单片机综合课程设计题目.docx
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单片机综合课程设计题目
总要求：
1.大作业的所有题目都应在PROTEUSEDA仿真环境下运行通过。
2.每一个班级每人只能选一题，彼此之间不能同选某一题。
3.最后要上交设计报告的电子稿和纸质打印稿，同时要将PROTEUS源文件一并打包上交。
每人电子稿命名规那么：
学号+题目名称。
例如：
0号同窗选择题目1智能电子钟，那么命名为：
0智能电子钟。
4.封面统一格式如下。
单片机课程设计报告
题目:
班级：
姓名：
学号：
单片机课程设计报告
题目:
班级：
姓名：
学号：
设计项目1:
交通信号灯操纵系统
●设计内容
在南北向与东西向交织的路口上，各设置红、黄、绿三种信号灯，以操纵车辆和行人的通行。
●目的要求
1）南北方向通车时绿灯亮25s，然后黄灯亮警告5s后红灯亮30s，如此循环；
2）东西向那么是先红灯30s,然后绿灯亮25s后黄灯亮5s，如此循环；
3）用数码进行30s的时刻递减显示。
设计项目2：
多功能秒表
●设计内容
设计一个单片机操纵的秒表系统。
利用单片机的按时器的原理，结合显示电路、LED数码管和按键来设计计时器，使系统能够正确地进行加、减（倒）计时，数码管能够正确地显示时刻。
●目的要求
1）两位LED显示，显示时刻为00～99秒。
2）每秒自动加1。
3）一个开始按键、一个复位按键和一个暂停按钮。
4）翻页按钮查看四个不同的计时值。
5）添加倒计时初始值设置功能
6）不同功能通过功能键Setup实现切换。
设计项目3：
智能抢答器
●设计内容
由数码显示、发光二极管、扬声器等多种手腕设计一款智能抢答器来准确、直观地判定出第一抢答者。
●目的要求
1）设计四个抢答台和四个抢答成功指示灯，一个竞赛主持人“开始”键和一个抢答指示灯和一个LED显示器。
2）主持人按下“开始”按键后，且计时开始，假设4位选手有人抢答，那么抢答指示灯亮，并用LED显示抢答者的号码（后按下无效），停止计时。
3）假设十秒钟内无人抢答，那么发出报警声，此题作废，主持人可按下“开始”键开始下一道题的抢答。
4）由主持人把握，假设回答正确，该选手对应黄灯亮，不然红灯亮。
设计项目4：
电子琴演奏
●设计内容
设计一简易电子琴，按下不同按键，能够发出不同的声音。
●目的要求
1）利用4×4矩阵式键盘设计出16个音符，随意弹奏。
2）用功能键可转换成3首不同的歌曲演奏。
设计项目5：
液晶显示温度操纵器
●设计内容
用89C51单片机、DS1820数字温度传感器和LCD数码显示器设计了一款温度操纵器。
●目的要求
1）由温度传感器对温度进行采样和转换成数字信号送入单片机，信息通过LCD显示；
2）通过按钮开关设定报警温度上、下限；
实时温度超过设定的上、下限值，由LCD显示，并发出报警声。
题目1智能电子钟（LCD显示）
设计要求：
以AT89C51单片机为核心，制作一个LCD显示的智能电子钟：
（1）计时：
秒、分、时、天、周、月、年。
（2）闰年自动判别。
（3）五路按时输出，可任意关断（最大可到16路）。
（4）时刻、月、日交替显示。
（5）自定任意时刻自动开/关屏。
（6）计时精度：
误差≤1秒/月（具有微调设置）。
题目2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刻：
利用字符型LCD显示器显示当前时刻。
显示格式为“不时：
分分：
秒秒”。
用4个功能键操作来设置当前时刻。
功能键K1～K4功能如下。
●K1—进入设置此刻的时刻。
●K2—设置小时。
●K3—设置分钟。
●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：
00：
00”，然后开始计时。
题目3秒表
设计要求
用AT89C51设计一个2位的LED数码显示作为“秒表”：
显示时刻为00—99秒，每秒自动加1，另设计一个“开始”键和一个“复位”键。
题目4按时闹钟
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按时闹钟LCD时钟，假设LCD选择有背光显示的模块，在夜晚或黑暗的场合中也可利用。
按时闹钟的大体功能如下：
显示格式为“不时：
分分”。
由LED闪动来做秒计数表示。
一旦时刻到那么发作声响，同时继电器启动，能够扩充操纵家电开启和关闭。
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”，按下操作键K1～K4动作如下：
（1）K1—设置此刻的时刻。
（2）K2—显示闹钟设置的时刻。
（3）K3—设置闹铃的时刻。
（4）K4—闹铃ON/OFF的状态设置，设置为ON时持续三次发出“哗”的一声，设置为OFF发出“哗”的一声。
