自动控制升降旗系统的设计论文

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。

自动控制升降旗系统设计方案分析摘要：本文主要针对自动控制升降旗系统的设计方案进行了分析和探讨。

首先介绍了自动控制升降旗系统的基本原理和作用，然后对系统的设计要求进行了详细的说明，并提出了相应的解决方案。

接着，分析了系统设计中的关键技术和难点，并提出了解决这些问题的方法和思路。

最后，给出了系统测试和优化的建议，以及未来的发展方向。

1.介绍自动控制升降旗系统是一种用于控制旗帜的升降的装置，可以实现对旗帜的自动升降。

该系统主要由传感器、控制器、电机和旗杆等组成。

其作用是提高升降旗的效率，减少人工操作，实现自动化。

2.设计要求在设计自动控制升降旗系统时，需考虑以下几个方面的要求：2.1 稳定性要求系统需要具备良好的稳定性，能够在各种环境条件下正常运行，以保证旗帜的合理升降。

2.2 快速度要求系统需要具备较快的升降速度，能够在短时间内完成旗帜的升降操作，提高效率。

2.3 灵活性要求系统需要具备较高的灵活性，能够根据不同的需求进行调整，满足不同场合下的升降旗要求。

2.4 安全性要求系统需要具备良好的安全性能，能够在升降旗过程中避免事故的发生，保证人员和设备的安全。

3.设计方案为了满足上述设计要求，我们提出了以下设计方案：3.1 传感器选择选用高精度的旗帜位置传感器，用于检测旗帜的升降位置，并将信号传输给控制器进行处理。

3.2 控制器设计设计一个高效可靠的控制器，用于接收传感器的信号，判断旗帜的位置，并控制电机的运行，实现旗帜的自动升降。

3.3 电机选型选用适合的电机，具有较高的转速和扭矩，以确保旗帜的快速升降。

3.4 旗杆设计设计合理的旗杆结构，确保旗帜的稳定升降，并考虑到安全因素，防止旗帜在风力较大时晃动或倒下。

4.关键技术和难点分析在自动控制升降旗系统的设计过程中，存在以下几个关键技术和难点：4.1 传感器信号处理传感器信号的准确处理是保证旗帜升降准确性的关键，需要设计合适的算法进行信号处理。

4.2 控制器的稳定性控制器的稳定性对系统的性能和安全性至关重要，需要选用高品质的元器件，并进行稳定性测试和优化。

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。

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 (22)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。

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。

目录前言 (1)1国旗升降系统的总体设计 (1)2电路器件选择 (2)2.1 AT89C51 (2)2.2 步进电机 (4)3国旗升降系统具体电路设计 (4)3.1主体电路设计 (4)3.2电源电路设计 (5)4电路的实际制作 (5)5程序设计 (5)5.1程序设计流程图 (5)5.2具体程序 (6)6电路及程序调试 (10)结束语 (10)参考文献 (10)英文翻译 (11)国旗升降系统的设计摘要：自动升降旗系统常常出现在政府部门、学校、广场和大型企业等庄严的场合。

