自动控制升降旗系统的设计毕业论文(编辑修改稿)

自动控制升降旗系统的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 步进电机主要由以下特性： (1)步进电机必须加驱动才可以运转， 驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止， 如果加入适当的脉冲信号， 就会 以一定的角度（称为步角）转动。 转动的速度和脉冲的频率成正比。 (2)黑金刚配套的是 28BYJ48 5V 驱动的 4 相 5线的步进电机而且是减速步进电机，减速比为 1：64，步进角为。 如果需要转动 1 圈，那么需要 360/*64=4096 个脉冲信号。 (3)步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。 (4)改变脉冲的顺序， 可以方便的改变转动的方向。 步进电机 28BYJ48型四相八拍电机，电压为 DC5V— DC12V，步距角度为 ,减速比是 1： 列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。 每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。 当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。 四相步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单（单相绕组通电）四拍（ ABCDA。 ），双（双相绕组通电）四拍（ ABBCCDDAAB。 ），八拍（ AABBBCCCDDDAA。 ） 该步进电机有 5 色外接引线，分别是红、橙、黄、粉、蓝。 红线接 +5V 电源，橙、黄、粉 、蓝四线为输入口。 由于单片机接口的信号不够大，需要通过 ULN2020 芯片放大后才能连接到电机的接口。 电机四 色线的 电平 输出 变化 如 表。 表 电机四色线的电平变化图 步序 橙 黄 粉 蓝 十六进制（ P2口） 1 1 0 0 0 0x08 2 1 1 0 0 0x0c 3 0 1 0 0 0x04 4 0 1 1 0 0x06 5 0 0 1 0 0x02 6 0 0 1 1 0x03 7 0 0 0 1 0x01 8 1 0 0 1 0x09 陕西理工学院毕业设计 第 9 页 共 54 页 ULN2020芯片 ULN2020 芯片 美国 Texas Instruments 公司和 Sprague 公司开发的高压大电流达林顿晶体管阵列 产品。 功率驱动电路是功率电子设备输出电路的一个重要作组成部分 ，这种电路大多要求具有大电流输出能力，以便于驱动各种类型的负载。 ULN2020 驱动芯片的输入回路电阻 ，适用电压是5V的 TTL电平，驱动灌输电流是 500mA。 1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 CC O M 图 ULN2020 芯片内部连接图 ULN2020A由 7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络 构成 ,具有同时驱动 7组负载的能力 ,为单片双极型大功率高速集成电路。 该芯片的内部电路连接图如图 示 .芯片因为具有电流增益高，带负载能力强，温度范围广，工作电压高等特点，广泛应用于伺服电机，步进电机，电磁阀和可控照明灯等领域。 所以，根据 ULN2020 和步进电机 28BYJ48 工作原理，采用单片机的 、 、 、 四个口作为电机的驱动控制口，分别连接 ULN2020芯片的管脚 4。 经过芯片的处理放大，经管脚 1 1 1 16输出加到电机的橙、黄、粉、蓝四色线上，得到的电机驱 动模块的设计如图。 P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 71 B11 C1 62 B22 C1 53 B33 C1 44 B44 C1 35 B55 C1 26 B66 C1 17 B77 C1 0C O M9U 1ULN2003AM 1M O T O R B L D C M+ 5 V+ 5 V 图 步进电机驱动设计图 驱动电机的具体的功能设计是与开关实现的，在 P3 口设置三个开关 K1， k2, 控制电机与语音播放的开始，电机开始设置默认为电机的正传， k1接通电机正转，同时国歌开始播放，当上升到最大值时，电机停止转动，国歌结束。 当小旗下降时，打开 k2,关闭 k1,电机实现反转，小旗下降，打开开关 k3,电机迅速停止，实现小旗停止功能。 陕西理工学院毕业设计 第 10 页 共 54 页 语音模块 的设计思想是利用单片机的 软件 编程 控制 扬声器 播放国歌语音代码实现的，由于 设计中采用的是三极管驱动 8Ω / 扬声器 发声， 需要的功率过大， 而 普通的三极管不能承受 很高的电流 ， 容易在电路中烧坏；如果在电路中 接 入 限流电阻，又不能 满足 驱动扬声器 的条件，或者扬声器声音过小，都不能达到设计的要求。 为了解决这个问题，在 设计采用大功率的 MOS管 TIP122实现。 TIP122芯片的引脚如图。 412P I N 1 . 基 极 2 . 集 电 极 3 . 发 射 极 4 . 集 电 极 图 TIP122 芯片引脚图 ECBR 2R 1 图 三 极管 TIP122 的内部图 表 三极管 TIP122 的电参数表 符号 参数 极性 数值 单位 NPN TIP120 TIP121 TIP122 PNP TIP125 TIP124 TIP125 VCBO 集电极 基极电压（ IE=0） 60 80 100 V VCEO 集电极 发射极电压（ IB=0） 60 80 100 V VEBO 发射极 基极电压（ IC=0） 5 V IC 集电极电流 5 A ICM 集电极峰值电流 8 A IB 基极电流 A Ptot 耗散功率 Tcase≤ 25℃ 65 W Tamb≤ 25℃ 2 W Tstg 贮藏温度 60～ 150 ℃ Tj 最高工作结温 150 ℃ hFE 放大倍数 100 陕西理工学院毕业设计 第 11 页 共 54 页 图 所示的是三极管 TIP1122的内部连接图，其中 R1=5千欧， R2=150 欧。 