國旗升降自動控制系統(tǒng)
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Protues電路設(shè)計與仿真 結(jié) 課 論 文 姓 名 呂雪鋒 學(xué) 號 5011212204 學(xué) 院 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 計算機科學(xué)與技術(shù) 班 級 計算機16-2班 指導(dǎo)老師 孟洪兵 國旗升降自動控制系統(tǒng) 目 錄 設(shè)計任務(wù)........................................................2 摘要.............................................................4 第 1 節(jié) 系統(tǒng)方案論證與比較..................................5 1.1 設(shè)計思路...............................................5 1.2 方案選擇與論證.........................................5 1.2.1、電機的選擇與論證.....................................5 1.2.2、電機驅(qū)動方案的選擇與論證.............................5 1.2.3、顯示部分方案的選擇與論證.............................6 第 2 節(jié) 電路框圖設(shè)計....................................... 8 2.1 總體框圖設(shè)計..........................................8 2.2 整體程序流程圖........................................9 第 3 節(jié) 系統(tǒng)的具體設(shè)計...............................10 3.1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計........................................10 3.1.1、電機驅(qū)動模塊.........................................10 3.1.2、鍵盤與顯示模塊.......................................11 3.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計.......................................12 3.2.1、主體電路圖.....................................12 第 4 節(jié) 結(jié)論.................................................13 第 5 節(jié) 心得.................................................14 參考文獻...........................................................14 附錄.........................................................15 國旗升降系統(tǒng)控制設(shè)計報告 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一個國旗升降旗系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠控制升旗和降旗,升旗時,在到固定時間時自動停止;降旗時,在到達固定時間自動停止。 旗幟的升降由電動機驅(qū)動,該系統(tǒng)有三個控制按鍵,一個是上升鍵,一個是下降鍵,一個是復(fù)位按鍵。 基本功能 1.按下上升按鍵后,電機隨著時間勻速順時針轉(zhuǎn)動;上升到固定時間時自動停止上升,電機停止轉(zhuǎn)動;按下下降按鍵后,電機隨著時間勻速逆時針下降,下降到固定時間時電機停止轉(zhuǎn)動。 2.能在上升到最大時間后復(fù)位,動態(tài)時間清零。 3.為避免誤動作,國旗在上升到固定時間時,按上升鍵不起作用;國旗在下降到時,按下降鍵不起作用。 4.升降旗的時間均為43秒,升國旗時,電機順時針轉(zhuǎn)動到時間最大值;降國旗時,電機逆時針轉(zhuǎn)動到最大值 5.數(shù)字即時顯示電機轉(zhuǎn)動的時間,以秒為單位,誤差不大于1秒。 摘要 本系統(tǒng)采用單片機AT89C51作為自動控制升降旗系統(tǒng)的檢測和控制核心,采用由單片機控制的步進電機帶動國旗升降,實現(xiàn)對國旗升降的自動控制。該電路主要分為電機驅(qū)動控制模塊、鍵盤與顯示模塊、語音模塊及無線遙控電路模塊等幾個部分。電機驅(qū)動控制模塊采用集成驅(qū)動芯片L298,控制與顯示部分分別采用鍵盤作為控制和液晶RT1602C作為顯示。基于這些完備而可靠的硬件設(shè)計,使用了一套完善的軟件編程,實現(xiàn)了自動升降旗的基本功能及發(fā)揮部分的一些功能。 關(guān)鍵字:步進電機 自動控制 液晶顯示 接近開關(guān) 具體設(shè)計 第 1 節(jié) 系統(tǒng)方案論證與比較 1.1 思路 題目要求設(shè)計一自動控制升降旗系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠自動升降旗和自動升降半旗,能夠在指定位置停止,升降旗的時間可在30—120秒的范圍內(nèi)自行調(diào)整,標準的升降旗時間與國歌演奏時間相等,即為43秒,且具有數(shù)字即時顯示旗幟所在的高度和無線遙控升、降旗及停止功能。