单片机设计任务书111.docx

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单片机设计任务书111

《单片机项目开发、设计与调试任务书》

指导教师：

吴学强

班级：

电力系电气自动化专业

时间：

2011、6、6-----2011、6、20

一、单片机项目开发、设计、实训的意义、目的

一、单片机项目开发、设计、实训的意义

通过《单片机原理及应用》理论课程的学习，学生基本掌握了单片机的基本结构和单片机应用系统的基本构成，基本指令及编程方法。

单片机项目的开发，设计，实训是要求学生在给定项目任务的基础上，第一：

根据所设计系统功能要求进行硬件系统的整体规化和具体设计；设计出完整的单片机应用系统电路图；包括单片机芯片、电源、输出接口电路，输入接电路，输出显示及灯光电路，输入开关电路构成体系电路。

第二，为所设计的系统规划分配单片机的内部的软资源：

如数据存储器；通用寄存器R0---R7的分配；定时器/计数器T0，T1的应用；中断系统的定义和功能分配。

第三：

根据系统控制和人机交互时序流程；设计主程序流程图；各子程序如、显示子程序，输入响应子程序，定时中断子程序，外部中断子程序的流程图。

第四、程序的具体设计，语句表的设计；按流程分块设计。

第五、项目电路体系统结构在实训平台进行硬体系统的连结；并录入程序修改调试。

第六：

效果测试及优化展示。

通过单片机应用系统的以各环节训练，学生可更完整的了解单片机内部的硬件系统的系结构和各部件的功能。

了解单片机内部软资源；定时/计数器，中断系统、串行通信口的功能及应用方法。

掌握根据控制设备的功能要求，采用单片机及接口电路、输入/输出设备构筑一个有机的单片机应用系统。

并按控制要求及人机交互的要求为应用系统应用程序，会根据系统的具体要求规划设计程序。

掌握系统硬体电路接线和软件输入、排错、调试、优化的方法和步骤。

掌握单片机应用系统的故障分析、处理方理技术。

这今后工作中进行单片机机控制系统、设备、仪器的设计、集成、安装、调试、故障处理、维护打下基础。

单片机应用系统是电气自动化系统的基本控制单元，企业生产和日常电器处处都采用单片机的控技术

测控仪表、控制设备，采用单片机的程序控制，技术性能/指标大大提高。

《单片机项目开发、设计、调试》是实训与设计同步进行；目的是让学生能根据所开发项目的任务要求；在单片机实训平台的支持下；独立完成单片机应用系统的项目设计、硬体电路集成、软件设计调试、试运行优化的过程；能完成任务所要求实现的控制功能；在实施项目的训练硬件电路设计能力，软资源配置能能、流程图设计能力、编程能力，调试，排错，优化能。

二、单片机控制系统项目开发主要如下五个步骤

一）、分析所开发项目的功能要求

项目要求完成何种控制功能，控制什么对象；对象的控制规律是什么；对象有什么样的控制要求。

项目有什么的人机交互接口要求；如需要何种按键输入设定；要求显示什么信号和字符，用什么信号显示对象的工作状态，系统有什么信号要CPU采集，CPU需要驱动哪些执行机构来对对象实施控制。

