自动化系《单片机原理及应用》课程设计指导书

1、单片机原理及应用课程设计指导书一、 课程设计的教学目的及要求通过为期一周的课程设计能使学生加深对所学课程内容的理解与掌握；训练学生理论联系实际，系统地应用本课程相关知识解决实际问题的能力。要求学生通过设计能利用所学知识解决一些简单的控制实例。二、课程设计题目1 加热炉温度控制器设计2 变频恒压供水控制器设计3水塔水位控制器设计三、课程设计内容及主要步骤1 加热炉温度控制器设计（一）设计要求（1）熟练掌握单片机的编程和程序调试。（2）熟练掌握单片机的键盘、显示、A/D、D/A 、数据存储的设计方法。（3）要求按照预先设定的加热曲线进行加热，加热温度范围1001000度，控制精度±2度。

2、（4）、要求温度曲线可设，加热温度可显示。（二）设计说明本控制器为用单片机设计一个加热控制器，该控制器可设定加热曲线，可显示加热温度，同时该控制器按照设定加热曲线进行加热。（1）加热功率装置的选择根据加热温度和加热对象确定加热功率装置，如采用电炉丝或其他加热装置。然后确定加热电源，如采用三相、单相，三相采用星接还是角接等。加热控制功率器件的选择，采用可控硅、MOS管、IGBT等。（2）检测传感器的选择根据加热温度和精度要求选择传感器，如选择热电偶、铂电阻或其他测温元件。（3）A/D采样选择根据加热温度和控制精度选择A/D转换器，如最高加热温度100度，控制精度1度，则其分辩率为1/100，理论

3、选择8位A/D即可，因为8位A/D的分辨率为1/255。（4）、D/A控制选择根据加热温度和控制精度选择D/A转换器，如最高加热温度100度，控制精度1度，则其分辩率为1/100，理论选择8位D/A即可，因为8位D/A的分辨率为1/255。根据现场干扰情况，可选择0-5V输出，020mA输出、420mA输出。（5）、数据存储选择根据设定参数、控制参数存储情况，可选择并行数据存储、IIC数据存储、SPI数据存储等。以上存储器不同总线存储方式的选择，可根据存储安全性，存储速度、数据线的多少进行选择。（6）、显示根据不同情况，可选择数码管、液晶显示。数码管可采用动态或静态显示。采用何种方式，主要依据

4、耗电量、环境温度、对控制的影响、总线利用等情况酌情考虑。（7）、键盘根据不同情况，可选择数独立、矩阵、专用芯片。采用何种方式，主要依据使用方便、编程方便、总线利用等情况酌情考虑。（8）、控制算法采样周期首先符合“香农采样”定理，然后根据实际确定采样周期，控制算法首先考虑对控制器本身、周围电路的影响。然后考虑控制精度。（9）、软件编制 最好采用模块化结构。2 变频恒压供水控制器设计（一）设计要求（1）熟练掌握单片机的编程和程序调试。（2）熟练掌握单片机的键盘、显示、A/D、D/A 、数据存储的设计方法。（3）要求按照预先设定的管网压力，使输出压力保持恒定。压力波动范围0.01MP。（二）设计说明

5、本控制器为用单片机设计一个变频恒压供水控制器设计，该控制器可按照预先设定的管网压力，使输出压力保持恒定。压力波动范围0.01MP。（1）检测传感器的选择根据最高管网压力和精度要求选择传感器，如选择远传压力表、压力变送器等。（2）A/D采样选择根据管网压力和精度选择A/D转换器，如最高加压力10MP，控制精度0.01MP，则其分辩率为1/1000，理论选择10位A/D即可，因为10位A/D的分辨率为1/1023。实际考虑传感器、干扰等因数，应选12位A/D。（3）、D/A控制选择根据加热温度和控制精度选择D/A转换器，如最高加压力10MP，控制精度0.01MP，则其分辩率为1/1000，理论选择

