自动控制升降旗系统(余临川5.27)
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自动控制升降旗系统设计报告简介一、引言自动控制升降旗系统是一种应用于国旗、团旗、校旗等场景的创新技术,旨在替代传统手动升降旗的方式,实现旗帜的自动升降,提升升旗效率,并确保仪式的隆重性和庄重性。
本报告将详细介绍自动控制升降旗系统的设计及相关实施方案。
二、设计目标1. 提高升降旗的效率:通过自动控制升降旗系统,可以实现快速、准确的旗帜升降,节省人力资源,提高效率。
2. 确保升旗仪式的庄重性和隆重性:系统设计应考虑鲜明的升降旗动作,并配合相应的音乐效果,营造出庄严肃穆的仪式氛围。
3. 安全可靠:系统设计必须满足严格的安全标准,确保旗帜、支架等元素在升降过程中的稳定性和不会对周围环境造成损害。
三、系统设计方案1. 硬件设计:(1) 材料选择:选用耐候性强、防水、抗风性能好的材料制作支架,确保旗帜在恶劣天气条件下的稳定性。
(2) 电机驱动:采用高效、低噪音的电机,结合传感器和控制器,实现旗帜升降的自动化控制。
(3) 安全装置:配置相关传感器和安全装置,如限位开关、风力传感器等,以确保系统运行时的安全性。
(4) 音乐效果:集成音响系统,设计合适的音乐片段,通过音乐的播放来增加升旗仪式的庄重感。
2. 控制系统设计:(1) 控制单元:选用先进的微控制器作为控制单元,具备高性能、可靠性和良好的扩展性。
(2) 控制算法:采用PID控制算法,根据传感器获取的信息,实时调节升降旗的速度和位置,保证平稳、精确的升降动作。
(3) 远程控制:考虑到未来可能需要远程操控升降旗系统的需求,可以添加无线通信模块,实现远程控制和监测功能。
3. 软件设计:(1) 界面设计:开发友好的用户界面,通过直观的图形界面展示当前的控制状态和相关参数,便于操作和监测。
(2) 系统逻辑:设计合理的系统逻辑,实现旗帜的自动升降功能,并能对异常情况进行处理,保持系统的稳定性和可靠性。
(3) 数据管理:记录系统的运行日志和状态数据,方便后期分析和故障排除。
大型体育场升降旗控制系统设计方案一、引言随着大型体育赛事的不断增多,体育场升降旗已经成为一种重要的仪式和视觉效果。
为了实现体育场升降旗的顺利、自动化和安全运行,我们设计了一套大型体育场升降旗控制系统。
二、系统组成该系统由以下几个主要的组成部分构成:1.控制器:负责接收外部指令并控制升降旗的运行;2.电机和传动系统:负责升降旗杆的运动;3.传感器系统:负责检测升降旗杆的位置和状态;4.人机界面系统:负责提供用户与系统交互的界面。
三、系统功能1.升降旗控制:通过控制器接收用户指令,控制电机和传动系统实现升降旗杆的运动。
可以实现升降旗杆的单次升降和连续升降两种运动方式。
2.位置检测:通过传感器系统检测升降旗杆的位置,可以准确判断旗杆是否到达指定位置。
3.状态检测:通过传感器系统检测升降旗杆的状态,可以判断旗杆是否卡阻、运行是否正常等。
4.自动保护:当检测到旗杆卡阻或者异常状态时,控制器会自动停止旗杆的运动,以保护设备和人员安全。
5.报警功能:当升降旗杆发生故障或异常时,系统会发出警报以提醒操作人员。
四、系统设计1.控制器设计:控制器采用嵌入式系统,通过接收用户指令控制升降旗杆的运动。
控制器还可以接收传感器系统的数据,并对数据进行处理和判断。
同时,控制器具备自动保护功能,可以在检测到升降旗杆异常时立即停止旗杆运动。
2.电机和传动系统设计:电机和传动系统负责将控制器的指令转换为升降旗杆的运动。
电机可以采用步进电机或直流电机,传动系统可以采用齿轮传动或链条传动,保证旗杆运动的平稳和可靠性。
3.传感器系统设计:传感器系统主要包括位置传感器和状态传感器。
位置传感器可以采用光电编码器或者测距传感器,用于检测旗杆的位置。
状态传感器可以采用霍尔传感器或者光电传感器,用于检测旗杆的运行状态。
4.人机界面系统设计:人机界面系统采用触摸屏或按钮和显示屏的形式,提供直观的操作界面和实时的运行状态显示。
用户可以通过界面实现对升降旗的控制,并监控旗杆的位置和状态。
自动控制升降旗系统设计报告中的传感器选择与应用摘要:本文旨在探讨自动控制升降旗系统设计报告中传感器的选择与应用。
在设计过程中,传感器的选用对系统的性能和稳定性至关重要。
本文首先介绍了自动控制升降旗系统的工作原理和设计要求。
然后,分析了常见的传感器类型,并根据系统要求选择了最适合的传感器,并详细阐述了各传感器的特点和应用场景。
最后,总结了传感器选择与应用的关键问题,并展望了未来的发展方向。
1. 引言自动控制升降旗系统是一种通过自动化技术实现国旗升降的系统,广泛应用于政府机关、学校等场合。
传感器作为系统中的重要组成部分,具有感知环境、传递信号的功能,对系统的性能和稳定性有着至关重要的影响。
在本章节中,我们将探讨传感器在自动控制升降旗系统设计报告中的选择与应用。
2. 自动控制升降旗系统的工作原理自动控制升降旗系统通常由电动机、传动装置、控制单元和传感器等组成。
