畢業(yè)論文-基于單片機的奏國歌升國旗系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

1、大連東軟信息學院本科畢業(yè)設計（論文）論文題目論文題目：基于單片機的奏國歌升國旗系統(tǒng)設計與實現(xiàn)系 所： 電子工程系 專 業(yè)： 電子信息工程（嵌入式系統(tǒng)工程方向） 學生姓名： 學生學號： 指導教師： 導師職稱： 副教授 完成日期： 2014年 5 月 2 日 大連東軟信息學院Dalian Neusoft University of Information大連東軟信息學院畢業(yè)設計（論文） 摘要 IV基于單片機的奏國歌升國旗系統(tǒng)設計與實現(xiàn)摘 要國旗是一個國家的標志和象征，升國旗是為了凝聚力量，讓人們時刻將國家和英雄們刻在心中，珍惜來之不易的生活，努力奮斗！但是好多地方的升旗體現(xiàn)不出來這種意義，一些學校

2、、單位、企業(yè)等都不是很重視升旗，好多是草草了事，國旗已經升上去了，但是國歌還沒完或者國歌已經完了，國旗還沒到頂，所以我結合所學知識，做出奏國歌升國旗系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用單片機STC89C52為控制核心，實現(xiàn)自動升降國旗同時奏國歌的基本功能。系統(tǒng)的硬件部分包括最小系統(tǒng)板、人機交互界面、語音集成電路、步進電機控制系統(tǒng)四大部分。最小系統(tǒng)部分主要是擴展了外部數(shù)據存儲器，人機界面部分為鍵盤輸入，12864點陣式液晶顯示，可以直觀的顯示信息，使用方便。語音集成電路以ISD4004為核心，60秒的錄放音長度，完全可以實現(xiàn)國歌的播放功能。步進電機控制旗幟的升降及精確定位。通過各部分的結合，使整個系統(tǒng)具有了可行性，

3、更加完美的實現(xiàn)了國旗國歌的同步，讓國旗始終飄揚在我們每一個中國人的心中。軟件部分應用單片機C語言實現(xiàn)了本設計的全部控制功能，包括升旗、降旗、半旗的功能，同時控制國歌的播放；可以設置旗桿的高度和升旗時間，用更加精簡，清晰的代碼實現(xiàn)更多的功能，使系統(tǒng)具有較好的適應性。關鍵詞：STC89C52，最小系統(tǒng)板，步進電動機大連東軟信息學院畢業(yè)設計（論文） AbstractThe Design and Implementation of Flag-Raising System Based on MCUAbstractFlag is the symbol of the country, flag-raisin

4、g is to pull together to national heroes and let people be engraved in the mind. Cherish the hard life, work hard at it. But a lot of places dont flag-reflected that this sense, some schools, units, firms have little interest in the flag- raising, a lot is closed. Flag goes up, but the national anth

5、em is done yet or the national anthem, flag was not up to the ceiling. So I combine what you have learned, playing the national anthem flag-system. The system uses single chip STC89C52 as core control, realized the basic functions of automatic movements of flag with national anthem being played. The

6、 hardware of the system is made up of five parts, including a minimum system board, the human-machine interface, voice integrated circuits, stepper motor control system, and the wireless transceiver module. The Minimum System mainly expanded the external data memory. The keyboard inputs managed the

7、human-machine interface. 128*64 dot-matrix LCD, which can be used very conveniently and display message easily. ISD4004 is the core of integrated circuits for voice, 60 seconds recording and playing, long enough to broadcast the national anthem. Stepper motor controls the movements and precise posit

8、ioning of the flag. Through the combination of each part, with the feasibility of the whole system , realized the basic functions of automatic movements of flag with national anthem being played. Let the flag flies always in the heart of each and every one of us Chinese people.The software part of t

9、he system achieves all the control function by using the computer language of C, including the functional of flag-raising, landing down and half-mast, controlling the national anthem broadcast at the same time; the flag height and flag raising time can be set, use more concise, clear code implementa

10、tion more functions, resulting in good adaptability.Key words: STC89C52, Minimum System Board, Stepper Motor大連東軟信息學院畢業(yè)設計（論文） 目錄目 錄 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc387675251 h IAbstract PAGEREF _Toc387675252 h II第1章緒 論 PAGEREF _Toc387675253 h 11.1課題研究背景與意義 PAGEREF _Toc387675254 h 11.2 課題研究內容與方法 PAGEREF _

11、Toc387675255 h 11.3 課題研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc387675256 h 2第2章關鍵技術介紹 PAGEREF _Toc387675257 h 32.1 單片機介紹 PAGEREF _Toc387675258 h 32.2 錄音及語音報站功能 PAGEREF _Toc387675259 h 32.3 顯示模塊功能 PAGEREF _Toc387675260 h 3第3章系統(tǒng)需求分析 PAGEREF _Toc387675261 h 43.1 系統(tǒng)設計目標 PAGEREF _Toc387675262 h 43. 2 模塊需求描述 PAGEREF _Toc38767526

