《单片机原理及应用》课程设计指导书(2015

1、单片机原理与应用课程设计指 导 书一、课程设计目的单片机原理与应用是一门实践性和实用性都很强的课程，学习的目的在于实践。本课程设计是配合课堂教学和实验的一个重要的实践教学环节，它能起到巩固课堂和书本上所学知识，加强综合能力，提高电路设计水平，启发创新思维的效果。通过本课程设计希望达到以下目地：1 培养资料搜集和汇总的能力。2 培养总体设计和方案论证的意识。3 提高硬件、软件设计与开发的综合能力。4 提高软件和硬件联合调试的能力。5 熟练掌握相关测量仪器的使用方法。6 掌握相关开发软件、调试器和仿真软件的使用方法。二、课程设计内容与要求要求每个小组都要独立设计完成一个典型的单片机应用小系统。设计

2、题目可以在给出的参考题目中选，也可以自己选择设计题目，但难度不应小于参考题目，需经指导教师审查后方可确定是否采纳或修改设计题目。课程设计的时间为一周。设计的最终作品包括硬件和软件两个部分，要求能够演示并达到设计指标的要求。每个小组在作品完成后，要经指导教师检查，同意拆除后方可拆卸，并分类放回元器件盒内。课程设计报告每个学生一份，由课代表收齐后统一交给指导教师。课程设计成绩评定由3部分组成：作品出勤等40；答辩30；设计报告30。三、课程设计步骤研制一个单片机应用系统，可以分为硬件研制和软件研制两个部分，从设计方案到样机调试成功，常常要将硬件，软件结合起来考虑，才能取得较好的效果。随着系统的用途

3、不同，它们的硬、软件结构会各有不同，但系统研制的方法和步骤是基本相同的，其研制过程可以归纳为以下所述的四个步骤：1、确定任务如同任何一个新产品设计一样，单片机应用系统的研制过程也是从确定应用系统的任务开始的。首先要明确应用系统要实现哪些功能，其技术参数和技术指标是什么，这是系统设计的起点和依据，它将贯穿于系统设计的全过程。必须认真做好这个工作，在确定任务的阶段中必须明确：1) 本应用系统需要达到的主要目标是什么，有多少个回路，有几个参数需要进行检测和控制？检测和控制的精度为多少？2) 本应用系统有多少输入信号和输出信号？输入信号的形式和电压等级及变化频率情况，输出信号的形式，电压等级和驱动功率

4、有何要求？3) 本应用系统需要提供哪些人机对话功能，如：小键盘要多少个按键，采用何种显示器，通常为LCD和数码管，如考虑显示几位数等。4）考虑本应用系统的经济指标，如成本、可靠性、可维护性以及经济效益等，可参考国内外同类产品的资料，提出比较合理的技术指标和最佳的性能价格比。2、总体设计本阶段的任务是通过调查研究，查阅资料来初步确定系统结构的总体方案，其中主要涉及到硬件和软件的功能划分。应用系统中硬件和软件具有一定的互换性，即某些功能既可以用硬件实现也可以用软件实现。一般说来，用硬件实现的优点是可以提高系统的工作速度，但会增加电路的复杂性和硬件成本；而用软件代替某些硬件的功能可以使电路简化，便于

5、修改设计，降低硬件成本，但软件工作量增大。总体设计时，必须在硬件和软件之间权衡，分工明确，然后分头开始设计。3、硬件研制过程1) 将整个硬件系统划分为若干个功能单元电路，绘出整个系统逻辑电路图。注明各单元电路间的接口信号。必要时，还要画出一些重要控制信号的时序图。.2) 完成各单元电路设计，包括选择合适的元器件和电路板设计(元器件布局和走线等)。3) 各单元电路板装配，分调。4) 整个硬件总体调试，完成后准备与软件联调。4、软件研制过程1) 采用模块化程序结构设计软件，首先将整个软件分成若干功能模块。2) 对各模块编写一个较详细的程序流程图。3) 根据流程图，编写源程序。4) 上机调试各模块程