其工作原理如下:控制单元接收外部信号,通过传感器检测环境变化,根据设定的规则判断是否需要升降旗,并通过控制信号控制电动机的启停和转动方向,从而实现自动升降旗的功能。
3. 设计要求在选择传感器之前,我们首先需要明确系统的设计要求。
自动控制升降旗系统的设计要求通常包括以下几个方面:1) 系统的稳定性和可靠性要求高;2) 对环境变化敏感,能够快速准确地检测到气象因素等外部条件的变化;3) 对传感器的精度和灵敏度有要求;4) 适应各种工作环境,并且能够抵抗恶劣的气象条件。
4. 传感器类型与特点在自动控制升降旗系统设计中,常用的传感器类型包括光电传感器、温度传感器和风速传感器等。
根据系统要求,我们选择了以下几种传感器进行介绍。
4.1 光电传感器光电传感器是一种能够将光信号转化为电信号的传感器。
其特点包括速度快、精度高、响应时间短、不受环境干扰等。
在自动控制升降旗系统中,光电传感器可以用于检测光线强度,根据光线的强弱判断是否需要升降旗。
4.2 温度传感器温度传感器是一种能够测量环境温度的传感器。
自动控制升降旗系统的设计升降旗系统在各种场合都具有广泛的应用,例如学校、企业、政府机关等。
传统的升降旗方式存在着很多问题,如人力投入大、升旗时间不准确、升旗高度不统一等。
因此,设计一种自动控制升降旗系统成为了必要。
本文将介绍如何设计一个自动控制升降旗系统,包括系统设计、实现过程和结果分析。
在自动控制升降旗系统中,我们需要确定系统的功能和性能要求。
功能上,系统需要实现自动控制升降旗,包括自动识别旗杆位置、自动控制电机升降、自动控制旗帜悬挂在指定位置等。
性能上,系统需要保证升旗时间的准确性、升旗高度的统一性、系统的稳定性和可靠性等。
为了实现上述功能和性能要求,我们需要选择合适的技术和设备。
具体包括:传感器:采用光电传感器、限位传感器等,用于检测旗杆的位置和旗帜的悬挂在指定位置;电机:采用伺服电机或其他调速电机,用于控制旗帜的升降;控制电路:采用单片机或其他控制器,用于接收传感器的信号并控制电机的运动;在确定系统结构和流程时,我们需要考虑以下步骤:传感器检测旗帜是否到达指定位置并反馈给控制电路;控制电路根据反馈信号调整电机的运动,确保旗帜悬挂在指定位置。
在按照系统设计构建电路和软件时,我们需要以下事项:电路设计:根据系统功能和性能要求,设计电路的原理图和印刷电路板图;软件开发:采用C语言等编程语言编写程序,实现系统的各项功能;传感器的安装与调试:根据现场环境和实际情况,选择合适的位置安装传感器并进行调试;电机的选型与调试:根据实际情况,选择合适的电机并进行调试;控制电路与电机的连接:将控制电路与电机连接起来,并调试系统的整体运行。
在电路和软件进行仿真和实验时,我们需要验证以下内容:仿真分析:利用仿真软件对电路和程序进行模拟分析,检查系统功能和性能是否达到设计要求;实验验证:根据仿真分析的结果,对系统进行实验验证。
在实验过程中,需要以下事项:实验条件的稳定性、实验数据的可靠性、系统的鲁棒性和可靠性等。
通过实验验证,我们可以分析和讨论实验结果。
自动控制升降旗系统的设计【摘要】本设计介绍了自动控制升降旗系统,能实现国旗平稳升降,国歌同步播放的效果,功能强大,适应能力强。
【关键词】升降旗;控制;步进电机当代社会,自动升降旗系统在许多领域得到了广泛的应用。
例如:在许多政府部门、一些学校广场和很多大型企业里,常常可见到飘扬的国旗。
随着科学技术的发展,尤其是伴随着单片机测控、自动控制技术的发展,用自动控制系统来实现国旗的升与降控制,使升降旗的速度与国歌演奏的时间得到准确无误的配合,这样一来,就不会再有人为升降国旗与国歌演奏时间不协调的尴尬场面发生,从而保证了国旗升降仪式的严肃性、庄重性。
一、系统所能实现的功能简介本自动升降旗系统主要有at89c52单片机、步进电机、cpld国歌演奏电路、处理键盘电路和led显示屏构成。
系统能够实现的主要功能如下:(一)当按下上升键后,国旗就会匀速上升,同时演奏国歌,国旗上升到旗杆最高端后会自动停止,国歌停奏。
当按下降键后,国旗同样会匀速下降,下降到旗杆最低端后自动停止。
这个升降旗过程所用的的时间均为43s。
(二)本系统可以避免失误动作的发生。
国旗在最高端时,按上升键不起作用,即不上升;在最低端时,按下降键也不起作用,即不下降。
(三)能够在指定的位置停止,并且停止后能继续通过按键来控制国旗是否继续升或降。
(四)国旗的高度及升降到某一位置所用的时间可即时显示,当国旗停止在中间某一位置,时间显示同样停止在当前时刻。
(五)可通过开关控制系统的半旗状态,并通过一个发光二极管显示出来。
升旗时按下上升键,国旗由最低端上升到最高端之后,国歌同时停奏,继而国旗自动下降到2/3处停止。
降旗时,按下下降键,首先国旗由2/3高度处上升到最高端,然后自动从最高端下降到最低端,自动停止。
(六)升降旗的速度总是保持在30s-120s内,并且这个速度是可以人为调整的。
(七)本系统还具有无线遥控升降旗及停止升降二、硬件系统的设计本系统以单片机作为主要控制处理芯片,利用步进电机控制装置实现一个自动控制升降旗系统。