设置当前时刻或闹铃时刻如下。
（1）K1—时调整。
（2）K2—分调整。
（3）K3—设置完成。
（4）K4—闹铃时刻到时，发出一阵声响，按下本键能够停止声响。
本项目的难点在于4个按键每一个都具有两个功能，以最终实现菜单化的输入功能。
题目5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。
做一小段时刻倒计数，当倒计数为0时，那么发出一段音乐声响，通知倒计数终了，该做应当做的事。
按时闹钟的大体功能如下。
●字符型LCD（16 ⨯ 2）显示器。
●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刻。
一旦按下键那么开始倒计数，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K1～K4动作如下。
●K1—可调整倒计数的时刻1～60分钟。
●K2—设置倒计数的时刻为5分钟，显示“0500”。
●K3—设置倒计数的时刻为10分钟，显示“1000”。
●K4—设置倒计数的时刻为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，现在按K1键那么在LCD上显示出设置画面。
现在，假设：
a.按操作键K2—增加倒计数的时刻1分钟。
b.按操作键K3—减少倒计数的时刻1分钟。
c.按操作键K4—设置完成。
键盘实现菜单功能的方式，已在题目6详细说明，再也不赘述。
此题目最大难点是实现音乐的播放。
作者利用按时计数器，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，通过计算各音阶频率，可得一、二、3、4、五、六、7共7个音应赋给按时器的初值为64580、64684、64777、64820、6489八、6496八、65030。
在此基础上，可将乐曲的简谱转化为单片性能够“识别”的“数组谱”，进一步加入对音长、停止符等的操纵量后，能够实现音乐的播放。
题目6基于数字温度传感器的数字温度计
设计要求
利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度。
利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在LED数码管上显示相应的温度值。
其温度测量范围为−55℃～125℃，精准到℃。
数字温度计所测量的温度采纳数字显示，操纵器利用单片机AT89C51，测温传感器利用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示。
题目7基于热敏电阻的数字温度计
设计要求
利用热敏电阻类的温度传感器件利用其感温效应，将随被测温度转变的电压或电流用单片机搜集下来，将被测温度在显示器上显示出来：
●测量温度范围−50℃～110℃。
●精度误差小于℃。
●LED数码直读显示。
工作原理
此题目利用铂热电阻PT100，其阻值会随着温度的转变而改变。
PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为欧姆。
厂家提供有PT100在各温度下电阻值值的分度表，在此能够近似取电阻转变率为Ω/℃。
向PT100输入稳恒电流，再通过A/D转换后测PT100两头电压，即取得PT100的电阻值，进而算出当前的温度值。
采纳的电流源对PT100进行供电，然后用运算放大器LM324搭建的同相放大电路将其电压信号放大10倍后输入到AD0804中。
利用电阻转变率Ω/℃的特性，计算出当前温度值。
题目8十字路口交通灯操纵
设计要求
设计一个十字路口交通灯操纵器。
用单片机操纵LED灯模拟指示。
模拟东西方向的十字路口交通信号操纵情形。
东西向通行时刻为80s，南北向通行时刻为60s，缓冲时刻为3s。
工作原理
本项目为典型的LED显示和中断按时电路。
利用按时器T0产生每10ms一次的中断，每100次中断为1s。
对两个方向别离显示红、绿、黄灯，已经相应的剩余时刻即可。
值得注意的是，需要意识到，A方向红灯时刻=B方向绿灯时刻+黄灯缓冲时刻这一常识。
推荐本项目利用MAX7219芯片。
题目9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。
工作原理
产生指定波形能够通过DAC来实现，不同波形产生实质上是对输出的二进制数字量进行相应改变来实现的。
此题目中，方波信号是利用按时器中断产生的，每次中断时，将输出的信号按位反即可；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转换取得；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转换取得的；
