简易国旗自动升降装置的设计与实现
自动控制升降旗系统设计报告简介

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。
自动控制升降旗系统设计

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

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

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。
升旗装置制作方法

升旗装置制作方法
升旗装置制作方法:
① 在设计阶段首先要确定使用场合是室内还是室外因为环境因素会影响到材料选择尺寸大小等因素;
② 选择合适材质作为旗杆主体如不锈钢铝合金竹子等每种材料都有其优缺点需根据预算美观性来权衡;
③ 根据预计悬挂旗帜尺寸重量计算所需旗杆长度直径确保其具有足够强度支撑起国旗迎风飘扬;
④ 在旗杆顶部安装滑轮或导轨系统用于牵引绳索通过此装置可以让旗帜顺利上下移动而不会卡住;
⑤ 制作一个稳固底座可以是混凝土浇筑也可以是钢结构焊接具体做法取决于现场条件及要求稳固性;
⑥ 在底座上预留固定孔用膨胀螺丝将旗杆牢牢固定住避免因风吹雨打导致松动甚至倒塌事故;
⑦ 准备一根足够长且强度高的绳索一端绑在旗杆顶部另一端则穿过滑轮后固定在地面操作手柄上;
⑧ 安装完成后尝试手动拉动绳索检查整个升降过程是否流畅无阻如有卡顿现象需及时排查原因;
⑨ 对于需要频繁升降旗帜场合建议加装电动马达配合遥控器实现一键操作省时省力提高工作效率;
⑩ 在重要节日或庆典活动前需提前检查装置完好性包括绳索磨损程度滑轮灵活度等防止关键时刻掉链子;
⑪ 定期对升旗装置进行维护保养如给金属部件上润滑油清除积累污垢检查连接处是否紧固等;
⑫ 最后提醒无论是手动还是自动装置操作时都应庄重严肃展现对国旗尊重与热爱之情;。
国旗升降自动控制系统

Protues电路设计与仿真结课论文姓名吕雪锋学号 5011212204学院信息工程学院专业计算机科学与技术班级计算机16-2班指导老师孟洪兵国旗升降自动控制系统目录设计任务........................................................2摘要.............................................................4第 1 节系统方案论证与比较..................................51.1 设计思路...............................................51.2 方案选择与论证.........................................51.2.1、电机的选择与论证.....................................51.2.2、电机驱动方案的选择与论证.............................51.2.3、显示部分方案的选择与论证.............................6第 2 节电路框图设计....................................... 82.1 总体框图设计..........................................82.2 整体程序流程图........................................9第 3 节系统的具体设计...............................103.1 系统的硬件设计........................................103.1.1、电机驱动模块.........................................103.1.2、键盘与显示模块.......................................113.2 系统的软件设计.......................................123.2.1、主体电路图.....................................12第 4 节结论.................................................13第 5 节心得.................................................14参考文献...........................................................14附录.........................................................15国旗升降系统控制设计报告设计任务设计一个国旗升降旗系统,该系统能够控制升旗和降旗,升旗时,在到固定时间时自动停止;降旗时,在到达固定时间自动停止。
自动国旗升降系统设计

摘要现代升降系统总的发展趋势是提高自动化,提高柔韧灵活性,技术含量和先进的程度不断提高。
将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。
本设计是由单片机(AT89S51)、步进电机、AV6532E-067语音芯片、按键等基本的部分组成的控制国旗升降的系统。
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。
本系统可以实现以下功能:1.可以通过手动按键来实现控制国旗的匀速升降。
2.可以按照要求上升或下降国旗,并可在任意位置停止。
3.国旗在上升过程中能准确与国歌乐曲同步。
4.能实现半旗的升降功能。
5.可以通过改变步进电机的转动速度来改变国旗上升或下降的速度。
本系统只是一个简单的国旗升降系统,它不是一个先进的系统,现在升降国旗已经实现完全自动化了,可以用微机来实现声光控一体化升降国旗了。
关键词:单片机;步进电机;升降系统ABSTRACTThe development current of the model raising and downing system is to improve automatization,productivity,and flexibility.Tts technique and predominance degree is heightening ing SCM in raising and downing system ,tying automotive technique in with SCM technique,thereby can realize meachanics and elec tronics are controlled together.The raising and downing system’sautomatic degree operational realiability and stability will improve distinctlyThe national movement control system is made up of SCM(AT89S51)、stepper moter、AV6532E-067voice chip、keyboards and other basic comments.With the stepper which is controlled by SCM,to driver the flag rising and lowing, thus to a chieve the flag automatic controlling.1.It can be manually operated.That is,though the buttons to control movements can be achieved.2.in accordance with the requirements of the user to the designated location and increase or decrease in any position to stop.3.The flag raises while the voice is running.4.Achive the half-mast to functional movments.5.By changing the rotational speeds of the stepper motor,the flag raising or downing speeds can be changedKey word :MCU; Stepper motor; Raising and downing system目录1绪论 (3)1.1升降系统的现状 (3)1.2 课题的提出及意义 (3)2系统的总体设计 (4)2.1单片机的简介 (5)2.1.1主要特性: (5)2.1.2.管脚说明: (5)2.1.3.振荡器特性: (6)2.1.4.芯片擦除: (6)2.2步进电机简介 (7)2.2.1步进电机的工作原理 (7)2.2.2步进电机的控制 (7)2.2.3步进电机的驱动方式 (7)2.3步进电机的单片机控制 (10)3系统硬件选择与设计 (10)3.1系统硬件的选择 (10)3.1.1 单片机的选择 (10)3.1.2 电机的选择 (11)3.1.3电机驱动的选择 (11)3.1.4显示的选择 (11)3.1.5无线控制模块的选择 (12)3.1.6语音芯片的选择 (12)4.系统的软件设计 (12)4.1设计系统数据库与数据表 (12)4.2国旗升降系统的 (14)4.3系统运行主程序 (14)5.总结 (17)结束语 (17)参考文献 (17)1绪论1.1升降系统的现状自控升降系统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。
简易国旗自动升降装置的设计与实现

