自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)畢業(yè)論文（外文翻譯）

1、<p>　　自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　1.方案論證及選擇2</p><p>　　1.1 采用STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)升降旗控制系統(tǒng)2</p><p>

2、;　　1.2采用數(shù)字電路設(shè)計(jì)自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)2</p><p>　　1.3采用PIC16F877A單片機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)3</p><p>　　1.4 總方案的選擇3</p><p>　　2系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1.1 晶振電路的

3、設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2.1 28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)5</p><p>　　2.2.2 ULN2003芯片7</p><p>　　2.3語音模塊的設(shè)計(jì)7</p><p>　

4、　2.4液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.5無線遙控模塊的設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.6 旗桿的設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.7 電源電路的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.1 系統(tǒng)總程序流程圖13</p><p>　　3

5、.2 子程序流程圖13</p><p>　　3.2.1 升降小旗運(yùn)動(dòng)子程序13</p><p>　　3.2.2 LCD1602液晶實(shí)時(shí)顯示子程序的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.2.3語音播放子程序的設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.3軟件的調(diào)試與編譯16</p><p>　　3.4程序的下載17<

6、;/p><p>　　4．電路的與調(diào)試與結(jié)果分析19</p><p>　　4.1電路的調(diào)試19</p><p>　　4.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試19</p><p>　　4.1.2 聲音模塊調(diào)試19</p><p>　　4.1.3 電機(jī)繞線的調(diào)試處理19</p><p>　　4.2電路結(jié)果

7、分析20</p><p>　　4.2.1國旗升降高度的結(jié)果分析20</p><p>　　4.2.2 液晶顯示高度結(jié)果分析20</p><p><b>　　結(jié)論22</b></p><p><b>　　致謝23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)

8、24</b></p><p>　　附錄A 英文文獻(xiàn)原文25</p><p>　　附錄B 英文文獻(xiàn)譯文35</p><p>　　附錄C 硬件總設(shè)計(jì)圖44</p><p>　　附錄D 設(shè)計(jì)源程序45</p><p>　　附錄E 元器件清單表54</p><p><b&

9、gt;　　引言</b></p><p>　　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。</p><p>　　同時(shí)，升旗代表一個(gè)組織或團(tuán)體獨(dú)立和尊嚴(yán)的重要標(biāo)志旗幟作為代表團(tuán)體和國主權(quán)和獨(dú)立的象征，就有重大的意義。舉行升降旗儀式是

10、對(duì)每個(gè)公民進(jìn)行愛國主義教育、國旗意識(shí)教育，團(tuán)體意識(shí)教育的重要途徑；是衡量一個(gè)公民是否心存國家觀念，是否愛國的重要標(biāo)志；同時(shí)在相當(dāng)程度上也成為衡量國民素質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)。因此舉行升降旗儀式絕不是一種形式，而是一項(xiàng)十分莊重、嚴(yán)肅的活動(dòng)。五星紅旗是中華人民共和國的標(biāo)志和象征。尊敬國旗體現(xiàn)著維護(hù)國家的尊嚴(yán)。升降國旗是一件嚴(yán)肅的事情。嚴(yán)格按照《中華人民共和國國旗法》要求升降國旗。通過升降國旗儀式使學(xué)生受到直接的愛國主義教育，增強(qiáng)國家和民族觀念。<

11、;/p><p>　　然而，由于各種條件的限制，國旗的自動(dòng)控制的應(yīng)用還不夠廣泛，有些升降儀式完全是手動(dòng)的，有些只是單純的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，而不能與國歌的播放同步和自動(dòng)控制，更不能接近開關(guān)的檢測(cè)防止誤差，容易讓嚴(yán)肅的升旗儀場(chǎng)面變得難堪。</p><p>　　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。特別是單片機(jī)測(cè)控技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅

12、速發(fā)展，已經(jīng)完全可以使用自動(dòng)控制系統(tǒng)來完成國旗的升降控制，同時(shí)還可以達(dá)到國歌演奏何時(shí)能夠?qū)⒖炻耐昝琅浜?，從而可以避免由于人為操作帶來的不協(xié)調(diào)等諸多問題，保證了升旗儀式的嚴(yán)肅性和莊重性[1]。</p><p>　　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、顯示功能,實(shí)現(xiàn)國旗的自動(dòng)升降控制[2]。 或以單片

13、機(jī)AT89C52為核心,以鍵盤為輸入系統(tǒng),按鍵選定執(zhí)行要測(cè)試的旗桿高度參數(shù),按開始鍵執(zhí)行升旗程序,并將旗幟高度和升旗所用時(shí)間顯示在LCD液晶顯示屏上.測(cè)試的升降旗系統(tǒng)[9]。</p><p>　　采用單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)國旗升降，實(shí)現(xiàn)對(duì)國旗升降的自動(dòng)控制。并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多個(gè)國家國旗選擇、升降,同時(shí)奏相應(yīng)國家的國歌；紅外遙控升降旗所有動(dòng)作,包括設(shè)置高度、時(shí)間；控制鍵盤采用優(yōu)先級(jí)掃描，從而有效地防止誤操作；可以

14、按照用戶的要求上升或下降到指定位置，并可在任意位置停止[9]。</p><p>　　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)武器研制方面未來還會(huì)向更廣領(lǐng)域延伸。</p><p>　　隨著工業(yè)裝置的大型化，連續(xù)化，高參數(shù)化，對(duì)自動(dòng)產(chǎn)品

15、的要求不斷提高。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。升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅要想高精度，智能化的方向發(fā)展，向更加多的方面發(fā)展，領(lǐng)域會(huì)更加廣泛，電梯，工程提重，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，軍事科研等，更好地應(yīng)用與未來社會(huì)生產(chǎn)。</p><p><b>　　1.方案論證及選擇</b></p><p>　　1.1 采用STC89C52單片

