单片机综合实验与课程设计

1、实验五 单片机综合实验实验要求一、选题1、每人选择一个题目完成。2、每个题目即可在实验箱上仿真，也可在电脑上用KeilC51和Proteus仿真完成。在实验箱上完成的，要依照实验电路要求连线；用PROTEUS上仿真的，实验内容参照要求进行，电路可参考实验要求自行设计连线完成。3、规定上实验课时间必须来，开放时间自愿到实验室。若开放时间来必须填写开放记录，也可在寝室或其他地方完成。二、实验时间安排每周上课时间，以及实验室没课时为开放时间。三、实验过程实验过程中按照要求连线，分模块完成。程序存放在E盘中，且只能保存一天，最好自带U盘保存，否则电脑关机程序会丢。四、实验报告格式（具体格式见实验材料最

2、后两页）1实验内容2实验电路及功能说明3实验程序流程图4实验结果分析（包括实验现象、已实现功能、未实现功能、误差分析等）5程序清单五、实验完成及成绩评定（实验报告格式见资料最后两页）完成实验报告的撰写，上交Keil源程序、PROTEUS仿真电路、WORD电子文档和纸质打印稿。单片机综合实验报告题 目: 班 级： 姓 名： 学 号： 一、实验内容：二、实验电路及功能说明三、实验程序流程图：主程序：子程序：四、实验结果分析五、程序清单单片机综合实验项目项目1 模拟真实交通灯内容：用8255芯片的PA、PB口低四位做输出口，控制十二个发光二极管燃灭，模拟十字路口交通灯管理，并利用数码显示器进行倒计时

3、显示（采用单片机内部定时器定时）。通过外部中断能使交通灯暂停运行，并点亮4个红灯。通过16*16点阵中的图形模拟控制行人过马路的人形“走”、“停”指示灯，可参考下图所示。选做增加项目：在交通灯开始之前可通过开关对红绿灯亮灭时间的初始值进行增、减设定或者交通灯暂停时加上乐曲报警。电路：（只连粗实线部分）74LS138译码器电路（选做部分）8255与发光二极管连线图数码LED显示器电路（不需接线）16×16LED点阵显示电路（选做部分）要求：交通灯亮灭过程同“8255控制交通灯实验”，倒计时显示只需两位数（099），用定时器定时进行倒计时，每秒钟减1。在16*16点阵中显示的人形“走”、

4、“停”标志可自定义，由专门软件可转换为相应显示代码，不需自己推理。项目2 多功能数字时钟内容：设计一个数字时钟，显示范围为00：00：0023：59：59。通过5个开关进行控制，其中开关K1用于切换时间设置（调节时钟）和时钟运行（正常运行）状态；开关K2用于切换修改时、分、秒数值；开关K3用于使相应数值加1调节；开关K4用于减1调节；开关K5用于设定闹钟，闹钟同样可以设定初值，并且设定好后到时间通过实验箱音频放出一段乐曲作为闹铃。选做增加项目：还可增加秒表功能（精确到0.01s）或年月日设定功能。电路：（只连粗实线部分）数码LED显示器电路（不需接线）电子音响电路要求：开关K3进行加1调节时，

5、当加至最大值（时为24，分和秒均为60）时要能正常归零。开关K4进行减1调节时，当减至最小值00时，均能再回到从相应最大值（时为23，分、秒均为59）。闹钟乐曲自定。项目3 电子时钟（LCD显示）设计要求以AT89C51单片机为核心的时钟，在LCD显示器上显示当前的时间：l 使用字符型LCD显示器显示当前时间。l 显示格式为“时时：分分：秒秒”。l 用4个功能键操作来设置当前时间，4个功能键接在P1.0P1.3引脚上。功能键K1K4功能如下。l K1进入设置现在的时间。l K2设置小时。l K3设置分钟。l K4确认完成设置。程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，LCD显示“00：

6、00：00”，然后开始计时。项目4 秒表设计要求应用AT89C51的定时器设计一个2位的LED数码显示作为“秒表”：显示时间为0099s，每秒自动加1，设计一个“开始”键，按下“开始”键秒表开始计时。设计一个“复位”键，按下“复位” 键后，秒表从0开始计时。项目5 定时闹钟设计要求使用AT89C51单片机结合字符型LCD显示器设计一个简易的定时闹钟LCD时钟。定时闹钟的基本功能如下：l 显示格式为“时时：分分”。l 由LED闪动来做秒计数表示。l 一旦时间到则发出声响，同时继电器启动，可以扩充控制家电的开启和关闭。程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，LCD显示“00：00”，按下

7、操作键K1K4动作如下：(1) K1设置现在的时间。(2) K2显示闹钟设置的时间。(3) K3设置闹铃的时间。(4) K4闹铃ON/OFF的状态设置，设置为ON时连续三次发出“哗”的一声，设置为OFF发出“哗”的一声。设置当前时间或闹铃时间如下。(1) K1时调整。(2) K2分调整。(3) K3设置完成。(4) K4闹铃时间到时，发出一阵声响，按下本键可以停止声响。本题目的难点在于4个按键每个都具有两个功能。项目6 音乐倒数计数器设计要求利用AT89C51单片机结合字符型LCD显示器设计一个简易的倒数计数器，可用来煮方便面、煮开水或小睡片刻等。做一小段时间倒计数，当倒计数为0时，则发出一段