全自动可遥控旗帜升降系统的设计好嗨指导老师:李茂奎恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜恭喜摘要:全自动可遥控旗帜升降系统以AVR单片机为核心,由PWM对电机进行变频调速,高精度光电编码器测速,闭环式电路控制。
能够利用按键输入相应的指令控制旗帜的升降,还可以实现在特定位置停留的功能。
利用LCD可以显示旗帜的实时高度和相应的控制命令,用LED指示旗帜是否处于半旗状态,具有语音提示报警功能,并可利用无线模块实现遥控功能,准确均匀地实现旗帜的升降。
关键词:PWM调速无线数据传输 MP3解码码盘闭环控制 STA013 (一)系统特性PWM变频调速利用L298和PWM配合可以对电机实现高精度的速度调节。
高精度光电编码器测速具有最小7.5度的角度精度。
系统精度高达0.05MM.闭环式控制 PID算法利用PID算法构成的闭环式控制电路具有精度高,实时反馈等优点。
高速无线数据传输以MEGA8为核心,使用cc1000芯片,速度高达38400bps。
自动控制升降旗系统一. 设计任务设计一个自动控制升降旗系统,该系统能够自动控制升旗和降旗,升旗时,在旗杆的最高端自动停止;降旗时,在最低端自动停止。
自动控制升降旗系统的机械模型如图所示。
旗帜的升降由电动机驱动,该系统有两个控制按键,一个是上升键,一个是下降键。
二. 设计要求(一)基本部分1.按下上升按键后,国旗匀速上升,同时流畅地演奏国歌;上升到最高端时自动停止上升,国歌停奏;按下下降按键后,国旗匀速下降,降旗的时间不放国歌,下降到最低端时自动停止。
2.能在指定的位置上自动停止。
3.为避免误动作,国旗在最高端时,按上升键不起作用;国旗在最低端时,按下降键不起作用。
4.升降旗的时间均为43秒钟,与国歌的演奏时间相等,同时,旗从旗杆的最下端上升到顶端。
降旗不演奏国歌,同时,旗从旗杆的最上端下降到底端。
5.数字即时显示旗帜所在的高度,以厘米为单位,误差不大于2厘米。
(二)发挥部分增设一个开关,由开关控制是否是半旗状态,该状态由一发光二极管显示。
1.半旗状态(根据《国旗法》)。
升旗时,按上升键,奏国歌,国旗从最低端上升到最高端之后,国歌停奏,然后自动下降到总高度的2/3高度处停止;降旗时,按下降键,国旗先从2/3高度处上升到最高端,再自动从最高端下降到底之后自动停止,国歌停奏。
2.不论旗帜是在顶端还是在底端,关断电源之后重新合上电源,旗帜所在的高度数据显示不变。
3.要求升降旗的速度可调整,旗杆高度不变的情况下,升降旗时间的调整范围是30—120秒钟,步进1秒。
此时国歌停奏。
4.具有无线遥控升、降旗及停止功能。
说明:旗帜用大于100克的重物代替。
自动控制升降旗系统的设计目录引言 (1)1.方案论证及选择 (2)1.1 采用STC89C52单片机设计自动升降旗控制系统 (2)1.2采用数字电路设计自动控制升降旗系统 (2)1.3采用PIC16F877A单片机设计自动控制升降旗系统 (3)1.4 总方案的选择 (3)2系统硬件的设计 (4)2.1 单片机最小系统的设计 (4)2.1.1 晶振电路的设计 (5)2.1.2 复位电路设计 (5)2.2 电机驱动模块的设计 (5)2.2.1 28BYJ-48步进电机 (5)2.2.2 ULN2003芯片 (6)2.3语音模块的设计 (7)2.4液晶显示模块的设计 (9)2.5无线遥控模块的设计 (9)2.6 旗杆的设计 (10)2.7 电源电路的设计 (11)3系统软件设计 (12)3.1 系统总程序流程图 (12)3.2 子程序流程图 (13)3.2.1 升降小旗运动子程序 (13)3.2.2 LCD1602液晶实时显示子程序的设计 (14)3.2.3语音播放子程序的设计 (15)3.3软件的调试与编译 (16)3.4程序的下载 (17)4.电路的与调试与结果分析 (19)4.1电路的调试 (19)4.1.1单片机最小系统的调试 (19)4.1.2 声音模块调试 (19)4.1.3 电机绕线的调试处理 (19)4.2电路结果分析 (20)4.2.1国旗升降高度的结果分析 (20)4.2.2 液晶显示高度结果分析 (20)结论 (22)致谢.............................................................. 错误!未定义书签。
参考文献.. (23)附录A 英文文献原文 (24)附录B 英文文献译文 (36)附录C 硬件总设计图 (45)附录D 设计源程序............................................ 错误!未定义书签。