三、实现方案
电机驱动模块 电机驱动模块主要完成对国旗升降的控制,为了保证控制的精度和误 差,可采用步进电机进行驱动。考虑到在升降国旗的过程中存在的各 种情况,要求电机驱动模块应具有脱机、使能、锁定等功能。同时考 虑到系统的抗干扰性能,接口需要考虑采用光电隔离等措施,并具有 过热自动保护等功能。
三、实现方案
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往届学生作品
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三、实现方案
系统可以分解为主控模块、电机驱动模块、语音模块、显示模块、键盘 检测模块等,其原理框图如图1所示
电机 驱动
语音 模块
存储 模块
主控 模块
显示 模块
复位 电路
键盘检 测模块
图1 系统结构
三、实现方案
主控模块
主控模块是本系统的核心模块,主要完成逻辑计算与任务调度等功能。主控模块应具 有如下接口: •与电机驱动模块的接口:一般采用脉冲信号进行驱动,因此采用I/O口进行接口,有 共阳极和共阴极两种方式; •与显示模块的接口:可采用并行8路数据或串行通信方式进行接口; •与键盘检测模块的接口:采用I/O方式进行接口,可采用高电平有效或低电平有效; •与存储模块的接口:一般采用I2C接口,主控模块的I/O端口可模拟该通信协议; •与语音模块的接口:与语音模块接口只是给一个起、停的信号,因此采用I/O方式进 行接口。
显示模块 显示模块可采用液晶屏幕进行显示,主要完成对国旗高度的实时显示、国歌 的计时、国旗速度的显示等功能。 键盘检测模块 人机接口采用键盘输入方式,可选用独立按键或者矩阵键盘,可实现国旗的 上升和下降、国旗速度的调整、国旗位置的控制等功能。 存储模块 存储模块用于记录国旗的高度数据,当系统重新上电后,可显示国旗的原来 的高度数据,因此存储模块需要具有掉电保护功能。 语音模块 语音模块用于在升国旗的同时播放国歌,考虑到国歌播放的连续性,可选用 独立的语音芯片或者单独的单片机进行控制。
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本实验以单片机控制系统为点,逐 步扩大知识覆盖面,综合模拟电路、 数字电路等相关知识,同时学生须 自主学习实验中涉及的其他知识点 电路仿真、PCB制板以及专业知识点 电机等。
所学课程知识的融合
跨课程知识点的融合
Hale Waihona Puke 已学与拓展知识的融合
实验与工程实践的融合
二、教学目的
1.案例由点到面: 扩大知识覆盖面,涵盖已学知识 自主学习拓展知识 提前进入专业知识
科技开放与实践创新项目
简易国旗自动升降装置的设计与实现
兰州交通大学 国家级电工电子实验教学示范中心
1
项目构思 教学目的 实现方案 教学模式 考核评价
2
一、 项目构思
实验课程名称:综合扩展实验 实验案例名称:简易国旗自动升降装置设计与实现 实验学时安排:课外开放实验 参与学生:自动化、自动控制、电气专业(二年级下、三年级)
录测试结果; 8. 考察理论值与实测值的误差,思考误差产生的原因; 9. 撰写设计报告,阐明电路设计、结果分析等; 10.展示作品,并通过分组演讲、答辩,学习交流不同解决方案的优缺点。
一、项目构思
三、相关知识及背景
模拟电路知识 电路基础知识
控制系统
数字电路知识
电机及相关知 识
编程能力
电路仿真软件
PCB制板及相关知 识
三、实现方案
系统可以分解为主控模块、电机驱动模块、语音模块、显示模块、键盘 检测模块等,其原理框图如图1所示
电机 驱动
语音 模块
存储 模块
主控 模块
显示 模块
复位 电路
键盘检 测模块
图1 系统结构
三、实现方案
主控模块
主控模块是本系统的核心模块,主要完成逻辑计算与任务调度等功能。主控模块应具 有如下接口: •与电机驱动模块的接口:一般采用脉冲信号进行驱动,因此采用I/O口进行接口,有 共阳极和共阴极两种方式; •与显示模块的接口:可采用并行8路数据或串行通信方式进行接口; •与键盘检测模块的接口:采用I/O方式进行接口,可采用高电平有效或低电平有效; •与存储模块的接口:一般采用I2C接口,主控模块的I/O端口可模拟该通信协议; •与语音模块的接口:与语音模块接口只是给一个起、停的信号,因此采用I/O方式进 行接口。
