《自動(dòng)升旗系統(tǒng)設(shè)計(jì)（論文）8200字》

自動(dòng)升旗系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u168321引言 引言升國(guó)旗代表了國(guó)家的主權(quán)和獨(dú)立的象征，對(duì)于一個(gè)國(guó)家的尊嚴(yán)和國(guó)威具有重大意義。舉行升旗儀式是對(duì)每個(gè)公民進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育、國(guó)旗意識(shí)教育、團(tuán)體意識(shí)教育的重要途徑；也是衡量一個(gè)公民是否心存國(guó)家觀念、愛(ài)國(guó)、愛(ài)黨的標(biāo)志；同時(shí)也能衡量公民的素質(zhì)。所以，升旗儀式絕對(duì)不可以理解為形式主義，而是一項(xiàng)十分莊嚴(yán)、嚴(yán)肅的團(tuán)體活動(dòng)。升旗儀式應(yīng)該嚴(yán)格按照《中華人民共和國(guó)國(guó)旗法》的規(guī)定升降國(guó)旗。但是傳統(tǒng)形式上的手動(dòng)升降國(guó)旗或者單純意義上的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)升降，顯現(xiàn)出了很多弊端，比如，升旗不能與國(guó)歌同步，不能接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)防止誤差等。有時(shí)一些錯(cuò)誤的操作可能會(huì)出現(xiàn)一些尷尬局面，嚴(yán)重影響了莊嚴(yán)的升旗儀式。隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸廣泛應(yīng)用，尤其是單片機(jī)應(yīng)用的普及，它以其極高的性?xún)r(jià)比，受到人們的重視和關(guān)注。單片機(jī)具有體積小、重量輕、功能強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格低廉、靈活性好、較易開(kāi)發(fā)等優(yōu)點(diǎn)。由于具備很多的優(yōu)點(diǎn)，單片機(jī)已經(jīng)被十分廣泛的應(yīng)用，小到電子生活用品，大到機(jī)器人、航天、醫(yī)療、工業(yè)電子設(shè)備等領(lǐng)域。圖1.1國(guó)旗升降裝置原理圖2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)由單片機(jī)STC89C52作為升降旗系統(tǒng)的控制核心，實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)控制、液晶顯示、語(yǔ)音以及無(wú)線遙控等幾個(gè)部分，即該系統(tǒng)主要包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、LED指示燈、鍵盤(pán)與顯示模塊、語(yǔ)音模塊及無(wú)線遙控電路模塊等幾個(gè)部分?，F(xiàn)分別對(duì)各模塊進(jìn)行分析。2.1STC89C52單片機(jī)及相關(guān)電路2.1.1STC89C52單片機(jī)概述51系列單片機(jī)最初是由Intel公司開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的，但后來(lái)Intel公司把51核的設(shè)計(jì)方案賣(mài)給了幾家大的電子設(shè)計(jì)生產(chǎn)商，譬如SST、Philip、Atmel等大公司。因此市面上出現(xiàn)了各式各樣的均以51為內(nèi)核的單片機(jī)。這些各大電子生產(chǎn)商推出的單片機(jī)都兼容51指令、并在51的基礎(chǔ)上擴(kuò)展一些功能而內(nèi)部結(jié)構(gòu)是與51一致的。STC89C52有40個(gè)引腳，4個(gè)8位并行I/O口，1個(gè)全雙工異步串行口，同時(shí)內(nèi)含5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。STC89C52的存儲(chǔ)器系統(tǒng)由4K的程序存儲(chǔ)器(掩膜ROM)，和128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)組成。STC89C52單片機(jī)的基本組成框圖見(jiàn)圖3-1。圖3-1STC89C52單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖1）一個(gè)8位的微處理器(CPU)。2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM(128B)，用以存放可以讀／寫(xiě)的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等，SST89系列單片機(jī)最多提供1K的RAM。3）片內(nèi)程序存儲(chǔ)器ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶ROM/EPROM，如8031，8032，80C31等。目前單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是將RAM和ROM都集成在單片機(jī)里面，這樣既方便了用戶(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。SST公司推出的89系列單片機(jī)分別集成了16K、32K、64KFlash存儲(chǔ)器，可供用戶(hù)根據(jù)需要選用。4）四個(gè)8位并行I／O接口P0~P3，每個(gè)口既可以用作輸入，也可以用作輸出。5）兩個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。為方便設(shè)計(jì)串行通信，目前的52系列單片機(jī)都會(huì)提供3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。6）五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)。現(xiàn)在新推出的單片機(jī)都不只5個(gè)中斷源，例如SST89E58RD就有9個(gè)中斷源。7）一個(gè)全雙工UART(通用異步接收發(fā)送器)的串行I／O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。8）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率為12MHz。SST89V58RD最高允許振蕩頻率達(dá)40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。2.1.2晶振電路電路中的晶振即石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。通過(guò)基準(zhǔn)頻率來(lái)控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。