16、機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)升降旗控制系統(tǒng)</p><p>　　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、語音電路，液晶顯示電路，無線接收電路?？傮w采用開關(guān)控制總的中斷，實(shí)現(xiàn)語音顯示，國歌播放，無線控制國旗的自動(dòng)升降及停止功能。STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)方案原理圖如圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)方案原理圖</p>&l

17、t;p>　　單片機(jī)輸出控制脈沖，直接加載到ULN2003芯片控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊上，將信號(hào)進(jìn)行處理后，轉(zhuǎn)化為依據(jù)步進(jìn)電機(jī)的步序高低電平信號(hào)，直接加載到步進(jìn)電機(jī)上，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旗幟的升降，同時(shí)還可以根據(jù)輸入脈沖的多少調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的快慢。無線接收模塊是通過紅外發(fā)射器發(fā)射一個(gè)控制信號(hào)，通過接收器到的高低電平控制開關(guān)的中斷，通過開關(guān)選擇電機(jī)正傳還是反轉(zhuǎn)。語音模塊采用放大器驅(qū)動(dòng)蜂鳴器播放國歌語音程序代碼進(jìn)行國歌播放。同時(shí)，

18、LCD顯示電路采用的是LCD1602液晶顯示國旗的實(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。</p><p>　　這種方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，且STC89C52有自帶的內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間，電路的連接少，代價(jià)少，電機(jī)控制程序比較簡(jiǎn)單，具有廣泛的實(shí)用性。缺點(diǎn)是語音模塊采用代碼控制，只能機(jī)械的播放國歌的音調(diào)，不能出現(xiàn)明晰的聲音，同時(shí)液晶顯示和語音模塊的程序復(fù)雜。 </

19、p><p>　　1.2采用數(shù)字電路設(shè)計(jì)自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)</p><p>　　設(shè)計(jì)方案二：采用數(shù)字電路控制。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，無線接收部分，高度顯示部分，音樂控制部分。數(shù)字電路設(shè)計(jì)方案原理圖如圖1.2所示.。</p><p>　　圖1.2 數(shù)字電路設(shè)計(jì)方案原理圖</p><p>　　該系統(tǒng)運(yùn)用現(xiàn)代電子技術(shù)，將

20、升旗儀式與演奏國歌混為一體，按下上升鍵后，國旗勻速上升，同時(shí)流暢的播放國歌：上升到最高點(diǎn)時(shí)自動(dòng)停止，同時(shí)國歌演奏完畢：按向下鍵后，國旗勻速下降，降旗的時(shí)間不放國歌，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數(shù)字顯示儀表進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。</p><p>　　電源電路部分主要由變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓等部分組成。220v交流電壓經(jīng)過變壓器變壓，全橋整流，電容濾波，TW

21、7809穩(wěn)壓之后，最終形成9V的直流電壓，作為控制電壓。穩(wěn)速部分采用PID積分電路進(jìn)行控制使輸出產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成正比的脈沖，然后經(jīng)過微分-檢波-積分-放大，得到與轉(zhuǎn)速成正比的電壓，然后通過反饋控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓而得到穩(wěn)定的線速度。而電氣控制部分主要是利用電氣元件中的邏輯門、電阻，開關(guān)主城復(fù)雜的控制電路，通過開關(guān)控制各個(gè)模塊的電平變化達(dá)到控制各模塊的目的。高度顯示部分采用光電傳感器進(jìn)行非接觸式檢測(cè)，然后根據(jù)結(jié)果輸出一個(gè)高低電平，形成脈沖，

22、然后去觸發(fā)單片機(jī)外部中斷，單片機(jī)根據(jù)脈沖數(shù)，計(jì)算出高度然后驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。音樂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)語音是否播放。</p><p>　　這種設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能，且開關(guān)控制簡(jiǎn)單，元器件簡(jiǎn)單，無軟件設(shè)計(jì)，但是這種電路太過龐雜，且還有干擾大，代價(jià)高，不能實(shí)現(xiàn)無線控制等缺點(diǎn)。</p><p>　　1.3采用PIC16F877A單片機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)<

23、/p><p>　　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、國歌語音電路、鍵盤電路、LCD顯示屏六部分組成。PIC16F877A單片機(jī)設(shè)計(jì)方案原理圖如圖所示</p><p>　　圖1.3 PIC16F877A單片機(jī)設(shè)計(jì)方案原理圖</p><p>　　系統(tǒng)加電后，首先讀取E2PROM中的數(shù)據(jù)，判斷是否在最

24、低點(diǎn)。如果不在最低點(diǎn)，強(qiáng)行將國旗降到最低點(diǎn)，這個(gè)過程，LCD液晶顯示屏先是國旗的高度，并將其寫入E2PROM，進(jìn)行記憶。然后判斷國旗的升降模式，正常情況下，按下上升鍵，國旗上升，國歌播放，液晶顯示高度，并不斷將高度寫入E2PROM。至最高點(diǎn)，國旗、國歌都自動(dòng)停止；按下降鍵，國旗下降，語音模塊不工作，LCD顯示實(shí)時(shí)高度，并不斷將高度送入E2PROM。至最低點(diǎn)，降旗停止。國旗處在半旗模式下時(shí)，國旗勻速上升，同時(shí)播放國歌，顯示實(shí)時(shí)高度，并將其

25、計(jì)入E2PROM，至最高點(diǎn)，國歌停止，國旗開始勻速下降，到達(dá)2/3處自動(dòng)停止。</p><p>　　該電路因?yàn)镻IC單片機(jī)具有E2PROM，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，且單片機(jī)采用的是RISC指令集，速度快，步進(jìn)電機(jī)因?yàn)椴捎秒p橋結(jié)構(gòu)，完全通過程序控制，所以精度高，同時(shí)語音模塊采用的是語音芯片播放錄到的國歌，是聲音更清晰流暢。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。同時(shí)語