12、3 h 43.3 系統(tǒng)任務的可行性分析 PAGEREF _Toc387675264 h 53.3.1 技術可行性 PAGEREF _Toc387675265 h 53.3.2 系統(tǒng)安全性分析 PAGEREF _Toc387675266 h 5第4章系統(tǒng)設計 PAGEREF _Toc387675267 h 64.1 設計指導思想和原則 PAGEREF _Toc387675268 h 64.2 硬件設計 PAGEREF _Toc387675269 h 64.2.1 電機驅動模塊 PAGEREF _Toc387675270 h 64.2.2 鍵盤與顯示模塊 PAGEREF _Toc387675271

13、 h 74.2.3 語音模塊 PAGEREF _Toc387675272 h 74.3軟件設計 PAGEREF _Toc387675273 h 84.3.1 各部分程序流程圖 PAGEREF _Toc387675274 h 94.3.2升旗子程序流程圖 PAGEREF _Toc387675275 h 104.3.3 降旗子程序流程圖 PAGEREF _Toc387675276 h 11第5章系統(tǒng)實現(xiàn) PAGEREF _Toc387675277 h 125.1環(huán)境配置 PAGEREF _Toc387675278 h 125.2 功能模塊實現(xiàn) PAGEREF _Toc387675279 h 125

14、.2.1 主函數(shù)模塊實現(xiàn) PAGEREF _Toc387675280 h 125.2.2 升旗函數(shù)模塊實現(xiàn) PAGEREF _Toc387675281 h 145.3系統(tǒng)集成與調試 PAGEREF _Toc387675282 h 14第6章系統(tǒng)測試 PAGEREF _Toc387675283 h 156.1裝置測試 PAGEREF _Toc387675284 h 156.1.1旗桿水平放置 PAGEREF _Toc387675285 h 156.1.2旗桿垂直放置 PAGEREF _Toc387675286 h 156.2高度可調測試 PAGEREF _Toc387675287 h 156.3

15、時間可調測試 PAGEREF _Toc387675288 h 166.4系統(tǒng)完成的功能 PAGEREF _Toc387675289 h 176.5測試結論 PAGEREF _Toc387675290 h 17第7章 結 論 PAGEREF _Toc387675291 h 18參考文獻 PAGEREF _Toc387675292 h 19致 謝 PAGEREF _Toc387675293 h 20大連東軟信息學院畢業(yè)設計（論文）- 第1章緒 論1.1課題研究背景與意義本論文的主要內容有：設計一自動控制升、降旗系統(tǒng)，能夠自動升、降旗和自動升、降半旗，能夠在指定位置停止，升、降旗的時間可在30120

16、秒的范圍內自行調整，標準的升、降旗時間與國歌演奏時間相等，即為43秒，且具有數(shù)字即時顯示旗幟所在的高度和按鍵遙控升、降旗及停止功能。由接近開關來防止旗幟在最高點或最低點停止時出現(xiàn)的誤動作。隨著電子技術日益發(fā)展，自動控制升降旗系統(tǒng)也在向前發(fā)展，然而傳統(tǒng)的國旗升降存在著國歌的播放與國旗上升步調不一致現(xiàn)象，易受環(huán)境因素影響等弊端。為了解決國旗升降中的眾多問題，提高升旗的質量和效率，可以使用自動控制升降系統(tǒng)來完成國旗的升、降控制，使升降旗速度與國歌演奏時間準確配合，從而避免了人為升降國旗與國歌演奏時間不協(xié)調而出現(xiàn)的尷尬場面發(fā)生，保證了國旗升、降儀式的順利進行。并且由于實際的需要，對它的精度和功能要求也

17、越來越高，這樣不僅可以規(guī)范升旗過程，使升旗更加方便更加實用，而且可以通過不同的設置滿足不同的需求。另外減少了人力資源的使用，大大減少資金的投入。系統(tǒng)最主要的是控制電機的轉動，目前應用最多的是步進電機。由于步進電機系統(tǒng)控制精度高，控制形式較為簡單，易于實現(xiàn)數(shù)字化控制等特點使得步進電機的應用范圍非常廣泛，成為目前不可缺少的電機組件。通過單片機控制的步進電機使得設計更加簡單。在技術的不斷進步下，越來越多的保護和監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，以及安全可靠性的提高和對室外環(huán)境的適應范圍擴大，使現(xiàn)代升降系統(tǒng)總的發(fā)展趨勢從自動化變得更加智能化和柔韌靈活性。讓單片機用于升降系統(tǒng)中，使控制技術和單片機技術相結合，從而可實現(xiàn)機

