基于8086微处理器的自动控制升降旗系统设计

1、利用8086设计自动控制升降旗系统目 录设计任务 1摘要3第 一章、 系统方案论证与比较41.1 设计思路41.2 方案选择与论证41.2.1、电机的选择与论证41.2.2、电机驱动方案的选择与论证41.2.3、显示部分方案的选择与论证51.2.4、语音部分的方案选择与论证5第二章、 电路框图设计62.1 总体框图设计62.2 整体程序流程图8第三章、 系统的具体设计93.1 系统的硬件设计93.1.1、电机驱动模块93.1.2、键盘与显示模块103.1.3、语音模块113.1.4、无线遥控模块133.2 系统的软件设计153.2.1、各部分程序流程图及程序153.2.2系统主程序 16心得体

2、会19参考文献20自动控制升降旗系统设计报告设计任务设计一个自动控制升降旗系统，该系统能够自动控制升旗和降旗，升旗时，在旗杆的最高端自动停止；降旗时，在最低端自动停止。自动控制升降旗系统的机械模型如图所示。旗帜的升降由电动机驱动，该系统有两个控制按键，一个是上升键，一个是下降键。自动控制升降旗示意图（一）基本功能1按下上升按键后，国旗匀速上升，同时流畅地演奏国歌；上升到最高端时自动停止上升，国歌停奏；按下下降按键后，国旗匀速下降，降旗的时间不放国歌，下降到最低端时自动停止。2能在指定的位置上自动停止。3为避免误动作，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。4升降旗的

3、时间均为43秒钟，与国歌的演奏时间相等，同时，旗从旗杆的最下端上升到顶端。降旗不演奏国歌，同时，旗从旗杆的最上端下降到底端。5数字即时显示旗帜所在的高度，以厘米为单位，误差不大于2厘米。（二）扩展功能增设一个开关，由开关控制是否是半旗状态，该状态由一发光二极管显示。1 半旗状态（根据国旗法）。升旗时，按上升键，奏国歌，国旗从最低端上升到最高端之后，国歌停奏，然后自动下降到总高度的2/3高度处停止；降旗时，按下降键，国旗先从2/3高度处上升到最高端，再自动从最高端下降到底之后自动停止，国歌停奏。2 不论旗帜是在顶端还是在底端，关断电源之后重新合上电源，旗帜所在的高度数据显示不变。3 要求升降旗的

4、速度可调整，旗杆高度不变的情况下，升降旗时间的调整范围是30120秒钟，步进1秒。此时国歌停奏。4 具有无线遥控升、降旗及停止功能。摘 要本系统采用pc机8086作为自动控制升降旗系统的检测和控制核心，采用由单片机控制的步进电机带动国旗升降，实现对国旗升降的自动控制。该电路主要分为电机驱动控制模块、键盘与显示模块、语音模块及无线遥控电路模块等几个部分。电机驱动控制模块采用集成驱动芯片l298，控制与显示部分分别采用键盘作为控制和液晶rt1602c作为显示，语音电路采用语音芯片isd2560，无线遥控部分采用sp多用途无线数据收发模块，同时还采用了接近开关lmf2-3005na，防止旗帜在最高点

5、或最低点误动作，从而实现了双重保险的作用。基于这些完备而可靠的硬件设计，使用了一套完善的软件编程，实现了自动升降旗的基本功能及发挥部分的一些功能。关键字：步进电机 自动控制 语音 遥控 液晶显示 接近开关第一章 系统方案论证与比较1.1 设计思路题目要求设计一自动控制升降旗系统，该系统能够自动升降旗和自动升降半旗,能够在指定位置停止，升降旗的时间可在30120秒的范围内自行调整，标准的升降旗时间与国歌演奏时间相等，即为43秒，且具有数字即时显示旗帜所在的高度和无线遥控升、降旗及停止功能。根据题目要求由一个步进电机来控制旗帜的升降情况，由接近开关来防止旗帜在最高点或最低点停止时出现的误动作，由液

6、晶来显示旗帜所在的高度及升降旗所用的时间，无线遥控电路使用无线发射接收模块sp，语音模块采用集成语音芯片isd2560。1.2 方案选择与论证1.2.1、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，正转反转控制灵活。因为在本系统中需要精确的转换速度和转换时间且启停要迅速，所以在本设计中我们选择方

7、案二1.2.2、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，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：采用集成驱动芯片l298。l298是恒压恒流双h桥集成电机芯片，利用该芯片是实现驱动步进

