自動控制升降旗裝置課程設(shè)計報告-文庫吧

【正文】 高度，故采用四位數(shù)碼管即可顯示出來。本試驗所采用的開發(fā)板上有一排六位的數(shù)碼管，每個數(shù)碼管的8段是由芯片8255得PB口控制亮滅，即可得到所要顯示的數(shù)字，每個數(shù)碼管的公共腳分別由8255的PA0—PA5經(jīng)三極管擴流后進(jìn)行控制，原理圖如圖4所示：圖 4 數(shù)碼管顯示電路原理圖 要在某位數(shù)碼管上顯示一個數(shù)字，首先把待顯示數(shù)字的顯示碼送給8255的PB口，接著選中要顯示的位。例如：要在開發(fā)板的最左邊的數(shù)碼上顯示一個‘0’，則需要先把‘0’得顯示碼0xc0送8255得PB口，接著PA0賦‘0’（低電平），隨后讓單片機保持這個值不變。 音樂發(fā)聲電路的設(shè)計為了在升旗得過程中同步放出國歌的音樂，本實驗采取蜂鳴器來奏響國歌。單片機的P33引腳用來控制蜂鳴器的工作，當(dāng)P33輸出高電平時，蜂鳴器不工作。當(dāng)P33引腳輸出低電平時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器工作，同時二極管發(fā)光。蜂鳴器音樂電路如圖5示：圖 5 音樂發(fā)聲電路 矩陣4X4鍵盤電路的設(shè)計本實驗中用來控制的功能比較多，故采取按鍵控制的方法來實現(xiàn)控制功能。電路如圖6示：圖 6 矩陣4X4鍵盤電路 矩陣式鍵盤的按鈕識別辦法可以確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下，采用的方法之一為“行掃描法”。行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常見的按鈕識別方法，鍵盤如上所示。具體實現(xiàn)過程如下：判斷鍵盤中有無鍵按下。將全部行線置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵低于低電平線與4根行線交叉的4個按鈕之中。若所有列線均為高電平，則按鍵中無鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置：在確認(rèn)有鍵按下的情況下，即可進(jìn)入確定具體鍵的過程。操作是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其他線為高電平。在確定某根行線為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該線與置為低電平的行線交叉處的按鈕就是閉合的按鈕。 外部ROM存儲器電路設(shè)計 由于設(shè)計要求要掉電后將數(shù)據(jù)保存，即重開電源后單片機要從上次掉電前得狀態(tài)繼續(xù)執(zhí)行，故采取I2C總線形式掛載外部程序存儲器來存儲掉電前得數(shù)據(jù)。原理圖如圖7所示：圖 7 外部ROM存儲器電路 I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二進(jìn)制總線。它通過SDA（串行數(shù)據(jù)線）及SCL（串行時鐘線）兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件：不管是單片機、存儲器、LCD驅(qū)動器還是鍵盤接口。 AT24C08是低功耗的CMOS串行EEPROM，內(nèi)含256*8位存儲空間，工作電壓寬，擦寫次數(shù)多，寫入速度快等特點。本設(shè)計中24C08的3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。在開發(fā)板上均接地，第8腳和第4腳分別接正、負(fù)電源。第5腳SDA為串行數(shù)據(jù)輸入輸出，數(shù)據(jù)通過這條I2C總線串行傳送，與單片機的P27連接。第6腳SCL為串行時鐘輸入線與單片機的P26連接。SDA與SCL都需要和正電源間各接一個2K的上拉電阻。第7腳需接地。4 自動控制升旗裝置軟件設(shè)計 系統(tǒng)總程序流程圖系統(tǒng)工作總程序流程圖如圖8所示：圖8 整體程序流程圖 步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動的軟件設(shè)計步進(jìn)電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進(jìn)角）。