梯形波是将输出的二进制数字信号依次加1，达到0xff时维持一段时刻，然后依次减1直至0x00，并实时将数字信号经D/A转换取得的；
正弦波是利用MATLAB将正弦曲线均匀取样后，取得等距离时刻的y方向上的二进制数值，然后依次输出后经D/A转换取得。
题目10电容、电阻参数单片机测试仪
设计要求
设计一个能测量电容、电阻参数的测试系统。
工作原理
对电阻的测量，可将待测电阻与一标准电阻串联后接在+5V的电源上，依照串联分压原理，利用ADC测定电阻两头电压后，即可取得其阻值。
对电容的测量，可将其与已知阻值的电阻RA和RB组成基于NE555的多谐振荡器如题10图。
题10图基于NE555的多谐振荡器
其产生的方波信号频率为：
故通过测定方波信号的频率能够比较精准的测定C的值。
测定方波信号频率的方式，请见题目11。
题目11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。
利用AT89C51单片机的按时器/计数器的按时和计数功能，外部扩展6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fx＜110Hz，采纳测周法，显示频率×××.×××；fx＞110Hz，采纳测频法，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100μs～。
（4）显示脉冲宽度要求如下。
Tx＜1000μs，显示脉冲宽度×××。
Tx＞1000μs，显示脉冲宽度××××。
工作原理
测量频率有测频法和测周法两种。
（1）测频法，利用外部电平转变引发的外部中断，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转变引发的中断之间的时刻，实现对频率的测定。
简而言之，测频法是直接依照概念测定频率，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。
通过调校，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，全量程采纳测频法。
题目128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个代表队竞赛，别离用8个按钮S0～S7表示。
设置一个系统清除和抢答操纵开关S，开关由主持人操纵。
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维持到主持人将系统清除为止。
抢答器具有按时抢答功能，且一次抢答的时刻由主持人设定（如30秒）。
当主持人启动“开始”键后，按时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时刻为左右。
参赛选手在设定的时刻内进行抢答，抢答有效，按时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时刻，并维持到主持人将系统清除为止。
若是定不时刻已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，按时显示器上显示00。
工作原理
通过键盘改变抢答的时刻，原理与闹钟时刻的设定相同，将定不时刻的变量置为全局变量后，通过键盘扫描程序使每按下一次按键，时刻加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按时计数器停止计数，同时将选手编号（按键号）和抢答时刻别离显示在LED上。
题目13单词经历测试器程序设计
设计要求
设计一个以单片机为核心的单词经历测试器：
实现单词的录入（为使程序具有可演示性，单词很多于10个）。
单词用按键操纵依次在屏幕上显示，按键选择熟悉仍是不熟悉，也能够直接进入下一个或上一个。
单词背完后给出正确率。
工作原理
此题目实质上是一个具有必然复杂程度键盘扫描程序，可将单词存储在一个二维数组中，按“确信”键开始程序后，次显示0行的数组，即第一个单词。
以后按下“向上”按键，显示上一行数组，即上一个单词；按下“向下”按键，显示下一行数组，即下一个单词。
当显示的行数超过9时，程序终止，并通过按“确认”的次数，计算出正确率。
题目14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。
采纳中断方式，对2路0～5V的模拟电压进行循环搜集，搜集的数据送LED显示，并存入内存。
超过界限时指示灯闪烁。
工作原理
此题目本质上是以单片机为操纵器，ADC0809为ADC器件的AD转换电路，设计要求的电压显示，是对ADC搜集所得信号的进一步处置。
为取得可读的电压值，需依照ADC的原理，对搜集所得的信号进行计算，并显示在LED上。