8、电机的一种简单方法, 可时控制四相电机，且输出电流可达到2a，可精确控制步距和速度，利用该方法设计的步进电机驱动系统具有硬件结构简单、软件编程容易的特点.所以综上所述我们采用方案三。1.2.3、显示部分方案的选择与论证方案一：采用led数码管显示旗帜所在的高度以及升降旗所用的时间。在本系统中需要用到6只led数码管进行动态显示才可以达到要求。采用led的优点是亮度高，醒目，价格便宜，寿命长；缺点是只能显示09的数字和一些简单的字符，电路复杂，占用资源较多且信息量小。方案二：用lcd（rt1602c）液晶显示，其优点是能显示更多的字符，工作电流比led小几个数量级，故其功耗低，且有着良好的人机界

9、面，体积小，功耗极低。基于上述考虑，所以我们选择方案二1.2.4、语音部分方案的选择与论证方案一：采用语音芯片isd1420。该芯片采用cmos技术,内含震荡器、话筒前置放大、自动增益控制、防混肴滤波器、平滑滤波器、扬声器驱动及eeprom，一个最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇叭、两个按扭、电源及少数电阻电容即可，结构非常简单，且它的音质好、功耗低，但其录放音时间短，只有8到20秒。方案二：采用语音芯片isd2560，它具有抗断电、音质好，使用方便，无须专用的开发系统等优点。录音时间为60 s，能重复录放达10万次。芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，省去了a/d、d/a转换器。每个采样

10、值直接存储在片内单个eeprom单元中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”，该器件的采样频率为8.0khz。综上所述，因为在本系统国歌的的演奏时间需要43秒钟，所以在此选用方案二。第 二 章 电路框图设计2.1 总体框图设计根据设计要求，本系统可由图2-1-1所示的几个部分组成：图2-1-1 总体电路框图根据设计要求，可得本系统的程序主流程图如图2-2-1所示：本系统的控制器采用atmel公司的at89s52，因为考虑到编写的繁简程度，所以在此使用c语言进行软件编写，这样可以大大提高程序编写时的效率。2.2 整体程

11、序流程图图2-2-1 整体程序流程图第三章 系统的具体设计3.1 系统的硬件设计本系统由pc机8086作为升降旗系统的控制核心，实现键盘控制、液晶显示、语音以及无线遥控等几个部分，即该系统主要包括电机驱动模块、键盘与显示模块、语音模块及无线遥控电路模块等几个部分。现分别对各模块进行分析。3.1.1、电机驱动模块在本设计中采用集成驱动芯片l298作为电机驱动的核心，l298是恒压恒流双h桥集成电机芯片，可同时控制两个电机，且输出电流可达到2a，驱动力很强。因为在本设计中我们使用的是四相步进电机，所以l298完全符合要求。其电路原理图如图3-1-1所示。图3-1-1 四相步进电机驱动控制电路图其步

12、进电机的控制原理为：为了准确实现可调节的时间和高度控制的匀速升降，需要精确计算在人眼不能识别的时间内的步进电机的脉冲数。在此我们选用步距角0.9度，则走一圈所需的步数为400步，因为用于固定绳子的轴的直径为2.5cm，则平均每步拉出的线长便可计算出来约为l=0.0234cm，在整个上升或下降过程中，high为总高度，可通过公式计算出在此段距离中步进电机需走的步数，即为，步进电机要转动的总步数：总步数=高度（high）/0.0234, 在此，高度可调步长为1cm，时间可调时间间隔为1s。3.1.2、键盘与显示模块在本设计中使用了八个按键，分别用来控制升降旗和升降半旗及其切换，高度及时间的调节，其

13、键盘摸板如图3-1-2，显示部分采用液晶rt1602，因为在本设计中只要求显示时间与高度，可以不用中文显示，所以rt1602已完全满足要求，其键盘与显示模块的电路原理图如图3-1-3所示。图3-1-2 键盘摸板图3-1-3 键盘与液晶显示电路图3.1.3、语音模块因为本设计要求演奏国歌，其时间为43秒钟，所以选用的语音芯片其录放时间应大于43秒钟，即在此选用语音芯片isd2560，其录放时间为60秒，完全符合本设计的要求，我们把国歌音乐录制在isd2560语音芯片中，然后用它的单次播放功能播放国歌，其电路原理图如图3-1-4所示。图3-1-4 语音模块电路原理图isd2560可以利用a0-a9

14、这10条地址线实现分段录放音，可以分为600段，在本设计中我们没有用到分段录放音，所以将10条地址线全部接地。当录音时，片选端ce接低电平、pd为低电平、p/r为低电平；当放音时，片选端ce接低电平、pd为低电平、p/r为高电平。其控制原理为：a、当升旗键按下时， isd2560输出播音控制信号播放国歌，国旗经43s的时间匀速上升至旗杆顶端，国歌播放完毕；当降旗键按下时，不播放国歌。b、在半旗状态时，当升旗键按下时，对isd2560输出播音控制信号播放国歌，国旗经43s的时间匀速从最低端上升到最顶端之后，国歌停奏，然后自动经14s的时间匀速下降到总高度的2/3高度处（120cm）停止；当降旗键

