自动控制升降旗系统的设计
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论文
3.1
传统的单片机学习硬件方案是"编程器+开发系统+仿真器"，由于这些设备相互之间各自独立，在做毕业设计时，需要反复不停地拔插电缆、芯片、电源等，其繁琐的连线和复杂的操作，极大的降低了毕业设计的效率，如稍有不慎就有可能造成器件和设备的损坏，会带来不必要的麻烦或损失。而且备齐这些设备往往需要一笔昂贵的费用。
凌阳科技的μ'nSP系列 16 位单片机主要产品有：带语音功能的 SPCE 通用单片机系列，工业控制级控制型的SPMC通用单片机系列，应用于视频游戏类产品的SPG系列单片机，带有LCD显示驱动的SPL16系列单片机、专用于通讯产品的SPT系列单片机，应用于高档电子乐器、和弦发声的SPF系列单片机等等。凌阳科技新近又推出了以μ'nSP为内核的SPMC75F系列单片机，用于变频马达驱动控制，广泛应用于变频家电、工业变频器、工业控制等领域。
凌阳科技的 16位单片机的CPU内核采用凌阳自主知识产权的μ'nSP（Microcontroller and Signal Processor）16位微处理器（以下简称μ'nSP）。而围绕μ'nSP所形成的16位μ'nSP系列单片机采用的是模块化集成结构，以μ'nSP内核为中心，集成不同规模的ROM、RAM和功能丰富的各种外设接口部件，将单片机应用引领到SOC（System on Chip）领域。
综上所述，本次毕业设计采用方案二。
2.2
电机在本系统中是国旗升降的主要控制部件，它为系统提供动力支持。从以下几个方面阐述本系统的方案。
方案一：采用直流电机控制升降旗运动，直流电机力量大，能获得较大的启动转矩，相应快，但控制复杂，不能自锁。
方案二：采用步进电机控制升降旗运动，步进电机是一种作为控制用的特种电机, 它的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的, 其特点是没有积累误差(精度为100%), 所以广泛应用于各种开环控制。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动, 这种装置就是步进电机驱动器, 它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移, 或者说: 控制系统每发一个脉冲信号, 通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。所以，控制步进脉冲信号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位目的。
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。
国旗自动升降系统
目 录设计任务设计一个国旗自动升降系统。
该系统为半自动式：按下上升键国旗上升；按下下降键国旗下降。
升旗时，在旗杆的最顶部可以手动停止，在旗杆的最下部手动停止。
基本功能1. 按下上升键后，国旗匀速上升，同时流畅的演奏国歌，上升到最高端时，国旗手动停止，国歌停奏；按下下降键后，国旗匀速下降，降旗时不播放国歌，下降到最底端时自动停止。
2. 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。
3. 升降旗的时间均为43秒，与国歌的演奏时间相等。
具体设计1.设计思路：题目要求设计一自动控制升降旗系统，该系统能自动升降旗，升降旗的时间在43秒左右，并且在升旗时能够与电机配合，做到升旗与音乐的同步。
2.功能框图设计：3.电路图及相关图：键盘模板:同步同步同步 电机转动 国歌播放与否位置检测国旗的升降发光二极管1 2位置检测开关上升按键下降按键电路图：成型图：4.详细制作步骤：○1对国旗的上下连接处做特殊处理，使得能形成电路图中的功效。
○2当电路图一中的位置检测开关闭合式，会出现三种情况：一是上升按键对应的发光二极管会亮；二是下降按键对应的发光二极管会发亮；三是两个二极管都不亮。
分别说明了国旗的位置，即在顶端、下端、中间。
这时，就可以按自己的需求进行升降旗。
○3当按下上升键时，电动机会带动国旗上升，同时国歌响起，直到顶端，这时发光二极管就会亮起，国歌停止，提醒你国旗已到达顶端，应该关闭电源。
当按下下降键时，电动机会带动国旗下降，直到底端，这时发光二极管就会亮起，提醒你国旗已到达底端，应该关闭电源。
○4若对于不同长度的旗杆，可遵循这一公式：R=（ER1L）/Tk – r – R1其中：R为滑动电阻器的电阻，R1为电机的电阻，r为直流电源的内阻，L为旗杆的长度，T为国歌时间，E为电源电动势。
所以，根据旗杆长度调节滑动变阻器的电阻就可以使该国旗自动升降系统适应不同旗杆长度的要求了。
5.产品检验：为了使产品的功能更好，应做一些检验试验，即对产品的时间进行校对。
自动控制升降旗系统的设计
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。
国旗升降系统的设计(可编辑修改word版)
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。
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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MAX Ⅱ系列CPLD EMP127T144C5芯片来实现播放国歌。
芯片设计的关键，是要准确地产生各个音符所对应的频率信号，并能够根据乐曲的要求按节拍输出。
为了降低系统的复杂性，该设计根据“可变模值计算器”的原理，按照乐曲的要求，定时改变计时器的预置数，便可以产生乐曲所需要的频率信号。
三、软件系统的设计
软件系统的设计主要是通过完成对单片机的编程，控制它的中断功能，完成对电机的控制与键盘的响应，从而实现升降旗的设置与控制。
其中，主程序用来完成初始化各种中断，然后读出旗帜的上升状态并显示，继而进入循环等待中断响应，中断程序完成键盘和电机控制。
其中，键盘中断程序用于实现键盘查询和各种键盘值的处理，利用定时中断程序实现电机转动的控制，程序流程图如下图4所示：主程序还有一项任务，就是计时。
如果5分钟没有人操作键盘时，主程序就会让处理器处于休眠状态，这样可以减小功耗，节约很多电资源，而只有当键盘有中断时，主程序又会将处理器唤醒。
图4
近年来，升旗仪式已成为各种运动会以及大型会议必不可少的一个环节，本文设计的升降旗系统功能强大，适应能力强，应用前景广泛。
参考文献：
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[3]李海真，孙运强，王晨光. 键盘显示控制芯片ZLG7289A在仪器仪表中的应用[ J]. 国外电子测量技术，2008，27（2）：58-60.。