自动控制升降旗系统的设计毕业设计.docx
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自动控制升降旗系统的设计毕业设计
自动控制升降旗系统的设计
摘要
本设计是关于自动控制升降旗系统的设计。
本着实用、调整控制方便、功能完善等方面的原则,采用在线编程、功能强大的单片机——P89C51RC2HFA来控制步进电机,实现国旗的自动升降等功能。
在步进电机的驱动电路上直接选用了模块化的控制器,大大减轻了CPU的负担,也完全符合快速设计的原则。
本系统设计了实现精确定时的时钟电路和用于掉电保护的存储电路,同时还设计了功能齐全的键盘/显示电路和使国旗飘扬的鼓风电路以及遥控电路。
该系统具有以下特点:
可按键、可遥控自动控制升旗和降旗,并在任意指定位置自动停止,升旗过程中能准确与国歌乐曲同步;实现半旗状态的功能;具有断电保护功能;升降速度可调功能;还具有无线遥控的作用等特点。
需要设定的升、降过程以及半旗状态是通过按键实现,并能显示上升或下降时间和旗帜所在高度。
本系统的创新点包括:
防止升降旗过程中出现冒顶系统;国旗到达顶点时,旗面保持迎风飘扬而不缠杆。
在实现以上功能的过程中,升降旗时间在30~120秒内可调,通过改变步进电机的转动速度来改变旗帜上升或下降的速度,并通过LED显示上升或下降时间和旗帜所在高度。
旗帜达到顶端后,由鼓风机提供风源使旗帜始终处于飘扬的状态。
测试表明,该自动控制升降旗系统达到了题目所有的任务要求,同时在发挥部分的设计要求之上,我们还提出了具有特色的创新点。
在操作方便和误差较小的基础上,保证了系统完整协调地工作。
关键字:
自动控制;断电保护;无线遥控;冒顶
ABSTRACT
Thedesignis basedon thepracticalandconvenientadjustmentcontrol,andsofunctionalimprovement,withtheoffonlineprogramming,thepowerfulMCU--P89C51RC2HFAtosteppermotorcontrol, to realizetheautomatic raising/loweringofthenationalflag.Steppermotordrivecircuitisdirectlyintheselectionofamodularcontroller,thusreducingtheburdenontheCPU,butalsowiththerapiddesignprinciple.Thesystemisdesignedtoachieveprecisetimingandtheclockcircuitusedforsolvingthememorycircuit,butalsodesignedafullyfunctionalkeyboard/displaycircuit,sothatthenationalflagflyingandremotecontrolcircuitblast.
Thesystemhasthefollowingfeatures:
aflagraisingandloweringcanbecontrolledbybuttonorremotecontrol,andcanautomaticallystopatanydesignatedlocation,thenationalanthemandflag-raisingprocesscanaccuratelymusicsynchronization;Functionofachievingthehalf-maststate;Havepoweroutagesprotectivefunction;Adjustableratemovementsfunction;Therolealsohaswirelessremotecontrolfeatures.Settheascending,descendingprocessofthestateandhalf-mastthroughthebutton,anditcan showthe timeandtallnessin riseorlowering.
Theinnovationofthesysteminclude:
preventingflagrisingemergedinthecourseofrising;Flagarrivedattheapex,tokeeptheflagflutteringinthewindratherthanwrappedaroundpoles. Intheprocessofachievingtheabovefunctions,30-120secondsfortheflagrisingisadjustable,bychangingtherotationalspeedofthestepmotor,theflagraisingspeedcanbechanged,andthetime&tallnesswillbeshowedontheLED.Aftertheflagreachedthetop,thewindprovidedbytheblowerwillmaketheflaginflutteringstate
Thetestresultsshowthattheflagcontrollingsystemraisingatopicallofthetasksandrequirements,andsomefeaturesareontopofthedesignrequirements. Wehaveinitiateduniqueinnovations.
Basedon lesserrorand convenient operation,thesystem isensuredtoworkintegratedandcoordinate.
