小型数字系统设计1实施方案计算机11.docx
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小型数字系统设计1实施方案计算机11
CDIO二级项目
“小型数字系统设计
（1）
（2）”实施方案
（计算机2011级）
计算机科学和技术系
2013.11.21
小型数字系统设计实施方案
一、设计目的和要求
小型数字系统设计
（1）作为CDIO三级项目的实施是计算机科学和技术专业集中实践性环节之一，是学习完“数字逻辑”“单片机原理及使用”“汇编语言”“计算机组成原理”等课程后进行的一次全面的综合性实践课程。
总的目标要求是：
（1）完成一具体的嵌入式计算机使用系统（产品）设计（包括硬件设计和软件设计）并实现其基本功能要求；
（2）提交完整的设计报告（含电子版）并答辩通过；（3）调试并完成硬件产品，实现功能。
硬件课程设计其目的在于进一步加深对基础理论和基本知识的理解，掌握相关软硬件使用系统设计开发的基本方法，提高解决实际问题和创新实践的能力。
同时，进一步拓展学生在生产工艺及工程设计方面的实际知识。
针对计算机科学和技术专业学生特点和本届学生实际情况，实施中具体要求学生关注意了解熟悉掌握以下几个方面的知识点：
（1）根据需求确定整体软硬件实现方案的能力；
（2）使用虚拟仿真工具（如Proteus）进行硬件电路设计及数字系统仿真及元器件选型、采购等方面的知识；
（3）熟练使用硬件电路调试常用仪器仪表及工具；
（4）根据硬件原理进行软件驱动编程及软硬件联调方面的综合训练；
（5）通过实际编程，加深对软件算法在系统中的核心地位的认识，明确以后努力方向；
（6）其它方面的工程训练，如温度传感器的类型、价格，几层板、工艺、工具等。
二、设计选题要求
课程设计选题分学生自选和指定题目两种：
（1）自选题目：
要求提前报名并提交简单的开题报告，经统一审核。
按先后顺序，先报先批。
原则上不允许出现相同题目。
接近的题目，要求功能设计和硬件或软件设计上均应有所不同。
（2）指定题目：
由指导教师另行发布题目清单按要求进行分组选题
三、设计步骤
1根据选题，分析系统功能需求，确定系统软硬件实现方案；
2查找资料准备阶段：
可通过上网、图书馆、实验室查找各种图书、杂志、产品说明书等资料，裁剪、划分软硬件，设计出硬件原理图；
3按小组制作、调试系统硬件（所需元器件材料先自己选择，最后由老师确定）；
4根据硬件原理图和功能要求，进行软件系统设计，完成软件编程；
5进行软硬件联调，最终完成设计功能；
6完成课程设计说明书（编写工作从一开始就应积极准备材料）。
四、进度安排
此次课程设计时间为1周，分散在后面各周，有同学自行安排，主要分五个阶段完成：
1、分组选题并确定各分组学生名单，要求明确设计任务和选题项目功能要求（集中在13周完成）；
2、方案设计阶段主要是确定系统软硬件划分设计方案（要求在14周完成）；
3、软硬件设计及仿真调试阶段（要求在15-16周完成）；
4、硬件制作和软硬件联调阶段（要求在17周完成）；
5、答辩考核及成绩评定阶段（在争取在21周周五结束）。
另外，课程设计报告利用业余时间撰写，分别随各阶段同时进行
五、设计最后所交材料
课程结束，应提交：
1、课程设计报告（纸质+电子版），每人一份
课程设计报告要求：
总结报告包括功能要求、方案设计、硬件设计、软件设计、仿真及调试、总结及体会、参考资料等。
2、软件文档（以文件夹形式提交，文件夹按“学号+姓名”命名）
主要包括：
仿真通过的原理图、调试通过的源代码文件、可执行文件及小组测试报告。
3、硬件成品，对制作完成的有实际意义的设计成品，将予以保留存展
六、考核办法
考核以功能要求、设计方案、电路图设计、硬件成品、软件编程等几方面综合给出成绩。
课程设计报告不得出现抄袭、雷同现象，凡不符合以上要求者，则本次设计以不及格记。
对特别优秀者，如果成品完成并经考核确属独立完成者，实行一票定优。
七、参考资料
1、任何单片机类相关教材、书籍、报刊、杂志，图书馆或网上资源；
2、重点参考：
课程教材、关键词“何立民”“凌阳单片机”“周力功”
3、采购制作方面只是参考：
淘宝网“单片机”
4、仿真设计XX“Proteus”等
八、经费预算
学生需动手制作电路拟购买元器件材料，见附录清单。
九、实施方案说明
本次课程设计为计算机科学和技术专业2011级（包括科信学院）共计5个班共133名学生（本部80+科信53）。
根据现有实验室条件拟按班一个班一个班进行。
每2人一组，安排在A03-407嵌入式实验室进行软硬件仿真调试。
其他班安排在CDIO空间进行。
十、指导教师
计1101班：
生龙
计1102班：
崔继馨
计1103班：
赵建明周向宁
计1121班：