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時也可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。其工作流程圖如圖9所示： 圖9 步進(jìn)電機程序流程圖此次設(shè)計中，采用的為四相八拍的步進(jìn)電機控制方式。代碼中，先定義了要用到的步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的時序數(shù)組，以使后面的程序能夠隨時更改電機接收到的脈沖時序，以達(dá)到實時地控制電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)旗幟的上升與下降。更改脈沖時序的條件由所按下的鍵盤按鍵決定，所以可以實時地更改脈沖的時序，達(dá)到實時地控制電機轉(zhuǎn)動方式。 數(shù)碼管實時顯示的軟件設(shè)計 數(shù)碼管顯示的部分硬件上是通過8255擴展I/O芯片實現(xiàn)控制，且采用的為動態(tài)數(shù)碼管顯示的方法，也就是六要數(shù)碼管共用的為一個八位數(shù)據(jù)線。上面函數(shù)的功能為在指定的數(shù)碼管上顯示指定的數(shù)字。實際中要顯示的數(shù)字不只有一位，所以必須在人的視覺停留的時間內(nèi)，即1/12秒的時間內(nèi)，把所有要顯示的數(shù)碼管全部點亮，才能給人感覺像是所有數(shù)碼管同一時刻全部點亮了。數(shù)碼管工作流程圖如圖10所示：圖 10 數(shù)碼管子程序流程圖 國歌音樂的軟件設(shè)計 音樂功能主要在兩個中斷中完成。定時器0中斷主要輸出一定頻率的方波，定時器1中斷完成音長的控制，在完成特定音符的音長后讀取下一個音符,并且更新定時器0的初始設(shè)置值。演奏時，要根據(jù)音符的不同把對應(yīng)半周期的定時時間初始值送入定時器T0，再由定時器T1按時輸出高低電平，定時器控制音樂程序流程圖如圖11所示： 圖 11 定時器T0、T1控制音樂子程序流程圖 矩陣鍵盤實時控制軟件設(shè)計本次設(shè)計采用的為4X4矩陣鍵盤，這種鍵盤是由16個按鍵組成的開關(guān)矩陣。其程序流程圖如圖12所示，程序中用來識別用戶按下的按鍵采用的方式為動態(tài)掃描的方式，即分別對矩陣進(jìn)行行掃描，再進(jìn)行列掃描即可得到識別按鍵所需的兩個坐標(biāo)值，在程序中定義全局變量test_x,test_y用來存儲鍵盤掃描得到的值。個體的程序設(shè)計中，因為實時控制電機的轉(zhuǎn)動，音樂的開關(guān)均以用戶按下的按鍵為基準(zhǔn)，故程序中多次要用到鍵盤掃描，所以將鍵盤掃描程序抽象出來形成一個單獨的函數(shù)scanKeyboard()，提高編碼效率。圖12 鍵盤程序流程圖 外部ROM實時訪問的軟件設(shè)計因為RAM存儲器的掉電易失性，而要達(dá)到掉電保存數(shù)據(jù)的效果，就必須將要保存的數(shù)據(jù)寫到ROM中。本次設(shè)計中，采用外部程序存儲器24C08，采用的通訊協(xié)議為I2C串行總線方式，外部ROM程序流程圖如圖13所示。具體的程序設(shè)計中，將主要對存儲器的操作抽象為兩個函數(shù)以供調(diào)用，即存儲器寫函數(shù)Write24c02（uint ch,uchar address），功能為每一次寫一字節(jié)到指定的存儲器地址上，存儲器讀函數(shù)Read24c02(uchar address)，功能為讀出指定地址上的一個字節(jié)。圖 13 外部ROM程序流程圖5 詳細(xì)儀器清單表格 1 儀器清單儀器名稱數(shù)量STC89C52芯片18255A芯片1ULN2003L1步進(jìn)電機1七段LED數(shù)碼顯示器6按鍵166 總結(jié)與思考及致謝本系統(tǒng)采用單片機STC89C52作為自動控制升降旗系統(tǒng)的檢測和控制核心，采用由單片機控制的步進(jìn)電機帶動國旗升降，通過用按生鍵來實現(xiàn)對國旗升降的自動控制，最終與實踐相結(jié)合的升降旗系統(tǒng)，實現(xiàn)單片機與人們活的密切應(yīng)用。做本設(shè)計，深刻的體會到，要把各功能模塊搞懂才能達(dá)到各硬件的融合，達(dá)到硬件和軟件的結(jié)合。軟件設(shè)計中，由于匯編的繁瑣性，本系統(tǒng)采用C來編寫程序，其實C是每一條語句可轉(zhuǎn)化為匯編，匯編是更接近硬件的語言，寫匯編可以對單片機的實際操作有更好的理解，故有時間可以嘗試寫“雙語”。 感謝學(xué)校能給我們這次機會，讓我們有一個發(fā)揮自己的平臺,讓我們把從課本學(xué)到