单片机实验指南

1、硕士研究生微机与单片机接口开发实验指南（2011年）一、适用专业：通信与信息系统、信号与信息处理、电路与系统、电磁波与微波技术、微电子学与固体电子学二、教学目的：在掌握微机与单片机系统工作原理的基础上，通过一个微机与单片机应用系统的设计、制作与调试，从而具有利用微机与单片机从事应用开发的能力。三、几点说明：1、起止时间（1）选题时间开课的第一周，公布实验题目供学生选择，开课两周内，学生确定选题。题目一旦选定，无正当理由，不得擅自更改或调换。（2）领材料时间开课第三周，学生申报实验中所需领用的仪器、工具及元器件清单（附原理框图和布线草图）。（3）验收时间课程结束后第二周为验收截止时间，可提前验收

2、，但不得推迟（若推迟验收，需提前两周提出书面申请，说明理由）。2、注意事项（1）原则上一人一题，不得重复。（2）严格按照实验题目所规定的要求完成实验，不明题意，应及时询问，不得擅自更改实验要求。（3）接口电路一律制成电路板（或采用“通用版”焊接），不得采用面包板搭线。（4）实验完毕，交验收材料（接口电路板、软盘、实验报告）及所借的一切物品（如仪器、工具、剩余元器件等）。（5）造成重大仪器设备丢失、损坏及其它责任事故者，除照价赔偿外，成绩以不及格计。3、实验场地软、硬件调试与验收场地可在指定实验室或导师所在科研室。4、验收形式（1）软、硬件演示与讲解。（2）回答问题。（3）检查验收材料（接口电路

3、板、软盘、实验报告）。5、评分标准教师根据题目难度、验收情况及实验报告三项指标综合评分。6、答疑时间、地点时间：第10-17周星期四下午3:30-5:30地点：3303四、参考文献1.高峰编著.单片微型计算机原理与接口技术.北京：科学出版社，20032.陈粤初等.单片机应用系统设计与实践.北京：北京航空航天大学出版社，19913.邹逢兴主编.计算机硬件技术及应用基础.长沙：国防科技大学出版社，20014.黄冰等编著.微机原理及应用. 重庆：重庆大学出版社，20035.曾峰等.印制电路板（PCB）设计与制作.北京：电子工业出版社，2005五、实验题目说明：按难度从大到小，题目分为一、二、三类，题

4、号开始第1个阿拉伯数字即为题目的难度，“-”后为序号。1-1* 设计一微机控制的带通滤波器，实现对滤波器的通带中心频率的程控。1-2 设计基于51单片机的超声波测距仪。要求显示距离，当距离小于1m时声光报警。1-3 设计一个基于单片机的语音自动报站器，录放音采用语音芯片（ISD4004等）或具有语音功能的单片机。系统的主要功能是：实现报站内容的预先录制及修改，存储在语音芯片或单片机中；在车辆行驶过程中实现语音正确报站。1-4 设计一个基于单片机的红外串行通信系统。通信采用异步半双工方式，发送或接收的数据用LED或LCD显示。1-5 设计基于USB接口的数据采集系统。数据采集由单片机电路构成，采

5、集的数据通过USB接口传送到PC机，在PC机中储存和显示。1-6 设计基于USB接口的D/A转换模块，构成一波形发生器。1-7* 利用锁相环（PLL）电路设计一种既可实现A/D转换，又可实现D/A转换的接口电路。1-8 利用8031单片机构成高精度的PWM式12位D/A转换器。1-9* 设计分时计费智能电度表。要求：（1）可按需要显示各时间段累计用电量、总的累计用电量、各时间段累计电费、总的累计电费；（2）可以查询当天各时间段的用电量和电费；（3）备有清零按钮，将上述各量消除，并重新开始累计；（4）具有超额报警功能和超额部分加倍计费功能。提示：可用带圆盘的小电机模拟电度表的表盘转动。1-10*

6、 设计红外微机测温仪。利用硅太阳电池作为探测元件，接收被测目标表面的幅射信号，从而求得目标表面的温度。1-11* 设计一个峰值检测电路，检测并显示某一时间段内输入电压的峰值。1-12* 设计一个谷值检测电路，检测并显示某一时间段内输入电压的谷值。1-13 基于FIFO芯片的单片机并行通信。用FIFO芯片IDT7203作为数据暂存器，实现两个单片机之间的并行通信。1-14 基于SPCEO61单片机的控制式计热表。以16位凌阳单片机SPCE061为核心构成一个控制式计热表，一个计热表可以控制五个房间；每个房间的温度可分别设置；8位LCD显示热量值和费用；语音播报各个房间的温度等；串行通信实现集中抄