26、音芯片太貴，耗價(jià)高。</p><p>　　1.4 總方案的選擇</p><p>　　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)無線升降及停止等。我們將上述幾個(gè)方案進(jìn)行比較如下：</p><p>　　對(duì)于采用STC89C52單片機(jī)的方案，由于采用的是四相八拍的步進(jìn)電機(jī)，所以步進(jìn)電機(jī)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)速度的調(diào)節(jié)，而且相比二相電機(jī)來

27、說更加的精確，速度的調(diào)節(jié)就能夠?qū)崿F(xiàn)高度的自主設(shè)定，同時(shí)語音模塊采用三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲，不僅耗價(jià)更小，電路簡(jiǎn)單，也易于制作，更方便調(diào)試。同時(shí)還設(shè)無線模塊設(shè)計(jì)的方案來說，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。</p><p>　　對(duì)于采用數(shù)字電路設(shè)計(jì)的方案，雖然用按鍵控制能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，但是，線路比較復(fù)雜，控制過程中會(huì)產(chǎn)生延時(shí)，使電機(jī)產(chǎn)生抖動(dòng)，造成升降過程中的不穩(wěn)定，同時(shí)，線路采用的是開關(guān)控制，沒

28、有無線模塊，不能實(shí)現(xiàn)無線升降，同時(shí)耗價(jià)較高，所以方案不可取。</p><p>　　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)，而語音模塊采用語音芯片對(duì)錄制國歌的播放，能夠起到流暢的效果逼真的效果，但是語音芯片對(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)錄制過程比較復(fù)雜，且環(huán)境和電

29、路也會(huì)產(chǎn)生影響使效果下降。同時(shí)語音芯片較昂貴，所以該方案不可取。</p><p>　　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)。</p><p><b>　　2系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　該系統(tǒng)的硬件主要由5V電源，單片機(jī)最小系統(tǒng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，步進(jìn)電機(jī)，LCD1602液晶顯示電路，語音播放電路，被控的

30、旗幟，測(cè)試用的旗桿，掛鉤，細(xì)繩等組成。下面是主要單元的電路設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。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)。</p><p>　　圖2.1

31、單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖</p><p>　　2.1.1 晶振電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)的定時(shí)控制功能是由片內(nèi)的時(shí)鐘電路和定時(shí)電路來完成的，而片內(nèi)的時(shí)鐘信號(hào)有兩種：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。采用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，片內(nèi)的高增益反相放大器通過XTAL1、XTAL2外接晶體振蕩器作為反饋元件，然后通過晶體振蕩器，兩邊各接一個(gè)瓷片電容，瓷片電容出來后接地。晶振與電容組成的是一個(gè)并聯(lián)諧振回路，由

32、此構(gòu)成的一個(gè)自己振蕩器向內(nèi)部時(shí)鐘電路提供震蕩時(shí)鐘。這個(gè)時(shí)鐘提供給單片機(jī)，使單片機(jī)工作。晶振一般采用的是石英晶體振蕩器，這種晶體振蕩器因頻率穩(wěn)定度高而廣泛被采用。頻率有好多，一般51單片機(jī)采用的晶振頻率為11.0952MHz或12.000MHz，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。單片機(jī)晶振電路在單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖如圖2.2所示。</p><p>　　2.1.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)<

33、/p><p>　　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)開始工作。在系統(tǒng)中，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)顯示不正常，也為了調(diào)試方便，需要設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)位電路，復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。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)位開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能。單片機(jī)復(fù)位電路在單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖如圖2.1所示

34、。</p><p>　　2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　此電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用的是電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003驅(qū)動(dòng)四相步進(jìn)電機(jī)28BYJ來實(shí)現(xiàn)。要完成此模塊的設(shè)計(jì)，首先，我們先來了解一下ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片和28BYJ-48步進(jìn)電機(jī). </p><p>　　2.2.1 28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　熟悉了驅(qū)動(dòng)芯

35、片ULN2003外，還必須要對(duì)所用的步進(jìn)電機(jī)28BYJ－48熟悉。28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)的外觀圖如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)外觀圖</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也就是說，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。28BYJ步進(jìn)電機(jī)通過控制脈沖個(gè)來控制角位移量

36、，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)還可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)主要由以下特性：</p><p>　　(1)步進(jìn)電機(jī)必須加驅(qū)動(dòng)才可以運(yùn)轉(zhuǎn)， 驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須為脈沖信號(hào)，沒有脈沖的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)靜止， 如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)， 就會(huì)以一定的角度（稱為步角）轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和脈沖的頻率成正比。</p><p&g

37、t;　　(2)黑金剛配套的是 28BYJ48 5V 驅(qū)動(dòng)的4 相5線的步進(jìn)電機(jī)而且是減速步進(jìn)電機(jī)，減速比為1：64，步進(jìn)角為5.625/64 度。如果需要轉(zhuǎn)動(dòng)1 圈，那么需要360/5.625*64=4096 個(gè)脈沖信號(hào)。</p><p>　　(3)步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特性。</p><p>　　(4)改變脈沖的順序， 可以方便的改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。</p>&l

38、t;p>　　步進(jìn)電機(jī)28BYJ48型四相八拍電機(jī)，電壓為DC5V—DC12V，步距角度為5.565/64,減速比是1：64.當(dāng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。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)過一定的角度（一個(gè)步距角）。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距。四相步進(jìn)電機(jī)可以在不同的通電方式下運(yùn)行，常見的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（A-B-

39、C-D-A。。。），雙（雙相繞組通電）四拍（AB-BC-CD-DA-AB-。。。），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。。。）</p><p>　　該步進(jìn)電機(jī)有5色外接引線，分別是紅、橙、黃、粉、藍(lán)。紅線接+5V電源，橙、黃、粉、藍(lán)四線為輸入口。由于單片機(jī)接口的信號(hào)不夠大，需要通過ULN2003芯片放大后才能連接到電機(jī)的接口。電機(jī)四色線的電平輸出變化如表2.1所示。</p><p