本文以单片机AT89C51 为核心控制步进电机的运转，通过按键启动电机的正反转，从而实现自动升、降旗。

通过所设计程序的严格定时，使电机的运行时间与国歌演奏时间相等，从而避免了手动升旗与国歌演奏时间不协调出现的尴尬场面发生，保证了国旗升、降仪式的严肃性。

关键词：升降系统；单片机AT89C51；步进电机；电路驱动引言此设计采用单片机作为国旗升降控制系统的核心。

单片机具有较强而有效的控制功能：单片机采用面向控制的指令系统，实时控制功能特别强。

CPU 可以直接对I/O 口进行输入、输出操作及逻辑运算，并且具有很强的位处理功能，能有针对性解决由简单到复杂的各类控制任务。

可靠性强：单片机对信息传输及存储器和I/O 接口的访问，一般情况下是在单片机内部进行的，因此，不易受外界的影响。

所以单片机应用系统的可靠性比一般微机系统高的多。

[1]虽然单片机只是一个芯片，但无论从组成还是从逻辑功能上来看，都具有微机系统的含义。

由于单片机这种特殊的结构形式，使其具有很多显著的优点，单片机在各个领域内的应用都得到迅猛的发展。

随着微控制技术的不断完善和发展以及自动化程度的日益提高，单片机的应用正在导致传统的控制技术发生巨大变化，单片机的应用是对传统控制技术的一场革命。

[2]1国旗升降系统的总体设计本设计采用51 单片机AT89C51（晶振频率为12MHZ）对四相六线制步进电机进行控制。

一种自动控制升降旗帜系统的设计发布时间：2021-01-13T07:08:52.070Z 来源：《中国科技人才》2021年第1期作者：王先富黄杰毛帅茗高进李伟伟[导读] 自动控制升降旗系统的设计采用STM32单片机作为主控芯片，使用芯片来驱动步进电机工作和播放国歌，LED在按键输入时做出相应的状态指示。

配备可拆卸2000mAh锂电池为单片机、驱动电机等供电。

控制过程中，单片机采集音频信号的时间以及频段，通过L298N 驱动器驱动电机正转和反转控制旗帜升降。

宜宾学院智能制造学部四川宜宾 644000摘要：自动控制升降旗系统的设计采用STM32单片机作为主控芯片，使用芯片来驱动步进电机工作和播放国歌，LED在按键输入时做出相应的状态指示。

配备可拆卸2000mAh锂电池为单片机、驱动电机等供电。

控制过程中，单片机采集音频信号的时间以及频段，通过L298N驱动器驱动电机正转和反转控制旗帜升降。

关键词：自动控制升降旗；STM32单片机；L298N驱动电机1、背景目前国家大力发展高精尖技术，计算机行业随之发展，自动控制行业也迎来了高潮，如今计算机相关行业由于技术更新不断发展，产业链越来越完善，各大企业都在寻求高效优质低成本的生产方式[1]。

自动化控制技术在计算机技术与电子技术结合下不断更新换代，自动控制智能系统广泛应用于各个领域，如机器人、工业电子自动化设备、医疗、广告、舞台灯光、印刷、计算机外部应用等，因此对自动控制系统的研究具有重要的现实意义和实用意义。

同时，升旗代表一个组织或团体独立和尊严的重要标志旗帜作为代表团体的象征，就有重大的意义。

举行升降旗仪式是对每个公民进行爱国主义教育、国旗意识教育，团体意识教育的重要途径;是衡量一个公民是否心存国家观念，是否爱国的重要标志;同时在相当程度上也成为衡量国民素质的重要标准[2]。

