【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 實(shí)際過(guò)程中，兩個(gè)模塊都要都要用到中斷，而單片機(jī)的中斷有優(yōu)先級(jí)，不能同時(shí)響應(yīng)兩個(gè)中斷，即不能在一片單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)流暢的國(guó)歌播放和控制步進(jìn)電機(jī)勻速升降的功能。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本設(shè)計(jì)采 用兩塊單片機(jī)，一塊單片機(jī)單獨(dú)設(shè)計(jì)語(yǔ)音模塊，為了實(shí)現(xiàn)同步的目的，該 單片機(jī)的 接地 與另一單片機(jī)用開(kāi)關(guān) 控制達(dá)到通電后，開(kāi)關(guān)控制同時(shí)啟動(dòng)的目 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 共 54 頁(yè) 的 。 語(yǔ)音模塊的 設(shè)計(jì)如圖 示。 X T A L 21 8X T A L 11 9A L E3 0E A3 1P S E N2 9R S T9P 0 . 0 / A D 03 9P 0 . 1 / A D 13 8P 0 . 2 / A D 23 7P 0 . 3 / A D 33 6P 0 . 4 / A D 43 5P 0 . 5 / A D 53 4P 0 . 6 / A D 63 3P 0 . 7 / A D 73 2P 1 . 0 / T 21P 1 . 1 / T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 . 0 / R X D1 0P 3 . 1 / T X D1 1P 3 . 2 / I N T 01 2P 3 . 3 / I N T 11 3P 3 . 4 / T 01 4P 3 . 7 / R D1 7P 3 . 6 / W R1 6P 3 . 5 / T 11 5P 2 . 7 / A 1 52 8P 2 . 0 / A 82 1P 2 . 1 / A 92 2P 2 . 2 / A 1 02 3P 2 . 3 / A 1 12 4P 2 . 4 / A 1 22 5P 2 . 5 / A 1 32 6P 2 . 6 / A 1 42 7U 1A T 8 9 C 5 2X T A L 21 8X T A L 11 9A L E3 0E A3 1P S E N2 9R S T9P 0 . 0 / A D 03 9P 0 . 1 / A D 13 8P 0 . 2 / A D 23 7P 0 . 3 / A D 33 6P 0 . 4 / A D 43 5P 0 . 5 / A D 53 4P 0 . 6 / A D 63 3P 0 . 7 / A D 73 2P 1 . 0 / T 21P 1 . 1 / T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 . 0 / R X D1 0P 3 . 1 / T X D1 1P 3 . 2 / I N T 01 2P 3 . 3 / I N T 11 3P 3 . 4 / T 01 4P 3 . 7 / R D1 7P 3 . 6 / W R1 6P 3 . 5 / T 11 5P 2 . 7 / A 1 52 8P 2 . 0 / A 82 1P 2 . 1 / A 92 2P 2 . 2 / A 1 02 3P 2 . 3 / A 1 12 4P 2 . 4 / A 1 22 5P 2 . 5 / A 1 32 6P 2 . 6 / A 1 42 7U 2A T 8 9 C 5 2Q 1N P NK 2L S 1S P E A K E R 圖 語(yǔ)音模塊的設(shè)計(jì) 圖 為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)國(guó)旗的升降情況，此設(shè)計(jì)采用 LCD1602 液晶顯示屏通過(guò)計(jì)數(shù)器對(duì)高度的測(cè)量，實(shí)時(shí)地顯示出國(guó)旗升降的高度，達(dá)到清楚明了效果。 LCD1602 液晶屏的外觀圖如圖 所示 .LCD1602 是一種驅(qū)動(dòng)電壓為 5V，帶背光，可顯示兩行，每行 16 個(gè)字符的液晶屏，只能顯示顯示字母和數(shù)字，不能顯示漢字，內(nèi)置含 128 個(gè)字符 ASCII 字符集字庫(kù)，有并行接口。顯示器的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)、線、面并配合背部燈管構(gòu)成畫(huà)面。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 54 頁(yè) 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 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。