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2016上学期-单片机综合课程设计安排

2022-02-22 来源:易榕旅网
2016年单片机系统综合设计说明

2016年7月16日开始至7月22日上午结束。

每天早上8:30开始至晚上9点,每个班级的学生在指定的实验室进行课程设计,期间学生需要上网或购买器件等,在征得指导教师同意后,可以到图书馆或机房等其他地方查阅资料,或到三站电脑市场购买元件。每位指导老师的指导时间80学时。

电气1401---逸夫实验楼302 电气1402---逸夫实验楼304 电子1401---逸夫实验楼306 电子1402---逸夫实验楼308 电子1403---逸夫实验楼310 电子1404---逸夫实验楼312

(一)设计主题:单片机综合系统设计 (二)课程设计实施方法

1、本学期开展的单片机课程综合设计要求每2人一组,每组所需的单片机最小系统板及相关元件,由学院统一分发。每组必须在最小系统板的基础上完成单片机课程设计作品,不允许用自己购买的单片机板或单片机实验箱作为最小系统。

2、学院分发的最小系统板只提供单片机的最基本功能,要完成单片机设计作品,必须在单片机板子的基础上,搭建外围接口电路,外围电路可在最小系统线路板上预留的实验焊盘上搭建。搭建系统时所需的其他器件材料(外围所需的

集成电路芯片、电阻、电容、传感器、按键、光耦、继电器、数码管、排线、开关、LED点阵、液晶等等),由每组同学自己从网上购买,或者到三站电脑市场购买,费用自理。

(三)设计工具

电路图绘制工具- Proteus ISIS 单片机原理图与仿真工具 OR Altium

Designer (Protel风格,Protel 99也可以);

51源程序编译环境:一般选用Keil C51集成开发环境;

硬件电路制作:实验室提供基于STC12C5A60S2单片机的最小系统电路板及扩展用洞洞板,提供烙铁、焊丝等焊接工具。其他元器件、导线由同学根据所设计系统自行购买。

(四)设计要求

要求基于STC12C5A60S2单片机,设计一个具有一定功能的单片机综合系统,根据系统的功能要求,应用课程中所学的知识,完成硬件电路的设计和软件控制程序的编程,通过运行、调试,完成系统设计。 系统应用以下单片机设计知识: ① 51单片机最小系统设计;

② 单片机片内集成资源的应用(定时器、中断系统及口资源的应用等); ③ 资源扩展(口资源扩展、存储系统扩展);

④ 输入设备(按键、键盘、传感器、模/数转换器等); ⑤ 输出设备(LED、数码管、蜂鸣器、电机驱动、继电器等); ⑥ 通信(串行通信、红外通信、无线通信等);

在已提供①的基础上,所设计系统必须包含②④⑤,可根据功能应用,以及其它所需要的设计技术。

(五)设计内容

第一阶段:题目拟定。根据个人兴趣、知识面,鼓励发挥创造思维,拟定设计题目(可参考后面给出的设计题目),进行系统功能设计,确定系统功能要求。将题目及系统简要说明提交给指导老师,通过审查后,可进行下一阶段。

第二阶段:软硬件设计。根据系统的功能要求,首先进行硬件电路设计,利用Proteus ISIS环境/Altium Disigner完成硬件电路原理图的设计,在此基础上,使用C51或汇编编写系统控制程序。

建议使用Proteus 环境进行仿真调试,直至可在Proteus环境中仿真运行,显示系统的功能效果。

根据电路原理图的设计,进行元器件的焊接,完成硬件电路设计,将目标程序(*.hex)下载到系统电路中,进一步调试、修改,直至达到要求的效果。

第三阶段:撰写设计报告。根据系统设计过程,撰写设计报告,内容应包含硬件电路框图、各功能模块的电路设计说明、控制程序的设计思路(按照模块化设计方法,说明系统模块的划分)、各软件模块的程序流程图、仿真调试的方法和过程,以及设计中遇到的问题、解决方法及心得体会等等。(请使用给定的报告模版)

