基于8086微處理器的自動控制升降旗系統(tǒng)設(shè)計說明

1、. . . . 目錄設(shè)計任務(wù)1摘要3第 一章、 系統(tǒng)方案論證與比較41.1設(shè)計思路41.2方案選擇與論證41.2.1、電機的選擇與論證41.2.2、電機驅(qū)動方案的選擇與論證41.2.3、顯示部分方案的選擇與論證51.2.4、語音部分的方案選擇與論證5第二章、 電路框圖設(shè)計62.1總體框圖設(shè)計62.2整體程序流程圖8第三章、 系統(tǒng)的具體設(shè)計93.1系統(tǒng)的硬件設(shè)計93.1.1、電機驅(qū)動模塊93.1.2、鍵盤與顯示模塊103.1.3、語音模塊113.1.4、無線遙控模塊133.2系統(tǒng)的軟件設(shè)計153.2.1、各部分程序流程圖與程序153.2.2系統(tǒng)主程序 16心得體會19參考文獻20自動控制升降旗系

2、統(tǒng)設(shè)計報告設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個自動控制升降旗系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠自動控制升旗和降旗，升旗時，在旗桿的最高端自動停止；降旗時，在最低端自動停止。自動控制升降旗系統(tǒng)的機械模型如圖所示。旗幟的升降由電動機驅(qū)動，該系統(tǒng)有兩個控制按鍵，一個是上升鍵，一個是下降鍵。自動控制升降旗示意圖（一）基本功能1按下上升按鍵后，國旗勻速上升，同時流暢地演奏國歌；上升到最高端時自動停止上升，國歌停奏；按下下降按鍵后，國旗勻速下降，降旗的時間不放國歌，下降到最低端時自動停止。2能在指定的位置上自動停止。3為避免誤動作，國旗在最高端時，按上升鍵不起作用；國旗在最低端時，按下降鍵不起作用。4升降旗的時間均為43秒鐘，與國歌的演奏時間

3、相等，同時，旗從旗桿的最下端上升到頂端。降旗不演奏國歌，同時，旗從旗桿的最上端下降到底端。5數(shù)字即時顯示旗幟所在的高度，以厘米為單位，誤差不大于2厘米。（二）擴展功能增設(shè)一個開關(guān)，由開關(guān)控制是否是半旗狀態(tài)，該狀態(tài)由一發(fā)光二極管顯示。1 半旗狀態(tài)（根據(jù)國旗法）。升旗時，按上升鍵，奏國歌，國旗從最低端上升到最高端之后，國歌停奏，然后自動下降到總高度的2/3高度處停止；降旗時，按下降鍵，國旗先從2/3高度處上升到最高端，再自動從最高端下降到底之后自動停止，國歌停奏。2 不論旗幟是在頂端還是在底端，關(guān)斷電源之后重新合上電源，旗幟所在的高度數(shù)據(jù)顯示不變。3 要求升降旗的速度可調(diào)整，旗桿高度不變的情況下，

4、升降旗時間的調(diào)整圍是30120秒鐘，步進1秒。此時國歌停奏。4 具有無線遙控升、降旗與停止功能。摘 要本系統(tǒng)采用PC機8086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、語音模塊與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，語音電路采用語音芯片ISD2560，無線遙控部分采用SP多用途無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，同時還采用了接近開關(guān)LMF2-3005NA，防止旗幟在最高點或最低點誤動作，從而實現(xiàn)了雙重保險的

5、作用?；谶@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與發(fā)揮部分的一些功能。關(guān)鍵字：步進電機自動控制語音遙控液晶顯示接近開關(guān)第一章 系統(tǒng)方案論證與比較1.1 設(shè)計思路題目要求設(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30120秒的圍自行調(diào)整，標(biāo)準(zhǔn)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、降旗與停止功能。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與升降旗所用的時間，無線遙控

6、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)整圍廣，過載能力強，能承受頻繁的沖擊負(fù)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(fù)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

7、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(dá)林頓管組成的H橋型PWM電路。用單片機控制達(dá)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：采用集成驅(qū)動芯片L298。L298是恒壓恒流雙H橋集成電機芯片，利用該芯片是實現(xiàn)驅(qū)動步進電機的一種簡單方法,可時控制四相電機，且輸出電流可達(dá)

8、到2A，可精確控制步距和速度，利用該方法設(shè)計的步進電機驅(qū)動系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、軟件編程容易的特點.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與升降旗所用的時間。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(dá)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09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（RT1602C）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?；谏鲜隹紤]，所以我們選擇方案二

