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1、 自动控制升降旗系统设计报告F甲 05 11 青岛大学自动化工程学院 参赛学生： 指导教师： 摘要本系统采用凌阳公司的SPCE061A十六位单片机作为主控单元，步进电机作为运动驱动电路，4X4键盘和红外无线遥控器作为系统的输入,通过液晶显示器输出系统信息。本系统的工作过程首先在液晶显示器上显示操作的提示信息，通过有线或者红外无线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，具有无线遥控升降旗及停止功能，并用单片机的FLASH
2、存储器实现掉电保护。本系统可实现以下功能：1、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。升降旗的时间均为43S。2、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。3、能在指定位置停止，且停止后能继续通过按键控制国旗继续升或降。4、旗帜的高度及升降旗的时间可实时显示。能在指定位置停止。5、可由开关控制半旗状态，并有一发光二极管显示。升旗时，按上升键，奏国歌，国旗由最低端上升到最高端之后，国歌停奏，然后自动下降到2/3处停止。降旗时，按下降键，国旗先由2/3高度处上升到最高端，再自动从最高
3、端下降到最低端后自动停止。6、关断电源后再重新上电，旗帜所在的高度数据显示不变。7、升降旗的速度在30S-120S内可调，步进1S。8、具有无线遥控升、降旗及停止功能。关键词：SPCE061A 电机控制 红外遥控AbstractThis system uses SPCE061A single-chip as the main control unit. We use a step motor as the driving circuit.The 4x4keyboard and wireless infrared keyboard as the input.The LCD shows the i
4、nformation of the system。Firstly, it can rise or lower the national flag through wire or infrared wireless keyboard and showed the operations on the LCD, then the control unit deals with the data, and controlls the national flag by step motor.In the process,the LCD shows the time and the height of t
5、he national flag.The speed of riseing or lowering the national flag can be verified.The national flag can stop at the allocated position.The half mast can be controlled by a key.We can use wireless infrared keyboard to control.the system.The FLASH memory of the single-chip can protect the message of
6、 the unit.This system completes the following functions:1.When push the rising key,the national flag rises at a same speed.At the same time ,the system play the national song.It stopps automaticly when it arrives at the highest point.When push the lowing key,the national flag lowers at a same speed.
7、It stopped at the lowest point.The time is 43s.2.The system can avoid the wrong actions.The rising key is useless when the national flag in the highest point.The lowering key is useless when the national flag at thelowerest point.3.The height of the flag and the time can be showed in real time.4.The
8、 national flag can be stopped at the allocated position.And it can rise or lower by the key.5.The half mast is controlled by a key and can be showed by a LED.When push the rising key,the system play the national song.The national flag rises to the highest point,then lower to the 2/3point of the flag
9、pole.When push the lowering key,the national flag rises from the 2/3 point to the highest point,then lowers to the lowerest point.6.When turn off the power source,the information of the LCD is invariable.7.The time of rising or lowering the national flag is variable in 30s-120s stepped by 1s.8. Use
10、wireless infrared keyboard to control the rising or lowering the national flag.Keywords：SPCE061A, Motor Control，Wireless infrared keyboard一、方案比较及设计论证根据题目的基本要求，系统主要由3个模块构成：主控单元、电机驱动模块和键盘输入与液晶显示模块。1、主控单元的比较与论证：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。方案二：采用FPGA（现场可编辑门列阵）
11、作为系统控制器。FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，并且可利用EDA软件进行仿真和调试。FPGA采用并行工作方式，提高了系统的处理速度，常用于大规模实时性要求较高的系统。在本设计中，FPGA的高速处理能力得不到充分发挥。方案三：采用凌阳公司推出的SPCE061A单片机及其开发板-61板作为控制模块。SPCE061A的CPU时钟为0.32MHz49.152MHz，速度可以满足电机控制对实时性的要求；内置2K Words 的SRAM，为浮点运算提供了足够的数据存储器空间；具有7个触键唤醒中段和2个外部中断，可以满足本系统中键盘和传感器对外部中断的要求；外部可接S
12、PR4096实现存储空间的扩展，能播放较长时间的语音。SPCE061A可以通过在线调试器Probe和EZ_Probe实现在线程序下载和调试，极大地提高了开发效率。此外使用凌阳公司提供的音频函数库和SPCE061A丰富的时基中断可以方便地实现功能扩展。具有保密能力及WatchDog功能。鉴于SPCE061A的以上优点，采用方案三。2、电机的比较与论证：方案一：采用带旋转编码器控制直流电机，电机运转平稳，精度可以得到保证。但其驱动电路复杂，在短时间内难与实现。方案二：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
13、。所以，综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，我们选用步进电机。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：方案一：使用单电压驱动，电动机绕组在工作时，只采用一个电压电源对绕组供电。该方案的优点是电路结构简单。但限流电阻太大会使绕组供电电流减小，使电机的高频性能下降。若在电阻两端并联电容，可以改善高频特性，但又使低频特性变差。方案二：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
14、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。基于上述分析，我们选择方案二。4、键盘与液晶显示驱动方式的选择与论证：方案一：用8279芯片驱动按键电路以及数码管显示。它采用并行口通信，占用单片机I/O口较多，并且8279芯片的驱动数码电路都比较复杂而且体积大；如果采用总线驱动方式，直接利用两片74LS244将数据送到数码管显示，这样既降低成本，又减小体积。但该方案比较陈旧，不能实现图形化显示，不够直观。方案二：使用凌阳SPCE061A开发板直接驱动中文LCD液晶显示器和键盘,占用系统IO口教少，有效地节约系
15、统资源，使整个系统更加人性化。我们选择方案二实现该模块功能。选择44的普通键盘和无线红外键盘两种方式实现系统的按键输入，将无线红外键盘输入作为实现系统功能的扩展发挥。红外无线键盘使用的是万能遥控器，通过解码把无线信号送给CPU实现无线控制，使系统同时拥有有线和无线两套输入控制装置，增加了系统的可用性，同时也方便其开发成产品，为后续工作做好准备。二、系统理论分析与计算1、系统功能用键盘按键来控制国旗自动升降同时在升旗过程中同时播放国歌，通过对步进电机的精确控制实现国旗的指定运动；能避免误动作；可在指定位置自动停止；增设一个开关控制半旗状态，升旗时，按上升键奏国歌，国旗上升到最高端时国歌停奏然后自动下降到总高度的2/3处停止。降旗时按下降键国旗先由2/3处上升到最高端，再自动从最高端下降到底之后自动停止；利用红外无线遥控实现升降旗及停止功能；利用SPCE061A单片机内部FLASH Merory可实现掉电保护；升降旗的速度可调，调整范围是30120秒，步进一秒。2、总