7、表，方便管理。1-15 基于实时时钟芯片X1228的电源控制器设计。电源控制器接收上机位指令，控制设备的供电情况，並在预定断电的前五分钟发出提示报警信息。1-16 采用SHT15的温湿度检测电路。采用数字式温湿度传感器SHT15构成一个温湿度检测电路，並将结果在LED或LCD上显示出来。1-17 基于MAX525的4路输出程控电流源的设计。利用单片机和串口D/A转换器MAX525构成4路输出的程控电流源。1-18 基于DS1616的定时数据采集系统。利用带实时时钟的集成数据采集记录器件DS1616实现多路数据的实时采集与记录；利用报时中断信号打开或关闭系统。1-19 基于AD7715的小信号数

8、据采集电路。利用AD7715构成一个小信号数据采集电路、能采集並显示低到5mv的模拟电压。1-20 设计智能电饭煲控制电路。（1）具有煮饭、快速煮饭、煮粥、保温、定时开启等功能；（2）具有掉电保护功能，确保在短时间停电的情况下，照常煮出米饭。1-21 设计空调电脑控制器。使空调具有：（1）制冷、抽湿功能；（2）风速可设置为低速、中速或高速；（3）室内温度可在1631C范围内任意设定；（4）室内温度用数码管实时显示；（5）能在14小时内实现空调的自动开关。1-22 设计多功能微电脑电子秤。使之具有以下功能：（1）显示重量及金额；（2）清零；（3）过载显示；1-23 利用单片机设计一个电子钟。要求

9、：（1）显示时、分、秒；（2）能对时、分、秒进行预置；（3）能用语音报时。2-1* 用可编程定时器/计数器构成测量信号周期接口电路。要求：（1）由标准的信号发生器产生输入信号（如锯齿波、三角波和正弦波等），频率为1525KHZ；（2）在CRT或数码显示器上显示被测信号频率，验证测量精度，分析产生误差的原因。2-2* 设计一个按键电路。要求：（1）采用8个按键，每个按键值分别与8位二进制码对应；（2）用CRT或LED显示按下的键的值；（3）采用查询输入方式（程序中加软件防抖动措施）。2-3* 采用MC14499芯片构成串行口硬件译码键盘显示器接口电路。要求：（1）显示器部分采用MC14499译码

10、、驱动；（2）采用数码管显示。2-4* 用两片DACO832构成两路异步D/A转换双极性电压输出接口电路。要求：（1）编程产生锯齿波、三角波和正弦波等三种波形；（2）两路波形反相，幅值比1：2。2-5* 用ADCO809构成A/D转换接口电路。要求：（1）编制程序，按中断方式采样A/D转换数据，采样点取300H个，并将结果显示出来；（2）A/D转换器的模拟信号范围0+5V。试用如下两种方法产生：模拟量由三个电位器输出；为保证所输入的模拟信号在A/D转换器工作期间稳定可靠，对快速变化的模拟信号，输入A/D转换器前需加采样保持电路单元。2-6* 设计一事件统计与显示电路。要求：当某事件出现时，送来

11、一个负极性脉冲。显示器由两位7段LED显示器组成，初始状态显示“0”，以后每送来一个负脉冲，则显示内容加1。当显示“99”时，若再送来一个负脉冲，则又显示“00”，同时使蜂鸣器以1000HZ的频率响10秒钟。2-7* 设计一个交通灯管理电路。要求：交通口上南北、东西方向各装有绿、黄、红指示灯，南北通行时间为15S，东西通行时间为10S，当由绿灯变为红灯前的3S内，绿灯灭而黄灯亮。通行时间各由两位7段LED显示器指示，且为倒时间指示（即从15或10逐次减1，禁止通行时显示器灭）。当某方向显示红灯时，容许人工干预强行改变两个方向的指示灯颜色，以让救护车之类的车辆通行，但发出改变通行命令后有3S时间

12、使显示绿灯的方向改变显示黄灯，并以每秒10次的频率闪烁，以示警告。2-8* 设计电风扇控制电路，使风扇具有：（1）强、中、弱三档；（2）模仿自然风（高原风、森林风、山川风）；（3）定时功能。提示：利用晶闸管改变电机端的电压、电流来控制转速。2-9 利用8255A、ADCO809和DACO832实现模拟量至模拟量的转换。要求：（1）ADCO809以其可能有的最快速度周期地转换INO的模拟量为数字量。ADCO809仅启动一次，以后的转换由自身启动；（2）DACO832连续地将数字量转换为模拟量。当INO1V时，DAC输出的模拟量为1VINO2.25V时，将以1V为基础的变化量（INO-1）乘以4后

13、从DAC输出；当INO2.25时，DAC输出5V，并在CRT上动态描述输入与输出关系曲线；（3）用3只不同颜色的LED定性显示INO的大小。INO1V时，黄色LED显示；1VINO2.25V时，绿色显示；INO2.25时，红色显示。2-10 用单片机实现对注塑机的时间顺序控制。注塑机生产一个工件的工艺流程为：合模（1s）注射（2s）延时（3s）开模（1s）产伸（1s）产退（1s）。假若用8255A的B口PB0PB5每根线控制一个执行机构动作，用PA7、PA6作为掉电和低温警告监视输入。如果正常，各执行机构按工艺流程顺序周而复始的切换；一旦出现异常，则通过PC0控制一个红色LED发光，作为故障报