18、電一體化控制，提高升降系統(tǒng)的自動化程度及運行可靠性和穩(wěn)定性。1.2 課題研究內容與方法本系統(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電機帶動國旗升降，實現(xiàn)對國旗升降的自動控制。該電路主要分為電機驅動控制模塊、鍵盤與顯示模塊、語音模塊等幾個部分。電機驅動控制模塊采用集成驅動芯片ULN2003A，控制與顯示部分分別采用鍵盤作為控制和液晶RT1602C作為顯示，語音電路采用語音芯片ISD4004。基于這些完備而可靠的硬件設計，使用了一套完善的軟件編程，實現(xiàn)了自動升降旗的基本功能及發(fā)揮部分的一些功能。隨著科技的發(fā)展，許多設備都趨向自動化，而國旗升降也在向

19、自動化方向發(fā)展。為了實現(xiàn)這一功能，本系統(tǒng)采用STC89C52單片機作為主要控制單元，以步進電機作為升旗的動力，獨立式鍵盤作為輸入,通過LED顯示器顯示系統(tǒng)信息。系統(tǒng)通過單片機的IO口發(fā)出信號到步進電機控制器，進而控制電機的正轉和反轉。通過滑輪傳動裝置完成升旗和降旗動作。該系統(tǒng)可實現(xiàn)以下功能：按下上升按鍵后，國旗勻速上升，同時演奏國歌，在旗桿的最高端自動停止；按下下降按鍵后，國旗下降，降旗時不放國歌，在最低端不需要人為操作能夠自動停止，從而使操作簡單化。旗幟的升降由電動機驅動，該系統(tǒng)的控制按鍵有上升鍵、下降鍵、半旗鍵。升旗時間為43秒，同時旗從旗桿的最下端上升到頂端。降旗不演奏國歌，同時，旗從旗

20、桿的最上端下降到底端?？梢员苊庹`動作，國旗在最高端時按下上升鍵不起作用；在最低端時，按下下降鍵不起作用。國旗的升、降儀式的嚴肅、得體是一個國家尊嚴的體現(xiàn)。國旗法對升、降旗過程都有嚴格的規(guī)定。但是，能夠實現(xiàn)自動控制升、降旗的系統(tǒng)的應用卻不是很廣泛。在國際上，有些國家的升、降旗儀式是完全手動的，有些只是單純的電動機傳動，不能與國歌的播放同步，不能自如控制，也不能通過接近開關的檢測防止誤操作。此系統(tǒng)能夠做到升、降旗過程的準確無誤，尤其是在國際禮賓這種極其嚴肅的場合。1.3 課題研究現(xiàn)狀目前像有些學校、機關單位升旗大部分還停留在人工升旗的階段，用最原始的辦法人為地來一步一步完成，在升旗的過程中不可避免

21、的會出現(xiàn)升降國旗與國歌演奏時間不協(xié)調，為了解決這個難題，這就需要自動化的裝置來完成這項工作，它把整個升降旗的過程作為一個可控的裝置來運行，要求自動控制系統(tǒng)像神經系統(tǒng)一樣，具備系統(tǒng)性、全面性、準確性。國內相關技術的發(fā)展為自動化控制產業(yè)的升級提供了技術的支持。所以研究與完善國旗升降系統(tǒng)很有必要。對于國外單片機自動化控制技術的發(fā)展，使國旗升降更加平穩(wěn)和精確。自動控制升降旗系統(tǒng)主要用一個電機控制旗幟自動升降，所以系統(tǒng)的主要功能就是控制電機的運轉，而國外步進電機最早是由英國人所開發(fā)的。后期晶體管的發(fā)明也逐漸應用在步進電機上，對于數(shù)字化的控制變得更為容易，后來發(fā)展到對步進電機的控制和驅動主要是采用專用芯片

22、，結果大大縮小了驅動器的體積，明顯提高了升旗裝置的性能?，F(xiàn)在的裝置則設計的更為合理。大連東軟信息學院畢業(yè)設計（論文）第2章關鍵技術介紹2.1 單片機介紹單片微控制器簡稱單片機，是在一塊集成了CPU中央處理器的芯片、ROM程序存儲器、定時器/計數(shù)器、RAM數(shù)據存儲器和多種功能的I/O輸入/輸出接口等一臺微型計算機。其包含計算機所需要的基本功能部件。其可以完成各種功能和函數(shù)中復雜的運算、通信、邏輯控制等功能。單片機的最小系統(tǒng)是單片機運行的最低保障，簡單說它就是能使單片機進行正常工作和實現(xiàn)必要功能必須的組成部分。也就是說使用最少的元件讓單片機可以正常工作的系統(tǒng)。單片機的最小系統(tǒng)應該包括單片機、時鐘電

23、路、復位電路和輸入/輸出設備。STC89C52單片機的時鐘電路可以由三種方式構成，即內部時鐘方式、有源晶振方式和外部時鐘信號方式。本自動播報系統(tǒng)為內部時鐘方式，即采用外接晶振和電容組成的并聯(lián)諧振電路，STC89C52可以工作在20MHz頻率下。復位電路主要完成系統(tǒng)的上電自動復位和系統(tǒng)在運行時用戶的手動按鍵復位功能。在本系統(tǒng)中采用較簡單的RC復位電路，單片機在上電瞬間，RST引腳端出現(xiàn)正脈沖，實現(xiàn)自動復位。經實踐使用證明，其復位邏輯穩(wěn)定、可靠。2.2 錄音及語音報站功能ISD4004通過按鍵系統(tǒng)，在按鍵模式工作時，芯片可以通過/LED 管腳給出信號來提示芯片的工作狀態(tài)，并且伴隨有提示音，ISD4