L”，表明顯示的是國(guó)旗的升降高度；第二行顯示“ H： ***cm”，表明國(guó)旗升降過(guò)程中的實(shí)時(shí)高度。而且并行 8 位數(shù)據(jù)通信，可以滿足本系統(tǒng)中顯示的要求。開(kāi)發(fā)板中有液晶顯示模塊，利用 C 語(yǔ)言模塊的可移植性，直接 將模塊移植過(guò)來(lái)，根據(jù)實(shí)際情況更改數(shù)組內(nèi)容，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)本設(shè)計(jì)中需要顯示的參數(shù)進(jìn)行顯示。 1602 液晶顯示設(shè)計(jì)圖如圖 所示。 本設(shè)計(jì)要求采用無(wú)線遙控旗幟的升降及停止，所以要對(duì)無(wú)線模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。無(wú)線遙控模塊設(shè)計(jì)包括無(wú)線發(fā)射模塊的設(shè)計(jì)與無(wú)線接收模塊的設(shè)計(jì)。 采用 PT2262 和 PT2272 的編碼解碼芯片。 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。 PT2262 和 PT2272 有三態(tài)地址編碼功能，只有地址匹配時(shí)才能傳輸數(shù)據(jù)。 PT2262 編碼芯片管腳圖如圖 所示 ,PT2272 解碼芯片的管腳圖如圖 所示。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 共 54 頁(yè) P T 2 2 6 2 1239876541 71 61 51 41 31 21 11 01 8A 0A 1A 8A 7A 6A 5A 4A 2G N DV c cD o u tO S C 1O S C 2T ED 0D 1D 2D 3 PT2272 1239876541 71 61 51 41 31 21 11 01 8A 0A 1A 8A 7A 6A 5A 4A 2G N DV c cV TO S C 1O S C 2D IND 0D 1D 2D 3 圖 PT2262 編碼芯片管腳圖 圖 PT2272 解碼芯片管腳圖 PT2262 和 PT2272 是 CMOS 三態(tài)編碼集成芯片，這組器件廣泛用于各種遙控器件上，只需較低的 +3V 電壓就能工作。 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 的 TE 端是發(fā)射允許端，接受低電平時(shí)， 17 腳 DOUT 端輸出一串編碼。該串編碼在載波上發(fā)送出去，被接收端接受和解調(diào)，輸入 PT2272 的14 腳，當(dāng)?shù)刂放鋵?duì)時(shí)， VT 解碼有效端輸出高電平，數(shù)據(jù)端口就會(huì)輸出與PT2262 發(fā)射端口一致的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)遙控功能。 用遙控器給一個(gè)脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò) PT2262 編碼芯片進(jìn)行編碼，編碼后，經(jīng)過(guò)天線發(fā)射出去。發(fā)射電路如圖 所示。接收模塊利用天線接收信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)放大、濾波、 PT2272 解碼芯片進(jìn)行解碼，解碼后送入單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)的中斷，然后控制各模塊的工作。 接收模塊如圖 所示 . 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 共 54 頁(yè) 圖 發(fā)射模塊電路圖 圖 接收模塊電路圖 旗桿的設(shè)計(jì) 要實(shí)現(xiàn)旗幟的升降，就要設(shè)計(jì)一個(gè)旗桿。旗桿包括帶掛鉤的直桿，一面旗幟，尼龍細(xì)線。將尼龍細(xì)線的一短纏在電機(jī)上，通過(guò)掛鉤 ，另一端系上國(guó)旗。旗桿設(shè)計(jì)圖如圖 所示 . 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 共 54 頁(yè) 起 始 點(diǎn) 最 高 點(diǎn)1 . 6 7 m掛 鉤電 動(dòng) 機(jī)國(guó) 旗 圖 旗桿設(shè)計(jì)圖 電源電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī) STC89c51 的供電電壓與步進(jìn)電機(jī)的供電電壓都是五伏，所以在此需要設(shè)計(jì)一個(gè)五伏的電源，五伏電源主要包括四個(gè)部分：降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓、 輸出。 