【正文】 ................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠?或全部?jī)?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 共 54 頁(yè) 引言 隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，自動(dòng)控制智能系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如機(jī)器人、工業(yè)電子自動(dòng)化設(shè)備 、醫(yī)療、廣告、舞臺(tái)燈光、印刷、計(jì)算機(jī)外部應(yīng)用等， 因此對(duì)自動(dòng)控制 系統(tǒng)的研究 具有重要的 現(xiàn)實(shí) 意義和實(shí)用意義。舉行升降旗儀式是對(duì)每個(gè)公民進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育、國(guó)旗意識(shí)教育，團(tuán)體意識(shí)教育的重要途徑；是衡量一個(gè)公民是否心存國(guó)家觀念，是否愛(ài)國(guó)的重要標(biāo)志；同時(shí)在相當(dāng)程度上也成為衡量國(guó)民素質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)。 五星紅旗是中華人民共和國(guó)的標(biāo)志和象征。升降國(guó)旗是一件嚴(yán)肅的事情。通過(guò)升降國(guó)旗儀式使學(xué)生受到直接的愛(ài)國(guó)主義教育，增強(qiáng)國(guó)家和民族觀念。 隨著科技的進(jìn)步，自動(dòng)系統(tǒng)的廣泛發(fā)展，以及升降旗存在的問(wèn)題，自動(dòng)系統(tǒng)也逐漸的應(yīng)用到升降旗上，且具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。 用 AT89C51 單片機(jī)作為自動(dòng)控制升降旗控制系統(tǒng)的控制芯片 ,采用光電傳感器檢測(cè)旗幟高度 ,選用 H 型驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)直流電機(jī) ,利用 8255A 和相關(guān)電路實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)、顯示功能 ,實(shí)現(xiàn)國(guó)旗的自動(dòng)升降控制 [2]。 采用單片機(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。 自動(dòng)控制升降系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用非常廣泛，有醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中有自動(dòng)升降醫(yī)床的設(shè)計(jì)，建筑領(lǐng)域的升降梯設(shè)計(jì)，公共涉及領(lǐng)域的其中車(chē)的設(shè)計(jì)等等，不僅應(yīng)用在普通的生產(chǎn)領(lǐng)域，還能應(yīng)用在高端軍事的設(shè) 計(jì)，火箭發(fā)射系統(tǒng)，先進(jìn)武器研制方面未來(lái)還會(huì)向更廣領(lǐng)域延伸。為了達(dá)到工業(yè)設(shè)備的安全升降，穩(wěn)定運(yùn)行，優(yōu)化操作等要求，必須將設(shè)備整合，滿足人們正常高校生活的目的。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 54 頁(yè) 論證 及 選擇 采用 STC89C52 單片機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)升降旗控制系統(tǒng) 采用 STC89C52 單片機(jī)作為控 制器，主要包含四個(gè) 部分：驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路部分、語(yǔ)音電路，液晶顯示電路，無(wú)線接收電路。 STC89C52 單片機(jī)設(shè)計(jì)方案原理圖 如圖 所示。無(wú)線接收模塊是通過(guò)紅外發(fā)射器發(fā)射一個(gè)控制信號(hào)，通過(guò)接收器到的高低電平控制開(kāi)關(guān)的中斷，通過(guò)開(kāi)關(guān)選擇電機(jī)正傳還是反轉(zhuǎn)。同時(shí)， LCD 顯示電路采用的是 LCD1602 液晶顯示國(guó)旗的實(shí)時(shí)高度， LCD1602 液晶屏既可以顯示數(shù)字，也可以字母，連接比較簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)是語(yǔ)音模塊采 用代碼控制，只能機(jī)械的播放國(guó)歌的音調(diào)，不能出現(xiàn)明晰的聲音，同時(shí)液晶顯示和語(yǔ)音模塊的程序復(fù)雜。主要包含 六 個(gè)部分：電氣控制部分，電源部分，驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分， 無(wú)線接收部分， 高度顯示部分，音樂(lè)控制部分。 電 源 部 分穩(wěn) 速 部 分高 度 顯 示 部 分音 樂(lè) 控 制 部 分電 氣 控 制 部 分 圖 數(shù)字電路 設(shè)計(jì)方案 原理圖 該系統(tǒng)運(yùn)用現(xiàn)代電子技術(shù)，將升旗儀式與演奏國(guó)歌 混為一體，按下上升鍵后，國(guó)旗勻速上升，同時(shí)流暢的播放國(guó)歌：上升 到最高點(diǎn)時(shí)自動(dòng)停止，同時(shí)國(guó)歌演奏完畢：按向下鍵后，國(guó)旗勻速下降，降旗的時(shí)間不放國(guó)歌，下降到最低點(diǎn)時(shí)自動(dòng)停止：可以任意指定高度，使旗幟上升后下降到位置后自動(dòng)停止， 旗幟 所在高度可以通過(guò)數(shù)字顯示儀表進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。 