24、004芯片具有語音錄放功能，通過不同的數(shù)字信息輸入，系統(tǒng)將會把先前收錄好的語音通過音頻放大器進行處理，最后經過揚聲器喇叭播報出來。2.3 顯示模塊功能為了能方便直觀的了解到當前地段的站名和信息，顯示的內容主要為16字符x 2行，字符點陣為5 x 8點，采用的驅動方式為1/16D?；静僮鲿r序為讀狀態(tài)：RSL，RWH，EH ；寫指令：RSL，RWL，D0D7=指令碼，E高脈沖；讀數(shù)據：RSH，EH ；寫數(shù)據：RSH，RWL，D0D7=數(shù)據，E高脈沖 ，數(shù)碼管的4，5,6分別與單片機的P2.0P2.2相連；714分別與P0.0P0.7相連，通過單片機的信息處理，從而在液晶顯示頻上顯示各段信息。大連

25、東軟信息學院畢業(yè)設計（論文）第3章系統(tǒng)需求分析3.1 系統(tǒng)設計目標本系統(tǒng)采用最簡單的器件，實現(xiàn)所需要的功能。目的是實現(xiàn)單片機控制自動升降旗，升旗時演奏國歌，實現(xiàn)國歌與升旗同步，顯示屏顯示旗幟狀態(tài)和旗幟高度。3. 2 模塊需求描述根據需求調研結果確定本系統(tǒng)主要包括以下功能模塊，如圖3.1所示。圖3.1 系統(tǒng)體系結構（1）單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)是系統(tǒng)控制的核心，它主要負責系統(tǒng)運行的控制，他是存儲程序的芯片。單片機上電后，程序會開始運行，各個部件在此時進行初始化，完成初始化后，單片機控制傳感器等部件進行協(xié)同作業(yè)，完成測量、顯示和動作等幾部分步驟。（2）ISD4004功放模塊需求分析ISD400

26、4系列的工作電壓為3.3V，它的單片錄放時間是8分鐘到16分鐘，音質效果特別好。ISD4004芯片采用的CMOS技術，其內部包含了振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。ISD4004芯片設計的操作都是由微控制器控制的，其一切的控制都是基于單片機，ISD4004的所有操作命令可通過串行通信接口送入芯片。ISD4004芯片的存儲技術是采用多電平直接模擬量的方式進行的，每個采樣值都是直接被存貯在在片內閃爍存貯器中。這樣就可以能夠非常真實和自然地播放語音、音樂、音調和效果聲，這樣可以避免一般固體錄音電路因量化和壓縮所造成的量化噪聲和金屬聲。ISD4004芯片

27、的采樣頻率可為4.0，5.3，6.4，8.0kHz，采用的頻率越低，音質越差，錄放時間越長，采集的信息可以存于閃爍存貯器中，在斷電情況下可以保存100年(典型值)，其設計錄音次數(shù)為10萬次。（3）顯示模塊功能需求分析本系統(tǒng)的顯示模塊主要是顯示國旗狀態(tài)，增加系統(tǒng)的人機交互友好程度。主要顯示的信息有國旗距離地面的距離，在升國旗過程中實時顯示國旗升起的高度。本系統(tǒng)增加顯示模塊主要是給系統(tǒng)的操作提供顯示功能。以免錯誤的操作導致系統(tǒng)損壞。（4）LM386模塊需求分析LM386是一款音頻集成功率放大器，特點是：功耗低、更新內鏈增益可調整、外接元件少、電源電壓范圍大和總諧波失真小等。主要應用于低電壓消費類產

28、品主要是錄音機和收音機。外圍元件減少到最少，且保證電壓增益內置為20，可以在1腳和8腳之間增加電阻和電容各一個，通過調節(jié)電容和電阻值，可將電壓增益在0200之間任意調節(jié)。輸入端的標準以地為參考，與此同時輸出端將被自動偏置到電源電壓的一半。在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW，如此低的功耗，使LM386非常適合采用電池供電的單片機系統(tǒng)。3.3 系統(tǒng)任務的可行性分析3.3.1 技術可行性 本系統(tǒng)功能全面，考慮周全，能夠充分的考慮實際使用的情況。并實現(xiàn)了全部功能。其采用深圳宏晶科技有限公司的單片機，其功能強大，性能優(yōu)良，穩(wěn)定性很高。對于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著很大的保證。系統(tǒng)功能全面，共包括語音播放