二）、根据系统的要求设计单片机硬件系统

以单片机为核心配上相关的人机输入/输出接口电路和人机交互设备；对象输入/输出

接口电路及对象设计硬件系统电路并分配I/O资源。

对端口P0，P1`，P2，P3进行分配：

并构建系统电路，将CPU与接口电路及显示电路；灯光电路，按键电路进行对接；对系统组成进行完整的电路设计；并可通过实训平台及导线进行实体连接。

三）根据所需保存的处理和关键性数据分配数据存储器单元；使用到的定时/计数器；中断系统；串行接口的软件资源进行分配。

1、分配开关量输入端口及存储器的单元地址。

2、分配开模拟量输入端口及存储器的单元地址。

3、分配开关量输出端口存储器的单元地址。

4、分配处理数据及需显示数据存储器的单元地址；拆分后的存放地址；转换成对应字形后的存储器单元的地址。

5、分配定时器的用途，中断系统的用途

四）、据系统的控制要求和人机交换的要求设计程序流程图

1、设计主程序的流程图；

2、子程序的流程图、

3、中断程序的流程图

五）根据流程图进行具体程序设计并上机调试

六）根据调试效果、分析出错达不到目标效果的原因，修改程序并进行优化设计

七）对项目功能进行扩展；进一步完善设计

八）进程安排

a）分析项目功能、选择系统控制方法如：

是否用定时/计数器；中断系统，串行口系统设计硬件电路图；及数据存储器的使用分配

b）设计控制程序流程图

c）编写程序上机调试

d）反复调试，修改直至成功

三、单片机设计与调试可供选课程汇总

项目一、计程车计费器系统设计与调试

一、基本要求、

计程车的收费是采单片机对里程进行统计后；自动按计价标准计算出应收的费用；准确的计费系统可保护双方进行公平的交易；具体的控制计费要求如下：

1、系统结构的设计：

输出部分：

用三个数码管显示收费情况，两个数码管显示里程数

一个空载显示灯

输入部分：

一个起步开关，一个暂停开关/继续开关，一个清零开关

2、系统硬件资源的分配

P1口为显示的字位口；P0口作为字形口

P2为灯光显示口；P3为输入口

里程数通过计数器值读入

3、内部存储单元的分配

4、计费要求

起步价：

7元（3公里之内；含3公里）

3公里以上：

按公式：

收费=7+1.2*（x—3）

系统设一个总开关：

当开关按时；开机；按第二次下时，系统开机

设一个启运开关：

当开按下时；开始计费；再按下一次时复位清零

5、扩展内容：

上电后设一个口令答对后可进入调价状态；持有口令者可调价

四；设计成果要求：

1、硬体设计成果

2、内部资源分配表

3、流程图成果

4、程序成果

项目二、球类比赛计时计分器

一、基本要求

球类比赛是最常现的体育竞赛；都要记分来动态显示比赛的比分情况；通计时来比映比赛的进程；以前通翻分牌来显示比分，通过钟来显示时间进程。

随着技术的发展；人们采用单片机通过显示数码来实现球类比赛的计时计分功能。

现请计设一个球类比赛计时/计分时。

能实现球类比赛相应的功能；

1、时间与比赛进程一致的动态倒计时功能：

显示分秒四位数。

2、要求系统提供比赛时间设置功能。

3、要求系统时间有临停功能

4、比赛结束系统清零复位功能

5、比赛过程中实现通过按钮实现双方的加分/减分功能

二、、硬体系统的设计要求

硬件体系统结构由三个部分组成；核心单片机芯片；动态显示电路；

输入设键盘电路

1、核心电路路，选择带程序存储器的单片机芯片电路

2、采用P0作为字形口；P1作为字位口

3、P2，作为状态指示灯输出口

4、P3，作为输入键盘输入口

三、、软件内部资源的分配

1、使用定时器T0作时钟计时

2、使用一外部中断作为暂停用

3、分配好位放显示数及对应字形的存储器单元

四；设计成果要求：

5、硬体设计成果

6、内部资源分配表

7、流程图成果

8、程序成果

9、运行成果

项目三、饮料自动装入、盖瓶、包装系统设计与调试

一、基本要求

现代饮料的生产自动化极高；基本采用计算机控制技术。

瓶子的上传送带，瓶子定位；自动下饮料；自动封盖；自动计数；达设定包装瓶数自动启动包装机打包等一系统的工序自动完成。

并同时动态显示生产的瓶数和累计的箱数。

实现生产管理全程的自动化；生产效极高。

基于单片机的饮料自动装入、盖瓶、包装系统要求实现以下功能

4、启动后自动通启动传送带；运送空瓶入位，触动入位开关时，停传送传机

5、空瓶入位后延时2S后，自动打开饮料阀门；进饮料5S

6、启动皮带机；将封装好的饮料送入包装合；并同时将空瓶重新送入

7、单片机的计数器自动进入包装合的饮料自动统计；并同显示当前生产箱中的瓶数和今日生产的累加箱数。