同時(shí)，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單片機(jī)發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)。圖3-3是單片機(jī)的晶振電路。片內(nèi)電路與片外器件就構(gòu)成一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，CPU的所有操作均在時(shí)鐘脈沖同步下進(jìn)行。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在1.2MHz～24MHz之間選取。C1、C2是反饋電容，其值在20pF～100pF之間選取，典型值為30pF。本電路選用的電容為30pF，晶振頻率為12MHz。振蕩周期＝1/12μs；機(jī)器周期Sm=1μs指令周期T＝1~4μsXTAL1接外部晶體的一個(gè)引腳，XTAL2接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)HMOS單片機(jī)，該引腳接外部振。在石英晶體的兩個(gè)管腳加交變電場(chǎng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，上述物理現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。一般情況下，無(wú)論是機(jī)械振動(dòng)的振幅，還是交變電場(chǎng)的振幅都非常小。但是，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱(chēng)之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱(chēng)諧振頻率。石英晶振起振后要能在XTAL2線上輸出一個(gè)3V左右的正弦波，以便使MCS-51片內(nèi)的OSC電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常，OSC的輸出時(shí)鐘頻率fOSC為0.5MHz-16MHz，典型值為12MHz或者11.0592MHz。電容C1和C2可以幫助起振，典型值為30pF，調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào)fOSC的目的。圖3-3單片機(jī)晶振電路圖2.1.3復(fù)位電路在上電或復(fù)位過(guò)程中控制CPU的復(fù)位狀態(tài)，這段時(shí)間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止CPU發(fā)出錯(cuò)誤的指令，執(zhí)行錯(cuò)誤操作，也可以提高電磁兼容性能。無(wú)論使用哪種類(lèi)型的單片機(jī),總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞,直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶(hù)在設(shè)計(jì)完單片機(jī)系統(tǒng),并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場(chǎng)卻出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn)象,這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)不可靠引起的。復(fù)位后，PC內(nèi)容初始化為0000H,是單片機(jī)從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。單片機(jī)復(fù)位后不影響內(nèi)部RAM的狀態(tài)。89C52單片機(jī)復(fù)位信號(hào)的輸入端是RESET引腳，高電平有效。其有效時(shí)間持續(xù)24個(gè)時(shí)鐘周期以上。單片機(jī)RESET端得外部復(fù)位電路有兩種操作方式：上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位。上電自動(dòng)復(fù)位是利用電容儲(chǔ)電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖3-4所示。上電瞬間，RC電路充電，RESET端出現(xiàn)正脈沖，隨著充電電流的減少，RESET的電位逐漸下降。按鍵手動(dòng)復(fù)位用電平方式。按鍵電平復(fù)位是相當(dāng)于RESET通過(guò)電阻接高電平。按鍵為S1。圖3-4復(fù)位電路圖2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊如果給步進(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。步進(jìn)電機(jī)步數(shù)及速度的確定方法如下：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)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(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的精度，后者用來(lái)控制其步進(jìn)的速率。步進(jìn)電機(jī)步數(shù)的確定：本設(shè)計(jì)采用的步進(jìn)電機(jī)的步距角φ為1.80，即電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周實(shí)際“走”步數(shù)設(shè)為N，N=360/1.8=200（式3-1）實(shí)際測(cè)量得，繞線軸周長(zhǎng)C為4cm。確定電機(jī)要轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)際里程Scm后，步進(jìn)電機(jī)要“走”的實(shí)際步數(shù)，設(shè)為NSJ,NSJ=(S/C)×200（式3-2）附：轉(zhuǎn)子齒數(shù)設(shè)為Zr，由步距角φ=3600/（M×Zr×C）（式3-3）C——狀態(tài)系數(shù)，G——轉(zhuǎn)子齒數(shù)，M——相數(shù)Zr=3600/（φ×M×C）=3600/（1.80×2×1）=100（式3-4）步進(jìn)電機(jī)實(shí)際要“走”的步數(shù)，即為接收到的來(lái)自控制模塊的脈沖數(shù)?。升降國(guó)旗所需的脈沖數(shù)：升國(guó)旗一秒所走的距離：SQ=H/T=180/43=4.186cm/s（式3-5）H——旗桿的高度，T——國(guó)歌的時(shí)間1.80所走的路程：L=（C-1.80）/3600=0.02cm/s升國(guó)旗一秒所需的脈沖數(shù)：N=SQ/L=4.186/0.02=205個(gè)ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。ULN2003工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。ULN2003采用DIP—16或SOP—16塑料封裝。因?yàn)樵诒驹O(shè)計(jì)中我們使用的是四相步進(jìn)電機(jī)，所以ULN2003完全符合要求。