自动控制升降旗系统设计报告

时间：2025-07-12

摘要：该系统采用宏晶的 STC89C51RC 8 位单片机作为主控器,步进电机作为运动驱动电路, 4X4 键盘作为系统的输入 , 通过 1602 液晶显示器输出系统的各种信息(实时时钟、过期的高度、升旗的时间、模式)。该系统的工作过程有键盘控制 ,通过键盘选择功能键和数字键输入单片机,系统发出信号到电机控制器控制步进电动机的动作,通过滑轮的传动完成升旗和降旗。升降旗过程中能实时显示国旗的高度和时间……

参赛者：指导教师：院

校：

该系统采用宏晶的STC89C51RC8位单片机作为主控器，步进电机作为运动驱动电路，4X4键盘作为系统的输入,通过1602液晶显示器输出系统的各种信息（实时时钟、过期的高度、升旗的时间、模式）。该系统的工作过程有键盘控制，通过键盘选择功能键和数字键输入单片机，系统发出信号到电机控制器控制步进电动机的动作，通过滑轮的传动完成升旗和降旗。升降旗过程中能实时显示国旗的高度和时间，且升降旗的速度可调；国旗能在指定位置自动停止。可由按键控制半旗状态，并用单片机内扩展的EXTRAM实现掉电保护。

关键字：SH-2H042Mb驱动器、自动升旗、EXTRAM、实时时钟。

一、方案比较及论证

1、主控器型号的比较与论证：

方案一：采用AT89S51作为主控器，该单片机采用MCS-51内核，4.0V—5.5V

工作电压，4K程序存储器，256B数据存储器，0—30MHZ晶振频率，32个可编程I/O，八个中断源，两个定时器，自带看门狗。方案二：采用STC89C51作为主控器，该单片机采用MCS-51内核，3.8V—5.5V的工作电压，4K的程序存储器，512B的数据存储器，其中包括128B的EXTRAM，0—80MHZ的晶振频率，32个可编程I/O，八个中断源，三个定时器，双数据指针，自带看门狗。

鉴于STC89C51工作电压宽，晶振频率高，并且有128B的EXTRAM可实现掉电时保护等优点，采用方案二。

2、电机的比较与论证：

方案一：采用带旋转编码器控制直流电机，电机运转平稳，精度可以得到保证。但其驱动电路复杂，在短时间内难与实现。

方案二：采用步进电机。步进电机是一种脉冲控制电机，它是一种能将脉冲信号转换为角位移的数模转换器，可广泛用于无需反馈控制但要求有精确位置的场合。

综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用步进电机。

3、电动机驱动模块的比较与论证：

根据题目的要求，选用两相步进电动机，步进电动机是纯粹的数字控制电动机，有很好的控制精度。易于起停、正反转及变速。电动机的驱动方法我们比较

方案一：使用单电压驱动，电动机绕组在工作时，只采用一个电压电源对绕组供电。该方案的优点是电路结构简单。但限流电阻太大会使绕组供电电流减小，使电机的高频性能下降。若在电阻两端并联电容，可以改善高频特性，但又使低频特性变差。

方案二：选用SH-2H042Mb驱动器。SH-2H042Mb的细分数为2、5、10、20、40，可以通过拨码开关设置细分数。当步进电机细分数达到32以上时，基本就没有低频振动的问题了。而且，该驱动器使用方便，可驱动所有42型电机或者相电流在1.7A以下的57型电机。

基于上述分析，我们选择方案二。

4、键盘的选择与论证：

方案一：采用138