29、國歌，按鍵控制自動升降旗，自動升降半旗，實時記錄顯示國旗高度的功能。讓系統(tǒng)的人機交互界面更加人性化，讓系統(tǒng)的第一印象更加良好，增加其市場影響力。3.3.2 系統(tǒng)安全性分析本系統(tǒng)的安全性主要靠合理的系統(tǒng)模塊劃分，各個模塊分工明確，功能明確，對于系統(tǒng)的問題檢查和系統(tǒng)的維護帶來了非常好的便利。能夠有效地提高系統(tǒng)的運行效率。保證不會運行過程中出現(xiàn)問題后長時間查找問題，無法找到問題。安全性在軟件方面也有體現(xiàn)，程序在編寫過程中也是按照模塊化的方式進行編程。在系統(tǒng)程序調用的過程中會更加一目了然的看到問題所在，也會增強了系統(tǒng)的可維護性。單片機最小系統(tǒng)中的復位電路也是系統(tǒng)運行安全的保證。由于單片機的運行環(huán)境并不

30、能保證在穩(wěn)定不變，難免單片機會死機或程序無法運行，軟復位無法重新啟動系統(tǒng)以后復位電路在此時就起到非常關鍵的作用。保證系統(tǒng)的正常啟動，恢復系統(tǒng)功能。第4章系統(tǒng)設計4.1 設計指導思想和原則（1）接口系統(tǒng)將在對原有接口業(yè)務進行系統(tǒng)的分析與整理后，將相同類型的接口業(yè)務進行整合，減少重復的接口程序，提高接口的開發(fā)、運行、維護效率。（2）接口系統(tǒng)用的是先進的系統(tǒng)管理模式，并且提供統(tǒng)一的管理命令格式，嚴謹?shù)娜罩疚募敵龈袷?。同時便于接口系統(tǒng)的運維工作。4.2 硬件設計硬件電路主要負責的是電氣性能連接，在設計的開題報告中明確了系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)在實現(xiàn)功能過程中需要選擇器件，器件的確定決定了系統(tǒng)功能。在確定器件

31、后是將相應的器件按照一定的電氣性能連接起來。本系統(tǒng)在硬件設計過程中主要圍繞國旗升降系統(tǒng)進行設計，國旗升降控制系統(tǒng)的環(huán)境、功能和控制方法進行設計。硬件系統(tǒng)主要分為單片機最小系統(tǒng)、電機驅動模塊、功放模塊、顯示電路和電源電路。各個電路之間相互協(xié)同相互配合，主要是靠單片機的協(xié)調。硬件電路的功能就是使用各個部分電路實現(xiàn)設計功能。單片機這個控制核心就是在此時發(fā)揮作用。其只要檢測到信號即通知相關的模塊進行工作。保證盡可能快的、穩(wěn)定的完成相應的工作。準確及時的實現(xiàn)相應的功能。系統(tǒng)中人為給系統(tǒng)一個信號，升旗功能啟動，單片機控制步進電機啟動，同時啟動功放功能，國歌同時播放。二者相互配合，根據單片機的控制完全符合國

32、家規(guī)定的各項時間節(jié)點。4.2.1 電機驅動模塊在本設計中采用集成驅動芯片LM386作為電機驅動的核心，LM386是恒壓恒流雙H橋集成電機芯片，可同時控制兩個電機，且輸出電流可達到2A，驅動力很強。因為在本設計中我們使用的是四相步進電機，所以LM386完全符合要求。其電路原理圖如圖4.1所示。其步進電機的控制原理為：為了準確實現(xiàn)可調節(jié)的時間和高度控制的勻速升降，需要精確計算在人眼不能識別的時間內的步進電機的脈沖數(shù)。在此我們選用步距角0.9度，則走一圈所需的步數(shù)為400步，因為用于固定繩子的軸的直徑為2.5cm，則平均每步拉出的線長便可計算出來約為L=0.0234cm，在整個上升或下降過程中，hi

33、gh為總高度，可通過公式計算出在此段距離中步進電機需走的步數(shù)，即為，步進電機要轉動的總步數(shù)：總步數(shù)=高度（high）/0.0234, 在此，高度可調步長為1cm，時間可調時間間隔為1s。圖4.1 電機驅動電路4.2.2 鍵盤與顯示模塊在本設計中使用了三個按鍵，分別用來控制升降旗和升降半旗及，高度及時間的調節(jié)，其鍵盤模板如圖3，顯示部分采用液晶RT1602，因為在本設計中只要求顯示時間與高度，可以不用中文顯示，所以RT1602已完全滿足要求，其鍵盤與顯示模塊的電路原理圖如圖4.2所示。圖4.2 鍵盤與顯示電路4.2.3 語音模塊因為本設計要求演奏國歌，其時間為43秒鐘，所以選用的語音芯片其錄放時