其電路原理圖如圖3-5所示。圖3-5電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路2.3步進(jìn)電機(jī)控制方法當(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，即步進(jìn)角。通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)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。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)有以下特點(diǎn)：①步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)，頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下，電機(jī)相電流隨頻率或速度增大而減小，從而導(dǎo)致力矩下降。②步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲。步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)叫空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲?。③步進(jìn)電機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩是指通電但沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。④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(méi)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(chēng)為步角）轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和脈沖的頻率成正比。⑤步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特性。⑥改變脈沖的順序，可以方便的改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。因此，目前打印機(jī)，繪圖儀，機(jī)器人等設(shè)備都以步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力核心。只要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時(shí)序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。四相步進(jìn)電機(jī)工作原理如圖3-6所示。圖3-6四相步進(jìn)電機(jī)工作原理圖中間部分是轉(zhuǎn)子，由一個(gè)永磁體組成，邊上的是定子繞組。當(dāng)定子的一個(gè)繞組通電時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)方向的電磁場(chǎng)，如果這個(gè)磁場(chǎng)的方向和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向不在同一條直線上，那么定子和轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)將產(chǎn)生一個(gè)扭力將定子扭轉(zhuǎn)。依次改變繞組的磁場(chǎng)，就可以使步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)(比如通電次序?yàn)锳->B->C->D正轉(zhuǎn)，反之則反轉(zhuǎn))。而改變磁場(chǎng)切換的時(shí)間間隔，就可以控制步進(jìn)電機(jī)的速度了，這就是步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理。四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作電源通電時(shí)序與波形分別如圖3-7所示。單四拍

雙四拍

八拍圖3-7步進(jìn)電機(jī)工作方式此處采用步進(jìn)電機(jī)28BYJ48型四相八拍電機(jī)，電壓為DC5V。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(guò)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(guò)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(jiàn)的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（A-B-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…）。28BYJ48型電機(jī)是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，也就是旗桿滑輪的周長(zhǎng)，則需要360/5.625*64=4096個(gè)脈沖信號(hào)，根據(jù)旗桿的高度和滑輪周長(zhǎng)之間比例關(guān)系即可算出升旗所需要的全部脈沖。升旗的時(shí)間是43秒，用43除以脈沖個(gè)數(shù)即可算出控制速度。2.4升降旗按鍵與指示燈電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中使用了2個(gè)按鍵分別控制國(guó)旗的升降，相對(duì)應(yīng)有兩個(gè)升降旗的指示燈。當(dāng)按下升旗按鍵時(shí)，紅色LED燈亮，當(dāng)按下降旗按鍵時(shí)，綠色LED指示燈亮。圖3-8和圖3-10889為按鍵和LED指示燈電路。圖3-10按鍵電路圖3-9指示燈設(shè)計(jì)2.5液晶顯示電路液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在各種小系統(tǒng)中得到了更廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中使用的液晶顯示模塊是LCD1602。圖3-10所示為本設(shè)計(jì)LCD1602的連接圖。圖3-10LCD1602連接圖LCD1602是一種用5x7點(diǎn)陣圖形來(lái)顯示字符的液晶顯示器模塊，它顯示的容量為2行16個(gè)字。其實(shí)物如圖3-11和圖3-12所示，它的顯示內(nèi)容豐富、體積小、美觀和易于控制都是本設(shè)計(jì)選擇作為顯示模塊的原因。圖3-11LCD1602正面圖圖3-12LCD1602反面圖工作原理：線段的顯示．