国旗升降系统的设计可编辑修改word版.docx
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国旗升降系统的设计可编辑修改word版
前言
(1)
1国旗升降系统的总体设计
(1)
2电路器件选择
(2)
2.1AT89C51
(2)
2.2步进电机(4)
3国旗升降系统具体电路设计(4)
3.1主体电路设计(4)
3.2电源电路设计(5)
4电路的实际制作(5)
5程序设计(5)
5.1程序设计流程图(5)
5.2具体程序(6)
6电路及程序调试(10)
结束语(10)
参考文献(10)
英文翻译(11)
国旗升降系统的设计
摘要:
自动升降旗系统常常出现在政府部门、学校、广场和大型企业等庄严的场合。
本文以单片机AT89C51为核心控制步进电机的运转,通过按键启动电机的正反转,从而实
现自动升、降旗。
通过所设计程序的严格定时,使电机的运行时间与国歌演奏时间相等,从而避免了手动升旗与国歌演奏时间不协调出现的尴尬场面发生,保证了国旗升、降仪式的严肃性。
关键词:
升降系统;单片机AT89C51;步进电机;电路驱动
引言
此设计采用单片机作为国旗升降控制系统的核心。
单片机具有较强而有效的控制功能:
单片机采用面向控制的指令系统,实时控制功能特别强。
CPU可以直接对I/O口进行输入、输出操作及逻辑运算,并且具有很强的位处理功能,能有针对性解决由简单到复杂的各类控制任务。
可靠性强:
单片机对信息传输及存储器和I/O接口的访问,一般情况下是在单片机内部进行的,因此,不易受外界的影响。
所以单片机应用系统的可靠性比一般微机系统高的多。
[1]
虽然单片机只是一个芯片,但无论从组成还是从逻辑功能上来看,都具有微机系统的含义。
由于单片机这种特殊的结构形式,使其具有很多显著的优点,单片机在各个领域内的应用都得到迅猛的发展。
随着微控制技术的不断完善和发展以及自动化程度的日益提高,单片机的应用正在导致传统的控制技术发生巨大变化,单片机的应用是对传统控制技术的一场革命。
[2]
1国旗升降系统的总体设计
本设计采用51单片机AT89C51(晶振频率为12MHZ)对四相六线制步进电机进行控制。
单片机通过对按键的扫描,识别出外部命令,并通过I/O口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号,信号经过驱动电路来驱动步进电机运转。
当按上升键时,步进电机正转,此时国旗按设定的速度上升;当按下降键时,步进电机反转,此时国旗下降;按停止键时,步进电机停转,国旗停止不动。
总体设计框图如下所示。
图1.1国旗升降系统设计框图
2电路器件选择
2.1AT89C51
AT89C51有40只引脚,这40只引脚按其功能来分,可分为如下几类:
(1)电源及时钟引脚:
VCC,VSS;XTAL1,XTAL2。
VCC(40引脚):
接+5V电源。
VSS(20引脚):
接地。
2个时钟引脚XTAL1,XTAL2外接晶体与片内的反相放大器构成了1个振荡器,它为单片机提供了时钟信号。
(2)控制引脚:
PSEN,ALE,EA,RESET(即RST)。
RST/Vpd(9引脚):
RST是复位信号输入端,高电平有效。
C51管脚分布[3]如图2.1所示:
电源引脚:
VCC:
接+5V电源
GND:
接地
图2.189C51管脚分布图
时钟引脚:
2个时钟引脚XTAL1、XTAL2外接晶体与片内的反向放大器构成1个振荡器,它为单片机提供了时钟控制信号。
2个时钟引脚也可外接独立的晶体振荡器。
I/O口引脚:
P0口:
双向8位三态I/O口,此口为地址总线(低8位)及数据总线分时
复用口,可驱动8个LS型TTL负载。
P1、P2、P3口是3个8位准双向的I/O口各口线在片内均有固定的上电阻,可驱动4各LS型TTL负载。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口:
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)P3.2/INT0(外部中断0)P3.3/INT1(外部中断1)P3.4T0(记时器0外部输入)P3.5T1(记时器1外部输入)
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)P3.7/RD(外部数据存储器读选通)控制引脚:
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
[4]
2.2步进电机
步进电机是机电控制中一种常用的执行机构,它的用途是将电脉冲转化为角位移,其旋转是以固定的角度一步一步进行的,故称为步进电机。
步进电机的驱
动电路根据控制脉冲信号工作,脉冲信号一般由单片机或CPU产生,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,通过控制脉冲个数即可以控制角位移量,从而达到准确定位的目的;而且控制脉冲的时间间隔越短,步进电机就转得越快,所以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的;通过控制电机绕组接通电的时序来控制电机正、反转。
本设计采用的是57BYG007的四相六线制步进电机。
3国旗升降系统具体电路设计
3.1主体电路设计
此电路包括按键控制部分、单片机控制部分、步进电机驱动控制电路部分。
电路采用AT89C51单片机作为控制系统的核心。
单片机通过对按键的扫描,识别出外部命令,并通过I/O口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号,信号经过驱动电路来驱动步进电机运转。
当按上升键时,步进电机正转;当按下降键时,步进电机反转;按停止键时,步进电机停转。
3.2电源电路设计
AT89C51的驱动电压为5V,步进电机的驱动电压为12V。
原理图如图3.2:
图3.2电源电路图
4电路的实际制作
99SE是PROTEL家族中目前最稳定的版本,功能强大。
采用了*.DDB数据库格式保存文件,所有同一工程相关的SCH、PCB等文件都可以在同一*.DDB数据库中并存,非常科学,利于集体开发和文件的有效管理。
还有一个优点就是自动布线引擎很强大。
在双面板的前提下,可以在很短的时间内自动布通任何的超复杂线路!