2006年山东省大学生电子设计竞赛实验报告自动控制升降旗系统编号: F 甲 1037设计者:黄长伟、刘艳珍、孙静静参赛单位:山东大学控制学院指导教师:姚福安万鹏时间:2006年9月目录一、方案论证 (3)1、总体方案论证 (3)2、供电电源部分 (4)(1)方案一 (4)(2)、方案二 (4)(3)、方案三 (4)3、驱动电路部分 (5)(1)、方案一 (5)(2)、方案二 (6)(1)、方案一 (6)(2)、方案二 (7)6.1 控制电路 (7)6.2 声音装置 (8)6.3控制方式 (8)(1)、方案一 (8)(1)、方案二 (8)7、人机界面 (8)7.1 键盘接口 (8)7.2 无线遥控 (9)7.3 显示接口 (10)8、软件设计方案 (10)方案一:采用闭环控制 (10)方案二:采用开环控制 (10)2.1、系统的基本结构 (11)2.2系统硬件设计 (11)2.2.1系统电源电路 (12)2.2.2单片机最小系统板 (12)2.2.5大功率直流电压源 (13)2.3系统软件设计 (13)三、调试 (14)1、硬件调试 (14)2.软件调试 (16)四、指标测试 (17)1、测试仪器 (17)2、指标测试 (17)2.1 误差范围: (17)2.2负载改变时的性能测试: (18)2.3 误差分析: (19)五、结论 (19)六、结束语 (21)七、参考文献 (21)自动控制升降旗系统摘要:本设计采用步进电机实现高精度控制国旗的升降和国歌的演奏,系统以89S52单片机为控制核心,通过电流放大电路驱动电机,带动国旗升降,再通过旗杆上的传感器进行精确定位,实现一种宽范围、高精度、低振荡、带负载能力强的控制系统。
该系统可以利用键盘进行预置、调整高度和时间,并且可以实现无线遥控国旗的升降和升降半旗,且输出值能通过LCD液晶显示。
并且可通过I2C总线与PC单片机进行通讯,实现远程控制。
关键词:步进电机精确定位高精度远程控制Abstract:The design can realize precise control of the rising or descending of the national flag and the recital of the national anthem. The 89S52 role as the core control component in the system. The stepper motor which is drivered by the current amplifier circuit transmits the national flag from bottom to top.The flag can be accurately positioned by the sensor adhesived on the flagpole, forming a wide range,hign precision, low oscillation, good Load capacity system. We can preset or modify the height and time through the keyboard. And can also realize Wireless Remote Control of the rising ,descending of the flag. The output can be showed on the LED and LCD.This system can communicate with the SCM through I2C Bus, achieving remote control.Keywords: stepper motor accurate positioning high precision remote control一、方案论证1、总体方案论证基于设计要求,我们可以采用的控制方案有开环控制和闭环控制两种方式;可以采用的电机有普通电机和步进电机两种,而可采用的步进电机又有三相六拍和四相八拍两种;可以采用的单片机控制芯片主要有8位的89S52和凌阳芯片。
自动升降旗方案背景旗帜是一种重要的标识物,它代表了一个团体、组织或国家的身份和价值观。
在日常生活中,我们常见到的升降旗活动通常需要人工完成,这不仅费时费力,还可能出现人为因素导致的错误或不便。
为了解决这一问题,我们提出了自动升降旗方案,通过自动化技术实现旗帜的方便、准确和高效的升降。
方案概述自动升降旗方案基于电子控制系统和电动升降装置,通过预设的程序和指令实现旗帜的自动升降。
方案主要包括以下几个方面的内容:1.电动升降装置自动升降旗方案的核心是电动升降装置。
该装置由电动机、齿轮传动系统和支架组成。
电动机通过控制系统的指令提供动力,齿轮传动系统将动力转化为力和运动,支架承载旗帜并实现升降。
2.控制系统控制系统是自动升降旗方案的关键部分。
该系统可以基于嵌入式系统实现,具备计时、遥控和自动化控制等功能。
通过预设的程序和指令,控制系统可以精确地控制升降装置的运动和停止,并在需要时发出警报信号。
3.程序设计程序设计是自动升降旗方案的重要环节。
通过编写程序,可以实现控制系统与升降装置的有效交互。
程序应考虑到安全性、稳定性和可靠性,能够处理各种异常情况并及时做出响应。
4.安全保护措施为了确保自动升降旗方案的安全性和可靠性,需要采取一系列的安全保护措施。
例如,在升降装置的上方设置红外线传感器,能够检测到是否有物体阻挡,以避免撞击或夹伤事故发生。
此外,还可以设置急停装置和紧急报警装置,以应对紧急情况。
方案优势自动升降旗方案具有以下几个优势:1.高效性自动升降旗方案可以通过预设的程序实现升降旗的自动化,大大减少了人工操作的时间和工作量。