由图可以看出，这是一个集成的放大型 NPN管，它是由两个 NPN型普通三极管经过二级放大形成的，使得稳定系数更高，且放到倍数也加倍，各方面参数都有所提高具体的电参数如表。 为了达到同时的目的，起初设计的是在同一单片机上实现升降与国歌播放，但是在实际 过程中，两个模块都要都要用到中断，而单片机的中断有优先级，不能同时响应两个中断，即不能在一片单片机上实现流畅的国歌播放和控制步进电机匀速升降的功能。 为了解决这个问题，本设计采 用两块单片机，一块单片机单独设计语音模块，为了实现同步的目的，该 单片机的 接地 与另一单片机用开关控制达到通电后，开关控制同时启动的目的。 语音模块的 设计如图。 X T A L 21 8X T A L 11 9A L E3 0E A3 1P S E N2 9R S T9P 0 . 0 / A D 03 9P 0 . 1 / A D 13 8P 0 . 2 / A D 23 7P 0 . 3 / A D 33 6P 0 . 4 / A D 43 5P 0 . 5 / A D 53 4P 0 . 6 / A D 63 3P 0 . 7 / A D 73 2P 1 . 0 / T 21P 1 . 1 / T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 . 0 / R X D1 0P 3 . 1 / T X D1 1P 3 . 2 / I N T 01 2P 3 . 3 / I N T 11 3P 3 . 4 / T 01 4P 3 . 7 / R D1 7P 3 . 6 / W R1 6P 3 . 5 / T 11 5P 2 . 7 / A 1 52 8P 2 . 0 / A 82 1P 2 . 1 / A 92 2P 2 . 2 / A 1 02 3P 2 . 3 / A 1 12 4P 2 . 4 / A 1 22 5P 2 . 5 / A 1 32 6P 2 . 6 / A 1 42 7U 1A T 8 9 C 5 2X T A L 21 8X T A L 11 9A L E3 0E A3 1P S E N2 9R S T9P 0 . 0 / A D 03 9P 0 . 1 / A D 13 8P 0 . 2 / A D 23 7P 0 . 3 / A D 33 6P 0 . 4 / A D 43 5P 0 . 5 / A D 53 4P 0 . 6 / A D 63 3P 0 . 7 / A D 73 2P 1 . 0 / T 21P 1 . 1 / T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 . 0 / R X D1 0P 3 . 1 / T X D1 1P 3 . 2 / I N T 01 2P 3 . 3 / I N T 11 3P 3 . 4 / T 01 4P 3 . 7 / R D1 7P 3 . 6 / W R1 6P 3 . 5 / T 11 5P 2 . 7 / A 1 52 8P 2 . 0 / A 82 1P 2 . 1 / A 92 2P 2 . 2 / A 1 02 3P 2 . 3 / A 1 12 4P 2 . 4 / A 1 22 5P 2 . 5 / A 1 32 6P 2 . 6 / A 1 42 7U 2A T 8 9 C 5 2Q 1N P NK 2L S 1S P E A K E R 图 语音模块的设计 图 为了 实现实时检测国旗的升降情况，此设计采用 LCD1602液 晶显示屏通过计数器对高度的测量，实时地显示出国旗升降的高度，达到清楚明了效果。 LCD1602液晶屏的外观图如图 .LCD1602 是一种驱动电压为 5V，带背光，可显示两行，每行 16个字符的液晶屏，只能显示显示字母和数字，不能显示汉字，内置含 128个字符 ASCII 字符集字库，有并行接口。 显示器的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面并配合背部灯管构成画面。 1 6 0 2 液 晶 显 示123 4 5 6 7 8 9 1 0 1 11 21 3 1 4 1 5 1 6P1.2P1.1P1.0P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.75 VR4 1k 图 显示模块设计原理图 陕西理工学院毕业设计 第 12 页 共 54 页 液晶显示 器 模块选用 LCD1602 液晶模块， 2 行 *16 列字符显示：第一行显示“ national flagRamp。 L”，表明显示的是国旗的升降高度；第二行显示“ H： ***cm”，表明国旗升降过程中的实时高度。 而且 并行 8位 数据通信，可以满足本系统中显示的要求。 开发板 中有液晶显示模块， 利用 C 语言模块的可移植性，直接将模块移植过来，根据实际情况更改数组内容，即可实现对本设计中需要显示的参数进行显示。 1602液晶显示设计图如图。 无线遥控模块的设计 本设计要求采用无线遥控旗帜的升降及停止，所以要对无线模块进行设计。 无线遥控模块设计包括 无线发射模块的设计与无线接收模块的设计。 采用 PT2262 和 PT2272 的编码解码芯片。 PT2262 和 PT2272 最多支持 6位数据编码，一般支持 4 位数据编码。 PT2262 和 PT2272 有三态地址编码功能，只有地址匹配时才能传输数据。 PT2262 编码芯片管脚图如图 所示 ,PT2272解码芯片的管脚图如图 所示。 P T 2 2 6 2 1239876541 71 61 51 41 31 21 11 01 8A 0A 1A 8A 7A 6A 5A 4A 2G N DV c cD o u tO S C 1O S C 2T ED 0D 1D 2D 3 PT2272 1239876541 71 61 5。