第四阶段:设计答辩。设计完成后,将按组进行现场验收、答辩,评定成绩,具体方法请参考以下说明。

(六)验收及成绩评定说明

验收形式:包括当堂演示作品、设计内容答辩和提交设计文档的检查。 答辩时间:课程设计的最后一天。

设计报告提交时间最后期限为设计答辩当天。

提交内容:

1、实物演示 2、纸质打印版 设计报告 3、电子版文档 Proteus/Altium Designer绘以学号+姓名命名制的电路原理图 打包 系统程序源文件 设计报告 说明:

设计报告格式,请参考文档后续给定模版;

程序文件包括工程文件、汇编(*.asm)/C51(*.c)程序源文件,以及编译生成的二进制文件(*.hex); 答辩涉及的知识范围:

• 系统设计中应用到的各种技术知识; • 硬件电路基础分析能力; • 硬件系统设计问题的分析能力; • 单片机及嵌入式系统了解性知识;

成绩评价方式:

设计表现(日常) 原理图、源码、设计报告 20% 50% 演示、答辩 30% 总分 100分

2016年单片机综合设计参考题目

题目一 秒表设计

基本要求:

设计一个秒表,用4位的LED数码管显示时间,从00:00秒到59:59秒,然后利用2个按键来控制:按键1开始/暂停,按键2 归零。

发挥部分:

1、利用8位LED数码管,显示年月日时分秒,要求单片机掉电重启时,不影响时间计时。可选用RTC时间芯片配合钮扣电池,简化设计。

2、将时间转换为ASCII码,以9600 bps输出,与/由PC机进行同步。

题目二 环境温度采集和转换

基本要求:

利用NTC热敏电阻采集室内环境温度,并将温度(保留1位小数位)在数码管或者LCD屏上显示,要求精度达到1度(提示利用matlab模拟温度电阻与温度的关系曲线方程)。同时将温度值转换为线性的周期方波输出,要求50摄氏度时输出一个下限(或上限)频率方波,20摄氏度时输出一个上限(或)频率方波,要求方波频率与温度成正比。

发挥部分:

温度精度达到0.5度,同时将温度值转换为4-20ma电流输出,50摄氏度

输出20ma电流,0摄氏度输出4ma电流。

题目三 恒温加热 基本要求:

利用铂电阻温度传感器PT100检测水温,利用继电器控制220V电热水器或电热丝,使得水温保持在设定值(正负误差不超过1度)。要求通过按键和LED数码管设定水温参数。并利用PID算法控制继电器时间,通过按键实时修改PID的参数。 发挥部分:

利用1K欧电阻模拟水位传感器的高度输出,测量并利用LCD显示水位的高度,低于下限报警停止加热,并启动进水继电器,高于上限则停止进水。

题目四 自动LED光源设计 基本要求:

利用光敏电阻对环境亮度进行检测,利用按键和液晶屏/数码管显示照度并输入参数,环境亮度低于设定值时,利用PWM控制LED发光管的发光强度,使之稳定在设定值。 发挥部分:

根据PC主机端编写简单控制程序,通过串口修改参数设置。

题目五 基于单片机的密码锁设计

采用单片机设计一种可防止多次试探破译的密码锁系统,系统采用电磁锁,有门内/外两个键盘,由单片机根据输入的密码情况,控制电磁锁的开关。具体功能要求如下:

①可设置8位密码,每位密码可取值0~9; ②用户能够自行设定和修改密码; ③输入密码时,每个按键有提示音;

④若输入的8位密码不正确,则报警3秒提示;

若连续三次输入错误密码,系统报警1分钟,报警器间输入密码无效,以防窃贼多次试探密码;

若输入的8位密码完全正确,开锁,同时发出1秒的提示音; ⑤系统使用电磁锁,开锁时,电磁线圈打开5s,而后恢复初始状态; 系统设有两个键盘,门外密码键盘只提供数字0~9用于输入密码,门内键盘除带有数字键外,还提供确认和设定按键,以便重新设置密码;