只需简单设置参数和指令,系统即可按照设定的时间和步骤自动完成升降旗的任务。
2.准确性自动升降旗方案通过电子控制系统实现旗帜的精确升降。
可以根据需要设置精确的升降时间和高度,确保旗帜的升降准确到位,避免人工操作可能存在的误差。
3.安全性自动升降旗方案采取了一系列的安全保护措施,如红外线传感器、急停装置和紧急报警装置等,确保系统的安全性和可靠性。
摘要自动控制升降旗在原来传统的手动控制的基础上进行革新的一种最新型的产物.随着可编程控制器在我国的发展,对升降旗的控制要求也越来越高,使得越来越多的控制部分需要可编程控制器来实现.本文结合任务设计书的要求,以自动控制为研究对象,采用了S7-300系列PLC作为自动控制的控制器.对自动控制升降旗系统的总体功能进行了分析,阐述了可编程控制器的组成和工作原理.提出了自动控制的硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案,并对控制方式进行了设计和程序的编程.本设计改善了升降旗的控制品质,并真正地达到了实时控制的要求.关键词:PLC 升降旗自动控制AbstractAutomatic control down the flag in the original traditional manual control innovation on the basis of a new type of product. With the development of PLC in China, to lift the flag of the control requirements have become more sophisticated , making more control of the programmable controller to realize some of the needs.In this paper, the design of the receipt of the task to automatically control for the study, using the S7-300 Series PLC controller for automatic control. In this paper, the design of the receipt of the task to automatically control for the study, using the S7-300 Series PLC controller for automatic control. The automatic control system of lifting the overall function of the flag were discussed, elaborated on the composition of the programmable controller and work. proposed automatic control of various components of hardware modules and the detailed design of hardware modules, and control procedures for the design and programming. This design improves the quality control of the flag down and really achieve the real-time control requirements Key word: PLC, lifting the flag, automatic control第一章绪论_______________________________________________________ 4自动控制系统的发展_____________________________________________________ 4我国自动控制系统的发展_______________________________________________________ 4自动控系统的应用_____________________________________________________________ 8 1.2 自动控制分类方法___________________________________________________ 81.