點(diǎn)陣圖形式液晶由M行×N列個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1個(gè)字節(jié)的8個(gè)位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上64×16個(gè)顯示單元和顯示RAM區(qū)1024個(gè)字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H～00FH的16個(gè)字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000）=FFH時(shí)，則屏的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（3FFH=FFH時(shí)，則屏的右下角顯示一短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=FFH，（003H）=00H，…（00EH）=FFH，（00FH）=00H時(shí)，則在屏的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本意思。字符的顯示．當(dāng)用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)就較復(fù)雜了，因?yàn)橐粋€(gè)字符由6×8或8×8點(diǎn)陣組成，即要找到和屏上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8個(gè)字節(jié)，并且要使每個(gè)字節(jié)的不同的位為‘1’，其它的為‘0’，為‘1’的點(diǎn)亮，為‘0’的點(diǎn)暗，這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但對(duì)于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器（如T6963C）來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。漢字的顯示．漢字的顯示一般采用圖形方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼，每個(gè)漢字占32字節(jié)，分左右兩半部，各占16字節(jié)，左邊為1、3、5…,右邊為2、4、6…,根據(jù)在LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一個(gè)字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三字節(jié)…直到32字節(jié)顯示完就可在LCD上得到一個(gè)完整的漢字。帶中文字庫(kù)的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64,內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字.也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。其中：第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為始能端，當(dāng)E端由高電平變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15～16腳：空腳。第17腳：復(fù)位端，低電平有效。第18腳：顯示驅(qū)動(dòng)電壓輸出端。第19腳：VDD背光電源正端+5V。第20腳：VDD背光電源負(fù)端。1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，它的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。指令如下：指令1：清顯示。指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位。光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和現(xiàn)實(shí)模式設(shè)置I/D。光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移S：屏幕上所有文字是否左移或右移。高電平有效，低電平則無(wú)效。指令4：顯示開(kāi)關(guān)控制。D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo)B:控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示以為S/C。高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令DL。高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平雙行顯示。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址BF。為忙標(biāo)志，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接受命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫(xiě)數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。2.6語(yǔ)音模塊電路設(shè)計(jì)因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)要求演奏國(guó)歌，其時(shí)間為43秒鐘，所以選用的語(yǔ)音芯片其錄放時(shí)間應(yīng)大于43秒鐘，即在此選用語(yǔ)音芯片ISD400408，其錄放時(shí)間為60秒，完全符合本設(shè)計(jì)的要求，我們把國(guó)歌音樂(lè)錄制在ISD400408語(yǔ)音芯片中，然后用它的單次播放功能播放國(guó)歌，其電路原理圖如圖3-13所示。圖3-13語(yǔ)音模塊的電路原理圖ISD器件的地址不是通常意義上的字節(jié)地址單元，而是內(nèi)部存儲(chǔ)器的行地址。行是語(yǔ)音信息段的基本組成單位。以ISD4004-8MP為例，它內(nèi)部的3840K閃爍存儲(chǔ)器單元共分為1600行，每個(gè)地址單元指向其中的一行，即有1600個(gè)行地址單元。ISD4004-8MP的錄放時(shí)間為八分鐘，采樣頻率為8kHz，因此它的每行語(yǔ)音長(zhǎng)度為200ms，即地址分辨率為200ms。

ISD器件可以進(jìn)行多段錄放操作，每一段稱(chēng)為一個(gè)語(yǔ)音信息段。一個(gè)語(yǔ)音信息段由其起始地址、記錄的數(shù)據(jù)和信息結(jié)束標(biāo)志EOM(表示一個(gè)語(yǔ)音信息段的結(jié)束)三部分組成。ISD器件出廠時(shí)，其內(nèi)部存儲(chǔ)器的一行已經(jīng)設(shè)計(jì)有多個(gè)可能的EOM標(biāo)志位置。ISD4004系列一行有八個(gè)，第一個(gè)位于行起始后的25ms處，第八個(gè)位于行結(jié)束處，剩下EOM標(biāo)志間隔25ms均勻分布。錄音停止后，向器件發(fā)送STOP命令，錄音的進(jìn)程不會(huì)馬上停止，到了下一個(gè)最近的可能EOM標(biāo)志位置時(shí)，用一個(gè)EOM標(biāo)志寫(xiě)入器件來(lái)記錄語(yǔ)音結(jié)束的位置。這樣做可以使錄音的進(jìn)程在盡可能短的時(shí)間內(nèi)停止。在實(shí)際應(yīng)用中，一行最多只能有一個(gè)EOM標(biāo)志說(shuō)明語(yǔ)音信息段的結(jié)束，無(wú)論這個(gè)標(biāo)志在哪里，下一條語(yǔ)音信息將從新的一行開(kāi)始。所以一個(gè)語(yǔ)音信息段可以占用一行或多行存儲(chǔ)空間，可以包括多個(gè)地址單元；一個(gè)地址單元最多只能作為一個(gè)獨(dú)立的段。ISD4004最多可以分為1600個(gè)語(yǔ)音信息段。