因此举行升降旗仪式绝不是一种形式，而是一项十分庄重、严肃的活动。

五星红旗是中华人民共和国的标志和象征。

基于STCC单片机的国旗自动升降系统设计1.引言国旗作为一种象征国家主权和民族尊严的标志，经常在特殊场合、庆典活动中使用。

为了方便、准确地升降国旗，设计了一种基于STCC单片机的国旗自动升降系统。

本设计旨在通过电机控制和传感器检测，实现对国旗的自动升降功能。

本文将详细介绍该系统的整体设计和关键部分的实现。

2.系统设计2.1系统结构国旗自动升降系统主要由以下部分组成：电机驱动模块、传感器模块、控制模块和电源模块。

2.1.1电机驱动模块：电机驱动模块根据控制模块的指令，通过控制电机的正反转、定时转动等功能，实现对国旗的升降操作。

在设计中可以采用直流电机或步进电机作为驱动电机。

2.1.2传感器模块：传感器模块用于检测国旗的当前状态，包括升降位置和升降速度等。

常用的传感器有限位开关、光电开关、光电编码器等。

2.1.3控制模块：控制模块采用STCC单片机作为核心，根据传感器模块的反馈信号，控制电机的运行状态和转动角度。

同时，控制模块还与用户交互，接收用户输入的指令，如升降控制、速度调节等。

2.1.4电源模块：电源模块为系统提供所需的直流电源，包括电压稳定和过载保护等功能。

2.2关键部分设计2.2.1电机驱动设计：在电机驱动模块中，需要通过电机驱动器来控制电机的运动。

可以选择L298N模块作为电机驱动器，实现电机的正反转和速度调节功能。

为了保证电机运行的平稳性，可以通过PWM技术控制电机的转速。

2.2.2传感器选择和位置布置：根据实际情况选择合适的传感器，并合理布置在国旗自动升降系统的关键位置。

通过限位开关检测国旗的升降位置，通过光电开关或光电编码器检测国旗的升降速度。

2.2.3控制算法设计：控制算法主要包括运动控制和用户交互处理两部分。

在运动控制方面，可以通过PID控制算法控制电机的转动，实现对国旗升降位置的精确控制。

在用户交互方面，可以通过LCD显示屏和按键设计，接收和处理用户输入的指令。

3.系统实现在实现方面，可以按照以下步骤进行：3.1硬件搭建根据设计要求，搭建国旗自动升降系统的硬件结构，包括电机、传感器和控制模块等。

自动控制升降旗系统的设计摘要本设计是关于自动控制升降旗系统的设计。

本着实用、调整控制方便、功能完善等方面的原则，采用在线编程、功能强大的单片机——P89C51RC2HFA来控制步进电机，实现国旗的自动升降等功能。

在步进电机的驱动电路上直接选用了模块化的控制器，大大减轻了CPU的负担，也完全符合快速设计的原则。

本系统设计了实现精确定时的时钟电路和用于掉电保护的存储电路，同时还设计了功能齐全的键盘/显示电路和使国旗飘扬的鼓风电路以及遥控电路。

该系统具有以下特点：可按键、可遥控自动控制升旗和降旗，并在任意指定位置自动停止，升旗过程中能准确与国歌乐曲同步；实现半旗状态的功能；具有断电保护功能；升降速度可调功能；还具有无线遥控的作用等特点。

需要设定的升、降过程以及半旗状态是通过按键实现，并能显示上升或下降时间和旗帜所在高度。

本系统的创新点包括：防止升降旗过程中出现冒顶系统；国旗到达顶点时，旗面保持迎风飘扬而不缠杆。

在实现以上功能的过程中，升降旗时间在30～120秒内可调，通过改变步进电机的转动速度来改变旗帜上升或下降的速度，并通过LED显示上升或下降时间和旗帜所在高度。

旗帜达到顶端后，由鼓风机提供风源使旗帜始终处于飘扬的状态。

测试表明，该自动控制升降旗系统达到了题目所有的任务要求，同时在发挥部分的设计要求之上，我们还提出了具有特色的创新点。

在操作方便和误差较小的基础上，保证了系统完整协调地工作。

关键字：自动控制；断电保护；无线遥控；冒顶ABSTRACTThe design is based on the practical and convenient adjustment control, and so functional improvement, with the off online programming, the powerful MCU--P89C51RC2HFA to stepper motor control, to realize the automatic raising/lowering of the national flag. Stepper motor drive circuit is directly in the selection of a modular controller, thus reducing the burden on the CPU, but also with the rapid design principle. The system is designed to achieve precise timing and the clock circuit used for solving the memory circuit, but also designed a fully functional keyboard / display circuit, so that the national flag flying and remote control circuit blast.The system has the following features: a flag raising and lowering can be controlled by button or remote control, and can automatically stop at any designated location, the national anthem and flag-raising process can accurately music synchronization; Function of achieving the half-mast state; Have power outages protective function; Adjustable rate movements function; The role also has wireless remote control features. Set the ascending, descending process of the state andhalf-mast through the button, and it can show the time and tallness in rise or lowering.The innovation of the system include: preventing flag rising emerged in the course of rising; Flag arrived at the apex, to keep the flag fluttering in the wind rather than wrapped around poles. In the process of achieving the above functions, 30-120 seconds for the flag rising is adjustable, by changing the rotational speed of the step motor, the flag raising speed can be changed, and the time & tallness will be showed on the LED. After the flag reached the top, the wind provided by the blower will make the flag in fluttering stateThe test results show that the flag controlling system raising a topic all of the tasks and requirements, and some features are on top of the design requirements. We have initiated unique innovations.Based on less error and convenient operation, the system is ensured to work integrated and coordinate.Keyword: Automatic control；Wireless remote control；Power outages protective；Rising emerged目录摘要—————————————————————— 1 ABSTRACT ——————————————————— 2 目录—————————————————————— 41.设计总体要求—————————————————62.方案的比较与选择———————————————7 2.1单片机的选择—————————————————7 2.2电机的选择——————————————————14 2.3系统工作电源的制作——————————————16 2.4显示的选择——————————————————183.系统设计———————————————————20 3.1 系统框图——————————————————20 3.2系统硬件设计—————————————————213.3软件设计———————————————————294、系统原理与理论分析——————————————36 4.1单片机最小系统组成——————————————364.2控制原理———————————————————365、操作说明———————————————————41 5.1数码管显示说明————————————————41 5.2按键操作说明—————————————————425.3具体操作方法和实现的功能————————————436、系统调试与测试结果——————————————46 6.1系统分块调试—————————————————46 6.2测试结果———————————————————466.3误差分析———————————————————497、特色与创新——————————————————508、参考文献———————————————————519、致谢辞———————————————————52附录：部分芯片简介中英文对照——————————531.设计总体要求采用P89C51RC2HFA单片机、步进电机、WT2560语音芯片、时钟芯片X1226I、显示电路、遥控电路、按键等基本的部分组成的控制国旗升降系统。

