上学期单片机综合课程设计安排.docx

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上学期单片机综合课程设计安排

2016年单片机系统综合设计说明

2016年7月16日开始至7月22日上午结束。

每天早上8：

30开始至晚上9点，每个班级的学生在指定的实验室进行课程设计，期间学生需要上网或购买器件等，在征得指导教师同意后，可以到图书馆或机房等其他地方查阅资料，或到三站电脑市场购买元件。

每位指导老师的指导时间80学时。

电气1401---逸夫实验楼302

电气1402---逸夫实验楼304

电子1401---逸夫实验楼306

电子1402---逸夫实验楼308

电子1403---逸夫实验楼310

电子1404---逸夫实验楼312

（一）设计主题：

单片机综合系统设计

（二）课程设计实施方法

1、本学期开展的单片机课程综合设计要求每2人一组，每组所需的单片机最小系统板及相关元件，由学院统一分发。

每组必须在最小系统板的基础上完成单片机课程设计作品，不允许用自己购买的单片机板或单片机实验箱作为最小系统。

2、学院分发的最小系统板只提供单片机的最基本功能，要完成单片机设计作品，必须在单片机板子的基础上，搭建外围接口电路，外围电路可在最小系统线路板上预留的实验焊盘上搭建。

搭建系统时所需的其他器件材料（外围所需的集成电路芯片、电阻、电容、传感器、按键、光耦、继电器、数码管、排线、开关、LED点阵、液晶等等），由每组同学自己从网上购买，或者到三站电脑市场购买，费用自理。

（三）设计工具

电路图绘制工具-ProteusISIS单片机原理图与仿真工具ORAltiumDesigner（Protel风格，Protel99也可以）；

51源程序编译环境：

一般选用KeilC51集成开发环境；

硬件电路制作：

实验室提供基于STC12C5A60S2单片机的最小系统电路板及扩展用洞洞板，提供烙铁、焊丝等焊接工具。

其他元器件、导线由同学根据所设计系统自行购买。

（四）设计要求

要求基于STC12C5A60S2单片机，设计一个具有一定功能的单片机综合系统，根据系统的功能要求，应用课程中所学的知识，完成硬件电路的设计和软件控制程序的编程，通过运行、调试，完成系统设计。

系统应用以下单片机设计知识：

151单片机最小系统设计；

2单片机片内集成资源的应用（定时器、中断系统及口资源的应用等）；

3资源扩展（口资源扩展、存储系统扩展）；

4输入设备（按键、键盘、传感器、模/数转换器等）；

5输出设备（LED、数码管、蜂鸣器、电机驱动、继电器等）；

6通信（串行通信、红外通信、无线通信等）；

在已提供①的基础上，所设计系统必须包含②④⑤，可根据功能应用，以及其它所需要的设计技术。

（五）设计内容

第一阶段：

题目拟定。

根据个人兴趣、知识面，鼓励发挥创造思维，拟定设计题目（可参考后面给出的设计题目），进行系统功能设计，确定系统功能要求。

将题目及系统简要说明提交给指导老师，通过审查后，可进行下一阶段。

第二阶段：

软硬件设计。

根据系统的功能要求，首先进行硬件电路设计，利用ProteusISIS环境/AltiumDisigner完成硬件电路原理图的设计，在此基础上，使用C51或汇编编写系统控制程序。

建议使用Proteus环境进行仿真调试，直至可在Proteus环境中仿真运行，显示系统的功能效果。

根据电路原理图的设计，进行元器件的焊接，完成硬件电路设计，将目标程序（*.hex）下载到系统电路中，进一步调试、修改，直至达到要求的效果。

第三阶段：

撰写设计报告。

根据系统设计过程，撰写设计报告，内容应包含硬件电路框图、各功能模块的电路设计说明、控制程序的设计思路（按照模块化设计方法，说明系统模块的划分）、各软件模块的程序流程图、仿真调试的方法和过程，以及设计中遇到的问题、解决方法及心得体会等等。