本项目中ADC0809的参考电压为+5V，依照概念，搜集所得的二进制信号addata所指代的电压值为:
而假设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。
本例如程序将V和V作为两路输入的报警值，反映在二进制数字上，别离为0x40和0x80。
当AD结果超过这一数值时，将会显现二极管闪烁和蜂鸣器发声。
题目15可编程作息时刻操纵器设计
设计要求
设计一个以单片机为核心的可编程作息时刻操纵器：
依照给定的时刻模拟操纵，实现广播、上下课打铃、灯光操纵（屏幕显示）,同时具有日期和时钟显示。
实验原理
此题目原理与题目4相同，程序是在按时闹钟的基础上将按时闹钟改造为4路可调闹钟，从而实现打铃等功能。
当四路闹钟中的任一路到时，均会点亮灯、打铃。
如有需求，可对程序进行调整，增加闹钟的路数，及到时后的处置方式。
题目中4个按键的功能别离为：
设置限制的时刻/时的调整、显示闹钟设置的时刻/分的调整、设置闹钟的时刻/设置完成、闹钟改换。
题目16节日彩灯操纵器的设计
设计要求
以单片机为核心，设计一个节日彩灯操纵器：
●—开始，按此键那么灯开始流动（由上而下）。
●—停止，按此键那么停止流动，所有灯为暗。
●—上，按此键那么灯由上向下流动。
●—下，按此键那么灯由下向上流动。
实验原理
此题目本质上是由按键操纵功能的流水灯，LED工作的方式通过键盘的扫描实现。
其中的LED采取共阳极接法，通过依次向连接LED的Ｉ/Ｏ口送出低电平，可实现题目要求的功能。
题目17单片机双机之间的串行通信设计
设计要求
两片单片机利用串行口进行串行通信：
串行通信的波特率可从键盘进行设定，可选的波特率为1200、2400、4800和9600bit/s。
串行口工作方式为方式1的全双工串行通信。
实验原理
两个单片机之间进行通信波特率的设定，最终归结到对按时计数器T1计数初值TH一、TL1进行设定。
故此题目本质上是通过键盘扫描取得设定的波特率，从而载入相应的T1计数初值TH一、TL1实现的。
例如程序中将0xaa从主机传输到从机，并显示在从机的数码管上实现串口通信的验证。
如串口通信线途经长，可考虑采纳MAX232进行电平转换，以延长传输距离。
值得注意的是，为了减少计算载入初值时的误差，本项目最好采用的晶振。
题目18电子琴设计
设计要求
设计一个电子琴。
利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出8个不同的音调，而且要求按下按键发声，松开延时一段时刻停止，中间再按别的键那么发另一音调的声音。
实验原理
当系统扫描到键盘上有键被按下，那么快速检测出是哪个键被按下，然后单片机的按时器被启动，发出必然频率的脉冲，该频率的脉冲输入到蜂鸣器后，就会发出相应的音调若是在前一个按下的键发声的同时有另一个键被按下，那么启用中断系统，前面键的发音停止，转到后按的键的发音程序，发出后按的键的音调。
关于发声原理，参见题目5。
题目19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口产生必然频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏乐曲（最少3首乐曲，每首很多于30s）。
采纳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、播放。
题目20单片机操纵步进电机
设计要求
采纳单片机操纵一个三相单三拍的步进电机工作。
步进电机的旋转方向由正反转操纵信号操纵。
步进电机的步数由键盘输入，可输入的步数别离为3、六、九、1二、1五、1八、2一、24和27步，且键盘具有键盘锁功能，当键盘上锁时，步进电机不同意输入步数，也可不能运转。
只有当键盘锁打开并输入步数时，步进电机才开始工作。
电机运转的时候有正转和反转指示灯指示。
电机在运转进程中，若是过热，那么电机停止运转，同时
红色指示灯亮，同时警报响。
此题目的关键的地方是：
如何生成操纵步进电机的脉冲序列。
实验原理
步进电机的不同驱动方式，都是在工作时，脉冲信号按必然顺序连番加到三相绕组上，从而实现不同的工作状态。
由于通电顺序不同，其运行方式有三相单三相拍、三相双三拍和三相单、双六拍三种（注意：
上面“三相单三拍”中的“三相”指定子有三相绕组；“拍”是指定子绕组改变一次通电方式；“三拍”表示通电三次完成一个循环。
“三相双三拍”中的“双”是指同时有两相绕组通电）。
（1）三相单三拍运行方式：
下页图所示为反映式步进电动机工作原理图，假设通过脉冲分派器输出的第一个脉冲使A相绕组通电，B,C相绕组不通电，在A相绕组通电后产生的磁场将使转子上产生反映转矩，转子的一、3齿将与定子磁极对齐，如图（a）所示。
第二个脉冲到来，使B相绕组通电，而A、C相绕组不通电；B相绕组产生的磁场将使转子的二、4齿与B相磁极对齐，如图（b）所示，与图（a）相较，转子逆时针方向转动了一个角度。
