《基于步进电机的国旗自动升降系统》
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[摘 要]本文基于步进电机,设计一个自动控制升降国旗的单片机系统.本系统采用单片机STC89C52作为自动控制升降旗系统的检测和控制核心,采用由单片机控制的步进电机带动国旗升降,实现对国旗升降的自动控制.国旗的升降用的是精确控制的四相五线步进电机.基于这些完备而可靠的硬件设计,使用了一套完善的软件编程,实现了自动升降旗的基本功能.
[关键词]单片机；自动控制；步进电机；液晶显示；扬声器
中图分类号：TP273；TM383.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0153-01
一、引言
近些年来,电子技术[1]、计算机技术和网络技术高速发展,升降系统在更多方面得到应用.比如,将升降系统应用到国旗杆上,我们可以在平日里不进行礼仪观摩时.用升降系统来完成这项工作.在这里我们把单片机作为核心、万用板为载体、步进电机为驱动进行国旗升降的模拟.实现自动控制[2]、机电一体化,将微机、微电子和机械等技术结合促进升降工业乃至现代化科技的发展.我们这里便根据一个基于步进电机的国旗升降系统进行研究与设计.
二、系统设计
2.1 系统方框图
本系统以单片机最小系统为核心部分,分为6个模块,分别是电源、键盘、无线遥控、步进电机以及驱动、液晶显示、语音模块.每个模块都有独立的功能,其中独立键盘可以用无线遥控代替,可以忽略.
工作原理：5V电源模块进行全局供电,独立键盘以及无线遥控控制单片机进行相应的操作,单片机输出信号给ULN2003A驱动系统驱动步进电机进行相应的升降旗操作,输出给1602液晶进行实时显示,以及控制WT588D系列的语音模块进行相应歌曲的播放,其中语音模块连接PC端音频输出口,可以实时的从PC机上下载并录制歌曲.系统整体框图如图1所示：
2.2主芯片引脚及原理
2.2.1 STC89C52特点及结构
STC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K字节系统可编程Flash存储器.在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案.
其具有以下标准功能：8k字节Flash,512字节RAM,32 位I/O 口线,看门狗定时器,内置4KB·EEPROM,MAX810复位电路,3个16位定时器/计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构）,全双工串行口.另外 STC89C52 可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式.空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作.掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止.最高运作频率35MHz,6T/12T可选.STC89C52作为芯片的主控电路连接如图2所示：
2.3 程序语言
#include
#define uchar unsigned char //無符号字符型 宏定义变量范围0～255
#define uint unsigned int //无符号整型 宏定义变量范围0～65535 #include
unsigned char code zheng[4]等于{0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}；//正转表格
unsigned char code fan[4]等于{0xf7,0xfb,0xfd,0xfe}；//反转表格
uchar flag_start ； //启动标志位 1为起动步进电机 否则关闭电机
uchar flag_z_f； //正反标志位 0为顺时钟 1为逆时史上转
uchar flag_shudu 等于 1； //4种速度 0,1,2,3,
bit flag_1s； uint flag_value； uchar time；uchar gaodu；
sbit red 等于 P3^2； //升期 指示灯
sbit green 等于 P3^3； //旗停下指示灯
sbit yellow 等于 P3^4； //降旗 指示灯
sbit rs等于P1^4； //寄存器选择信号 H：数据寄存器 L：指令寄存器
sbit rw等于P1^5； //寄存器选择信号 H：数据寄存器 L：指令寄存器
sbit e 等于P1^6； //片选信号 下降沿触发
sbit wx0 等于 P2^5； sbit wx1 等于 P2^6； sbit wx2 等于 P2^7； uchar key_can_wx；
三、硬件组装并调试
单片机应用系统的硬件调试和软件调试是分不开的.许多硬件故障只有通过软、硬件联调才能发现,但是,一般是先排除系统中比较明显的硬件故障后才和软件一起联调.硬件的调试过程如下：
（1）检查焊点；
（2）检查有无硬件逻辑错误：主要排查错线、开路、短路、相位、时序的错误.尤其是短路故障；
（3）检查有无元器件错误；
（4）检测硬件可靠性；
（5）检查电源有无故障；
（6））经测试,可正常运行.
四、结论
本课题通过单片机技术,结合步进电机构建了一个国旗升降系统.系统可以实现自动控制升旗和降旗,升旗时播放国歌,在旗杆的最高端自动停止；降旗时,在最低端自动停止.与此同时国旗升降系统可以通过无线电信号利用遥控器控制,计算机进行信号数据处理,并且进行工作流程完善.
参考文献
[1]康华光.电子技术基础[M].北京：高教出版社,2006.
[2]胡寿松.自动控制原理[M].北京：科学出版社,2007.
[3]郁有文.传感器原理及工程应用[M].西安：西安电子科技大学出版社,2014.
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[5]赵月静,陈继荣.单片机原理及应用课程创新实践教学改革[J].实验技术与管理,2013,01.
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步进电机引用文献:
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[2] 步进电机论文范文 关于步进电机相关在职研究生论文范文2万字
[3] 步进电机和电路设计论文范文资料 关于步进电机和电路设计类专科毕业论文范文8000字