220v 交流電壓經(jīng)過(guò)變壓器變壓，全 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 54 頁(yè) 橋整流，電容濾波， TW7809 穩(wěn)壓之后，最終形成 9V 的直流電壓，作為控制電壓。而電氣控制部分主要是利用電氣元件中的邏輯門(mén)、電阻，開(kāi)關(guān) 主城復(fù)雜的控制電路，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制各個(gè)模塊的電平變化達(dá)到控制各模塊的目的。音樂(lè)播放部分采用的是 電氣控制部分的輸出信號(hào)的高低電平驅(qū)動(dòng)語(yǔ)音是否播放。 PIC16F877A單片機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng) 采用單片機(jī)作為主控制器設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)主要由 PIC16F877A單片機(jī)，二相步進(jìn)電機(jī)、 E2PROM、國(guó)歌語(yǔ)音電路、鍵盤(pán)電路、 LCD 顯示屏六部分組成。如果不在最低點(diǎn)，強(qiáng)行將國(guó)旗降到最低點(diǎn)，這個(gè) 過(guò)程， LCD 液晶顯示屏先是國(guó)旗的高度，并將其寫(xiě)入 E2PROM，進(jìn)行記憶。至最高點(diǎn)，國(guó)旗、國(guó)歌都自動(dòng)停止 ； 按下降鍵，國(guó)旗下降，語(yǔ)音模塊不工作， LCD 顯示實(shí)時(shí)高度，并不斷將高度送入 E2PROM。國(guó)旗處在半旗模式下時(shí)，國(guó)旗勻速上升，同時(shí)播放國(guó)歌，顯示實(shí)時(shí)高度，并將其計(jì)入 E2PROM，至最高點(diǎn)， 國(guó)歌停止，國(guó)旗開(kāi)始勻速下降，到達(dá) 2/3處自動(dòng)停止。 但是采用 E2PROM記錄高度，會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)延時(shí)，造成顯示誤差太大，同時(shí)手動(dòng)控制按鍵，不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制。 總 方案的 選擇 此次設(shè)計(jì)要求制作一個(gè)自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng) ， 要求設(shè)計(jì) 速度和高度可調(diào)， LCD 液晶顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線升降及停止等。同時(shí)還設(shè)無(wú)線模塊 設(shè)計(jì)的方案來(lái)說(shuō) ，能夠控制升降及停止，基本達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，該方案可行。 對(duì)于采用 PIC16F877A 單片機(jī)設(shè)計(jì)方案， PIC 單片機(jī)雖然具有 E2PROM，可以實(shí)時(shí)的記錄瞬間 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 54 頁(yè) 的高度值，但是，這會(huì)造成顯示高度與實(shí)際高度的誤差，是現(xiàn)實(shí)不精準(zhǔn)，而語(yǔ)音模塊采用語(yǔ)音芯片對(duì)錄制國(guó)歌的播放，能夠起到流暢的效果逼真的效果，但是語(yǔ)音芯片對(duì)聲音的錄制會(huì)根據(jù)型號(hào)的不同，他們的錄制的時(shí)間和效果就不同，同時(shí)錄制過(guò)程比較復(fù)雜，且環(huán)境和 電路也會(huì)產(chǎn)生影響使效果下降。 綜上考慮，我們選擇采用 STC89C52 單片機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)。下面是主要單元的電路設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)采用的單片機(jī)是 STC89C51RC芯片，最小系統(tǒng)治一般應(yīng)該包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、五伏電源、 晶振電路，下面進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。采用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，片內(nèi)的高增益反相放大器通過(guò) XTAL XTAL2外接晶體振蕩器 作為反饋元件 ，然后通過(guò)晶體振蕩器，兩邊各接一個(gè)瓷片電容，瓷片電容出來(lái)后接地。這個(gè)時(shí)鐘提供給單片機(jī)，使單片機(jī)工作。 頻率 有好多， 一般 51單片機(jī)采用的晶振頻率 為 ，而 電容一般采用瓷片電容， 他 具有微調(diào)的作用，通常取值在 30pF左右。 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，復(fù)位使 CPU 和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的工作狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。 