40、>　　表2.1 電機(jī)四色線的電平變化圖</p><p>　　2.2.2 ULN2003芯片</p><p>　　ULN2003芯片美國Texas Instruments公司和Sprague公司開發(fā)的高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列產(chǎn)品。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)各種類型的負(fù)載。ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片的輸入回路電

41、阻2.7k，適用電壓是5V的TTL電平，驅(qū)動(dòng)灌輸電流是500mA。</p><p>　　圖2.3 ULN2003芯片內(nèi)部連接圖</p><p>　　ULN2003A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。該芯片的內(nèi)部電路連接圖如圖2.3示.芯片因?yàn)榫哂须娏髟鲆娓?，帶?fù)載能力強(qiáng)，溫度范圍廣，工作電壓高等特點(diǎn)，

42、廣泛應(yīng)用于伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，電磁閥和可控照明燈等領(lǐng)域。</p><p>　　所以，根據(jù)ULN2003和步進(jìn)電機(jī)28BYJ-48工作原理，采用單片機(jī)的P2.4、P2.5、P2.6、P2.7四個(gè)口作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制口，分別連接ULN2003芯片的管腳1、2、3、4。經(jīng)過芯片的處理放大，經(jīng)管腳13、14、15、16輸出加到電機(jī)的橙、黃、粉、藍(lán)四色線上，得到的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)如圖2.7所示。</p>&

43、lt;p>　　圖2.4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)圖</p><p>　　驅(qū)動(dòng)電機(jī)的具體的功能設(shè)計(jì)是與開關(guān)實(shí)現(xiàn)的，在P3口設(shè)置三個(gè)開關(guān)K1，k2,k3.k1控制電機(jī)與語音播放的開始，電機(jī)開始設(shè)置默認(rèn)為電機(jī)的正傳，k1接通電機(jī)正轉(zhuǎn)，同時(shí)國歌開始播放，當(dāng)上升到最大值時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，國歌結(jié)束。當(dāng)小旗下降時(shí)，打開k2,關(guān)閉k1,電機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，小旗下降，打開開關(guān)k3,電機(jī)迅速停止，實(shí)現(xiàn)小旗停止功能。</p>&l

44、t;p>　　2.3語音模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　語音模塊的設(shè)計(jì)思想是利用單片機(jī)的軟件編程控制揚(yáng)聲器播放國歌語音代碼實(shí)現(xiàn)的，由于設(shè)計(jì)中采用的是三極管驅(qū)動(dòng)8Ω/0.5W的揚(yáng)聲器發(fā)聲，需要的功率過大，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)聲器聲音過小，都不能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。為了解決這個(gè)問題，在設(shè)計(jì)采用大功率的MOS管TIP122實(shí)現(xiàn)。

45、TIP122芯片的引腳如圖2.5所示。</p><p>　　圖2.5 TIP122芯片引腳圖</p><p>　　圖2.6 三極管TIP122的內(nèi)部圖</p><p>　　表2.2 三極管TIP122的電參數(shù)表</p><p>　　圖2.6所示的是三極管TIP1122的內(nèi)部連接圖，其中 R1=5千歐，R2=150歐。由圖可以看出，這是一個(gè)集

46、成的放大型NPN管，它是由兩個(gè)NPN型普通三極管經(jīng)過二級(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2.2所示。</p><p>　　為了達(dá)到同時(shí)的目的，起初設(shè)計(jì)的是在同一單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)升降與國歌播放，但是在實(shí)際過程中，兩個(gè)模塊都要都要用到中斷，而單片機(jī)的中斷有優(yōu)先級(jí)，不能同時(shí)響應(yīng)兩個(gè)中斷，即不能在一片單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)流暢的國歌播放和控制步進(jìn)電機(jī)勻速升降的功能。為了解決這個(gè)問題，

47、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)用開關(guān)控制達(dá)到通電后，開關(guān)控制同時(shí)啟動(dòng)的目的。語音模塊的設(shè)計(jì)如圖2.10示。</p><p>　　圖2.9 語音模塊的設(shè)計(jì)圖</p><p>　　2.4液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)國旗的升降情況，此設(shè)計(jì)采用LCD1602液晶顯示屏通過計(jì)數(shù)器對(duì)高

48、度的測(cè)量，實(shí)時(shí)地顯示出國旗升降的高度，達(dá)到清楚明了效果。LCD1602液晶屏的外觀圖如圖2.11所示.LCD1602 </p><p>　　是一種驅(qū)動(dòng)電壓為5V，帶背光，可顯示兩行，每行16個(gè)字符的液晶屏，只能顯示顯示字母和數(shù)字，不能顯示漢字，內(nèi)置含128個(gè)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(chǎn)生點(diǎn)、線、面并配合背部燈管構(gòu)成畫面。</p><p>　　

49、圖2.10 顯示模塊設(shè)計(jì)原理圖</p><p>　　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 flagR&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(shí)時(shí)高度。而且并行8位數(shù)據(jù)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(jù)實(shí)際情況更改數(shù)組內(nèi)容，

50、即可實(shí)現(xiàn)對(duì)本設(shè)計(jì)中需要顯示的參數(shù)進(jìn)行顯示。1602液晶顯示設(shè)計(jì)圖如圖2.10所示。</p><p>　　2.5無線遙控模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)要求采用無線遙控旗幟的升降及停止，所以要對(duì)無線模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。無線遙控模塊設(shè)計(jì)包括無線發(fā)射模塊的設(shè)計(jì)與無線接收模塊的設(shè)計(jì)。采用PT2262 和PT2272的編碼解碼芯片。PT2262和PT2272最多支持6位數(shù)據(jù)編碼，一般支持4位數(shù)據(jù)編碼