由于輸入的市用電壓為 220V，遠(yuǎn)大于我們所需電壓幅值，必須把電壓降低，直接用一個(gè)變壓器即可達(dá)到降壓的目的 .降壓后，電壓為交流電壓，而最終得到的是直流五伏電源，所以必須利用整流橋進(jìn)行整流形成直流。而此時(shí)的直流并非穩(wěn)定的直流，它是一個(gè)周期性的震蕩曲線。要 減 弱 這種振蕩幅度，最簡(jiǎn)單的濾波方法就是用電容，利用電容的充放電特性。輸入的 U1U2，電容 C 放電， 此 時(shí)，放電未完又再次充電，輸入 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 54 頁(yè) 的 U1U2，電容 C 就開(kāi)始充電， 同 時(shí)，充電未完又再次放電，由此類推，不斷放電充電，濾波后的電壓為 U2 在到的正電壓之間波動(dòng)變化，且 波動(dòng)幅度變緩，使用大電容值的電容濾波此幅度波動(dòng)更平緩，且多次濾波使直流的紋波更小。波后的電壓 U2 輸入三端穩(wěn)壓芯片 LM7805 便可將穩(wěn)定輸出電壓+5V，在上圖中的一個(gè)二極管 D3 是一個(gè)保護(hù)二極管，它的作用是保護(hù)穩(wěn)壓芯片 。 5 伏電源設(shè)計(jì)圖如圖 所示。 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 23 頁(yè) 共 54 頁(yè) 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(yǔ)音模塊，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)模塊，液晶顯示模塊。所以，程序的控制主要是控制 三個(gè)模塊的運(yùn)轉(zhuǎn) 。采用的主要思想由開(kāi)關(guān)控制的 各模塊的開(kāi)啟與關(guān)閉：當(dāng) K1 開(kāi)啟，電機(jī) 正轉(zhuǎn)和音樂(lè)的播放 ，伴隨著國(guó)旗的上升，液晶屏的顯示的高度增加；當(dāng) K2 打開(kāi)，單片機(jī)控制電機(jī)的反轉(zhuǎn)， 小旗的降落， 國(guó)歌停止播放， 而 液晶顯示屏的高度顯示隨著高度的下降而減少； K3 打開(kāi)，單片機(jī)控制的是小旗靜止 ， 同時(shí)國(guó)歌停止播放，顯示高度保持不變。由此通過(guò)開(kāi)關(guān)的控制 來(lái)完成 了 小旗的升降與停止功能， 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 共 54 頁(yè) 系統(tǒng)工作總流程圖 如 圖 所 示。 開(kāi) 始按 鍵 判 斷暫 停 處 理電 機(jī) 正 轉(zhuǎn)音 樂(lè) 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(lè) 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(yǔ)言編程所 設(shè)計(jì)的原程序見(jiàn)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)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，也可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度， 都可 達(dá)到調(diào)速的目的。 也就是說(shuō)，給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會(huì)再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 共 54 頁(yè) 首先，我們 需要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。要想使步進(jìn)電機(jī)按一定的速度精確地到達(dá)指定位置（角度或位移），步進(jìn)電機(jī)的步數(shù) N 和延時(shí)時(shí)間 DALAYA 是兩個(gè)重要的參數(shù)。前者用來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的精度，后者用來(lái)控制其步進(jìn)的速率。 下 步進(jìn)電機(jī)步數(shù)的確定 本設(shè)計(jì)采用的 28BYJ 是一個(gè)減速比為 1:64 的四相八拍步進(jìn)電機(jī)，步距角φ為 ，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周實(shí)際“走”步數(shù)設(shè)為 N，則 N=360/=64 步 式 步進(jìn)電機(jī) 繞線軸周長(zhǎng) C 為 cm。旗桿的高度（電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的總線長(zhǎng)）S 為 cm，國(guó)歌播放時(shí)間為