根據(jù)題目要求由一個步進電機來控制旗幟的升降情況,由接近開關(guān)來防止旗幟在最高點或最低點停止時出現(xiàn)的誤動作,由液晶來顯示旗幟所在的高度及升降旗所用的時間,無線遙控電路使用無線發(fā)射接收模塊SP,語音模塊采用集成語音芯片ISD2560。 1.2 方案選擇與論證 1.2.1、電機的選擇與論證 方案一:采用普通的直流電機。普通直流電動機具有優(yōu)良的調(diào)速特性,調(diào)速平滑、方便,調(diào)整范圍廣,過載能力強,能承受頻繁的沖擊負載,可實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)。 方案二:采用步進電機。步進電機的一個顯著特點是具有快速的啟停能力,如果負荷不超過步進電機所能提供的動態(tài)轉(zhuǎn)矩值,就能夠立即使步進電機啟動或反轉(zhuǎn)。另一個顯著特點是轉(zhuǎn)換精度高,正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制靈活。 因為在本系統(tǒng)中需要精確的轉(zhuǎn)換速度和轉(zhuǎn)換時間且啟停要迅速,所以在本設(shè)計中我們選擇方案二 1.2.2、電機驅(qū)動方案的選擇與論證 方案一:采用繼電器對電動機的開或關(guān)進行控制,通過控制開關(guān)的切換速度實現(xiàn)對電機的運行速度進行調(diào)整。這個電路的優(yōu)點是電路結(jié)構(gòu)簡單,其缺點是繼電器的響應(yīng)時間長,易損環(huán),壽命短,可靠性不是很高。 方案二:采用由達林頓管組成的H橋型PWM電路。用單片機控制達林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài),可精確調(diào)整電動機的運動狀態(tài)(前進,后退,左轉(zhuǎn),右轉(zhuǎn))。這種電路由于工作在管子的飽和截至模式下,效率很高。H橋電路保證了可以簡單的實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制,但不能很精確的控制步距和速度。 方案三:采用集成ULN2003A。在自動化密集的場合會有很多被控元件如繼電器,風(fēng)機,空調(diào)等,這些設(shè)備通常由CPU集中控制,由于控制系統(tǒng)不能直接驅(qū)動被控元件,這與要有功率來擴展輸出電流以滿足被控元件的電流與電壓。而ULN2003A功能性強、應(yīng)用范圍廣。 所以綜上所述我們采用方案三。 1.2.3、顯示部分方案的選擇與論證 方案一:采用LED數(shù)碼管顯示旗幟所在的高度以及升降旗所用的時間。在本系統(tǒng)中需要用到6只LED數(shù)碼管進行動態(tài)顯示才可以達到要求。采用LED的優(yōu)點是亮度高,醒目,價格便宜,壽命長;缺點是只能顯示0~9的數(shù)字和一些簡單的字符,電路復(fù)雜,占用資源較多且信息量小。 方案二:用LCD AMPIRE12864液晶顯示,其優(yōu)點是能顯示更多的字符,工作電流比LED小幾個數(shù)量級,故其功耗低,且有著良好的人機界面,體積小,功耗極低。 基于上述考慮,所以我們選擇方案二 第 2 節(jié) 電路框圖設(shè)計 2.1 總體框圖設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求,本系統(tǒng)可由圖所示的幾個部分組成: 電源電路 單片機 LCD顯示 方向驅(qū)動電機 按鍵輸入 根據(jù)設(shè)計要求,可得本系統(tǒng)的程序主流程圖如圖2-2-1所示:本系統(tǒng)的控制器采用ATMEL公司的AT89C52。 2.2 整體程序流程圖 第 3 節(jié) 系統(tǒng)的具體設(shè)計 3.1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 本系統(tǒng)由單片機AT89C52作為升降旗系統(tǒng)的控制核心,實現(xiàn)鍵盤控制、液晶顯示以及無線遙控等幾個部分,即該系統(tǒng)主要包括電機驅(qū)動模塊、鍵盤與顯示模塊及晶振電路模塊等幾個部分。現(xiàn)分別對各模塊進行分析。 3.1.1、電機驅(qū)動模塊 在本設(shè)計中采用ULN2003A來驅(qū)動電機。其電路原理圖如圖所示。 電機驅(qū)動電路 其步進電機的控制原理為:為了準確實現(xiàn)可調(diào)節(jié)的時間和高度控制的勻速升降,需要精確計算在人眼不能識別的時間內(nèi)的步進電機的脈沖數(shù)。在此我們選用步距角0.9度,則走一圈所需的步數(shù)為400步,因為用于固定繩子的軸的直徑為2.5cm,則平均每步拉出的線長便可計算出來約為L=0.0234cm,在整個上升或下降過程中,high為總高度,可通過公式計算出在此段距離中步進電機需走的步數(shù),即為,步進電機要轉(zhuǎn)動的總步數(shù):總步數(shù)=高度(high)/0.0234, 在此,時間可調(diào)時間間隔為1s。 3.1.2、鍵盤與顯示模塊 在本設(shè)計中使用了四個按鍵,分別用來控制升降旗和隨意停止及其復(fù)位,時間的調(diào)節(jié),其鍵盤摸板如圖,顯示部分采用液晶LCD AMPIRE12864,因為在本設(shè)計中只要求顯示時間與漢子字符,其鍵盤與顯示模塊的電路原理圖如圖所示。 圖3-1-2 鍵盤摸板 鍵盤與顯示電路 3.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 整個系統(tǒng)的主要任務(wù)是執(zhí)行升降旗、時間調(diào)整兩種運動。 主體軟件電路圖: 此電路包括按鍵控制部分、單片機控制部分、步進電機驅(qū)動控制電路部分。電路采用AT89C52單片機作為控制系統(tǒng)的核心。單片機通過對按鍵的掃描,識別出外部命令,并通過I/O口輸出的具有時序的方波作為步進電機的控制信號,信號經(jīng)過驅(qū)動電路來驅(qū)動步進電機運轉(zhuǎn)。