门内部分带有显示器件,要求使用8段LED数码管,用于提示密码的设定情况;

发挥部分:设定密码时,增加LCD显示设定的密码,输入完毕后,按下确认键,如果不足8位,LCD显示ERR(数码管也可显示类似字型),此时设定的密码无效。如果输入的密码满8位,则LCD显示AGN提示字符,要求重新输入一遍,两次输入吻合的情况下,密码设定成功,LCD显示OK提示,并伴有2S的提示音。

题目六 基于单片机的水温控制器设计

采用单片机设计一个简单的水温控制系统,可设想用于类似于热水器/饮水机等家用电器。这里给出的功能要求提示,可根据你所设想的应用场合进行调整。 ①水温控制温度设置,可设置为某一温度,或通过类似于高/中/低三个按键,固定调整到某一温度;

②增加数字小键盘和数码管显示器,用于显示输入的温度值; ③可采用任何一种温度传感器,用于检测当前的水温;

④如果水温低于用户设定的温度,则控制加热装置工作,如果水温高于用户设

定的温度,则关断加热装置;

⑤设计安全措施,如果加热控制模块出现故障,系统无法正常控制加热装置的关断,可设计一个安全温度(如70°),当水温高于这一温度时,系统蜂鸣器长响报警,只有断电复位后,蜂鸣器停止发出声音。 发挥:控制水温的上下限不超过0.5摄氏度。

题目七 基于51单片机的数显交通灯

采用单片机设计一个带有数码管显示的交通灯控制系统,能够实现以下功能要求:

东西、南北方向红、绿、黄灯亮/灭的合理控制; 东西、南北方向红、绿灯状态下,倒计时显示;

紧急情况处理,一键控制四个方向全部点亮红灯,数码管熄灭; 扩展功能要求:

可选择小键盘或者串口方式,根据实际交通状态,进行各方向通行时间调整,使交通控制更加合理。

发挥:增加路口左拐和右拐指示灯,及人行道指示灯控制设计。

题目八 多功能电子闹钟

基本要求:

利用RTC芯片(例如DS1302)制作一个带有闹钟定时的电子钟。使用LCD

或者数码管显示器限制当前的日期、时间信息,通过设置按键,支持调时功能和闹钟设定功能,在定时时间到达时,通过蜂鸣器发出声音信号进行提示。提示声

音可手动关闭,可规定一定时间长度后自动关闭。 发挥:可尝试支持多闹钟功能。 题目九 数字温度表

基本要求:

利用单片机+数字温度传感器(例如DS18B20),设计数字温度采集终端,

并设计一个带有LCD或数码港的主机。主机通过485串口与从机通信,主使用按键控制从机温度的采集,使用LCD或者数码管显示当前温度。

发挥:支持多点(至少2个从机)温度采样,并能够进行历史温度记录与分

析功能。

设计报告模版

2015-2016第一学期 单片机系统综合设计报告

单片机课程综合设计 设计题目:xxx

学 号 : 姓 名 : 班 级 : 提交日期 :

信息与电气工程学院

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2015-2016第一学期 单片机系统综合设计报告 第一章 系统介绍 第二章 系统设计方案

2.1 系统硬件设计

系统硬件框图

主要硬件模块介绍(按照功能划分)

2.2系统软件设计

软件模块划分

各软件模块功能介绍

第三章 系统实现

3.1 系统开发工具与开发环境 3.2 系统硬件实现

按模块进行说明:

各硬件模块的逻辑图,使用器件与关键的电路连接说明。 EX:

3.2.1 最小系统

3.2.2 数码管显示模块 3.2.3 按键

3.3 系统软件实现

按模块进行说明:

包括各模块的软件流程图,和关键性代码;

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2015-2016第一学期 单片机系统综合设计报告 第四章 设计小结

总结系统设计过程中遇到的问题、困难,解决问题和克服困难的方法,及体会。

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