8、音乐声响，通知倒计数终了，该做应当做的事。定时闹钟的基本功能如下。l 字符型LCD（16 ´ 2）显示器。l 显示格式为“TIME 分分:秒秒”。用4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。一旦按下键则开始倒计数，当计数为0时，发出一阵音乐声。程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，按下操作键K1K4动作如下。l K1可调整倒计数的时间160分钟。l K2设置倒计数的时间为5分钟，显示“0500”。l K3设置倒计数的时间为10分钟，显示“1000”。l K4设置倒计数的时间为20分钟，显示“2000”。复位后LCD的画面应能显示倒计时的分钟和秒数，此时按

9、K1键则在LCD上显示出设置画面。此时，若： a. 按操作键K2增加倒计数的时间1分钟。 b. 按操作键K3减少倒计数的时间1分钟。 c. 按操作键K4设置完成。 本题目难点是实现音乐的播放，可利用定时计数器，通过载入不同的计数初值，产生频率不同的方波，输入到蜂鸣器（SOUNER）中，使其发出频率不同的声音。本设计中单片机晶振为1.0592MHz，通过计算各音阶频率，可得1、2、3、4、5、6、7共7个音应赋给定时器的初值为64580、64684、64777、64820、64898、64968、65030。在此基础上，可将乐曲的简谱转化为单片机可以“识别”的“数组谱”，进一步加入对音长、休止符

10、等的控制量后，可以实现音乐的播放。项目7 波形发生器设计设计要求设计一个能产生正弦波、方波、三角波、梯形波、锯齿波的波形发生器。本题目中，方波信号是利用定时器中断产生的，每次中断时，将输出的信号按位取反即可。其他波形可以通过单片机控制DAC来实现。（1）三角波信号是将输出的二进制数字信号依次加1，达到0xff时依次减1，并实时将数字信号经D/A转换得到；（2）锯齿波信号是将输出的二进制数字信号依次加1，达到0xff时置为0x00，并实时将数字信号经D/A转换得到的；（3）梯形波是将输出的二进制数字信号依次加1，达到0xff时保持一段时间，然后依次减1直至0x00，并实时将数字信号经D/A转换得

11、到的；（4）正弦波是利用MATLAB将正弦曲线均匀取样后，得到等间隔时刻正弦波取样值，然后依次输出后经D/A转换得到。项目8 人行道电子指示屏的设计设计要求设计一个单片机控制的两个16×16点阵LED模块显示的人行道电子指示屏。当人行道禁止行走时，如题10图(a)所示,显示红色，上面是禁止通过的图案，下面是剩余时间。当人行道允许通过时，应显示绿色，如题10图(b)所示,，上面是剩余的时间，下面是允许通过的图案， （a） （b） 题10图 人行道电子指示屏项目9 数字频率计设计要求设计一个以单片机为核心的频率测量装置。使用AT89C51单片机的定时器/计数器的定时和计数功能，外部扩展6

12、位LED数码管，要求累计每秒进入单片机的外部脉冲个数，用LED数码管显示出来。(1)被测频率fx110Hz，采用测周法，显示频率×××. ×××；fx110Hz，采用测频法，显示频率××××××。(2)利用键盘分段测量和自动分段测量。(3)完成单脉冲测量，输入脉冲宽度范围是100ms0.1s。(4)显示脉冲宽度要求如下。 Tx1000ms，显示脉冲宽度×××。 Tx1000ms，显示脉冲宽度××××。测量频

13、率有测频法和测周法两种。(1)测频法，利用外部电平变化引发的外部中断，测算1s内的波数，从而实现对频率的测定；(2)测周法，通过测算某两次电平变化引发的中断之间的时间，实现对频率的测定。简而言之，测频法是直接根据定义测定频率，测周法是通过测定周期间接测定频率。理论上，测频法适用于较高频率的测量，测周法适用于较低频率的测量。经过调校，在测量低频信号时，本项目中测频法精度已高于测周法，故舍弃测周法，全量程采用测频法。项目10 8位竞赛抢答器的设计设计要求以单片机为核心，设计一个8位竞赛抢答器：同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0S7表示。设置一个系统清除和抢答控制开关S，开关由主持人

14、控制。抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间为0.5s左右。参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 通过键盘改变抢答的时间，原理与闹钟时间的设定相同，将定时时间的变量置为全局变量后，通过键盘扫描程序使每按下一

15、次按键，时间加1（超过30时置0）。同时单片机不断进行按键扫描，当参赛选手的按键按下时，用于产生时钟信号的定时计数器停止计数，同时将选手编号（按键号）和抢答时间分别显示在LED上。 项目11 数字电压表设计设计要求以单片机为核心，设计一个数字电压表。采用中断方式，对2路05V的模拟电压进行循环采集，采集的数据送LED显示，并存入内存。超过界限时指示灯闪烁。本题目本质上是以单片机为控制器，ADC器件采用ADC0809（proteus库中只有ADC0808，使用ADC0808来代替ADC0809），要求的电压显示，是对ADC采集所得信号的进一步处理。为得到可读的电压值，需根据ADC的原理，对采集所

16、得的信号进行计算，并显示在LED上。本项目中ADC0808的参考电压为+5V，根据定义，采集所得的二进制信号addata所指代的电压值为:而若将其显示到小数点后两位，不考虑小数点的存在（将其乘以100），其计算的数值为：将小数点显示在第二位数码管上，即为实际的电压。本示例程序将1.25 V和2.5 V作为两路输入的报警值，反映在二进制数字上，分别为0x40和0x80。当A/D转换结果超过这一数值时，将会出现二极管闪烁和蜂鸣器发声。项目12 数字音乐盒的设计设计要求以单片机为核心，设计一个数字音乐盒：利用I/O口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏乐曲（最少3首乐曲，每首不少于30s）。采用LCD显示信息。开机时有英文欢迎提示字符，播放时显示歌曲序号（或名称）。可通过功能键选择乐曲、暂停、