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1、自动控制升降旗系统的设计沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）摘 要本文设计了一个升降旗自动控制系统，可自动完成升降旗过程，能避免人为升降国旗与国歌演奏时间不协调的问题。系统有上升键和下降键，在按下上升键时，国旗匀速上升，同时自动演奏国歌，当上升到最高端时自动停止，国歌停奏；按下下降键时，国旗匀速下降，降到最低端时自动停止，下降过程中不演奏国歌。系统采用凌阳公司的61板作为主控单元，以SPGT62C19B电机模组作为运动驱动电路，控制电机转动，再通过滑轮的传动完成升旗和降旗。在升降旗的过程中LED显示器实时显示出国旗所在的高度及所用时长。该系统简单实用，可扩展性较强，稍有改动即可实现半旗
2、和不同国家升旗的功能。关键词：61板；自动控制；升降旗AbstractThis paper illustrates the design of a automatic ascend or fall nation flag system, it can ascend or fall nation flag of the automatic system, while it can avoid the coordinate of human attempt or effort nation flag and play nation anthem. The system has the keys o
3、f ascend and fall. To press the key of ascend, flag ascends with well-distributed and play nation anthem. When nation flag go up the highest, the step motor will stop turn. To press the key of fall, flag falls with well-distributed . When nation flag fall down the lowest, the step motor will stop tu
4、rn. In the process of fall down, wont play nation anthem.This system uses SPCE061A（abbreviation“61board” ）of Sunplus single-chip as the main control unit. And use SPGT62C19B Dual Full-Bridge Motor Drive as the driving circuit，which control turn of step motor and use the pulley to drive the national
5、flag to rise or lower . In the process, the LED shows the time and the height of the national flag. The system is simple and practical, the extend markup very robust , it can accomplish half-mast and rise flag of different country if this system will little change.Key words: 61board;Automatical;rais
6、e and up the flag目 录第1章 绪论11.1立题的意义11.2课题研究任务及目标21.3课题主要内容2第2章 自动控制升降旗系统的方案论证42.1单片机的选择及论证42.2电机的选择及论证42.2显示的选择及论证5第3章 自动控制升降旗系统的硬件设计63.1凌阳SPCE061A单片机简介63.2步进电机驱动的设计103.2.1电机模组SPGT62C19B简介103.2.2步进电机驱动电路的设计143.2.3步进电机驱动的脉冲数的计算163.3显示电路的设计183.4按键电路的设计18第4章 自动控制升降旗系统的软件设计204.1自动控制升降旗系统的软件设计方案204.2计时子程
7、序的设计214.4显示子程序的设计224.5语音子程序的设计23第5章 系统调试与结果分析255.1系统的硬件调试255.2系统的软件调试255.3调试结果及分析27结论与创新29致 谢30参考文献31附录 自动控制升降旗系统程序清单32附录 自动控制升降旗系统元器件清单65IV沈阳航空工业学院毕业设计（论文）-I-沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）第1章 绪论1.1立题的意义自动升、降旗系统适应领域广泛，在许多政府部门、学校、广场和大型企业随处可见到国旗的飘扬，随着信息时代的飞速发展，人们物质生活逐步提高，特别是伴随着自动控制和单片机测控技术发展，可以使用自动控制系统来完成国旗的升
8、、降控制、使升、降旗速度与国歌演奏时间准确配合，从而避免了人为升，降国旗与国歌演奏时间不协调而出现的尴尬场面发生，保证了国旗升、降仪式的严肃性。凌阳科技 (Sunplus Technology Co., Ltd.)是全球知名的芯片设计公司，致力于开发高品质的集成电路芯片。凌阳科技运用多媒体影音、单片微处理器、数字信号处理器(DSP)等核心技术，发展出多样化的产品线，包括液晶IC、微控器IC、多媒体IC、语音、音乐IC及各式ASIC，并逐年扩增中。 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nSP（Microcontroller and Signal Processor）16位微
9、处理器（以下简称nSP）。而围绕nSP所形成的16位nSP系列单片机采用的是模块化集成结构，以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。 凌阳科技的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nSP为内核的SPMC75F系列单片机，用于
10、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。 单片机的应用领域越来越广泛，无论是在生活、生产上，单片机无处不在。凌阳SPCE061A单片机作为一款语音功能卓越16位单片机受到越来越多业内人士的青睐，因此顺应单片机发展的要求，学习凌阳单片机的软件设计是我们学习的需求，也是适应社会智能化、自动化的趋势。1.2课题研究任务及目标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, SPCE061A自带键盘作为系统的输入,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，通过键盘输入单片机，系统发出信号到电机控制
11、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，且升降旗均为匀速运动；国旗能在指定位置自动停止。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。国歌播放时间位43S；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) 旗帜的位置及升降旗的时间可实时显示。4) 关断电源后再重新上电，旗帜所在的高度数据显示不变。1.3课题主要内容本文主要介绍了自动控制升降旗系统的软硬件设计及实现方法，相应的电
12、路原理、以及各元器件性能型号的选择，内容主要分为三部分：第一部分是硬件和软件的设计，包括硬件电路方案的设计、元器件的选择等，具体的硬件电路包括步进电机驱动电路，SPCE061A单片机的最小系统电路。软件设计采用模块化的设计，具体的模块包括系统主程序，升降旗子程序，时间、位置显示子程序等，绘制软件流程图后，用C语言和汇编语言混编的形式编程。第二部分是软、硬件仿真，程序采用C语言和汇编语言混合编写，通过61板自带的编译软件进行编译调试，硬件电路用IDE软件绘制。程序调好后，利用软件生成61单片机能识别的后缀为“.s37”的机器码文件，然后把程序下载到凌阳SPCE061A sunplus软件运行环境
13、下，运行程序和IDE环境下的电路来实现设计要求的各功能。 第三部分是搭接61板和SPGT62C19B电机模组的各个模块，用61板自带仿真器调试，上电后一切运行正常，系统实现预期的目标。第2章 自动控制升降旗系统的方案论证2.1单片机的选择及论证单片机（即CPU）是本系统的工作核心，它的选择不仅关系到系统的工作效率，同时也为系统的工作提供可靠的保障，因此CPU的选择是系统的关键所在。方案一：采用AT89C51单片机实现，单片机软件编程自由度大，可用编程实现各种控制算法和逻辑控制。但是AT89C51需外接模数转换器来满足数据采样，硬件电路相对复杂。另外，增强型单片机在线操作不易掌握，需要用仿真器来
14、实现软硬件调试，较为繁琐。方案二：采用凌阳公司推出的SPCE061A语音单片机及其开发板-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个触键唤醒中断和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；凌阳自带的三种格式的音乐播放格式能播放不同质量，长度的音乐。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
15、方便地实现功能扩展。具有保密能力WatchDog功能。凌阳61单片机耗电少，可以满足很多手提设备、掌上设备低能耗的需求，低能耗也是电子技术一直在追求的一个目标。可方便的用来实现声音录制、播放、Midi音乐合成和语音识别，相比别的单片机比较有特色。可方便的完成一系列乘加的运数，实现一些数据处理比较容易，别的单片机一般都不具备这种功能。芯片里具备在线仿真调试电路，使调试和程序下载更加方便，也把仿真器和烧录器的成本给节省下来了。综上所述，本次毕业设计采用方案二。2.2电机的选择及论证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