當按上升鍵時,步進電機正轉(zhuǎn);當按下降鍵時,步進電機反轉(zhuǎn);按停止鍵時,步進電機停轉(zhuǎn) 第 4 節(jié) 結(jié)論 本系統(tǒng)的特色:本設(shè)計在硬件上,使用了步進電機控制和利用接近開關(guān)實現(xiàn)停止的雙重保險,在軟件上,利用C語言的簡單精練特點,實現(xiàn)起來更加簡單,現(xiàn)將題目要求指標及系統(tǒng)實際性能列表如下: 基本要求 發(fā)揮要求 實際性能 升旗時,勻速上升 同 時電機順時針轉(zhuǎn)動,到達頂端時能自動停止。降旗時,電機逆時針轉(zhuǎn)動,到達低端時自動停止。 當時間設(shè)定為43S、時,電機勻速轉(zhuǎn)動并且開始計時,到達指定時間停止轉(zhuǎn)動。 能在隨意的時間上手動停止 當?shù)竭_任意時間,都可以選擇停止,并且保持此位置,知道下一個動作。 LCD AMPIRE12864顯示漢字字符,且顯示升旗需要的時間,及此刻升旗的動態(tài)時間 通過LCD12864來顯示設(shè)置的時間、此時的設(shè)置的時間、此時運行的時間。 由開關(guān)控制是否需要電機停止轉(zhuǎn)動。 通過一個按鍵來實現(xiàn)是否需要電機停止轉(zhuǎn)動,當達到需要的時間即可選擇停止,或者繼續(xù)。 具有按鍵控制升、降旗及停止功能 通過按鍵來實現(xiàn)升旗、降旗及停止。但效果不是很好。 在旗桿的最頂端與最低端安裝了接近開關(guān),防止電機失控。 第 5 節(jié) 心得 課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異,單片機成為當今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域, 在生活中可以說得是無處不在。作為二十一世紀的大學(xué)來說單片機的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。 回顧起此次單片機課程設(shè)計,至今我仍感慨頗多,的確,從選題到定稿,從理論到實踐,在整整兩星期的日子里,可以說得是苦多于甜,但是可以學(xué)到很多很多的的東西,同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識,而且學(xué)到了許多在書本上所學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是重要要的,只有理論知識是遠遠不夠的,只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會服務(wù),從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。 這次設(shè)計也讓我發(fā)現(xiàn)自己的知識嚴重不足,所以一定要不斷充實自己的知識。 這次課程設(shè)計終于順利完成了,在設(shè)計中遇到了很多編程問題,最后在老師的辛勤指導(dǎo)下,終于游逆而解。同時,在老師的身上我學(xué)得到很多實用的知識,在次我表示感謝!同時,對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝! 參考文獻: [1] 揚 立,微型計算機原理與接口技術(shù)[M].北京.中國鐵道出版社.2008 [2] 陳伯時,電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].北京.機械工業(yè)出版社.2009 [3] 莫正康,電力電子應(yīng)用技術(shù)[M].北京.機械工業(yè)出版社.2007 [4] 趙瑞林,單片機原理與應(yīng)用教程[M].北京.北京大學(xué)出版社.2005[1] [5] 張旭濤,單片機原理與應(yīng)用[M].北京.北京理工大學(xué)出版社.2008 [6] 趙建領(lǐng),51單片機開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)詳解[M].北京.電子工業(yè)出版社.2009 [7] 康維新,MCS-51單片機原理與應(yīng)用[M].北京.中國輕工業(yè)出版社.2009 [8] Yokogawa.Models UT550/UT520 Digital Indicating Controllers Users Manunal.Tokyo.Yokogawa.2003 [9] 陳愛萍,何智勇,羊四清,電子顯示屏的單片機控制系統(tǒng)[M].北京.自動化與儀表[J].1999(7):54~57 [10] 樓然苗,李光飛,51系列單片機設(shè)計實例[M].北京.北京航空航天大學(xué)出版社.2003 [11] 盧艷君,單片機原理與應(yīng)用[M].北京.機械工業(yè)出版社.2008 [12] Kavanagh R C. Improved Digital Tachometer with Reduced Sensitivity to Sensor Nonideality. IEEE Trans.Ind. Elect ron. , 2000 ,47 (4) : 890 – 897 [13] Prokin M. Ext remely Wide range Speed Measurement Using a Double2buffered Method. IEEE Trans. Ind. Electron. , 1994 ,41 (5) :550 – 559 [14] 吳丙申,卞祖富,模擬電路基礎(chǔ)[M].北京.北京理工大學(xué)出版社.2007 [15] 李響初, 數(shù)字電路基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].北京.機械工業(yè)出版社.2008 附錄 材料清單 LCD AMPIRE12864 AT89C52 BUTTON CAP CAP-ELEC CRYSTAL MOTOR-STEPPER POT-HG(主要用于調(diào)節(jié)液晶屏的背光) RES RESPACK-8 UNL2003A 部分程序 #include- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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