3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)的核心部分，它主要用于鍵盤(pán)按鍵、步進(jìn)電機(jī)控制國(guó)旗的升降以及與國(guó)歌的同步、升降旗時(shí)間調(diào)整等。主要包括STC89C52單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、液晶顯示芯片LCD1602與集成語(yǔ)音芯片等器件組成。軟件編程在KeiluVision4環(huán)境下，采用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)。軟件主要包括：系統(tǒng)主程序、降旗子程序、升旗子程序。開(kāi)始啟動(dòng)主程序，當(dāng)按下按鍵后，對(duì)升旗或者降旗指令做出電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向會(huì)做出相應(yīng)的反應(yīng)，語(yǔ)言芯片選擇是否播放，LCD實(shí)時(shí)顯示國(guó)旗的高度。圖4-1系統(tǒng)主程序流程圖當(dāng)升旗按鍵按下后步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)，與此同時(shí)語(yǔ)音模塊開(kāi)始播放國(guó)歌，綠色LED指示燈亮，此時(shí)LCD實(shí)時(shí)顯示國(guó)旗到達(dá)的高度，如果這期間沒(méi)有其他命令響應(yīng)，系統(tǒng)在運(yùn)行了43S后，國(guó)旗升到頂端且語(yǔ)音模塊靜音。當(dāng)升旗按鍵按下降旗按鍵，此時(shí)跳轉(zhuǎn)到降旗子程序，電機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)，國(guó)旗下降，與此同時(shí)LCD實(shí)時(shí)顯示國(guó)旗下降的高度。圖4-2升旗子程序流程圖當(dāng)按下降旗按鍵后，步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)，紅色LED指示燈亮，此時(shí)語(yǔ)音模塊靜音，LCD實(shí)時(shí)顯示國(guó)旗運(yùn)動(dòng)的高度，直至國(guó)旗降到底部系統(tǒng)停止運(yùn)行。當(dāng)升旗按鍵按下降旗按鍵，此時(shí)跳轉(zhuǎn)到降旗子程序，電機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)，國(guó)旗開(kāi)始上升，語(yǔ)言播放器開(kāi)始演奏國(guó)歌，與此同時(shí)LCD實(shí)時(shí)顯示國(guó)旗上升的高度。圖4-3降旗子程序流程圖4結(jié)論本文以STC89C52為控制核心，設(shè)計(jì)并制作了一套國(guó)旗升降裝置，實(shí)現(xiàn)了國(guó)旗升降的自動(dòng)化，有效減小了人工升旗時(shí)出現(xiàn)故障或者誤操作等尷尬局面的產(chǎn)生。該裝置通過(guò)按鍵控制國(guó)旗的升降，升旗的同時(shí)伴隨國(guó)歌演奏，實(shí)現(xiàn)了對(duì)升旗與國(guó)歌同步的精準(zhǔn)控制，避免了人工升旗時(shí)與國(guó)歌不同步的難題，在升降國(guó)旗時(shí)分別對(duì)應(yīng)不同的指示燈，同時(shí)還能在LCD顯示屏上顯示國(guó)旗升的實(shí)時(shí)高度。該裝置具有體積小、維護(hù)方便、控制精準(zhǔn)、成本低等優(yōu)點(diǎn)。參考文獻(xiàn)[1]全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì)，全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編(2003),北京理工大學(xué)出版社.[2]郭彩萍.基于步進(jìn)電機(jī)的自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].山西大同大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,31(05)：31-33.[3]張毅剛，彭喜元，彭宇.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2013.[4]吳金戌.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社．2002.[5]張立科.單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航[M].北京：人民郵電出版社．2004.[6]李光飛.單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)[M].北京：航空航天大學(xué)出版社．2005.[7]侯振鵬.嵌入式Ｃ語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社．2006.[8]戴佳.51單片機(jī)Ｃ語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社．2006.[9]余永權(quán).單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社．2004.[10]王松武.電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M].北京國(guó)：防工業(yè)出版社．2005.[11]李銀華.電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：航空航天大學(xué)出版社．2005.[12]樓然苗.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京：航空航天大學(xué)出版社，2005.[13]吳興波，劉長(zhǎng)升等.基于MSP430F449升降旗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，28(3)：62-66.[14]劉守義.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社.2003.[15]SamsungElectronics.User’sManualS3C2410X32-BitRISCMicroprocessor[Z].2003.372-413.[16]趙芝齡，HYPERLINK"/KCMS/detail/%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20