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摘 要：本系统采用单片机stc12c5a60s2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物体升降,实现对物体升降的自动控制.该电路主要分为电机驱动控制模块、键盘和显示模块、超声波测距模块等几个部分.电机驱动控制模块采用集成驱动芯片L298N,控制和显示部分分别采用4*4键盘作为控制和LCD1602作为显示,测距电路采用HC-SR04超声波测距模块.基于这些硬件设计,使用了一套较完善的软件编程,实现了自动升级系统的基本功能,使之测量误差在1CM以内.关键词：单片机；自动控制；超声波测距；误差小
1 系统方案选择和论证
1.1 电机的选择和论证
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：采用步进电机控制升降系统运动,通过给定的脉冲周期,步进电机能够以任意速度转动,定距运动较精确.但步进电机不能告诉转动.
因为在本系统中需要精确的高度定位且启停要迅速,所以在本设计中我们选择方案二.
1.2 电机驱动方案的选择和论证
方案一：ULN2003是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,可用来驱动继电器.它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压等于50V,电流等于500mA,输入电压等于5V,ULN2003是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中.
方案二：L298N[2]内部包含4通道逻辑驱动电路,是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号.可驱动46V、2A以下的电机.L298N具有抗干扰能力强和过电压和过电流保护的特点.
ULN2003接的是5V电压,而L298N可以接12V,因此L298N具有更加强的驱动能里.而且L298N具有过电压和过电流保护,因此综合考虑选择L298N作为电机驱动电路的主要芯片.
1.3 显示部分方案的选择和论证
方案一：采用LED数码管显示物体所在的高度以及升降所用的时间.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,价格便宜,寿命长；缺点是只能显示0～9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LCD1602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面,体积小,功耗极低.基于上述考虑,所以我们选择方案二.
1.4 测距方案的选择和论证
方案一：通过电机的转动的圈数来测距,通过已知转轴的半径R,从而计算出周长C,最后算出电机转动的次数N,那么距离S为：S等于C*N,但是这样没有把绳子的直径计算进来,会有比较大的误差.方案二：采用HC-SR04超声波测距模块,可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能,测距精度可达高到3mm.其优点是测距精准.所以我们选择方案二.2电路框图设计
3 程序框图设计
4 系统的具体设计
4.1 系统的硬件设计
本系统由单片机stc12c5a60s2[1]作为升降系统的控制核心,实现键盘控制、液晶显示、高度测量等几个部分,即该系统主要包括电机驱动模块、键盘和显示模块、超声波测距模块等几个部分.现分别对各模块进行分析.
4.2 系统的模块设计
4.2.1 电机驱动模块
在本设计中采用集成驱动芯片L298N作为电机驱动的核心,L298N集成电机芯片,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L298N完全符合要求.其电路原理图如图1所示.
4.2.2 键盘和显示模块
在本设计中使用了十六个按键,分别用来控制一键升降,一键停止,高度设置等功能,其电路如图2.显示部分采用LCD1602,因为在本设计中只要求显示高度,可以不用中文显示,所以LCD1602已完全满足要求,其键盘和显示模块的电路原理图如图3所示.
4.2.3 超声波测距模块
HC-SR04超声波测距模块[3]可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能,测距精度可达高到3mm；模块包括超声波发射器、接收器和控制电路.其电路如图4所示.
基本工作原理：
（1）采用IO口TRIG触发测距,给最少10us的高电平信呈.
（2）模块自动发送8个40khz的方波,自动检测是否有信号返回；
（3）有信号返回,通过10口ECHO输出一个高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间.测试距离等于（高电平时间*声速（340M/S））/2：
4.2.4 声光报警模块
采用一个蜂鸣器和一个LED灯,当物体达到指定高度后,可自动发出声光报警,其电路如图5所示.
5 测试仪器和方法
5.1 测试设备
数字万用表；稳压稳流电源；EDA设计软件：DXP毫米刻度尺
5.2 测试方法
将一定滑轮固定在高为大于40cm的支架上,将一根绳子穿过定滑轮,挂在滑轮上,其一端放300克左右的物体,另一端绕在步进电机的定轴上,并将步进电机放在支架的底端.一切准备工作都做好后,将15cm的距离调整好,再接通电源,进行调试.
将物体放到0cm处（即参考点处）,按下上升键,看能否一键上升并准确测量所在高度.按下停止键,看能否实现一键停止.在0-25cm内调整几个高度,看物体能否在指定的高度立即停止.按下下降键,看能否在0cm处自动停止.
5.3 测量结果
经过多次的测试,误差的范围在1CM以内,符合要求.造成误差的主要原因是,升降平台做得不够平稳和超声波测距存在着一定的误差.
6 结语
自动升降系统广泛用于旗帜的自动升降.因此对误差的要求比较高,系统较为复杂,而本系统具有结构简单,测量误差小等优点,当然本系统也存在的缺点,希望在以后的学习中能不断的将其完善.
结论：大学硕士与本科升降毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写液压升降平台方面论文范文。
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