Keyword:
Automaticcontrol;Wirelessremotecontrol;Poweroutagesprotective;Risingemerged
摘要——————————————————————1
ABSTRACT———————————————————2
目录——————————————————————4
1.设计总体要求—————————————————6
2.方案的比较与选择———————————————7
2.1单片机的选择—————————————————7
2.2电机的选择——————————————————14
2.3系统工作电源的制作——————————————16
2.4显示的选择——————————————————18
3.系统设计———————————————————20
3.1系统框图——————————————————20
3.2系统硬件设计—————————————————21
3.3软件设计———————————————————29
4、系统原理与理论分析——————————————36
4.1单片机最小系统组成——————————————36
4.2控制原理———————————————————36
5、操作说明———————————————————41
5.1数码管显示说明————————————————41
5.2按键操作说明—————————————————42
5.3具体操作方法和实现的功能————————————43
6、系统调试与测试结果——————————————46
6.1系统分块调试—————————————————46
6.2测试结果———————————————————46
6.3误差分析———————————————————49
7、特色与创新——————————————————50
8、参考文献———————————————————51
9、致谢辞———————————————————52
附录:
部分芯片简介中英文对照——————————53
1.设计总体要求
采用P89C51RC2HFA单片机、步进电机、WT2560语音芯片、时钟芯片X1226I、显示电路、遥控电路、按键等基本的部分组成的控制国旗升降系统。
采用由单片机控制的步进电机带动国旗升降,实现对国旗升降的自动控制。
采用接近开关FR12-4DN,防止旗帜在最高点或最低点误动作,从而实现了双重保险的作用。
使用抱闸装置保证步进电机在不通电的时候静止不动。
本系统应实现以下特点:
(1)可手动、可遥控。
即可以通过按键来控制旗帜的匀速升降,也可以通过遥控器来实现远距离控制;
(2)可以按照用户的要求上升或下降到指定位置,并可在任意位置停止;
(3)国旗在上升过程中能准确与国歌乐曲同步;
(4)能实现半旗的升降功能;
(5)具有断电保护功能;
在实现以上功能的过程中,升降旗时间在30~120秒内可调,通过改变步进电机的转动速度来改变旗帜上升或下降的速度,并通过LED显示上升或下降时间和旗帜所在高度。
旗帜达到顶端后,由鼓风机提供风源使旗帜始终处于飘扬的状态。
2.方案的比较与选择
2.1单片机的选择
单片机(即CPU)是本系统的工作核心,它的选择不仅关系到系统的工作效率,同时也为系统的工作提供可靠的保障,因此CPU的选择是系统的关键所在。
方案一:
采用AT89C51单片机实现,单片机软件编程自由度大,可用编程实现各种控制算法和逻辑控制。
但是AT89C51需外接模数转换器来满足数据采样,硬件电路相对复杂。
另外,增强型单片机在线操作不易掌握,需要用仿真器来实现软硬件调试,较为繁琐。
方案二:
采用P89C51RC2HFA单片机实现,该单片机内部资源丰富,集成了内部看门狗、双数据指针、在线系统编程(串行下载目标程序)等功能,软硬件调试方便。
P89C51RC2HFA简介:
P89C51RB2/RC2/RD2具有16K/32K/64K并行可编程的非易失性FLASH程序存储器并可实现对器件串行在系统编程ISP和在应用中编程(IAP)在系统编程ISPIn-SystemProgramming当MCU安装在用户板上时允许用户下载新的代码在应用中编程IAPIn-ApplicationProgrammingMCU可以在系统中获取新代码并对自己重新编程这种方法允许通过调制解调器连接进行远程编程片内ROM中固化的默认的加载程序BootLoader允许ISP通过UART将程序代码装入Flash存储器而Flash代码中,而不需要加载程序对于IAP用户程序擦除和重编程FlashMemory的操作是通过使用片内ROM中的标准程序,该器件的1个机器周期由6个时钟周期组成因此运行速度是传统80C51的2倍一个OTP配置位可让用户选择传统的12时钟周期该系列单片机是80C51微控制器的派生器件是采用先进CMOS工艺制造的8位微控制器指令系统与80C51完全相同,有4组8位I/O口3个16位定时/计数器多个中断源4
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