一、案例构思
二、实验过程及要求
1. 尽可能地查找满足实验要求的单片机、电机及驱动、显示器、存储器以及 其他相关元器件,学习并了解不同器件的参数指标,比较分析选择最优; 2. 掌握单片机工作原理及实际编程应用; 3. 掌握电机及驱动工作原理及实际应用; 4. 掌握存储器电路、总线的设计方法; 5. 掌握显示器、键盘的设计方法; 6. 设计硬件电路并优化、仿真,记录仿真结果; 7. 制作硬件电路,软硬件联调并测试,优化系统参数,设计合理测试表格,记
2.案例采用: 先“模块化”再“搭积木”的设计 方法,结合仿真软件,完成实际作品, 使学生熟悉完整的工程实践过程
综合考察学生对单片机、模拟电路、数字电路相关知识的掌握,引导 学生夯实基础的同时拓展知识视野,设计不同的解决方案及根据工程 需求比较选择技术方案;引导学生根据需要设计电路、选择元器件构建 测试环境与条件,并通过测试与分析对项目做出技术评价;鼓励拔尖 学生自主学习,拓宽知识面。
显示模块 显示模块可采用液晶屏幕进行显示,主要完成对国旗高度的实时显示、国歌 的计时、国旗速度的显示等功能。 键盘检测模块 人机接口采用键盘输入方式,可选用独立按键或者矩阵键盘,可实现国旗的 上升和下降、国旗速度的调整、国旗位置的控制等功能。 存储模块 存储模块用于记录国旗的高度数据,当系统重新上电后,可显示国旗的原来 的高度数据,因此存储模块需要具有掉电保护功能。 语音模块 语音模块用于在升国旗的同时播放国歌,考虑到国歌播放的连续性,可选用 独立的语音芯片或者单独的单片机进行控制。
实现方案强调多样性,突出最优方案
电机
步进电机 直流电机 减速电机 伺服电机
驱动模块
L298N主控芯片 驱动电路
L293D主控芯片 驱动电路
TB6560AHQ主控 芯片驱动电路
语音模块
采用单片机控制蜂鸣器电路 采用语音编解码芯片电路
采用ISD1730高音质语音录放电路 采用LMD系列语音模块电路
存储模块
Flash存储芯片
SD存储卡 外部存储芯片(AT24C02等)
信号处理 模块
MCU 处理
器
CPLD/ FPGA
PLC
图2 实现方式的多样性
显示模块
LED数码管 LCD显示器
LED灯柱 点阵LCD
键盘检测模块
自复式按钮 拨码开关
三、实现方案
电机驱动模块 电机驱动模块主要完成对国旗升降的控制,为了保证控制的精度和误 差,可采用步进电机进行驱动。考虑到在升降国旗的过程中存在的各 种情况,要求电机驱动模块应具有脱机、使能、锁定等功能。同时考 虑到系统的抗干扰性能,接口需要考虑采用光电隔离等措施,并具有 过热自动保护等功能。
三、实现方案
一、项目构思
一、实验内容与任务: 根据所学知识,设计并制作一个自动控制的升降国旗装置,升旗时在
旗杆顶端停止,降旗时在低端停止。
扩展要求: 1.重新合上电源后,旗帜显示高度数据不变; 2.要求升降旗的速度可调整,调整范围5.37-21.50秒(除43秒外,其他 时间可与国歌不同步); 3.在最高升降速度下(以自选电机参数定),能在指定位置自动停止, 定位误差不大于2厘米
旗杆顶端停止,降旗时在低端停止。
基本要求: 1.按下上升键后,旗帜匀速上升,同时流畅播放歌曲,上升到顶端时自动 停止,歌曲停奏,按下下降键后,旗帜匀速下降,不播放歌曲,下降到低端 时自动停止; 2.旗帜在最高端,上升键不起作用;旗帜在最低端,下降键不起作用; 3.升降旗时间均为43秒,与国歌演奏时间相等; 4.即时显示旗帜所在高度,以厘米为单位,误差不大于2厘米。
定
三个统一
实验教学与理论教学相统一
位 实践训练与工程技能相统一
素质拓展与能力培养相统一
三个转变 辅导式实验启发式实验 面向实验结果面向实验过程 单一实验模式多元实验模式
项目设计目的: 1.锻炼学生综合运用知识 2.提前接触工程应用实际 3.开展自主探索研究
兴趣 难易适中
一、项目构思
一、实验内容与任务: 根据所学知识,设计并制作一个自动控制的升降国旗装置,升旗时在