51、。PT2262 和PT2272有三態(tài)地址編碼功能，只有地址匹配時(shí)才能傳輸數(shù)據(jù)。PT2262編碼芯片管腳圖如圖2.11所示,PT2272解碼芯片的管腳圖如圖2.12所示。</p><p>　　圖2.11 PT2262編碼芯片管腳圖 圖2.12 PT2272解碼芯片管腳圖</p><p>　　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

52、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(duì)，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(shí)，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(diào)，輸入PT2272的14腳，當(dāng)?shù)刂放鋵?duì)時(shí)，VT解碼有效端輸出高電平，數(shù)據(jù)端口就會(huì)輸出與PT2262發(fā)射端口一致的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)遙控功能。</p><p>　　用遙控器給

53、一個(gè)脈沖信號(hào)，經(jīng)過PT2262編碼芯片進(jìn)行編碼，編碼后，經(jīng)過天線發(fā)射出去。發(fā)射電路如圖2.13所示。接收模塊利用天線接收信號(hào)，然后經(jīng)過放大、濾波、PT2272解碼芯片進(jìn)行解碼，解碼后送入單片機(jī)控制開關(guān)的中斷，然后控制各模塊的工作。接收模塊如圖2.14所示.</p><p>　　圖2.13 發(fā)射模塊電路圖</p><p>　　圖2.14 接收模塊電路圖</p><p>

54、;<b>　　2.6 旗桿的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　要實(shí)現(xiàn)旗幟的升降，就要設(shè)計(jì)一個(gè)旗桿。旗桿包括帶掛鉤的直桿，一面旗幟，尼龍細(xì)線。將尼龍細(xì)線的一短纏在電機(jī)上，通過掛鉤，另一端系上國旗。旗桿設(shè)計(jì)圖如圖2.11所示.</p><p>　　圖2.11 旗桿設(shè)計(jì)圖</p><p>　　2.7 電源電路的設(shè)計(jì)</p><p&

55、gt;　　單片機(jī)STC89c51的供電電壓與步進(jìn)電機(jī)的供電電壓都是五伏，所以在此需要設(shè)計(jì)一個(gè)五伏的電源，五伏電源主要包括四個(gè)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(yuǎn)大于我們所需電壓幅值，必須把電壓降低，直接用一個(gè)變壓器即可達(dá)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(jìn)行整流形成直流。而此時(shí)的直流并非穩(wěn)定的直流，它是一個(gè)周期性的震蕩曲線。要減弱這種振蕩幅度，最簡(jiǎn)單的濾波

56、方法就是用電容，利用電容的充放電特性。輸入的U1<U2，電容C放電，此時(shí)，放電未完又再次充電，輸入的U1>U2，電容C就開始充電，同時(shí)，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(dòng)變化，且波動(dòng)幅度變緩，使用大電容值的電容濾波此幅度波動(dòng)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(gè)二極管D3是一個(gè)保護(hù)二極管，它的作用是

57、保護(hù)穩(wěn)壓芯片。5伏電源設(shè)計(jì)圖如圖2.12所示。</p><p>　　圖 2.12 5伏電源設(shè)計(jì)圖</p><p><b>　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 系統(tǒng)總程序流程圖</p><p>　　升降旗系統(tǒng)的主要包括三個(gè)模塊：語音模塊，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)模塊，液晶顯示模塊。所以，程序的控制主要是控制三個(gè)模塊的

58、運(yùn)轉(zhuǎn)。采用的主要思想由開關(guān)控制的各模塊的開啟與關(guān)閉：當(dāng)K1開啟，電機(jī)正轉(zhuǎn)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(dāng)K2打開，單片機(jī)控制電機(jī)的反轉(zhuǎn)，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(jī)控制的是小旗靜止，同時(shí)國歌停止播放，顯示高度保持不變。由此通過開關(guān)的控制來完成了小旗的升降與停止功能，系統(tǒng)工作總流程圖如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1

59、系統(tǒng)總流程圖</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)總流程圖，用C語言編程所設(shè)計(jì)的原程序見附錄D.</p><p>　　3.2 子程序流程圖</p><p>　　3.2.1 升降小旗運(yùn)動(dòng)子程序</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。

60、可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，也可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，都可達(dá)到調(diào)速的目的。也就是說，給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會(huì)再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。 </p><p>　　首先，我們需要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。要想使步進(jìn)電機(jī)按一定的速度精確地到達(dá)指定位置（角度或位移），步進(jìn)電機(jī)

61、的步數(shù)N和延時(shí)時(shí)間DALAYA是兩個(gè)重要的參數(shù)。前者用來控制步進(jìn)電機(jī)的精度，后者用來控制其步進(jìn)的速率。下</p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)步數(shù)的確定</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的28BYJ是一個(gè)減速比為1:64的四相八拍步進(jìn)電機(jī)，步距角φ為5.6250，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周實(shí)際“走”步數(shù)設(shè)為N，則</p><p>　　N=360/5.6

62、25=64步 式4.1</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)繞線軸周長C為15.6 cm。旗桿的高度（電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的總線長）S為167.0 cm，國歌播放時(shí)間為升旗的總時(shí)長，時(shí)間t為43S。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)要走的實(shí)際步數(shù)為N1=（S/C）×64=167.0/15.6

63、15;64≈685步 式4.2</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)實(shí)際要“走”的步數(shù)，即為接收到的來自控制模塊的脈沖數(shù)?</p><p>　　升（降）旗一秒所走的距離：V=S/t=167÷43=3.88cm/s 式4.3</p><p>　　升（降）旗一秒所需的脈沖數(shù)

64、：N= 3414/34=3414/34=100 個(gè) 式4.4</p><p>　　此次設(shè)計(jì)中，采用的為四相八拍的步進(jìn)電機(jī)控制方式。代碼中，先定義了要用到的步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的時(shí)序數(shù)組，以使后面的程序能夠隨時(shí)更改電機(jī)接收到的脈沖時(shí)序，以達(dá)到實(shí)時(shí)地控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)旗幟的上升與下降。更改脈沖時(shí)序的條件由所按下的鍵盤按鍵決定，所以可以實(shí)時(shí)地更改脈沖的時(shí)序