14、警，并设置6s故障处理时间，时间到，若故障已排除，则系统继续运行，否则停止生产。2-11 试设计一公共汔车自动售票机接口，它包括数据输入寄存器、数据输出锁存器、状态寄存器、控制寄存器，其端口地址分别为0510H、0512H、0514H、0516H。设计思想为：可接受1角、2角、5角三种硬币，每投入一枚硬币，状态寄存器的第0位置1，并使数据输入寄存器中存入该硬币的代码（分别为01，02，05）。当数据输入寄存器内容被读入时，状态寄存器的第0位被清楚，并从数据输出锁存器（它控制显示器）输出已投入硬币的总钱数。当取票按钮被揿下时，状态寄存器的位1置1，这时如投入的硬币总额为5角，控制寄存器的位0置1

15、，启动送票机构，并取入硬币；若总额不是5角，使控制寄存器的位7置1，控制退出所投入的全部硬币。无论投入的硬币总额为多少，一旦控制寄存器的位0或位7置“1”，就使显示器清0。试设计该接口的硬件和软件。2-12 利用单片机设计一多波群发生器，周期性的输出100KHZ、50KHZ、20KHZ、10KHZ、5KHZ、2KHZ、1KHZ的近似正弦波，每种频率的信号的持续时间都为2s。2-13 设计一个采样速率可编程的A/D转换系统，其速率用可编程定时器控制。设基准时钟频率F为2KHZ，A/D转换器在XZ/F秒时间内以每秒F/X个样本速率进行量化输入操作。X、Y、Z为可由程序设置的参数，均小于256。2-

16、14 设计一个数字录音机，以每秒钟5000次速率将语言存入内存，共采集60000个数据（录12秒），然后以同样的速率使喇叭放音。2-15 设计一个简易电子琴，使得相应键按下时，能发出1、2、3、4、5、6、7音阶声，且发音时间的长短可调。提示：（1）每个音阶对应的频率如下：音阶1234567频率（HZ）261.1293.7329.6349.2392.0440.0493.9（2）不同频率的区别，可通过调节向D/A转换器输出数据的时间间隔来得到。2-16 利用单片机等设计一个电子钟。电子钟显示格式如下：.时 分 秒小键盘的控制作用如下：C键清除，显示00.00.00；G键启动计时；D键停止计时；P

17、键设置时、分、秒值，若输入有错，则显示E -. - -. - -，此时敲入P鍵可重新输入预置值。2-17 设计一通用控制系统，由微机、I/O通道、键盘/显示电路、并行I/O接口、前端控制电路组成。 2-18 设计一多功能LED电子钟。要求： （1）能显示年、月、日、时、分、秒（通常显示时、分、秒）； （2）能对年、月、日、时、分、秒进行预置； （3）具有定时功能，定时时间到声光报告。2-19 设计一智能计程表。能显示里程、总里程及计费（单价、总价）。2-20 单片机温度检测系统。设计一个基于单片机的温度检测系统，检测结果用LED或LCD显示器显示。2-21 基于串口的单片机温度检测系统。设计一

18、个单片机温度检测系统，A/D转换结果通过串口送给单片机，并在LED或LCD显示器上显示。2-22 单片机湿度检测系统。设计一个基于单片机的湿度检测系统，检测结果用LED或LCD显示器显示。2-23 基于串口的单片机湿度检测系统。设计一个单片机湿度检测系统，A/D转换结果通过串口送给单片机，并在LED或LCD显示器上显示。2-24 单片机酒精浓度检测系统。设计一个基于单片机的酒精浓度检测系统，检测结果用LED或LCD显示器显示。2-25 基于串口的单片机酒精浓度检测系统。设计一个单片机酒精浓度检测系统，A/D转换结果通过串口送给单片机，并在LED或LCD显示器上显示。2-26 单片机煤气浓度检测

19、系统。设计一个基于单片机的煤气浓度检测系统，检测结果用LED或LCD显示器显示。2-27 基于串口的单片机煤气浓度检测系统。设计一个单片机煤气浓度检测系统，A/D转换结果通过串口送给单片机，并在LED或LCD显示器上显示。3-1 利用两台PC机的RS-232C接口进行串行通信。要求：（1）发送端把从键盘输入的字符送往接收端，接收端在收到字符后在CRT上显示出来；（2）用查询方式进行半双工通道；（3）将甲乙两机的显示屏从中间分成两个显示区，上部显示区显示本机发送给对方的字符，下部显示区显示本机通过RS-232C接口接收到的字符。3-2 利用两台PC机的RS-232C接口进行串行通信。要求：（1）用中断方式进行半双工通信；（2）甲、乙两机均从键盘接收键入字符，并通过RS-232C