6、10位A/D即可，因为10位A/D的分辨率为1/1023。实际考虑传感器、干扰等因数，应选12位A/D。根据现场干扰情况，可选择0-5V输出，020mA输出、420mA输出。（4）、数据存储选择根据设定参数、控制参数存储情况，可选择并行数据存储、IIC数据存储、SPI数据存储等。以上存储器不同总线存储方式的选择，可根据存储安全性，存储速度、数据线的多少进行选择。（5）、显示根据不同情况，可选择数码管、液晶显示。数码管可采用动态或静态显示。采用何种方式，主要依据耗电量、环境温度、对控制的影响、总线利用等情况酌情考虑。（6）、键盘根据不同情况，可选择数独立、矩阵、专用芯片。采用何种方式，主要依据使

7、用方便、编程方便、总线利用等情况酌情考虑。（7）、控制算法采样周期首先符合“香农采样”定理，然后根据实际确定采样周期，控制算法首先考虑对控制器本身、周围电路的影响。然后考虑控制精度。（8）、软件编制 最好采用模块化结构。3 水塔水位控制器设计（一）设计要求（1）熟练掌握单片机的编程和程序调试。（2）熟练掌握单片机的键盘、显示、A/D、D/A 、数据存储的设计方法。（3）要求按照预先设定的水塔水位，水塔水位保持恒定。水位波动范围0.01M。（二）设计说明本控制器为用单片机设计一个水塔水位控制器设计，要求按照预先设定的水塔水位，水塔水位保持恒定。水位波动范围0.01M（1）检测传感器的选择根据最高

8、水位和精度要求选择传感器，如选择液位变送器等。（2）A/D采样选择根据最高水位和精度选择A/D转换器，如最高加压力5米，控制精度0.01米，则其分辩率为1/500，理论选择10位A/D即可，因为10位A/D的分辨率为1/1023。（3）、D/A控制选择根据最高水位和控制精度选择D/A转换器，如最高加压力5米，控制精度0.01米，则其分辩率为1/500，理论选择10位A/D即可，因为10位A/D的分辨率为1/1023。根据现场干扰情况，可选择0-5V输出，020mA输出、420mA输出。（4）、数据存储选择根据设定参数、控制参数存储情况，可选择并行数据存储、IIC数据存储、SPI数据存储等。以上

9、存储器不同总线存储方式的选择，可根据存储安全性，存储速度、数据线的多少进行选择。（5）、显示根据不同情况，可选择数码管、液晶显示。数码管可采用动态或静态显示。采用何种方式，主要依据耗电量、环境温度、对控制的影响、总线利用等情况酌情考虑。（6）、键盘根据不同情况，可选择数独立、矩阵、专用芯片。采用何种方式，主要依据使用方便、编程方便、总线利用等情况酌情考虑。（7）、控制算法采样周期首先符合“香农采样”定理，然后根据实际确定采样周期，控制算法首先考虑对控制器本身、周围电路的影响。然后考虑控制精度。（8）、软件编制 最好采用模块化结构。四、课程设计时间安排本课程设计安排在微机原理、模拟电子、数字电子

10、、单片机原理及应用理论教学之后，时间为一周。具体时间安排：周一：布置课程设计课题；查阅资料并进行设计方案的选择。周二：传感器、A/D、D/A、数据存储器、键盘、显示器件的选型。周三：电路图绘制、程序流程图的绘制周四：软件编程及调试周五：编写课程设计说明书一份（约5000字）。五、课程设计的考核方法及成绩评定考核分为三部分，其中：工作态度占总成绩的20%。课程设计说明书质量（包括方案合理性、资料完备性、说明书撰写规范性和书面表达能力）占总成绩的60%。程序编写占总成绩的20%。六、课程设计教材及主要参考资料1 李华编.MCS-51 系列单片机实用接口技术.北京：北京航空航天大学出版社,19932 薛钧义