電路控制。語音模塊采用放大器驅(qū)動(dòng)蜂鳴器播放國歌語音程序代碼進(jìn)行 國歌播放?？?體采用開關(guān)控制總的中斷，實(shí)現(xiàn)語音顯示，國歌播放， 無線控制 國旗的自動(dòng)升降 及 停止功能。 隨著工業(yè)裝置的大型化，連續(xù)化，高參數(shù)化，對(duì)自動(dòng)產(chǎn)品的要求不斷提高。 或 以單片機(jī) AT89C52 為核心 ,以鍵盤為輸入系統(tǒng) ,按鍵選定執(zhí)行要測(cè)試的旗桿高度參數(shù) ,按開始鍵執(zhí)行升旗程序 ,并將旗幟高度和升旗所用時(shí)間顯 示在 LCD液晶顯示屏上 .測(cè)試的 升降旗系統(tǒng) [9]。 然而，由于各種條件的限制，國旗的自動(dòng)控制的應(yīng)用還不夠廣泛，有些升降儀式完全是手動(dòng)的，有些只是單純的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，而不能與國歌的播放同步 和自動(dòng)控制，更不能接近開關(guān)的檢測(cè)防止誤差， 容易讓嚴(yán)肅的升旗儀場面變得難堪 。尊敬國旗體現(xiàn)著維護(hù)國家的 尊嚴(yán)。 同時(shí)，升旗代表一個(gè)組織或團(tuán)體 獨(dú)立和尊嚴(yán)的重要標(biāo)志 旗幟作為代表團(tuán)體和國主權(quán)和獨(dú)立的象征，就有重大的意義。 作者簽名： 日期： 年