赵建明周向宁
计1122班：
生龙
硬件课程设计时间安排
（14周：
任务布置）
星期一
星期二
星期三
星期四
星期五
上午（8.00-12.00）
下午（14.00-18.00）
（21周：
结题验收）
星期一
星期二
星期三
星期四
星期五
上午（8.00-12.00）
下午（14.00-18.00）
计09课程设计安排
设计教室统一安排在计算机技术实验室进行，具体分配如下：
405
406
407
408
二、设计题目
数字显示温度控制器（学生：
每组5人）
1、拟实现系统描述
用ARM嵌入式系统设计制作一个环境温度检测显示装置。
要求温度误差±0.5度，分辨率0.1度。
2、功能描述（应具备以下基本功能）
1）能实时显示环境温度
2）具备上下限越限报警功能
3）能发出信号控制开关
3、实现关键技术提示
1）温度传感器的选择，可考虑用热电偶、热电阻或热敏电阻，利用AD采集实现；
2）CPU核心板，可选用实验设备自带的核心板；
3）软件调试可以借助嵌入式系统实验设备完成。
4、其他说明
可以参考一些图书馆和网上资料。
在实现了上述的基本功能基础上，鼓励同学们进行创新性的功能拓展。
实习经费预算表
名称
型号
参考单价
数量
价格
备注
主板
数显温控器主板（自制）
78.00
120
9360.00
详见附页清单
液晶模块
ZCM12232C
35.00
30
1050.00
温度传感器
DS18B20
10.00
25
250.00
温度传感器
红外测温模块
70.00
5
350.00
电源适配器
220VAC/5VDC，2.0A
10.00
30
300.00
电烙铁
5.00
30
150.00
剥线钳
10.00
30
300.00
镊子
3.00
30
90.00
保护垫
30cmX63cm
20.00
30
600.00
用于保护实验台
合计：
330
12450.00
环境温度检测显示电路制作元器件清单
名称规格
流水封装
单价
数量
价格（元）
备注
Comment
Description
Designator
Footprint
UnitPrice
Quantity
Price
Remark
100uF
ElectrolyticCapacitor
C312
RB.1/.2
0.10
1
0.10
104
Capacitor
C320
0805
0.10
14
1.40
10K
电位器
R702
POT3-3
5.00
1
5.00
10K
Resistor
R_B2
0603
0.10
1
0.10
1K
Resistor
R302
0805
0.10
1
0.10
1K
Resistor
R_B1
0603
0.10
1
0.10
1N4001
Diode
D301
D1812
0.10
4
0.40
3.0V
Battery
BT101
BATT1
3.00
1
3.00
47uF
ElectrolyticCapacitor
C308
RB.1/.2
0.10
8
0.80
74LS245
SOIC
U245_1
SOJ20
2.00
2
4.00
CONN144
SO-DIMM-144-0.8-SOCKET
J107
SO-DIMM-144
15.00
1
15.00
FOXCONN
AS1117-3.3
SOIC
U302
DSO-G3
2.00
1
2.00
Buzzer
MagneticTransducerBuzzer
LS
ABSM-1574
3.00
1
3.00
Header3
Header,3-Pin
JP3
HDR1X3
0.50
1
0.50
IMP811T
IMP811T
U101
SOT143
3.00
1
3.00
JTAG
Header7X2
J101
FKV14SN
3.00
1
3.00
LCD
Header,8-Pin,Dualrow
CN3
HDR2X8
3.00
1
3.00
POWER
LED
D302
D-RB.1/.2
0.50
1
0.50
POWERJACK
POWERJACK
J301
POWER-SW
0.50
1
0.50
Q11
PNPBipolarTransistor
PNP
SO-G3/C2.5
0.50
1
0.50
RESET
SW-PB
S101
BNL
2.00
1
2.00
SW-DPDT
SW-DPDT
S301
SWITCH6-2
2.00
1
2.00
SW-DPST
Double-Pole,Single-ThrowSwitch
KEY4
DPST-4
2.00
4
8.00
PCB板
98.6mmX88.0mm
14.00
1
14.00
其它材料
焊锡、排线、热塑管等
6.00
1
6.00
折算到每一块
合计：
52
78.00
（元）