（请使用给定的报告模版）

第四阶段：

设计答辩。

设计完成后，将按组进行现场验收、答辩，评定成绩，具体方法请参考以下说明。

（六）验收及成绩评定说明

验收形式：

包括当堂演示作品、设计内容答辩和提交设计文档的检查。

答辩时间：

课程设计的最后一天。

设计报告提交时间最后期限为设计答辩当天。

提交内容：

1、实物演示

2、纸质打印版设计报告

3、电子版文档

以学号+姓名命名打包

Proteus/AltiumDesigner绘制的电路原理图

系统程序源文件

设计报告

说明：

设计报告格式，请参考文档后续给定模版；

程序文件包括工程文件、汇编（*.asm）/C51（*.c）程序源文件，以及编译生成的二进制文件（*.hex）；

答辩涉及的知识范围：

•系统设计中应用到的各种技术知识；

•硬件电路基础分析能力；

•硬件系统设计问题的分析能力；

•单片机及嵌入式系统了解性知识；

成绩评价方式：

设计表现（日常）

20%

原理图、源码、设计报告

50%

演示、答辩

30%

总分

100分

2016年单片机综合设计参考题目

题目一秒表设计

基本要求：

设计一个秒表，用4位的LED数码管显示时间，从00：

00秒到59：

59秒，然后利用2个按键来控制：

按键1开始/暂停，按键2归零。

发挥部分：

1、利用8位LED数码管，显示年月日时分秒，要求单片机掉电重启时，不影响时间计时。

可选用RTC时间芯片配合钮扣电池，简化设计。

2、将时间转换为ASCII码，以9600bps输出，与/由PC机进行同步。

题目二环境温度采集和转换

基本要求：

利用NTC热敏电阻采集室内环境温度，并将温度（保留1位小数位）在数码管或者LCD屏上显示，要求精度达到1度（提示利用matlab模拟温度电阻与温度的关系曲线方程）。

