【文章內容簡介】 實際過程中，兩個模塊都要都要用到中斷，而單片機的中斷有優(yōu)先級，不能同時響應兩個中斷，即不能在一片單片機上實現(xiàn)流暢的國歌播放和控制步進電機勻速升降的功能。為了解決這個問題，本設計采 用兩塊單片機，一塊單片機單獨設計語音模塊，為了實現(xiàn)同步的目的，該 單片機的 接地 與另一單片機用開關 控制達到通電后，開關控制同時啟動的目 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 17 頁 共 54 頁 的 。 語音模塊的 設計如圖 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 語音模塊的設計 圖 為了實現(xiàn)實時檢測國旗的升降情況，此設計采用 LCD1602 液晶顯示屏通過計數器對高度的測量，實時地顯示出國旗升降的高度，達到清楚明了效果。 LCD1602 液晶屏的外觀圖如圖 所示 .LCD1602 是一種驅動電壓為 5V，帶背光，可顯示兩行，每行 16 個字符的液晶屏，只能顯示顯示字母和數字，不能顯示漢字，內置含 128 個字符 ASCII 字符集字庫，有并行接口。顯示器的主要原理是以電流刺激液晶分子產生點、線、面并配合背部燈管構成畫面。 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 18 頁 共 54 頁 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 顯示模塊設計原理圖 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”，表明顯示的是國旗的升降高度；第二行顯示“ H： ***cm”，表明國旗升降過程中的實時高度。而且并行 8 位數據通信，可以滿足本系統(tǒng)中顯示的要求。開發(fā)板中有液晶顯示模塊，利用 C 語言模塊的可移植性，直接 將模塊移植過來，根據實際情況更改數組內容，即可實現(xiàn)對本設計中需要顯示的參數進行顯示。 1602 液晶顯示設計圖如圖 所示。 本設計要求采用無線遙控旗幟的升降及停止，所以要對無線模塊進行設計。無線遙控模塊設計包括無線發(fā)射模塊的設計與無線接收模塊的設計。 采用 PT2262 和 PT2272 的編碼解碼芯片。 PT2262 和 PT2272 最多支持 6位數據編碼，一般支持 4 位數據編碼。 PT2262 和 PT2272 有三態(tài)地址編碼功能，只有地址匹配時才能傳輸數據。 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。 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 19 頁 共 54 頁 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，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， 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，輸入 PT2272 的14 腳，當地址配對時， VT 解碼有效端輸出高電平，數據端口就會輸出與PT2262 發(fā)射端口一致的數據，從而實現(xiàn)遙控功能。 用遙控器給一個脈沖信號，經過 PT2262 編碼芯片進行編碼，編碼后，經過天線發(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，然后經過放大、濾波、 PT2272 解碼芯片進行解碼，解碼后送入單片機控制開關的中斷，然后控制各模塊的工作。 接收模塊如圖 所示 . 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 20 頁 共 54 頁 圖 發(fā)射模塊電路圖 圖 接收模塊電路圖 旗桿的設計 要實現(xiàn)旗幟的升降，就要設計一個旗桿。旗桿包括帶掛鉤的直桿，一面旗幟，尼龍細線。將尼龍細線的一短纏在電機上，通過掛鉤 ，另一端系上國旗。旗桿設計圖如圖 所示 . 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 21 頁 共 54 頁 起 始 點 最 高 點1 . 6 7 m掛 鉤電 動 機國 旗 圖 旗桿設計圖 電源電路的設計 單片機 STC89c51 的供電電壓與步進電機的供電電壓都是五伏，所以在此需要設計一個五伏的電源，五伏電源主要包括四個部分：降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓、 輸出。 由于輸入的市用電壓為 220V，遠大于我們所需電壓幅值，必須把電壓降低，直接用一個變壓器即可達到降壓的目的 .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行整流形成直流。而此時的直流并非穩(wěn)定的直流，它是一個周期性的震蕩曲線。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。輸入的 U1U2，電容 C 放電， 此 時，放電未完又再次充電，輸入 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 22 頁 共 54 頁 的 U1U2，電容 C 就開始充電， 同 時，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變化，且 波動幅度變緩，使用大電容值的電容濾波此幅度波動更平緩，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，在上圖中的一個二極管 D3 是一個保護二極管，它的作用是保護穩(wěn)壓芯片 。 5 伏電源設計圖如圖 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 伏電源設計圖 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 23 頁 共 54 頁 3 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)總程序流程圖 升降旗系統(tǒng)的主要 包括三個模塊：語音模塊，電機轉動模塊，液晶顯示模塊。所以，程序的控制主要是控制 三個模塊的運轉 。采用的主要思想由開關控制的 各模塊的開啟與關閉：當 K1 開啟，電機 正轉和音樂的播放 ，伴隨著國旗的上升，液晶屏的顯示的高度增加；當 K2 打開，單片機控制電機的反轉， 小旗的降落， 國歌停止播放， 而 液晶顯示屏的高度顯示隨著高度的下降而減少； K3 打開，單片機控制的是小旗靜止 ， 同時國歌停止播放，顯示高度保持不變。由此通過開關的控制 來完成 了 小旗的升降與停止功能， 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 24 頁 共 54 頁 系統(tǒng)工作總流程圖 如 圖 所 示。 開 始按 鍵 判 斷暫 停 處 理電 機 正 轉音 樂 啟 動顯 示 高 度 增 加是 否 達 到最 高 點是 否 達 到最 低 點電 機 反 轉音 樂 不 啟 動顯 示 高 度 減 少結 束K 3 導 通K 1 導 通 ， K 2 不 導 通 K 1 不 導 通 ， K 2 導 通YYNN 圖 系統(tǒng) 總流程圖 根據系統(tǒng)總流程圖，用 C 語言編程所 設計的原程序見附錄 D. 子程序流程圖 升降 小 旗運動子程序 步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角）?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數來控制角位移量，也可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度， 都可 達到調速的目的。 也就是說，給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉得越快。調整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調速。 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 25 頁 共 54 頁 首先，我們 需要對步進電機的相關參數進行設定。要想使步進電機按一定的速度精確地到達指定位置（角度或位移），步進電機的步數 N 和延時時間 DALAYA 是兩個重要的參數。前者用來控制步進電機的精度，后者用來控制其步進的速率。 下 步進電機步數的確定 本設計采用的 28BYJ 是一個減速比為 1:64 的四相八拍步進電機，步距角φ為 ，電機轉動一周實際“走”步數設為 N，則 N=360/=64 步 式 步進電機 繞線軸周長 C 為 cm。旗桿的高度（電機轉動的總線長）S 為 cm，國歌播放時間為