9、1.2.4、語音部分方案的選擇與論證方案一：采用語音芯片ISD1420。該芯片采用CMOS技術(shù),含震蕩器、話筒前置放大、自動增益控制、防混肴濾波器、平滑濾波器、揚聲器驅(qū)動與EEPROM，一個最小的錄放系統(tǒng)僅由一個麥克風(fēng)、一個喇叭、兩個按扭、電源與少數(shù)電阻電容即可，結(jié)構(gòu)非常簡單，且它的音質(zhì)好、功耗低，但其錄放音時間短，只有8到20秒。方案二：采用語音芯片ISD2560，它具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便，無須專用的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點。錄音時間為60 s，能重復(fù)錄放達(dá)10萬次。芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技術(shù)，省去了A/D、D/A轉(zhuǎn)換器。每個采樣值直接存儲在片單個EEPROM單元中，因此能夠非常真實、

10、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”，該器件的采樣頻率為8.0KHz。綜上所述，因為在本系統(tǒng)國歌的的演奏時間需要43秒鐘，所以在此選用方案二。第 二 章 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2-1-1所示的幾個部分組成：圖2-1-1 總體電路框圖根據(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AT89S52，因為考慮到編寫的繁簡程度，所以在此使用C語言進行軟件編寫，這樣可以大大提高程序編寫時的效率。2.2 整體程序流程圖圖2-2-1整體程序流程圖第三章 系統(tǒng)的具體設(shè)計3

11、.1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計本系統(tǒng)由PC機8086作為升降旗系統(tǒng)的控制核心，實現(xiàn)鍵盤控制、液晶顯示、語音以與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、語音模塊與無線遙控電路模塊等幾個部分?，F(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)計中采用集成驅(qū)動芯片L298作為電機驅(qū)動的核心，L298是恒壓恒流雙H橋集成電機芯片，可同時控制兩個電機，且輸出電流可達(dá)到2A，驅(qū)動力很強。因為在本設(shè)計中我們使用的是四相步進電機，所以L298完全符合要求。其電路原理圖如圖3-1-1所示。圖3-1-1 四相步進電機驅(qū)動控制電路圖其步進電機的控制原理為：為了準(zhǔn)確實現(xiàn)可調(diào)節(jié)的時間和高度控制的勻速

12、升降，需要精確計算在人眼不能識別的時間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，高度可調(diào)步長為1cm，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)計中使用了八個按鍵，分別用來控制升降旗和升降半旗與其切換，高度與時間的調(diào)節(jié)，其鍵盤摸板如圖3-1-2，顯示部分采用液晶RT1602，因為在本

13、設(shè)計中只要求顯示時間與高度，可以不用中文顯示，所以RT1602已完全滿足要求，其鍵盤與顯示模塊的電路原理圖如圖3-1-3所示。圖3-1-2 鍵盤摸板圖3-1-3 鍵盤與液晶顯示電路圖3.1.3、語音模塊因為本設(shè)計要求演奏國歌，其時間為43秒鐘，所以選用的語音芯片其錄放時間應(yīng)大于43秒鐘，即在此選用語音芯片ISD2560，其錄放時間為60秒，完全符合本設(shè)計的要求，我們把國歌音樂錄制在ISD2560語音芯片中，然后用它的單次播放功能播放國歌，其電路原理圖如圖3-1-4所示。圖3-1-4 語音模塊電路原理圖ISD2560可以利用A0-A9這10條地址線實現(xiàn)分段錄放音，可以分為600段，在本設(shè)計中我們

14、沒有用到分段錄放音，所以將10條地址線全部接地。當(dāng)錄音時，片選端CE接低電平、PD為低電平、P/R為低電平；當(dāng)放音時，片選端CE接低電平、PD為低電平、P/R為高電平。其控制原理為：A、當(dāng)升旗鍵按下時， ISD2560輸出播音控制信號播放國歌，國旗經(jīng)43s的時間勻速上升至旗桿頂端，國歌播放完畢；當(dāng)降旗鍵按下時，不播放國歌。B、在半旗狀態(tài)時，當(dāng)升旗鍵按下時，對ISD2560輸出播音控制信號播放國歌，國旗經(jīng)43s的時間勻速從最低端上升到最頂端之后，國歌停奏，然后自動經(jīng)14s的時間勻速下降到總高度的2/3高度處（120cm）停止；當(dāng)降旗鍵按下時，不播放國歌。3.1.4、無線遙控模塊在本設(shè)計中采用SP

15、多用途無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊， SP模塊必須用信號調(diào)制才能正常工作，常見的固定編碼解碼器件有PT2262/2272、SC2262/2272、LSD2262/2272等，在此我們選用的是LSD2262和LSD2272，LSD2262將A0A5和A6/D5A11/D0決定的地址和數(shù)據(jù)進行編碼，當(dāng)TE為低電平時，從DOUT輸出編碼信號，編碼信號提供給RF或IR電路發(fā)射，由RF或IR接收電路接收后，經(jīng)LSD2272解碼，實現(xiàn)遙控編碼和解碼。理論上只要直接連接上固定編碼解碼器件即可非常容易的達(dá)到很好的傳輸效果，但實際上需要考慮解碼器件的輸入阻抗，調(diào)制起來有點困難。其發(fā)射模塊的電路原理圖如圖3-1-5所示，接收