同时将温度值转换为线性的周期方波输出，要求50摄氏度时输出一个下限（或上限）频率方波，20摄氏度时输出一个上限（或）频率方波，要求方波频率与温度成正比。

发挥部分：

温度精度达到0.5度，同时将温度值转换为4-20ma电流输出，50摄氏度输出20ma电流，0摄氏度输出4ma电流。

题目三恒温加热

基本要求：

利用铂电阻温度传感器PT100检测水温，利用继电器控制220V电热水器或电热丝，使得水温保持在设定值（正负误差不超过1度）。

要求通过按键和LED数码管设定水温参数。

并利用PID算法控制继电器时间，通过按键实时修改PID的参数。

发挥部分：

利用1K欧电阻模拟水位传感器的高度输出，测量并利用LCD显示水位的高度，低于下限报警停止加热，并启动进水继电器，高于上限则停止进水。

题目四自动LED光源设计

基本要求：

利用光敏电阻对环境亮度进行检测，利用按键和液晶屏/数码管显示照度并输入参数，环境亮度低于设定值时，利用PWM控制LED发光管的发光强度，使之稳定在设定值。

发挥部分：

根据PC主机端编写简单控制程序，通过串口修改参数设置。

题目五基于单片机的密码锁设计

采用单片机设计一种可防止多次试探破译的密码锁系统，系统采用电磁锁，有门内/外两个键盘，由单片机根据输入的密码情况，控制电磁锁的开关。

具体功能要求如下：

①可设置8位密码，每位密码可取值0~9；

②用户能够自行设定和修改密码；

③输入密码时，每个按键有提示音；

④若输入的8位密码不正确，则报警3秒提示；

若连续三次输入错误密码，系统报警1分钟，报警器间输入密码无效，以防窃贼多次试探密码；

若输入的8位密码完全正确，开锁，同时发出1秒的提示音；

⑤系统使用电磁锁，开锁时，电磁线圈打开5s,而后恢复初始状态；

系统设有两个键盘，门外密码键盘只提供数字0~9用于输入密码，门内键盘除带有数字键外，还提供确认和设定按键，以便重新设置密码；

门内部分带有显示器件，要求使用8段LED数码管，用于提示密码的设定情况；

发挥部分：

设定密码时，增加LCD显示设定的密码，输入完毕后，按下确认键，如果不足8位，LCD显示ERR（数码管也可显示类似字型），此时设定的密码无效。

如果输入的密码满8位，则LCD显示AGN提示字符，要求重新输入一遍，两次输入吻合的情况下，密码设定成功，LCD显示OK提示，并伴有2S的提示音。

题目六基于单片机的水温控制器设计

采用单片机设计一个简单的水温控制系统，可设想用于类似于热水器/饮水机等家用电器。

这里给出的功能要求提示，可根据你所设想的应用场合进行调整。

①水温控制温度设置，可设置为某一温度，或通过类似于高/中/低三个按键，固定调整到某一温度；

②增加数字小键盘和数码管显示器，用于显示输入的温度值；

③可采用任何一种温度传感器，用于检测当前的水温；

④如果水温低于用户设定的温度，则控制加热装置工作，如果水温高于用户设定的温度，则关断加热装置；

⑤设计安全措施，如果加热控制模块出现故障，系统无法正常控制加热装置的关断，可设计一个安全温度（如70°），当水温高于这一温度时，系统蜂鸣器长响报警，只有断电复位后，蜂鸣器停止发出声音。

发挥：

控制水温的上下限不超过0.5摄氏度。

题目七基于51单片机的数显交通灯

采用单片机设计一个带有数码管显示的交通灯控制系统，能够实现以下功能要求：

东西、南北方向红、绿、黄灯亮/灭的合理控制；

东西、南北方向红、绿灯状态下，倒计时显示；

紧急情况处理，一键控制四个方向全部点亮红灯，数码管熄灭；

扩展功能要求：

可选择小键盘或者串口方式，根据实际交通状态，进行各方向通行时间调整，使交通控制更加合理。

发挥：

增加路口左拐和右拐指示灯，及人行道指示灯控制设计。

题目八多功能电子闹钟

基本要求：

利用RTC芯片（例如DS1302）制作一个带有闹钟定时的电子钟。

使用LCD或者数码管显示器限制当前的日期、时间信息，通过设置按键，支持调时功能和闹钟设定功能，在定时时间到达时，通过蜂鸣器发出声音信号进行提示。

提示声音可手动关闭，可规定一定时间长度后自动关闭。

发挥：

可尝试支持多闹钟功能。

题目九数字温度表

基本要求：

利用单片机+数字温度传感器（例如DS18B20），设计数字温度采集终端，并设计一个带有LCD或数码港的主机。

主机通过485串口与从机通信，主使用按键控制从机温度的采集，使用LCD或者数码管显示当前温度。

发挥：

支持多点（至少2个从机）温度采样，并能够进行历史温度记录与分析功能。

设计报告模版

单片机课程综合设计

设计题目：

xxx

学号：

姓名：

班级：

提交日期：

信息与电气工程学院

第一章系统介绍

第二章系统设计方案

2.1系统硬件设计

系统硬件框图

主要硬件模块介绍（按照功能划分）

2.2系统软件设计

软件模块划分

各软件模块功能介绍

第三章系统实现

3.1系统开发工具与开发环境

3.2系统硬件实现

按模块进行说明：

各硬件模块的逻辑图，使用器件与关键的电路连接说明。

EX：

3.2.1最小系统

3.2.2数码管显示模块

3.2.3按键

3.3系统软件实现

按模块进行说明：

包括各模块的软件流程图，和关键性代码；

第四章设计小结

总结系统设计过程中遇到的问题、困难，解决问题和克服困难的方法，及体会。