34、間應大于43秒鐘，即在此選用語音芯片ISD4004，其錄放時間為8分鐘，完全符合本設計的要求，我們把國歌音樂錄制在ISD4004語音芯片中，然后用它的單次播放功能播放國歌，其電路原理圖如圖4.3所示。ISD4004可以利用A0-A9這10條地址線，實現(xiàn)分段錄放音，可以分為600段，在本設計中我們沒有用到分段錄放音，所以將10條地址線全部接地。當錄音時，片選端CE接低電平、PD為低電平、P/R為低電平；當放音時，片選端CE接低電平、PD為低電平、P/R為高電平。其控制原理為：A、當升旗鍵按下時， ISD4004輸出播音控制信號播放國歌，國旗經43s的時間勻速上升至旗桿頂端，同時國歌播放完畢；當降

35、旗鍵按下時，不播放國歌。B、在半旗狀態(tài)時，當升旗鍵按下時，對ISD4004輸出播音控制信號播放國歌，國旗經43s的時間勻速，從最底端上升到最頂端之后，同時國歌停奏，然后自動經過14s的時間勻速下降到總高度的2/3高度處（35cm演示值）停止；當降旗鍵按下時，不播放國歌。圖4.3 語音模塊電路4.3軟件設計軟件是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的基礎，硬件電路將其一切功能的電路搭建完成后，單片機對各個電路的控制其核心是軟件程序。假如將硬件電路比作是人體的四肢和身體，而軟件就是人的思維活動。只不過是其思維方式已經設定完成，會根據人的思維進行進行動作。軟件相當于硬件的大腦，而我們是給這個大腦注入固定的思維，讓它自己能夠

36、完成我們想讓它實現(xiàn)的功能，這樣才是一個完整的系統(tǒng)，所以軟件是硬件的核心，本系統(tǒng)將采用C語言來進行編程。硬件是電路實現(xiàn)的基礎，那么軟件就是功能實現(xiàn)的基礎。軟件是系統(tǒng)的思維方式，單片機系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)相對比較簡單，通過各種條件即可判斷下一步的動作。本系統(tǒng)判斷條件相對比較簡單，人為的通過按鍵啟動系統(tǒng)后，開始升起國旗，當國旗到達限位以后，單片機判斷步進電機停止動作。同樣的，當按下下降鍵是，國旗開始下降，當國旗達到限位以后，電機停止工作。根據設計要求，可得本系統(tǒng)的程序主流程圖如圖4.4所示：本系統(tǒng)的控制器采用深圳宏晶科技有限公司的STC89C52，因為考慮到編寫的繁簡程度，所以在此使用C語言進行軟件編寫，

37、這樣可以大大提高程序編寫時的效率。圖4.4整體程序流程圖4.3.1 各部分程序流程圖整個系統(tǒng)的主要任務是執(zhí)行升降旗、半旗、時間調整、高度調整四種運動，這樣系統(tǒng)軟件設計就可以分塊完成。主程序部分，主要是查鍵盤，通過查鍵，檢測應該做什么運動，鍵值不同調用不同的子程序。子程序包括上、下運動、半旗運動、時間調整和高度調整等。下面就按照各模塊的功能寫出程序流程圖如圖4.5所示。4.3.2升旗子程序流程圖圖4.5 升旗子程序流程圖按下升旗鍵按鍵后，系統(tǒng)通過標志位得知旗幟所在位置，播放前奏，之后單片機調動步進電機轉動，國旗開始升起，同時顯示屏顯示旗幟的高度，等到觸碰頂端的限位開關，停止。返回等待狀態(tài)。4.3

38、.3 降旗子程序流程圖圖4.6 降旗子程序流程圖按下降旗鍵按鍵后，系統(tǒng)通過標志位得知旗幟所在位置，如在底部，系統(tǒng)不做任何操作。除之外單片機調動步進電機轉動，國旗開始下降直到底端，同時顯示屏顯示旗幟的高度，等到觸碰頂端的限位開關，停止。返回等待狀態(tài)。大連東軟信息學院畢業(yè)設計（論文）第5章系統(tǒng)實現(xiàn)5.1環(huán)境配置本系統(tǒng)中使用環(huán)境主要需要配置的就是protel和keil軟件。主要的對于STC89C52的單片機，晶振用6MHz的石英晶體，按鍵選用輕觸開關作為獨立式按鍵，以及振蕩電路和復位電路共同組成單片機最小系統(tǒng)。安裝前先將C語言源程序用KEIL 51編譯成目標文件即HEX文件，再用STC-ISP下載軟

39、件把生成的目標文件HEX文件下載到STC89C52芯片中，接著一步一步調試直到完成要求。5.2 功能模塊實現(xiàn) 5.2.1 主函數(shù)模塊實現(xiàn)主函數(shù)是系統(tǒng)中控制系統(tǒng)在符合條件的情況下調用各個函數(shù)。主函數(shù)的功能是調用相應的子函數(shù)。void main(void)/EX0=1;/開外部中斷0/IT0=0;/下降沿觸發(fā)方式Delay400Ms(); /啟動等待，等LCM講入工作狀態(tài) LCMInit(); /LCM初始化 Delay5Ms(); /延時片刻(可不要)TMOD=0 x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;if(top_