开环控制系统______________________________________________________________ 9闭环控制系统_________________________________________________________________ 91.2.3 恒值控制系统___________________________________________________________ 9随动控制系统_________________________________________________________________ 9第二章方案确定___________________________________________________ 10主电路部分____________________________________________________________ 10控制电路部分__________________________________________________________ 10核心部分____________________________________________________________________ 10输入部分____________________________________________________________________ 10输出部分____________________________________________________________________ 10内部控制电路________________________________________________________________ 11显示电路部分__________________________________________________________ 11第三章 PLC控制系统总设计 _________________________________________ 12 3.1 PLC控制升降旗系统的设计___________________________________________ 12自动控制升降旗的运行示意图____________________________________________ 12自动控制升降旗的整体电路框图__________________________________________ 13自动控制升降旗的整体电路图____________________________________________ 14自动控制升降旗的运行过程______________________________________________ 15自动控制升降旗的PLC控制输入输出分配接线图____________________________ 16自动控制升降旗的PLC控制梯形图________________________________________ 17第四章电路的保护环节_____________________________________________ 17第五章电气元件的选择及参数计算___________________________________ 19第六章元件明细表_________________________________________________ 22总结_____________________________________________________________ 23致谢____________________________________________________________ 24附录一____________________________________________________________ 25附录二____________________________________________________________ 27附录三____________________________________________________________ 28参考文献__________________________________________________________ 29第一章绪论我国自动控制系统的发展自动控制技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术,对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目综合性技术,主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。
摘要随着科技的发展,许多设备都趋向自动化,而国旗升降也在向自动化方向发展。
为了实现这一功能,本系统采用STC89C52单片机作为主要控制单元,以步进电机作为升旗的动力,独立式键盘作为输入,通过LED显示器显示系统信息。
系统通过单片机的I/O口发出信号到步进电机控制器,进而控制电机的正转和反转。
通过滑轮传动装置完成升旗和降旗动作。
该系统可实现以下功能:按下上升按键后,国旗匀速上升,同时演奏国歌,在旗杆的最高端自动停止;按下下降按键后,国旗下降,降旗时不放国歌,在最低端不需要人为操作能够自动停止,从而使操作简单化。
旗帜的升降由电动机驱动,该系统的控制按键有上升键、下降键、复位键、停止键等。