16、模塊的電路原理圖如圖3-1-6所示。圖3-1-5 發(fā)射模塊電路原理圖SP多用途無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率為315M，采用聲表諧振器SAW穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高僅次于晶體，當(dāng)環(huán)境溫度在2585度之間變化時，頻漂僅為3ppm/度。特別適合多發(fā)一收無線遙控與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。具有較寬的工作電壓圍312V，當(dāng)電壓變化時發(fā)射頻率基本不變。圖3-1-6 接收模塊電路原理圖SP接收模塊的工作電壓為5伏，靜態(tài)電流4毫安，它為超再生接收電路，接收靈敏度為105dbm。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、半旗、時間調(diào)整、高度調(diào)整四種運動，這樣系統(tǒng)軟件設(shè)計就可以分塊完成。主程序部分，主要是查鍵盤，通過查

17、鍵，檢測應(yīng)該做什么運動，鍵值不同調(diào)用不同的子程序。子程序包括上、下運動、半旗運動、時間調(diào)整和高度調(diào)整等。下面就按照各模塊的功能寫出程序流程圖如下所示。3.2.1、各部分程序流程圖各程序流程圖分別為如下所示：圖3-2-1 主程序流程圖圖3-2-2 升旗處理子程序流程圖圖3-2-2 升旗處理子程序流程圖3.2.2系統(tǒng)主程序：DATA： SEGMENTTAB ： DBREY DB DATA ENDS STACK1 SEGMENT STACK DW OUPSTACK1 ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS：COVE, DS：DATA, SS：STACK1STAR： MOV AL,82H

18、 ; PA：輸出 PB：輸入 PC ：高低都輸出 OUT 83H, AL XOR AL ,AL ; A,B,C,D初始化 OUT 80H,AL OUT 81H,AL OUT 82H, AL MOV AH,25H ；設(shè)置中斷 MOV AL,OCH ; 中斷類型號入口參數(shù) MOV BX,SEG KEYBINT ; DS：DX指向4字節(jié)遙控模塊中斷 地址 MOV DS,BX MOV DX,OFFSET KEYBINT INT 21H STI MOV AX, DATA MOV DS, AXKEY1： MOV DX, 83H INP AL,DX CMP AL, OFFH JZ LEY1 ;按鈕鍵按下，重

19、新開始查找 MOV CX, 8 ;共8個按鍵 MOV AN, 0KEY2： SHR AL, 1 JNC KEY3 ;找到按鈕，轉(zhuǎn)移到按鈕處理程序 INC AH ;沒有找到按鈕，繼續(xù)查找 LOOP KEY2KEY3： MOV AL, AH LEH BX, KEY XLAT ；AL DS:BX+AL CALL AL ;調(diào)用按鈕子程序 JMP KEY1 ;重新查找KEYCH0： MOV AL, 89H ;語音啟動，升旗處理子程序 OUT 83H, AL MOV AX, 80H ;置錄音位置 CALL DJZHZ ;調(diào)用電機正轉(zhuǎn)上升 CALL LCD_X ;調(diào)用顯示子程序 RETIKEYCH1: MO

20、V AX, 80H ;置最高位置 CALL DJZHF ;調(diào)用電機反轉(zhuǎn)，旗下降 CALL LCD_X ;調(diào)用顯示程序 RETIKEYCH2: MOV AX, 40H CALL DJZHF ;調(diào)用電機反轉(zhuǎn)下降 CALL LCD_X ;調(diào)用顯示子程序 RETIKEYCH3: CALL DJT ;調(diào)用電機停止 RETIKEYCH4: CALL DJZHF ;調(diào)用電機反轉(zhuǎn)，高速下調(diào) RETIKEYCH5: CALL DJZHZ ;調(diào)用電機正轉(zhuǎn)，高速上調(diào) RETIKEYCH6: CALL TIMEUP ;調(diào)用時間上調(diào) RETIKEYCH7: CALL TIMEDOWN ;調(diào)用時間小調(diào)CODE ENDS END START 心得體會：課程設(shè)計對學(xué)生而言與其重要，不僅是對其所學(xué)課程容掌握情況的一次自我驗證和自我溫故，而且推以后的就業(yè)和從事設(shè)計研發(fā)工作具有極其重要的意義。通過課程設(shè)計能提高學(xué)生對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力，能全面檢查并掌握所學(xué)容，更能深刻的感受到團隊一起工作的強大作用和力量，也是對我們實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。所以無論怎樣我們都要認(rèn)真躬親的完成課程設(shè)計，通過自己的親自查閱相關(guān)書籍和親自的計算等各項工作，力爭做到弄懂，做好，做足的課程設(shè)計，為自己的學(xué)習(xí)和將來