“小型数字系统设计
（1）”计划安排
一、时间和形式
本次实施原计划19周，现提前至13周进行，设计时间为1周，原则上在规定的设计题目中选取，如需自由选题，需经过指导教师批准。
每班分别按人数分组，最好1-2人一组。
在设计周内每天安排实验4学时。
二、班级及指导教师
班级：
计09--1~3、科信计01-1~2。
共计5班
指导教师：
本部1班赵建明、2班王社国3班楚荣珍
科信1班赵建明高艳芬2班王社国及歆荣
三、实施方案
1、时间安排：
将13周集中完成改为分散进行，最晚在18周答辩验收完毕。
2、指导教师在设计期间负责所带班级学生的答疑和辅导，指导方式为面答或电信等。
2、设计完成后每个学生均要单独进行演示和接受提问，即答辩。
不合格者重新进行设计，直至合格。
四、设计题目及要求
1、嵌入式系统数据采集通用模块
设计内容：
设计模数或数模转换接口模块
设计要求：
（1）利用ADC0809、DAC0832芯片实现模拟量和数字量相互转换。
（若有条件可选用MAX系列芯片代替，比如：
MAX197等。
）
（2）所设计模数模块具有多路电压模拟量输入实时转换功能，数模转换模块具有同步、异步实时转换功能。
（3）提示：
模拟量经过ADC0809的IN0-IN7输入到80C51单片机中，经过单片机处理后，经过P0口输出，经过两片DAC0832，输出到图形显示器。
用到的芯片的有：
80C51，74HC373，ADC0809，DAC0832，DQ触发器及若干门电路等。
2、嵌入式系统数据通信模块
设计内容：
设计一个通用嵌入式计算机通信模块。
设计要求：
要求所设计的程序可完成以下功能：
（1）能够实现单片机多机通信。
（2）采用应答信号联络方式，支持RS-232C、485。
（4）所编写程序应具有串口及并口自动转换功能。
3、嵌入式系统人机交互模块
设计内容：
设计一个键盘录入及段码管显示（若有条件可用液晶屏显示）
设计要求：
（1）用编程扫描或中断扫描方式实现键盘键码生成。
（2）段码显示用静态或动态显示方式实现。
（3）若有条件，可熟悉小块液晶屏幕显示汉字及简图。
（4）提示：
利用Intel8255芯片和Intel80C51单片机，设计输入输出系统，使用6×4行列扫描键盘。
8位的显示器，键盘识别为编程扫描方式。
带有去抖动程序；显示器显示为动态显示方式。
将键盘键入内容实时在屏幕上显示，并修改功能。
具体设计程序可分成三个模块：
①键盘输入模块：
扫描键盘、读取一次键盘并将键值存入键值缓冲单元。
②显示模块：
将显示单元的内容在显示器上动态显示。
③主程序：
调用键输入模块和显示模块。
系统提供了一个6×4的小键盘，向列扫描码地址（0X002H）逐列输出低电平，然后从行码地址（0X000H）读回。
如果有键按下，则相应行的值为低，如果无键按下，由于上拉的作用，行码为高。
这样就可以通过输出的列码和读取的行码来判断按下的键是什么键。
在判断有键按下后，要有一定的延时，防止键盘抖动。
地址中的X是由KEY/LEDCS决定，参见地址译码。
做键盘和LED设计时，需要将KEY/LEDCS信号接CS0上，则列扫描地址为08002H，行码地址为08000H。
列扫描码还可以分时用作LED的位选通信号。
若将8255的CS接地址译码/CS0，则命令字地址为8003H，PA口地址为8000H，PB口地址为8001H，PC口地址为8002H，PA0-PA7（PA口）接LED0-LED7。
4、模拟交通信号灯控制系统
设计内容：
设计一个嵌入式定时控制系统
设计要求：
（1）用内部定时记数器T0、T1实现精确定时
（2）合理利用两个内部中断源
（3）利用串行口扩展芯片实现发光二极管的驱动及显示，
（4）熟悉8段发光二极管的原理及使用，6×4行列键盘的识别程序设计。
时间：
第17周（班级较多，根据情况适当顺延一至三天）
地点：
信电学院单片机实验室3-407
分组情况：
单片机原理及使用课程设计费用明细（计算机09级）
序号
名称
规格及型号
单价
数量
价格
备注
1
键盘显示板
LJD-SY-2
230
5
1150
2
I2C总线控制板
LJD-SY-7
280
5
1400
3
语音控制板
LJD-SY-8
270
5
1350
4
编程器
TOP852
450
3
1350
5
微型打印机
uP40A
150
5
750
6
5V电源适配器
5VDC,5A
20
5
100
6
杀毒盘
瑞星/其他
160
1
160
7
芯片
89C51
15
5
75
7
芯片
ADC0809
12
5
60
7
芯片
8255
13
5
75
7
芯片
ULN2003
6
5
30
7
芯片
MAX232
6
5
30
7
刻录白盘
2
30
60
设计存档
合计：
升级会员 