8、当前箱的瓶数达到十二瓶时；自动启动包装机并停下传送机。

9、周而复止的重复循环。

二、、硬体系统的设计要求

硬件体系统结构由三个部分组成；核心单片机芯片；动态显示电路；

驱动电机输出电路；位置开关电路；启动停机电路。

1、核心电路路，选择带程序存储器的单片机芯片电路

2、采用P0作为字形口；P1作为字位口

3、P2，作为状态指示灯输出控制灯口

4、P3，作为输入位置开关输入口

三、、软件内部资源的分配

1．使用定时器T0作计数器用

2、使用一外部中断作为暂停用

3、分配好位放显示数及对应字形的存储器单元

四；设计成果要求：

10、硬体设计成果

11、内部资源分配表

12、流程图成果

13、程序成果

14、运行成果

项目四、带倒计时功能多模式选择/

白天/晚间自动切换的交通灯十字路口控制系统

一、基本要求

汽车工业的发展给人们的出行带来极大的便利，但给城市的路网管理提出更高的要求，要求有高效智能化的交通自动控制系统；其中交通十字道口的交通灯控制是交通管理最基本控制。

现在交通路口的控制日趋智能化；功能已不断完善；有倒计时功能；多模式选择功能；白天/晚上自动切换功能；有重要领导过时，中断进入急通行功能。

目前以模糊控制理论的自我学习功能控制系统的生产自动化极高；现要求设计一个交通灯控制系统实现以下功能：

1、实现东西绿/南北红----东西黄闪五次/南北红----东西红/南北绿---东西/南北红黄闪五言次；周而复始的切换

2、在同期切换中；倒计时动态动显示时间

3；自带内部时钟功能；自动识别夜间和白天功能；并能自动切换

4、设有三种模式选择按钮，按下可选择不同的模式运行

5、设中断系统开关，当有重要车队过时，中断进入紧急状态。

二、、硬体系统的设计要求

硬件体系统结构由三个部分组成；核心单片机芯片；动态显示电路；

驱动电机输出电路；位置开关电路；启动停机控制/模式选择电路。

1、核心电路路，选择带程序存储器的单片机芯片电路

2、采用P0作为字形口；P1作为字位口

3、P2，作为交通灯指示灯输出控制灯口

4、P3，作为模式输入/中断开关/控制开关输入口

三、、软件内部资源的分配

1．使用定时器T0作计时器用

2、使用一外部中断作为紧急状态输入口

3、分配好位放显示数及对应字形的存储器单元

四；设计成果要求：

15、硬体设计成果

16、内部资源分配表

17、流程图成果

18、程序成果

19、运行成果

项目五、智能电子秘书钟的设计

一、基本要求

钟表时计时的机器；从机械表到电子表人类用几百年的时间；现在进入了多功能的智能钟表时代；要求时钟能象工作秘书一样给人提供帮助；本项目按设定自动提醒主人的工作安排；对主人的时间进行相的管理。

1、前台调时功能；

2、闹钟功能

3、作息设定功能

4、对时功能

三、系统结构由三个部分组成；核心单片机芯片；动态显示电路；

输入设键盘电路

5、核心电路路，选择带程序存储器的单片机芯片电路

6、采用P0作为字形口；P1作为字位口

7、P2，作为状态指示灯输出口

8、P3，作为输入键盘输入口

三、、软件内部资源的分配

10、使用定时器T0作时钟计时

11、使用一外部中断作为暂停用

12、分配好位放显示数及对应字形的存储器单元

四；设计成果要求：

20、硬体设计成果

21、内部资源分配表

22、流程图成果

23、程序成果

24、运行成果

项目六、自动多模式全自动机控制系统；

一、控制要求：

全自动洗衣机采用单片机自动实现：

洗衣模式选择；自动进水，自动关水；

自动洗衣；自动排水；自动脱水；自动漂洗等过程。

在洗衣过程中；进行倒计时显示；在脱水过程如有人将盖子打开；自动进入中断系统。

基本控制要求为:

1、开机自动进入、模式选择状态；设四种模式：

标准模式，普通模式；经济模式，多衣模式。

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项目七：

带倒计时的自动抢答器

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项目八：

太阳能热水器控制系统

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项目九：

双机一用一备自动供水控制系统

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项目十：

基于单片机变压器自动监测系统

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2011、06、06

计时器