毕业论文-自动控制升降旗装置论文课程设计报告.docVIP

湖南人文科技学院 课程设计报告 课程名称 设计题目： 系 别： 通信与控制工程系 专 业： 指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日 成绩评定 项 目 权重 成绩 邓晓雄 王成 胡楚煊 1、设计过程中出勤、学习态度等方面 0.2 2、课程设计质量与答辩 0.5 3、设计报告书写及图纸规范程度 0.3 总 成 绩 教研室审核意见： 教研室主任签字： 年 月 日 教学系审核意见： 主任签字： 年 月 日 目 录 设计要求 1 1 方案选择与论证 1 1.1电机的选择与论证 1 1.2 电机驱动方案的选择与论证 2 2 自动控制升降旗整体电路设计 2 2.1整体电路原理 2 3 单元电路设计 3 3.1 步进电机电路的设计 3 3.2 数码管显示电路的设计 4 3.3 音乐发声电路的设计 5 3.4 矩阵4X4键盘电路的设计 6 3.5 外部ROM存储器电路设计 7 4 自动控制升旗装置软件设计 8 4.1 系统总程序流程图 8 4.2 步进电机转动的软件设计 9 4.3 数码管实时显示的软件设计 10 4.4 国歌音乐的软件设计 10 4.5 矩阵键盘实时控制软件设计 11 4.6 外部ROM实时访问的软件设计 12 5 详细仪器清单 13 6 总结与思考及致谢 14 参考文献 15 附录一：系统程序代码 16 附录二：总原理图 27 自动控制升降旗装置 设计要求 基本部分: 1 .按下上升按键后，旗帜匀速上升，同时流畅地播放歌曲，上升到最高端时自动停止上升，歌曲停奏；按下下降按键后，旗帜匀速下降，降旗的时间不放歌曲，下降到最低端时自动停止； 2 .旗帜在最高端,上升按键不起作用；在最低端时，下降按键不起作用； 3 .升降旗的时间均为43秒，与国歌的演奏时间相等； 4 .即时显示旗帜所在的高度，以CM为单位，误差不大于2CM。 发挥部分: 1 . 重新合上电源后，所显示的旗帜高度数据不变； 2 . 要求升降旗的速度可调整，调整范围是30—120秒钟，步进1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（以自选的电机参数定），能在指定的位置上自动停止， 定位误差≤±2CM。 1 方案选择与论证 1.1电机的选择与论证 方案一：采用普通的直流电机。普通直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速启动、制动和反转。 方案二：采用步进电机。步进电机是纯粹的数字控制电动机，它将电脉冲转化为角位移，即一脉冲，电机就转动一角度，因此很适合单片机控制。步进电机的一个显著特点是具有快速的启停能力，如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就能够立即使步进电机启动或反转。另一个显著特点是转换精度高，可以通过步数实现精确定位，可正转反转控制灵活。 综上所述，我们选用方案二。 1.2 电机驱动方案的选择与论证 方案一：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过控制开关的切换速度实现对电机的运行速度进行调整。这个电路的优点是电路结构简单，其缺点是继电器的响应时间长，易损环，寿命短，耗电流，不能很好的驱动步进电机，可靠性不是很高。 方案二：采用由达林顿管组成的H桥型PWM电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，可精确调整电动机的运动状态（前进，后退，左转，右转）。这种电路由于工作在管子的饱和截至模式下，效率很高。H桥电路保证了可以简单的实现转速和方向的控制，但不能很精确的控制步距和速度。 方案三：采用ULN2003驱动。ULN2003 是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN 达林顿管组成,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统 图1总体电路框图 3 单元电路设计 3.1 步进电机电路的设计 根据设计要求，我们采用了步进电机的准确步进来控制旗杆的升降，电路图如图3所示： 图 3 步进电机原理图 步进电机是数字控制电机，不同于直流电机。它将脉冲信号转变为角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，非常适合单片机控制。工作原理如下： （1）控制换相顺序 通电换相这一过程称为脉冲分配。例如：三相步进电机的六拍工作方式，其各相通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA-A,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C各相得通断。 （2）控制步进电机的转向 如果给定工作方式正序换相通电，电机正转，如果按反序通电换相，电机就反转。 （3）控制步进电机的速度 如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它就会再转一步。两步脉冲的时间间隔越短，步进电机就转的越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。步进电机步序表如表