Protel99SE是设计电路和制作电路板必不可少的软件,它简单实用,提供了多种元器件,想要做出一个正确的PCB板必须熟练掌握Protel99SE的使用方法。
[5]
PCB板制作的一般步骤:
1、电路原理图设计,2、器件的封装3、PCB板图设计,4、将PCB板图复制在PCB板上,5、腐蚀、漂洗,6、元件的焊接、组装,7、调试。
[6]
5程序设计
5.1程序设计流程图:
5
5.2具体程序:
[7]
图5.1程序设计流程图
单片机p2.2、p2.3、p2.4分别各接一个按键,用来启动电机正、反转及停止。
单片机P0口的四位输出p0.0、p0.1、p0.2、p0.3分别接电机的控制电路,由单片机按一定相序输出脉冲信号从而控制电机的旋转,电机旋转控制的具体值如表5.1、5.2所示。
表5.1,电机正转控制:
步数
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
03h
1
1
1
0
0
09h
2
1
0
0
1
0ch
3
0
0
1
1
06h
4
0
1
1
0
表5.2电机反转控制:
步数
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
03h
1
1
1
0
0
06h
2
0
1
1
0
0ch
3
0
0
1
1
09h
4
1
0
0
1
具体程序[8]如下:
org00hljmpstoporg0bh
ljmpitop
stop:
movp0,#00h;步进电机停止
setbp2.5LCALLDELAYLCALLDELAY
loop:
jnbp2.2,for2;如果p2.2按下正转jnbp2.3,rev2;如果p2.3按下反转jnbp2.4,stop1;如果p2.4按下停止jmploop;反复监测键盘
for2:
calldelay;按p2.2的消除抖动
jnbp2.2,$;p2.2放开否?
movsp,#60h
movtmod,#01hmovtl0,#0b0hmovth0,#3chmovb,#120movr6,#10setbtr0
setbet0setbea
for:
movr0,#00h;正转到tab取码指针初值
for1:
mova,r0;取码movdptr,#table;movca,@a+dptr
jzfor;是否到了结束码00hcpla;把acc反向
movp0,a;输出到p0开始正转
jnbp2.4,stop1;如果p2.4按下停止jnbp2.3,rev2;如果p2.3按下反转jnbp2.5,stop1
calldelay;转动的速度incr0;取下一个码jmpfor1;继续正转
rev2:
calldelay;按p2.3的消除抖动jnbp2.3,$;p2.3放开否?
mov
mov
sp,#60h
tmod,#01h
mov
tl0,#0b0h
mov
th0,#3ch
mov
b,#120
mov
r6,#10
setbtr0setbet0setbea
rev:
movr0,#05h;反转到tab取码指针初值rev1:
mova,r0
movdptr,#table;取码movca,@a+dptr
jzrev;是否到了结束码00h
cpla;把acc反向
movp0,a;输出到p0开始反转
jnbp2.4,stop1;如果p2.4按下停止jnbp2.2,for2;如果p2.3按下反转jnbp2.5,stop1
calldelay;转动的速度incr0;取下一个码jmprev1;继续反转
stop1:
calldelay;按p2.4的消除抖动
jnbp2.4,$;p2.4放开否?
jmpstop
delay:
movr1,#40;步进电机的转速20msd1:
movr2,#200
djnzr2,$djnzr1,d1retTABLE:
DB09H,0CH,06H,03H
db00h
db03h,06h,0ch,09hdb00h
RET
itop:
movTL0,#0b0hmovth0,#3chdjnzb,m1
djnzr6,
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