65、，達(dá)到實(shí)時(shí)地控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方式。</p><p>　　將國旗從基點(diǎn)上升到最高點(diǎn)或從最高點(diǎn)下降到最底端時(shí)，且跟蹤顯示物旗幟的上升高度，設(shè)定高度后.然后計(jì)算要到達(dá)該高度每個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子需要運(yùn)轉(zhuǎn)的距離,并把它轉(zhuǎn)化為電機(jī)應(yīng)轉(zhuǎn)的步數(shù),最后將程序步數(shù)轉(zhuǎn)化為應(yīng)送出脈沖的個(gè)數(shù)并輸出。升降旗子程序流程圖如圖3.2示。</p><p>　　3.2 升降旗子程序流程圖</p><p>　　根據(jù)

66、升降旗子程序流程圖，利用C語言編程所設(shè)計(jì)的子程序見附錄D。</p><p>　　3.2.2 LCD1602液晶實(shí)時(shí)顯示子程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　一般初始化（復(fù)位）過程：</p><p>　　1.延時(shí)15mS，寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）；</p><p>　　2.延時(shí)5mS，寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）；</p><

67、;p>　　3.延時(shí)5mS，寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)，以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)）；</p><p>　　4.寫指令38H：顯示模式設(shè)置；寫指令08H：顯示關(guān)閉；寫指令01H：顯示清屏；</p><p>　　5.寫指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置；寫指令0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置。LCD1602流程圖如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3

68、 LCD1602子程序流程圖</p><p>　　根據(jù)LCD1602子程序流程圖，利用C語言編程所設(shè)計(jì)的子程序見附錄D。</p><p>　　3.2.3語音播放子程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　音樂功能主要是由定時(shí)器0的中斷完成，程序開始先對(duì)定時(shí)器0進(jìn)行初始化，然后定時(shí)器0中斷完成音長的控制，在完成特定音符的音長后讀取下一個(gè)音符,并且更新定時(shí)器0的初始設(shè)置值。演奏時(shí)

69、，要根據(jù)音符的不同把對(duì)應(yīng)半周期的定時(shí)時(shí)間初始值送入定時(shí)器T0，再由定時(shí)器T1按時(shí)輸出高低電平，用零作為結(jié)束的標(biāo)志，每讀一個(gè)音符后，判斷其是否為零，不為零，則繼續(xù)下一個(gè)讀取，否則，結(jié)束讀取，關(guān)閉定時(shí)器T0。定時(shí)器控制音樂程序流程圖如圖3.4所示。 </p><p>　　圖3.4 音樂子程序流程圖</p><p>　　根據(jù)升降旗子程序流程圖，利用C語言編程所設(shè)計(jì)的子程序見附錄D

70、。</p><p>　　3.3軟件的調(diào)試與編譯</p><p>　　此設(shè)計(jì)的軟件調(diào)試是在Windows XP的運(yùn)行環(huán)境下則采用的keil uvision3調(diào)試軟件，采用C 語言編程完成的。keil uvision3軟件調(diào)試過程簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，有跟蹤程序的執(zhí)行、設(shè)置斷點(diǎn)和實(shí)時(shí)觀察內(nèi)存等基本功能，另有配合仿真器使用的部分特殊功能，使編程與調(diào)試更為簡(jiǎn)便。</p><p>

71、　　首先，先在電腦上打開keil uvision3軟件，新建一個(gè)工程。在“Project”中選擇“New Project”，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“Create New Project”的對(duì)話框，keil uvision3新建工程界面圖如圖3.5所示選擇保存的路徑，輸入你要新建工程名，單擊“確定”。這時(shí)出現(xiàn)一個(gè)各主要芯片的清單，由于此次設(shè)計(jì)采用</p><p>　　圖3.5 keil uvision3新建工程界面圖<

72、/p><p>　　的是89C52的單片機(jī)，所以選擇“Atmel”的“AT89C52”，單擊“確定”。因?yàn)椴捎玫氖荂語言編程，所以在對(duì)話框中選擇“是”。新工程就建好了。</p><p>　　其次，在新建的工程中新建一個(gè)文件。在“File”中選擇“New File”，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“TEXT 1”，在“File”中選擇“save”，保存到剛才所建的新工程文件夾中,后綴名“.c”。接著在左欄中點(diǎn)開“Ta

73、rget 1”，在“Source Group 1”加載剛才所建的文件，右擊“Source Group 1”選擇“Add File to Group ‘Source Group 1’”,找到剛才的文件,單擊“確定”.</p><p>　　然后，加載程序進(jìn)行編譯，將程序復(fù)制到文件中，程序編譯界面圖如圖3.6所示.然后用按鈕進(jìn)行編譯調(diào)試，調(diào)試結(jié)果在下顯示如有錯(cuò)誤，點(diǎn)擊錯(cuò)誤，就會(huì)在程序中提示出來，徐改完后繼續(xù)編譯，直到出

74、現(xiàn)“0 Error(s),0 warning(s)”，表明程序編譯完畢。</p><p>　　圖3.6 keil uvision3程序編譯界面圖</p><p><b>　　3.4程序的下載</b></p><p>　　程序編譯完成后，要是單片機(jī)實(shí)現(xiàn)功能，就必須把軟件下載到單片機(jī)中才能達(dá)到控制的目的。在界面的工具欄中選擇按鈕并點(diǎn)擊，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)

75、話框，在對(duì)話框中“output”，選中“Create HEX FI”,單擊“確定”。HEX文件生成界面圖如圖3.7所示。再編譯一次，HEX文件就生成了。 </p><p>　　圖3.7 HEX文件生成界面圖</p><p>　　生成hex文件后，打開STC_ISP_V479.exe文件，首先在運(yùn)行程序中設(shè)置參數(shù)，在”MCU Type”中選擇STC89C52RC,最高波特率設(shè)為115200