升旗时间为43秒,同时旗从旗杆的最下端上升到顶端。
降旗不演奏国歌,同时,旗从旗杆的最上端下降到底端。
可以避免误动作,国旗在最高端时按上升键不起作用;在最低端时,按下降键不起作用。
关键词:STC89C52 ,步进电机,LEDIAbstractWith the development of science and technology,many equipment to be automated,and the national flag in the automatic and direction.In order to achieve this function,the system use the STC89C52 microcontroller as the main control unit,step motor hoist a flag as a dynamic,independent type keyboard as input,displaying system information by the LED.The system make the chip microcomputer of I/O mouthes’signal to the stepping motor controller,and then control motor are turning and reverse.the pulley transmission device to complete the flag-raising and the flag of surrender. The system can realize the following functions:Press the up button, the flag rise at a constant speed, and playing the national anthem,the flag can stop at the most high; Press the button down,the national flag down, when flag down,it is not put the national anthem. In the bottom,it can automatically stop,so that the operation is simplification.motor drives'function is the rise and fall of flag , this buttons is:the up button、the down button、the reset button、the stop button, etc.The flag raising time is 43 seconds, and at the same time,the flag rise to the top. When droping the flag it is not play the national anthem.the flag decline to the end.In order to avoid misoperation, the flag in the high doesn't work,when pressing button. and so does the flag of surrender.Key words: STC89C52,step motor,LED目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)1 引言 (1)1.1选题背景 (1)1.2自动控制升降旗系统国内外发展状况 (1)1.3选题的目的和意义 (2)2 升降旗控制的方案选择与论证 (3)2.1升降旗电机的选择与论证 (3)2.2电机驱动方案的选择与论证 (3)2.3语音部分方案的选择与论证 (4)2.4显示方案比较 (4)2.5键盘的比较与选择 (5)2.6总体电路框图设计 (5)3 系统各主要单元设计 (7)3.1单片机电路设计 (7)3.1.1 单片机发展概况及发展方向 (7)3.1.2 单片机的特点及应用 (8)3.1.3 单片机STC89C52特点及结构 (8)3.1.4 复位电路设计 (10)3.2步进电机电路设计 (11)3.2.1 步进电机的发展状况 (12)3.2.2 步进电机的特点 (12)3.2.3 步进电机的具体控制方法 (13)3.3步进电机驱动电路设计 (14)3.4显示电路设计 (17)3.4.1 数码管结构及代码显示 (17)3.4.2 数码管驱动电路 (19)3.5语音电路及继电器电路设计 (23)4 升降旗系统软件设计 (26)5 安装与调试 (32)结论 (35)参考文献 (36)致谢 (37)附录A 电路原理图1 (38)附录B 电路原理图2 (39)附录C 实物图 (40)附录D C语言程序代码 (41)附录E 材料清单 (45)1 引言单片机从出现以来,以其极高的性能价格比,受到人们的重视和关注,应用很广、发展很快。