40、key=0)DisplayListChar(0,0, Flag On Top );DisplayListChar(0,1, Position:37 CM );Position_flag=known;else if(bot_key=0)DisplayListChar(0,0, Flag On Bottom );DisplayListChar(0,1, Position:00 CM );Position_flag=known;elseDisplayListChar(0,0,Position Unknown);DisplayListChar(0,1, Press Down Key );Positio

41、n_flag=unknown;while(1)if(key1=0)Delay(100);if(key1=0)if(bot_key=0)TR0=1;DisplayListChar(0,0,Raising The Flag);DisplayListChar(0,1, Position:00 CM );up_flag();if(key2=0)Delay(100);if(key2=0)if(bot_key!=0)DisplayListChar(0,0,Droping The Flag);DisplayListChar(0,1, );down_flag();if(key3=0)Delay(100);if

42、(key3=0)if(bot_key=0)TR0=1;DisplayListChar(0,0,Flag To Half-Pos);DisplayListChar(0,1, Position:00 CM );half_flag(); 5.2.2 升旗函數(shù)模塊實現(xiàn)升旗模塊根據旗桿高度調節(jié)電機轉速，保證國歌結束后，國旗能夠正好達到旗桿頂部。void up_flag()uint dis_count=0;play(addrg1);while(count140);TR0=0;count=0;while (1) dis_count+; for(i=0;i4;i+) /4相 P2=UP_Rotationi;

43、/輸出對應的相 可以自行換成反轉表格 Delay(290); /改變這個參數(shù)可以調整電機轉速 if(dis_count%115=0) DisplayOneChar(10,1,dis_count/115/10+0 x30);DisplayOneChar(11,1,dis_count/115%10+0 x30); if(top_key=0) DisplayListChar(0,0, Flag On Top );DisplayListChar(0,1, Position:37 CM );Position_flag=known;return; 5.3系統(tǒng)集成與調試硬件是電路實現(xiàn)的基礎，那么軟件就是功能

44、實現(xiàn)的基礎。軟件是系統(tǒng)的思維方式，單片機系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)相對比較簡單，通過各種條件即可判斷下一步的動作。本系統(tǒng)判斷條件相對比較簡單，人為的啟動系統(tǒng)后，開始升起國旗，當國旗到達限位以后，單片機判斷步進電機停止動作。大連東軟信息學院畢業(yè)設計（論文）第6章系統(tǒng)測試為了確定系統(tǒng)與題目要求的符合程度，我們對系統(tǒng)所實現(xiàn)的性能指標進行了實際測試。測試所用儀器：秒表，5米卷尺，直尺，SE-52萬利仿真器，RF-1800編程器6.1裝置測試旗桿水平放置，使旗桿兩邊不受到重力作用，測定系統(tǒng)的誤差，以便通過改變線的松緊減少誤差。測試過程中時間不限。6.1.1旗桿水平放置表6.1水平升降旗距離測試：（單位：cm）旗桿高

45、度140145150155160165170175180升旗139.1144.6149.8154.7159.6164.5169.7174.5179.7降旗-0.8-0.5-0.4-0.4-0.4-0.3-0.2-0.4-0.3旗桿單側掛重物（大于100克），使旗桿單側受到重力作用，確定重力對系統(tǒng)的影響。測試過程中時間不限。6.1.2旗桿垂直放置表6.2垂直升降旗距離測試：（單位：cm）旗桿高度140145150155160165170175180升旗138.6143.5148.8153.9159.1164.2169.4174.5179.7降旗-2.5-2.6-2.7-2.8-2.9-3.0-3

46、.2-3.4-3.6結論：水平放置時，滑輪兩邊升降旗時的受力均衡，升降旗位置控制準確；垂直放置時，由于重力作用，下降時候旗幟所停位置在起始位置以下，達不到題目所要求的精度。因此，我們在滑輪的對稱側掛了同樣重量的重物，以減少重力對系統(tǒng)的影響。經測試，精度在0.5cm，高于題目2cm的要求。6.2高度可調測試設定時間：45s表6.3 表中數(shù)據（單位：cm）設定旗桿高度150152155158160165170172173175升旗150.5152.5155.4158.3160.2165.0169.9171.9172.9174.8降旗0.10.00.0-0.1-0.1-0.2-0.2升半旗101.3

47、102.5104.4106.2107.4110.8114.1115.3116.0117.2降半旗0.00.00.00.00.0-0.1-0.2表6.3 表中數(shù)據（單位：cm）設定旗桿高度177178179180升旗169.7177.7179.7179.6降旗-0.3-0.4-0.4-0.4升半旗118.6119.2119.9120.7降半旗-0.3-0.3-0.4-0.46.3時間可調測試表6.4 旗桿設定高度：180cm設定時間303132333435405060升旗303531323227333434363529403350226030降旗3026313032333325342735314