第三个脉冲到来后，是C相绕组通电，而A、B相不通电，这时转子的一、3齿会与C组对齐，转子的位置如图（c）所示，与图（b）比较，又逆时针转过了一个角度。
题20图反映式步进电机工作原理图
当脉冲不断到来时，通过度派器使定子的绕组按着A相--B相--C相--A相……的规律不断地接通与断开，这时步进电动机的转子就持续不断地一步步的逆时针方向转动。
若是改变步进电动机的转动方向，只要将定子各绕组通电的顺序改成A相--C相--B相--A相，转子转动方向即改成顺时针方向。
单三拍分派方式时，步进电动机由A相通电转换到B相同点，步进电动机的转子转过一个角度，称为一步。
这时转子转过的角度是30度。
步进电动机每一步转过的角度称为步距角。
（2）三相双三拍运行方式三相双三拍运行方式：
每次都有两个绕组通电，通电方式是AB--BC--CA--AB……，若是通电顺序改成AB--CA--BC--AB……那么步进电机反转。
双三拍分派方式时，步进电动机的步距角也是30度
（3）三相单，双六拍运行方式：
三相六拍分派方式确实是每一个周期内有六个通电状态。
这六中通电状态的顺序能够使A--AB--B--BC--C--CA--A……或A--CA--C--BC--B--AB--A……六拍通电方式中，有一个时刻两个绕组同时通电，这是转子齿的位置将位于通电的两相的中间位置。
在三相六拍分派方式下，转子每一步转过的角度只是三相三拍方式下的一半，步距角是15度。
单三拍运行的突出问题是每次只有一相绕组通电，在转换进程中，一相绕组断电，另一相绕组通电，容易发生失步；另外单靠一相绕组通电吸引转子，稳固性不行，容易在平稳位置周围震荡，故用的较少。
双三拍运行的特点是每次都有两相绕组通电，且在转换进程中始终有一相绕组维持通电状态，因此工作稳固，且步距角与单三拍相同。
六拍运行方式转换时始终有一相绕组通电，且步距角较小，故工作稳固性好，但电源较复杂，实际应用较多。
题目21单片机操纵直流电动机
设计要求
用单片机设计一个操纵直流电机并测量转速的装置。
单片机扩展有A/D转换芯片ADC0809和D/A转换芯片DAC0832。
（1）通过改变A/D输入端可变电阻来改变A/D的输入电压，D/A输入检测量大小，进而改变直流电机的转速。
（2）手动操纵。
在键盘上设置两个按键—直流电动机加速键和直流电机减速键。
在手动状态下，每按一次键，电机的转速依照约定的速度改变。
（3）键盘列扫描（4 ⨯ 6）。
实验原理
此题目难点是对直流电机的操纵。
与步进电机类似，直流电机也可精准地操纵旋转速度或转矩。
直流电机是通过两个磁场的互作用产生旋转。
其结构如以下图所示，固定部份（定子）
图有刷直流电机结构示用意
上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部份（转子）上装设电枢铁心。
定子与转子之间有一气隙。
在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和结尾别离连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。
换向片之间相互绝缘，由换向片组成的整体称为换向器。
换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦相互绝缘。
在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。
定子通过永磁体或受鼓励电磁铁产生一个固定磁场，由于转子由一系列电磁体组成，当电流通过其中一个绕组时会产生一个磁场。
对有刷直流电机而言，转子上的换向器和定子的电刷在电机旋转时为每一个绕组供给电能。
通电转子绕组与定子磁体有相反极性，因此彼此吸引，使转子转动至与定子磁场对准的位置。
当转子抵达对准位置时，电刷通过换向器为下一组绕组供电，从而使转子维持旋转运动。
如以下图所示。
直流电机的速度与施加的电压成正比，输出转矩那么与电流成正比。
由于必需在工作期间改变直流电机的速度，直流电机的操纵是一个较困难的问题。
直流电机高效运行的最多见方式是施加一个PWM（脉宽调制）方波，其占空比对应于所需速度。
电机起到一个低通滤波器作用，将PWM信号转换为有效直流电平。
专门是关于微处置器驱动的直流电机，由于PWM信号相对容易产生，这种驱动方式利用的更为普遍。
本项目的例如程序为了能够演示DAC0832的利用，未利用PWM驱动方式。
而是利用直流电机的速度与施加电压成正比的原理，通过滑动变阻器向ADC0809输入操纵电压信号，经AD后，输入到AT89C51中，AT89C51将此信号转发给DAC0832，通过
功放电路放大后，
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