6、序。5) 各程序模块联调。6) 与硬件一起联调，最后完成全部调试工作。四、课程设计报告的基本格式实践设计报告的基本内容至少包括任务书、封面、正文、附录三部分。课程设计报告要求统一格式，字体工整规范。1、课程设计任务书及要求（每组1份）；2、封面封面包括“单片机原理与应用课程设计报告”、班级、姓名、学号以及完成日期等信息。3、正文正文是实践设计报告的主体，具体由以下几部分组成：（1）课程设计题目；（2）设计过程（包括方案论证、设计原理、创新点以及采用的新技术等）；（3）硬件连线图与说明；（4）软件主要模块流程图与说明；（5）工作总结（包括自己的收获与体会；遇到的问题和解决的方法；技术实现技巧和创

7、新点；作品存在的问题和改进设想等）；4、每组一个文件夹，存放源程序及程序注释五、课程设计参考题目（一） 反应速度测试仪1、 设计并制作出反应速度测试仪，反应时间范围09.9秒。2、 在启动反应速度测试程序后，经过一段随机时间的延迟，电路发出声音提示信号，被测者立即按下按钮。从发出声音和LED信号到按下按钮的时间即为反应时间，精确到0.1秒。被测者在从发出声和光信号之前按下按钮作违例处理，显示相应提示符。3、 在发出声音和LED提示信号之后，在两位数码管上显示累计时间，当按下按钮后锁定累计时间，即显示反应时间。（二） 热敏电阻温度计1、 设计并制作热敏电阻与A/D转换器构成的温度计。2、 将温度

8、显示在数码管上，2位整数，1位小数。（三） 程控方波信号发生器1、 设计并制作出程控方波信号发生器，可选择输出1Hz、10Hz、100Hz和1000Hz方波。2、 将方波输出到一根I/O口线，使用一个按键切换频率，用示波器观察波形。3、 在LCD显示器上显示频率值。（四）直流电机调速1. 设计并完成直流电机调速的控制电路。2. 直流电机调速由一个100Hz的矩形波，用其占空比的变化来控制电机速度，此方法称为脉宽调制（PWM），占空比分为0、25%、50%、75%、100%五个档。3. 直流电机供电为5V，将PWM输出信号经驱动电路送到直流电机，达到控制直流电机转速的目的。4. 使用“加”“减”

9、键控制电机速度，并显示对应占空比。（五）数字钟1. 利用单片机定时器设计并完成数字钟电路，在LCD上显示时间，格式是“HH：MM：SS”。2. 通过键盘能够调整时、分的功能。（六）时间芯片数字钟1. 利用时钟芯片DS1302设计并完成数字钟电路，在数码管上显示时间，格式是“HH：MM：SS”。2. 通过键盘能够调整时间和闹钟功能。（七）简易逻辑笔和信号发生器1. 一个并行I/O口线输入被测信号，当信号是高电平时，点亮LED1，熄灭LED2；低电平时，点亮LED2，熄灭LED1。2. 使用两个拨码开关控制P1.x输出10Hz、100Hz、500Hz和1000Hz方波。3. 在数码管或LCD上显示

10、频率编号（可选）。（八）频率和占空比测量仪1. 被测信号频率范围10Hz1KHz。2. 将测量的频率和占空比值显示在LCD显示器上。（九）简易抢答器1. 制作两人抢答器，每人分值范围09，两人初始分值均为5。2. 主持人按下“开始”按键后，设定1个LED亮，两人中先按下抢答键者得1分，此时“开始”LED熄灭。3. 如果选手在主持人“开始”按键之前抢答，则从其分值中扣去一分。4. 任何一方分值到0或到9，抢答结束，用一个LED点亮表示结束。5. 将双方分值显示在两个数码管上。（十）数字电压表1. 用ADC0809测量电位器上05.0V电压值。2. 将电压值显示到两个数码管上，显示单位0.1V。（十一）信号发生器1. 用一个按键选择由DAC0832输出正弦和锯齿波信号。2. 在数码管上显示波形编号。3. 频率可由按键调整（可选）。（十二）电子琴及音乐演奏1. 用7个按键使蜂鸣器发出音符17。2. 用1个按键选择由蜂鸣器演奏两段音乐。3. 在数码管上显示音乐编号。（十三）步进电机控制1. 在步进电机上实现时钟分针的功能。2. 用按键可调整分针的位置。（十四）数字温度计设计硬件电路和单片机程序，实现DS18B20温度数据的读取和显示，并能实现温度的上下限报警功能。（十五）电子密码锁1. 用4*3组成09数