圖1為基 本 RC復(fù)位電路 ，其 電路為高電平復(fù)位有效 ， SW1為手動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān) ， 可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能 。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì) 此電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用的是電機(jī)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2020 驅(qū)動(dòng)四相步進(jìn)電機(jī) 28BYJ 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 28BYJ48步進(jìn)電機(jī)的外觀圖如 圖 。 28BYJ步進(jìn) 電機(jī) 通過(guò)控制脈沖個(gè)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí) 還 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，從而達(dá)到調(diào)速的目的。轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和脈沖的頻率成正比。如果需要轉(zhuǎn)動(dòng) 1 圈，那么需要 360/*64=4096 個(gè)脈沖信號(hào)。 (4)改變脈沖的順序， 可以方便的改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。每一個(gè)脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度（一個(gè)步距角）。四相步進(jìn)電機(jī)可以在不同的通電方式下運(yùn)行，常見(jiàn)的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（ ABCDA。），八拍（ AABBBCCCDDDAA。紅線接 +5V 電源，橙、黃、粉 、藍(lán)四線為輸入口。 電機(jī)四 色線的 電平 輸出 變化 如 表 。 功率驅(qū)動(dòng)電路是功率電子設(shè)備輸出電路的一個(gè)重要作組成部分 ，這種電路大多要求具有大電流輸出能力，以便于驅(qū)動(dòng)各種類(lèi)型的負(fù)載。 1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 CC O M 圖 ULN2020 芯片內(nèi)部連接圖 ULN2020A由 7組達(dá)林頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò) 構(gòu)成 ,具有同時(shí)驅(qū)動(dòng) 7組負(fù)載的能力 ,為單片雙極型大功率高速集成電路 。 所以，根據(jù) ULN2020 和步進(jìn)電機(jī) 28BYJ48 工作原理，采用單片機(jī)的 、 、 、 四個(gè)口作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制口，分別連接 ULN2020芯片的管腳 4。 P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 71 B11 C1 62 B22 C1 53 B33 C1 44 B44 C1 35 B55 C1 26 B66 C1 17 B77 C1 0C O M9U 1ULN2003AM 1M O T O R B L D C M+ 5 V+ 5 V 圖 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)圖 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的具體的功能設(shè)計(jì)是與開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)的，在 P3 口設(shè)置三個(gè)開(kāi)關(guān) K1， k2, 控制電機(jī)與語(yǔ)音播放的開(kāi)始，電機(jī)開(kāi)始設(shè)置默認(rèn)為電機(jī)的正傳， k1接通電機(jī)正轉(zhuǎn)，同時(shí)國(guó)歌開(kāi)始播放，當(dāng)上升到最大值時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，國(guó)歌結(jié)束。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 54 頁(yè) 語(yǔ)音模塊 的設(shè)計(jì)思想是利用單片機(jī)的 軟件 編程 控制 揚(yáng)聲器 播放國(guó)歌語(yǔ)音代碼實(shí)現(xiàn)的，由于 設(shè)計(jì)中采用的是三極管驅(qū)動(dòng) 8Ω / 揚(yáng)聲器 發(fā)聲， 需要的功率過(guò)大， 而 普通的三極管不能承受 很高的電流 ， 容易在電路中燒壞；如果在電路中 接 入 限流電阻，又不能 滿足 驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器 的條件，或者揚(yáng)聲器聲音過(guò)小，都不能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。TIP122芯片的引腳如圖 。 由圖可以看出，這是一個(gè)集成的放大型 NPN管，它是由兩個(gè) NPN型普通三極管經(jīng)過(guò)二級(jí)放大形成的，使得穩(wěn)定系數(shù)更高，且放到倍數(shù)也加倍，各方面參數(shù)都有所提高具體的電參數(shù)如表 。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)的目的 。 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