76、，最低波特率設(shè)定為1200，在COM端口選擇開發(fā)板與PC機(jī)連接的COM口，如果不知道的話，可以右擊選擇”管理”,就會(huì)出現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理界面圖如圖3.8所示。在設(shè)備管理器中查到你的COM口，選擇該COM口。其他參數(shù)基本保持不變。這樣參數(shù)就設(shè)置好了。參數(shù)設(shè)定界面如圖3.9所示。</p><p>　　圖3.8計(jì)算機(jī)管理界面圖</p><p>　　圖3.9 參數(shù)設(shè)定界面</p><

77、p>　　參數(shù)設(shè)定好后，采用優(yōu)轉(zhuǎn)串口先將郭天祥開發(fā)板與PC機(jī)連接起來，在開發(fā)板上放置單片機(jī)芯片，點(diǎn)擊OpenFile/打開文件找到生成的Hex文件，然后點(diǎn)擊下載，待提示上電后，給開發(fā)板上電，隨著指示燈的閃爍，程序被下載到單片機(jī)中，結(jié)束后，關(guān)閉電源。程序就下載好了。</p><p>　　4．電路的與調(diào)試與結(jié)果分析</p><p><b>　　4.1電路的調(diào)試</b>

78、</p><p>　　在制作電路開始之前，先做好準(zhǔn)備工作。將領(lǐng)到的元器件整理到一塊，查看元器件是否齊全，不齊全的要補(bǔ)充完整。待元器件完整后，準(zhǔn)備好要用的輔助儀器及工具，方便取用。具體的儀器工具見表4.1所示。</p><p>　　表4.1 輔助儀器工具表</p><p>　　4.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　取出一塊萬用板

79、和烙鐵，現(xiàn)在萬用板上進(jìn)行電路的布局設(shè)計(jì)，由于單片機(jī)是控制芯片，所以將單片機(jī)布在正中位置，其他各模塊分別布在周圍。布局設(shè)好之后，就是電路的焊接。最簡(jiǎn)單也是最重要的是最小系統(tǒng)焊接。將單片機(jī)最小系統(tǒng)的晶振電路和復(fù)位電路焊接在萬用板上，焊接時(shí)，注意單片機(jī)的管腳，以防接錯(cuò)。焊接完成后，取出萬用表。先測(cè)各個(gè)連線是否導(dǎo)通，謹(jǐn)防產(chǎn)生虛焊。然后將單片機(jī)接到5V電源上，將萬用表打到20v的電壓檔，測(cè)試晶振管腳18、19的電壓值，將其與正常值1.7V-1.9

80、V的范圍進(jìn)行對(duì)比，在范圍內(nèi)或范圍附近則正常最終測(cè)試結(jié)果為1.89V，表明正常。</p><p>　　4.1.2 聲音模塊調(diào)試</p><p>　　接通電源，打開開關(guān)K1，控制語音模塊的單片機(jī)的20管腳接地端導(dǎo)通，單片機(jī)開始工作，開始三極管用的是9014，他是一個(gè)普通的NPN型管，集電極直接連接五伏電源，發(fā)射極經(jīng)過一個(gè)1K限流電阻連接一個(gè)有源的蜂鳴器，蜂鳴器開始工作，發(fā)聲。但是由于有限流電阻

81、的作用，變小電阻為500歐，還是不行，減小到200歐時(shí)，聲音大小合適，但是在播放完之后由于結(jié)尾是高電平，且蜂鳴器有源，會(huì)出現(xiàn)“嘟”的持續(xù)響聲，為了消除這種響聲，更換為揚(yáng)聲器，但是揚(yáng)聲器的功率較大，加了限流電阻，功率又太小，不加限流電阻，電流又過大，三極管發(fā)熱太快，容易損壞三極管。為了解決這個(gè)問題，三極管換用了大功率的TIP122達(dá)林頓管，最終解決了這個(gè)難題。</p><p>　　4.1.3 電機(jī)繞線的調(diào)試處理&l

82、t;/p><p>　　由于步進(jìn)電機(jī)28BYJ的轉(zhuǎn)軸的半徑只有0.09cm，電機(jī)轉(zhuǎn)速又太小，不能滿足實(shí)驗(yàn)要求，所以只有通過增加半徑的方案來增加電機(jī)的線速度，先在電機(jī)上加一個(gè)半徑為0.37cm的木棒套在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，進(jìn)行速度測(cè)試還是不行，電機(jī)的力矩有限，如果再換粗一點(diǎn)的木棒，電機(jī)又帶動(dòng)不起來，最后先用輕質(zhì)的薄膜材料，與木棒有較大的摩擦力且電極容易帶動(dòng)，方案可行。不斷地增加薄膜的半徑來控制線速度，最終控制半徑在2.48cm

83、，最終滿足了設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是制作好的，所以焊接部分就完成了。焊接實(shí)物圖如圖4.1所示。</p><p>　　圖5.1 焊接實(shí)物圖</p><p>　　焊接完成后，電機(jī)與旗桿的固定，用安裝線將電機(jī)與旗桿固定在一塊，注意固定的高度，要能用杜邦線與其連接。將國旗尼龍線上，通過旗桿上的掛鉤掛在旗桿上，制作就完成了。</p>

84、<p><b>　　4.2電路結(jié)果分析</b></p><p>　　4.2.1國旗升降高度的結(jié)果分析</p><p>　　在只接驅(qū)動(dòng)模塊的情況下，接通五伏電源，設(shè)置要停止的高度，將細(xì)線直接纏在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，設(shè)置一個(gè)脈沖頻率，打開開關(guān)K1使電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)（即國旗上升）的模式下，用秒表控制在43秒時(shí)間，國旗從參考零點(diǎn)上升，測(cè)試國旗在指定時(shí)間停止時(shí)的實(shí)際高度與設(shè)