单片机功能强、体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性好、灵活性好、开发较为容易。
由于具有很多优点,单片机的应用范围已十分广泛,小到生活用品,像信用卡,大到航天器,机器人。
可以说,在人们的生活生产中都离不开单片机。
1.1 选题背景在我国,单片机已广泛地应用在工业自动化控制、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面。
单片机的应用具有范围广的特点,对各个行业的技术改造和产品智能化的更新换代起着重要的推动作用。
在实时自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,它已成为传统工业技术改造和新产品更新换代的理想机种,具有广泛地的发展前景。
单片机技术的应用,使得许多领域的技术水平和自动化程度得以大大提高。
由于电子电源的集成化、模块化、智能化的发展,功率集成技术己模糊了整机与器件的界限。
单片电源和模块电源已取代了整机电源在一些技术中获得广泛应用,并且派生出新的供电体系—分布供电,使单一的集中供电体系走向多元化。
自单片机70年代问世以来得到蓬勃发展,目前升旗装置正日渐完善和发展。
首先自动控制升降旗集成越来越多的功能,结构更为合理,更美观,更实用,具有更加广阔的市场前景;其次变得更加微型化。
同时步进电机的出现,结合单片机的控制让升降旗的控制变得更加精确和方便。
1.2 自动控制升降旗系统国内外发展状况目前像有些学校、机关单位升旗大部分还停留在人工升旗的阶段,用最原始的办法人为地来一步步完成,在升旗的过程中不可避免的会出现升降国旗与国歌演奏时间不协调,为了解决这个难题,这就需要自动化的装置来完成这项工作,它把整个升降旗的过程作为一个可控的装置来运行,要求自动控制系统像神经系统一样,具备系统性、全面性、准确性。
国内相关技术的发展为自动化控制产业的升级提供了技术的支持。
所以研究与完善国旗升降系统很有必要。
对于国外单片机自动化控制技术的发展,使国旗升降更加平稳和精确。
自动控制升降旗系统主要用一个电机控制旗帜自动升降,所以系统的主要功能就是控制电机的运转,而国外步进电机最早是由英国人所开发的。
后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上,对于数字化的控制变得更为容易,后来发展到对步进电机的控制和驱动主要是采用专用芯片,结果大大缩小了驱动器的体积,明显提高了升旗装置的性能。
现在的装置则设计的的更为合理。
1.3 选题的目的和意义随着电子技术日益发展,自动控制升降旗系统也在向前发展,然而传统的国旗升降存在着国歌的播放与国旗上升步调不一致现象,易受环境因素影响等弊端。
为了解决国旗升降中的众多问题,提高升旗的质量和效率,可以使用自动控制升降系统来完成国旗的升、降控制,使升降旗速度与国歌演奏时间准确配合,从而避免了人为升降国旗与国歌演奏时间不协调而出现的尴尬场面发生,保证了国旗升、降仪式的顺利进行。
并且由于实际的需要,对它的精度和功能要求也越来越高,这样不仅可以规范升旗过程,使升旗更加方便更加实用,而且可以通过不同的设置满足不同的需求。
另外减少了人力资源的使用,大大减少资金的投入。
系统最主要的是控制电机的转动,目前应用最多的是步进电机。
由于步进电机系统控制精度高,控制形式较为简单,易于实现数字化控制等特点使得步进电机的应用范围非常广泛,成为目前不可缺少的电机组件。
通过单片机控制的步进电机使得设计更加简单。
在技术的不断进步下,越来越多的保护和监控系统的出现,以及安全可靠性的提高和对室外环境的适应范围扩大,使现代升降系统总的发展趋势从自动化变得更加智能化和柔韧灵活性。
让单片机用于升降系统中,使控制技术和单片机技术相结合,从而可实现机电一体化控制,提高升降系统的自动化程度及运行可靠性和稳定性。
2 升降旗控制的方案选择与论证根据设计的要求,系统有单片机电路、电机电路、电机驱动电路、显示电路、语音电路及继电器电路组成,有它们相互配合共同完成自动控制升降旗功能。
2.1 升降旗电机的选择与论证方案一:采用普通的直流电机。
普通直流电动机具有优良的启动特性和调速性能,调速平滑、方便,调整范围广,过载能力强,热动和制动转矩较大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速启动、制动和反转。
这也是交流电机无法取代的直流电动机的原因。
直流电机只要加上合适的电压就会转,因此在某些大型设备,比如轧钢机上都采用直流电动机拖动。
但它也存在着一个严重的问题, 就是换向困难,还会产生火花、寿命短、结构复杂、要经常维护、价格也贵,并且维护检修不方便,转的圈数难以精确控制。
方案二:采用步进电机,控制容易,成本低。
步进电机有一个显著特点是它具有快速的启停能力,如果所带负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值情况下,能够立即使步进电机启动或反转。
另一个特点就是它的控制精度高,正转反转控制灵活。