自动控制升降旗系统设计报告参赛者：指导教师：院校：摘要：该系统采用宏晶的STC89C51RC 8 位单片机作为主控器，步进电机作为运动驱动电路，4X4 键盘作为系统的输入,通过LED显示器输出系统的各种信息（实时时钟、过期的高度、升旗的时间、模式）。

该系统的工作过程有键盘控制，通过键盘选择功能键和数字键输入单片机，系统发出信号到电机控制器控制步进电动机的动作，通过滑轮的传动完成升旗和降旗。

升降旗过程中能实时显示国旗的高度和时间，且升降旗的速度可调；国旗能在指定位置自动停止。

可由按键控制半旗状态，并用单片机内扩展的EXTRAM 实现掉电保护。

关键字：SH-2H042Mb 驱动器、自动升旗、EXTRAM、实时时钟。

一、方案比较及论证1、主控器型号的比较与论证：采用STC89C51 作为主控器，该单片机采用MCS-51 内核，3.8V—5.5V的工作电压，4K 的程序存储器，512B 的数据存储器，其中包括128B 的EXTRAM，0—80MHZ 的晶振频率，32 个可编程I/O，八个中断源，三个定时器，双数据指针，自带看门狗。

2、电机的比较与论证：采用步进电机。

步进电机是一种脉冲控制电机，它是一种能将脉冲信号转换为角位移的数模转换器，可广泛用于无需反馈控制但要求有精确位置的场合。

3、电动机驱动模块的比较与论证：根据题目的要求，选用两相步进电动机，步进电动机是纯粹的数字控制电动机，有很好的控制精度。

易于起停、正反转及变速。

电动机的驱动方法我们比较了以下两种方案：选用SH-2H042Mb 驱动器。

SH-2H042Mb 的细分数为2、5、10、20、40，可以通过拨码开关设置细分数。

当步进电机细分数达到32 以上时，基本就没有低频振动的问题了。

而且，该驱动器使用方便，可驱动所有42 型电机或者相电流在1.7A 以下的57 型电机。

4、键盘的选择与论证：采用4X4 键盘，电路如下图：该方案优点为扫描次数较少，缺点为占用较多的I/O 口，与上一个方案相反。

国旗升降自动控制系统毕业设计论文山东科技大学泰山科技学院毕业设计(论文)题目:国旗升降自动控制系统摘要本设计是关于自动控制升降旗系统的设计。

本着实用、调整控制方便、功能完善等方面的原则,采用在线编程、功能强大的单片机??P89C51RC2HFA来控制步进电机,实现国旗的自动升降等功能。

在步进电机的驱动电路上直接选用了模块化的控制器,大大减轻了CPU的负担,也完全符合快速设计的原则。

本系统设计了实现精确定时的时钟电路和用于掉电保护的存储电路,同时还设计了功能齐全的键盘/显示电路和使国旗飘扬的鼓风电路以及遥控电路。

该系统具有以下特点:可按键、可遥控自动控制升旗和降旗,并在任意指定位置自动停止,升旗过程中能准确与国歌乐曲同步;实现半旗状态的功能;具有断电保护功能;升降速度可调功能;还具有无线遥控的作用等特点。