85、置的高度相差多大。測(cè)量三次，上升高度測(cè)試結(jié)果如表4.2所示。</p><p>　　表4.2 上升高度測(cè)試結(jié)果表</p><p>　　關(guān)閉開關(guān)K1，打開開關(guān)K2，使電機(jī)工作在反轉(zhuǎn)（即國旗下降）的模式，同樣用秒表控制在43秒的時(shí)間，國旗從最高點(diǎn)（167cm處）下降，測(cè)試國旗在指定時(shí)間停止時(shí)的實(shí)際停止點(diǎn)與參考零點(diǎn)的相差度，測(cè)量三次，下降高度測(cè)試結(jié)果如表4.3所示。</p><

86、p>　　表4.3 下降高度測(cè)試結(jié)果表</p><p>　　注：實(shí)際停止點(diǎn)的+，-相對(duì)于參考零點(diǎn)而言，在參考零點(diǎn)以上為‘+’,在參考零點(diǎn)以下為‘-’。</p><p>　　分析與結(jié)果：上升的最大誤差是第二次測(cè)試，誤差值為2.5cm，下降的最大誤差是第一次測(cè)試，誤差值為2.4cm，在誤差范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　4.2.2 液晶顯示高度結(jié)果分析

87、</p><p>　　在單片機(jī)P0口接入液晶屏LCD1602，在P2口接入電機(jī)，接通電源，打開開關(guān)K1，使電機(jī)在單片機(jī)的控制下勻速上升，液晶顯示隨著國旗的上升顯示高度增加，LCD液晶顯示圖如圖4.2示。達(dá)到最高點(diǎn)自動(dòng)停止，將國旗上升時(shí)的高度與顯示的高度對(duì)比，多次測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下表4.4所示。</p><p>　　圖4.2 LCD1602液晶顯示圖</p><p>

88、　　表4.4 顯示高度測(cè)試表</p><p>　　分析與結(jié)論：最大的誤差是1.4cm，由于這是由于電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中線圈纏擾時(shí)周長大小不定引起的，在誤差范圍內(nèi)，顯示結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　此次采用單片機(jī)STC89C52設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了這幾項(xiàng)功能：(1)撥動(dòng)上升鍵

89、，國旗勻速上升，同時(shí)演奏國歌，上升到最高點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)停止，國歌停止播放;撥動(dòng)下鍵后，國旗勻速下降，下降到最低端時(shí)自動(dòng)停止；(2)在升降旗過程中，實(shí)時(shí)的檢測(cè)升降高度，且與實(shí)際高度最大不超過3cm；(3)升降旗過程的時(shí)間都統(tǒng)一為43秒，與國歌時(shí)間一致；(4)能夠?qū)崿F(xiàn)降半旗的功能；(5)能夠?qū)Σ竭M(jìn)電機(jī)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p>　　但是，還存在需要改進(jìn)的地方：一方面，開關(guān)太小，不易撥動(dòng)，且沒能形成遠(yuǎn)程無線控制；另一方

90、面，電路也不太穩(wěn)定，干擾太大。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 于永.51單片機(jī)C語言常用模塊于綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講[M].北京：電子工業(yè)出版社,2008：88-94.</p><p>　　[2] 盧洪武，劉偉，孫梅梅.國旗自動(dòng)控制升降系統(tǒng)的研制[J] .電子技術(shù).2007:(1):17-21.<

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95、eerakoon and L. Samaranayake. Development of a Novel Drive Topology for a Five phase Stepper Motor[M],Proceedings of 11th International Conference on Eletrical Machines and Systems ,2008.</p><p>　　[15]R。Jaco

96、bson,B.Jost, Z.Guzik,Readout supervisor design specifications[M], LHCb Note.2008</p><p>　　[16]M.Ashton,etal.Status report on the RD12 project:timeing,trigger and control system for LHC detectors[J] Time and

97、technology,2009，(3):152-155</p><p>　　附錄A 英文文獻(xiàn)原文</p><p>　　Development of a Novel Drive Topology for a Five Phase Stepper Motor</p><p>　　T.S. Weerakoon and L. Samaranayake</p>

98、<p>　?。―ept. of Electrical and Electronic Engineering, Faculty of Engineering, University of Peradeniya, Sri Lanka）</p><p>　　[Abstract] In this paper, a novel drive topology for a five phase stepper mot

99、or is described in detail. Commercially off the shelf, low cost, standard stepper motor drive ICs are used to derive a novel drive topology for five phase stepper motors which enables closed loop speed and position contr

100、ol powered by inner current control loop. It is proved that the derived topology can be generalized to any stepper motor with higher odd number of phases. </p><p>　　The designed driver consists of full step,

101、 half step, clockwise and counter clockwise drive modes with the speed control and current control. </p><p>　　[key words] Five-phase stepper motor, the return drive, speed control, multi-mode</p><

102、p>　　I. INTRODUCTION</p><p>　　In most of the robotics and automation engineering designs various types of stepper motors are used to obtain the required motion profiles. Stepper motors are preferred, as th

103、ey do not require frequent maintenance and due to their ability to operate in many harsh environments. Selection of the motors and their drive circuits depend on the required performance characteristics of the applicatio

104、ns. The two phase and four phase stepper motors are the most common types available in the market.</p><p>　　However, for applications requiring high precision, low noise and lower vibration, Five Phase Stepp

105、er Motors are used. Due to smaller step angle, five phase stepper motors offer higher resolution, lower vibration and higher accelerations and decelerations. Therefore it is essential to make sure that these motor charac

106、teristics can be obtained from the designed drive topology.</p><p>　　Because the five phase stepper motors are a rarely used type in the robotic applications and the construction is typically complicated, it

107、 is very difficult to find driver ICs, which are manufactured exclusive for them. As a result, the available Driver circuits for five phase stepper motors are very expensive.</p><p>　　Using the available dri