48、02450196024設定時間7071727374758090100110升旗702971287232732874357532802490211001911026降旗702071357227733474237521803590341002711035設定時間115110115116117118119120升旗1153011026115301162411730118341193012018降旗1152611035115231161911731118251192312031分析：由于高度控制程序是按照步進電機轉動次數(shù)控制，函數(shù)執(zhí)行一次電機轉動較小的角度，因此直線行走距離較小，實際測得高度調整的誤差

49、在1cm以內，達到了題目的要求。而時間控制程序是按照指令執(zhí)行的實際時間計算的，精度很高。但是，由于在測試中，測試者按秒表需要有反應時間，因此，時間的測試值與真實值有誤差，在合理范圍內，總體上說，我們實現(xiàn)了時間調整范圍為30s120s，步進1秒的要求。6.4系統(tǒng)完成的功能1 旗桿高度為180cm時，鍵盤控制，伴隨國歌自動升降旗。2 半旗控制，上到頂端過程播放國歌，之后下到半旗高度過程，無國歌。3 升旗過程中，液晶同步顯示旗幟所在高度。4 旗桿高度可鍵盤設定，實現(xiàn)1中的功能。（高度已固定）。5 升旗時間可調，30s120s，步進1s。6 國歌與旗幟的步調一致。6 系統(tǒng)斷電后，重新上電時，液晶顯示旗

50、幟當前高度6.5測試結論經過對系統(tǒng)軟硬件功能的全面測試，本設計基本達到設計制作要求。大連東軟信息學院畢業(yè)設計（論文）第7章 結 論單片機的應用如今已經在工業(yè)、電子等方方面面展示出了它的優(yōu)越性，利用單片機在設計電路逐漸成了趨勢，它與外圍的簡單電路再加上優(yōu)化程序就可以構建任意的產品，使得本設計成為現(xiàn)實。由于設計使用的是STC89C52作為核心的控制系統(tǒng)，精度高、性能可靠、電路簡單、成本低的特點，加上經過優(yōu)化的程序，使其很輕松實現(xiàn)自動控制升降旗控制。由于畢業(yè)設計是一個綜合性的實踐課程，是將理論聯(lián)系到實際中的實驗過程，是總結大學所學知識的最好體現(xiàn)。從拿到設計任務后，開始查閱資料，對課題進行方案設計并進

51、行理論論證，到設計電路，軟件上的程序編寫到調試、硬件上元器件確定、選型及電路搭建，軟硬件聯(lián)調，直到論文文本的撰寫。最終完成自動控制升降旗系統(tǒng)的設計，這一過程鍛煉了我們對單片機應用系統(tǒng)的設計及動手能力。近兩個月的畢業(yè)設計實踐，使我深深的體會到理論結合實際的重要性，在設計過程中要特別細心，在軟件中可能是一個標點或一個字母的問題，而導致運行錯誤；在硬件搭建中更是如此，焊接、連線的牢固性，還要防止短路和斷路。所以每一個環(huán)節(jié)都是不可大意的。另外，在老師的悉心的指導下，讓我更加有信心去完成這個設計，還有大家在一起討論，互相學習，讓我更深地體會到同學間互相幫助的作用。在軟、硬件調試過程中，遇到了很多困難，我

52、有好多次都想放棄，但是想到了老師的期望，還有自己的目標，我克服困難解決問題，這過程中真的培養(yǎng)了我的耐心。軟件的調試修改再調試，如此反復，最終完成了設計的部分任務，但設計還存在小問題，有待改進。在不斷的學習與討論中，我對單片機知識有了更為深刻的認識與體會。在收獲的同時，我也受益非淺深感自身理論知識的欠缺與動手能力的不足，在以后的學習及設計中，還要不斷的努力?？傊?，這次設計使我受益非淺，特別是發(fā)現(xiàn)問題后，知道如何去分析問題和如何解決問題。以前我總是以為成功的人學習的知識多么好，多么的扎實，所以他們走向了成功的舞臺，但是通過這次設計我明白了，他們不是學的多么好，他們是在各種問題中成長，不斷地發(fā)現(xiàn)問題

53、，解決問題，所以他們成功了。參考文獻1 李華MCU-51系列單片機實用接口技術M，北京航空航天大學出版社，2006，3 2 許育誠軟件測試與質量管理J海事大學，2007，6，14-423 景新梅軟件產業(yè)原動力J,中國計算機報，2005，7，32-334 劉湘濤，江世明單片機原理與應用M，北京:電子工業(yè)出版社，2006，75 萬福軍單片微機原理系統(tǒng)設計與應用M，中國科學技術大學出版社，2005，56 胡輝單片機原理及應用設計M，中國水利水電出版社，2005，107 繆學勤解讀IEC61158第四版現(xiàn)場總線標準J，儀器儀表標準化與計量，2007，3，1-48 劉藝，徐大琴嵌入式系統(tǒng)設計大學教材M ，人民郵電出版社，2008，129 張迎新，雷文C8051F系列SOC單片機原理及應用M，國防工業(yè)出版社，2005，1210 官晟張杰.微機主從通信系統(tǒng)多