1。 系统总体设计及工作原理 

1。1 系统总体功能设计

根据升国旗时的需求本系统设计的功能有：

(1)系统在升旗过程中演奏国歌，下降过程不演奏国歌。为了安全，当国旗位于旗杆顶端，按国旗上升按键系统不作出响应；当国旗位于旗杆低端，按国旗下降按键系统无响应。

(2)按照《国旗法》在旗杆规定的位置停止。

(3)系统时时跟踪国旗的位置并且在LED数码管显示屏上显示出来。

本系统在具备基本功能的同时也设计了四种扩展功能：

(1)增设一开关，主要功能是去控制系统的升半旗模式，同时添加一个发光二极管，去显示系统是处于升半旗模式还是正常升旗模式。（按照《国旗法》）的规定，需要升半旗时，打开控制升半旗模式开关，此时二极管发光，按下升旗按键，当系统扫描到升旗键按下时，发送信号分别驱动国旗上升至旗杆顶端和播放国歌，至顶端时国歌停奏，然后驱动国旗匀速下降至正常升旗总高度的2/3处停止；降旗时，国旗并不直接下降，而是按要求先上升后下降，本系统只要是下降操作都不播放国歌。

(2)无论系统处于什么模式，在系统电源突然断电之后，立刻重新上电或者隔一段时候后再重新上电时，LED数码管显示器显示旗子的高度与断电之前显示的状态保持一致。

(3)本系统最大的特点是控制变量法，根据旗杆高度不变，可以调整升降旗时步进电机的转速，从而调整国旗升降的速度，因为国歌播放的时间在43-60秒的范围内可调。

(4)遥控模块，遥控功能。在本系统中没有介绍遥控模块，而遥控模块只有三个功能：上升、下降以及暂停功能。因为此功能没有太大的实用性，添加上会增加成本，因此可根据顾客需求决定是否添加。

1。2 系统工作原理

本设计的功能设定是通过键盘输入在误差范围内预先计算好的参数，并将数据信息转换为信号发送给控制中枢单片机。键盘Stop即停止键，用来处理一些紧急情况，在任何状态下都可以使电机停止转动。通过单片机AT89S52控制音乐在只有旗子上升时播放，其他任何时刻都不播放。存储器采用芯片AT24C32，用来记录旗子上升高度并且将其保存，确保系统断电后，再重新上电时，LED数码管显示的旗子高度与断电前保持一致。本系统系统框架原理框图如图1所示：论文网

图1系统框架原理工作框图

2。 硬件程序设计 

2。1 电机模块

相对于普通直流电机而言，本系统选用可以将电脉冲转化为角位移，转换精度更高，转动更加灵活的步进电机。本系统通过通过控制变量法，控制单片机传递特定的脉冲个数给步进电机的驱动芯片，步进电机驱动芯片将其转换为特定的角位移，驱动步进电机按照特定方向转动需要转动的步进角[2]。因而达到可以更加精准的控制旗升降速度的目的，使旗能够精准的定位。 

本系统中的步进电机在两相步进电机与四相步进电机中进行选择，所以分别介绍一下两相步进电机和四相步进电机的工作原理：两相步进电机在定子上只有2个绕组，分为两项四拍和两项八拍；同样四相步进电机按照某种顺序有着四拍和八拍之分，但是四相步进电机有4个绕组，同时两种步进电机整步步距角又有1。8度与0。9度之分，但同样的是，无论是两相还是四相步进电机都是通过控制绕组电流通断去控制步进电机的转动与停止；不同的是，四相步进电机比两相步进电机多2个绕组，电机驱动器需要多控制2个绕组，因此电路比两相步进电机的电路要相对复杂[3]。但是本系统对步进电机速度的控制要达到十分精准的地步，所以本文采用四相步进电机，也因此略微提高了成本。