需要设定的升、降过程以及半旗状态是通过按键实现,并能显示上升或下降时间和旗帜所在高度。

本系统的创新点包括:防止升降旗过程中出现冒顶系统;国旗到达顶点时,旗面保持迎风飘扬而不缠杆。

在实现以上功能的过程中,升降旗时间在30~120秒内可调,通过改变步进电机的转动速度来改变旗帜上升或下降的速度,并通过LED显示上升或下降时间和旗帜所在高度。

旗帜达到顶端后,由鼓风机提供风源使旗帜始终处于飘扬的状态。

测试表明,该自动控制升降旗系统达到了题目所有的任务要求,同时在发挥部分的设计要求之上,我们还提出了具有特色的创新点。

在操作方便和误差较小的基础上,保证了系统完整协调地工作。

关键字: 自动控制;断电保护;无线遥控;冒顶ABSTRACTThe design is?based on?the practical and convenient adjustment control, and so functional improvement, with the off online programming, the powerful MCU --P89C51RC2HFA to stepper motor control,?to?realize the automatic?raising/lowering of the national flag. Stepper motor drive circuit is directly in the selection of a modular controller, thus reducing the burden on the CPU, but also with the rapid design principle. The system is designed to achieve precise timing and the clock circuit used for solving the memory circuit, but also designed a fully functional keyboard / display circuit, so that the national flag flying and remote control circuit blastThe system has the following features:?a flag raising and lowering can be controlled by button or remote control, and can automatically stop at any designated location, the national anthem and flag-raising process can accurately music synchronization; Function of achieving the half-mast state; Have power outages protective function; Adjustable rate movementsfunction; The role also has wireless remote control features. Set the ascending, descending process of the state and half-mast through the button, and it can?show the?time and tallness in?rise or lowering The innovation of the system include: preventing flag rising emerged in the course of rising; Flag arrived at the apex, to keep the flag fluttering in the wind rather than wrapped around poles.?In the process of achieving the above functions, 30-120 seconds for the flag rising is adjustable, by changing the rotational speed of the step motor, the flag raising speed can be changed, and the time & tallness will be showed on the LED. After the flag reached the top, the wind provided by the blower will make the flag in fluttering state The test results show that the flag controlling system raising a topic all of the tasks and requirements, and some features are on top of the design requirementsWe have initiated unique innovations Based on?less error and?convenient?operation, the system?is ensured to work integrated and coordinate.Keyword: Automatic control; Wireless remote control; Power outages protective; Rising emerged目录1、绪论 12、设计总体要求 23、方案的比较与选择 33.1单片机的选择 33.2电机的选择83.3系统工作电源的制作103.4显示的选择124、系统设计134.1系统框图134.2系统硬件设计144.2.1 系统控制电路144.2.2复位电路和步进电机驱动: 15 4.2.3按键与显示电路: 164.2.4语音电路: 164.2.5无线遥控电路184.2.6定时电路的设计 184.2.7接近开关电路的设计204.3软件设计214.3.1主程序214.3.2升旗子程序214.3.3半旗状态子程序 224.3.4时间和高度调整子程序225、系统原理与理论分析295.1单片机最小系统组成295.2控制原理295.2.1步进电机驱动脉冲数的计算295.2.2国旗运动的控制 305.2.3掉电现场的保护 315.2.4无线遥控325.2.5端点保护控制335.2.6创新功能336、操作说明346.1数码管显示说明346.1.1 在国旗上升或下降过程中数码管的编号和功能如下 34 6.1.2 调键状态下编号和功能如下356.2按键操作说明366.3具体操作方法和实现的功能366.3.1升旗376.3.2 半旗376.3.3 国旗到达指定位置376.3.4 升国旗时间的调整386.3.5 开机时的上次运行状态的处理386.3.6 无线遥控386.3.7 抱闸386.3.8防冒顶397、系统调试与测试结果407.1系统分块调试407.2测试结果407.2.1升旗时间和位置测试407.2.2高度调整测试427.2.3时间调整测试427.3误差分析437.3.1滑轮的半径437.3.2软件计算中的误差437.3.3悬挂装置用线的形变437.3.4机械制作工艺上的其他部分448、特色与创新459、参考文献4610、致谢47附录:部分芯片中英文对照 481、绪论随着科学技术的日新月异,自动化技术已成为当代科技发展的潮流,遍及人类生活、生产等各领域。

自动控制升降旗系统本设计是利用德州仪器公司生产的功能强大的MSP系列单片MSP430F449单片机控制步进电机来实现国旗升降的自动控制系统，主要有控制电路、步进电机、lcd 显示屏、唯创知音语音模块。

