自动控制升降旗系统的设计.doc

自动控制升降旗系统的设计.doc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。同时,使用处理键盘响应、控制键盘驱动芯片、LED显示升降高度和CPLD国歌播放。下面是一个系统框图:为了实现升降高度自由控制的目的,本系统采用了步进电机。步进电机是机电控制中经常使用的一种执行部件,它能够将电脉冲转换为角位移,换句话说也就是:当步进电机驱动器接接收到一个脉冲信号时,驱动步进电机就会按设定的方向,转动一个相对固定的角度,也就是步进角。我们通过控制脉冲个数,就可以控制步进角,从而达到准确定位的目的;另外,通过控制脉冲的频率,可以控制步进电机转动的速度、加速度,从而达到调节速度的目的,如果使用软件控制,也很方便,控制方式也是多种多样的。电机控制模块电路如下图所示:显示模块需要显示旗帜所在高度和升降速度,我们可以选用最普通、价格也较为便宜的LED显示器。本系统采用了专用驱动芯片CD4511,来驱动数码管,实现静态显示。由于该驱动芯片具有锁存功能,所以单片机控制系统只需送出需要显示的数字的BCD码就可以实现显示,这样就极大地节省了系统资源,使系统能够最大限度的实时、准确地响应中断,同时精确控制电机转速。考虑系统设计所需要的成本和国歌演奏发生器所需要的资源情况,本系统选用了Altera公司的MAXⅡ系列CPLDEMP127T144C5芯片来实现播放国歌。芯片设计的关键,是要准确