15、按下时，不播放国歌。3.1.4、无线遥控模块在本设计中采用sp多用途无线数据收发模块， sp模块必须用信号调制才能正常工作，常见的固定编码解码器件有pt2262/2272、sc2262/2272、lsd2262/2272等，在此我们选用的是lsd2262和lsd2272，lsd2262将a0a5和a6/d5a11/d0决定的地址和数据进行编码，当te为低电平时，从dout输出编码信号，编码信号提供给rf或ir电路发射，由rf或ir接收电路接收后，经lsd2272解码，实现遥控编码和解码。理论上只要直接连接上固定编码解码器件即可非常容易的达到很好的传输效果，但实际上需要考虑解码器件的输入阻抗，调

16、制起来有点困难。其发射模块的电路原理图如图3-1-5所示，接收模块的电路原理图如图3-1-6所示。图3-1-5 发射模块电路原理图sp多用途无线数据发射模块的工作频率为315m，采用声表谐振器saw稳频，频率稳定度极高仅次于晶体，当环境温度在2585度之间变化时，频漂仅为3ppm/度。特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。具有较宽的工作电压范围312v，当电压变化时发射频率基本不变。图3-1-6 接收模块电路原理图sp接收模块的工作电压为5伏，静态电流4毫安，它为超再生接收电路，接收灵敏度为105dbm。3.2 系统的软件设计整个系统的主要任务是执行升降旗、半旗、时间调整、高度调整四种运动，

17、这样系统软件设计就可以分块完成。主程序部分，主要是查键盘，通过查键，检测应该做什么运动，键值不同调用不同的子程序。子程序包括上、下运动、半旗运动、时间调整和高度调整等。下面就按照各模块的功能写出程序流程图如下所示。3.2.1、各部分程序流程图各程序流程图分别为如下所示：图3-2-1 主程序流程图图3-2-2 升旗处理子程序流程图 图3-2-2 升旗处理子程序流程图3.2.2系统主程序：data： segmenttab ： dbrey db data ends stack1 segment stack dw oupstack1 endscode segment assume cs：cove, d

18、s：data, ss：stack1star： mov al,82h ; pa：输出 pb：输入 pc ：高低都输出 out 83h, al xor al ,al ; a,b,c,d初始化 out 80h,al out 81h,al out 82h, al mov ah,25h ;设置中断 mov al,och ; 中断类型号入口参数mov bx,seg keybint ; ds：dx指向4字节遥控模块中断 地址 mov ds,bx mov dx,offset keybint int 21h sti mov ax, data mov ds, axkey1： mov dx, 83h inp al,

19、dx cmp al, offh jz ley1 ;按钮键按下，重新开始查找 mov cx, 8 ;共8个按键 mov an, 0key2： shr al, 1 jnc key3 ;找到按钮，转移到按钮处理程序 inc ah ;没有找到按钮，继续查找 loop key2key3： mov al, ah leh bx, key xlat ；al ds:bx+al call al ;调用按钮子程序 jmp key1 ;重新查找keych0： mov al, 89h ;语音启动，升旗处理子程序 out 83h, al mov ax, 80h ;置录音位置 call djzhz ;调用电机正转上升 ca

20、ll lcd_x ;调用显示子程序 retikeych1: mov ax, 80h ;置最高位置 call djzhf ;调用电机反转，旗下降 call lcd_x ;调用显示程序 retikeych2: mov ax, 40h call djzhf ;调用电机反转下降 call lcd_x ;调用显示子程序 retikeych3: call djt ;调用电机停止 retikeych4: call djzhf ;调用电机反转，高速下调 retikeych5: call djzhz ;调用电机正转，高速上调 retikeych6: call timeup ;调用时间上调 retikeych7:

21、 call timedown ;调用时间小调code ends end start 心得体会： 课程设计对学生而言及其重要，不仅是对其所学课程内容掌握情况的一次自我验证和自我温故，而且推以后的就业和从事设计研发工作具有极其重要的意义。通过课程设计能提高学生对所学知识的综合应用能力，能全面检查并掌握所学内容，更能深刻的感受到团队一起工作的强大作用和力量，也是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。所以无论怎样我们都要认真躬亲的完成课程设计，通过自己的亲自查阅相关书籍和亲自的计算等各项工作，力争做到弄懂，做好，做足的课程设计，为自己的学习和将来的考研或工作奠定坚定的基础，要努力和认真，谨慎的做好。