该自动升降旗系统利用步进电机驱动，通过无线控制按键来控制旗帜的升、降。

并且通过单面机控制步进电机转换模块来转换控制步进角，来实现国旗上升或下降的不同速度，可由BCD拨码盘选取升旗模式，无线遥控升降旗及调速等功能。

1.系统设计目的1.1、在升旗模式下，显示屏显示升旗模式。

按上升键后，国旗匀速上升，同时演奏国歌，上升到最高端自动停止，国歌停奏。

按下降键后，国旗匀速下降，下降到最低端自动停止。

升降旗的时间均是43s。

1.2 、可以避免误动作，国旗无论是在最高端按上升键，在最低端按下降键，还是在升降过程中按上生活下降键，都不起作用。

避免了在升降旗过程中的误操作。

1.3、在升半旗模式下，显示屏显示升旗模式（半），同时一红色发光二极管发光显示。

按上升键后，国旗匀速上升，同时演奏国歌。

上升到最高端是国歌停奏，暂停3s，国旗自动下降到2/3处停止。

按下降键，国旗先由2/3处上升到最高端，再自动从最高端下降到最低端后自动停止。

1.4 、在高度升降模式下，可设定升高高度，按上升键升高到设定高度，按下降键可下降到最低端。

1.5、在调速升降旗模式下，升降旗的升降时间在30-120s内可调，步进一秒，匀速升降。

1.6 、在自由升降旗模式下，按住上升键国旗上升，按住下降键国旗下降，不按键是国旗停止。

1.7 、旗帜的高度和升降旗的模式可以在显示屏上显示。

具有无线遥控升降旗功能。

1.8 、断电保存功能，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。

并且接通电源之后在原来的模式下继续工作。

2.方案设计2.1 主控单元的比较与论证2.1.1 方案一：采用MCS-51系列单片机。

经典的MCS-51单片机功能和速度有限；而高档的MCS-51系衍生产品价格昂贵、冗余资源较多、使用范围较窄。

自动升国旗控制系统设计与实现摘要在电子技术快速发展的背景下，自动控制升降旗系统应运而生，该系统的应用有效的解决了传统升降方法的弊端，能够确保国旗移动步调与国歌演奏保持一致，同时也能排除环境等因素带来的不良影响。

自动控制升降旗系统不但可以有效地提升升旗效率，同时也能为国旗升降仪式的成功完成提供更大的保障。

在使用该系统的过程中，核心内容是对电机转动进行控制，如今步进电机的应用频率相对较高。

考虑到步进电机系统有较高的控制精度，控制方式相对简单，具有更高的数字化程度，所以应用范围也较大，如今在电机组件中发挥着无可取代的作用。

步进电机的控制是通过单片机实现的，因此电机的设计也较为简单。

随着技术的快速发展，现代升降系统也越来越智能，柔韧灵活性逐渐增大。

通过在设计升降系统的过程中使用单片机，能够更好地达到机电一体化控制的目标，切实的提升升降系统的稳定性，使系统具有更高的自动化水平。

关键词：自动升国旗系统；单片机；设计引言升国旗是一个国家主权的重要象征，同时也是国威和尊严的一种表现形式。

通过举办升旗仪式，不仅能够发挥一定的教育作用，同时也有助于增强公民的团体意识和爱过意识；是重要的衡量公民爱国爱党的重要标志；能够体现出公民的素质水平。

因此，不能以简单的方式对升旗仪式进行解读，这不仅仅是一种活动的表现形式，更是一种庄严的活动。

我国在举办升旗仪式的过程中，需要根据现有的《中华人民共和国国旗法》中的相关内容举行。

由于传统的国旗升降是通过手动或电机转动的方式来实现，其中存在多种弊端，例如无法有效的消除开关误差、无法确保国歌播放时间与升旗步调保持一致等。

除此之外，很容易出现操作失误等情况，进而导致陷入尴尬的局面，对升旗仪式的庄严性带来了一定的不良影响。

在科技水平快速提升的背景下，目前自动控制系统的应用范围越来越广，特别是在单片机的应用，为工业电子设备、机器人以及医疗设备的改进，带来了更多的福音。

单片机的优点主要包括体积小、灵活性高、质量轻、价格低廉、有较强的抗干扰能力等，因此目前也逐渐得到了广泛的应用。

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。