单片机课程设计任务书.docx
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单片机课程设计任务书
一、设计目的
单片机工程实践是单片机技术课程的实践教案环节，是对学生学习单片机的综合性训练，这种训练是通过学生独立进行某一课程的设计、制作、调试来完成的．单片机的工程实践应主要体现在对实际工程应用系统或产品的研制来说，从课题任务的提出到定型生产或投入使用，都要经过方案的总体认证、系统设计、软件及硬件的开发、联机调试等若干步骤．因此，单片机工程实践是以工程工程和工程应用为课题．着重培养学生工程实践能力、独立工作能力及创新能力.
单片机应用系统课程工程实践作为独立的教案环节，是自动化及相关专业集中实践性环节系列之一，是学习完《单片机原理及应用》课程后，并在进行相关课程设计基础上进行的一次综合练习.
其目的在于加深对MCS一51单片机的理解，掌握单片机应用系统的设计方法,掌握常用接口芯片的正确使用方法,强化单片机应用电路的设计与分析能力,提高学生在单片机应用方面的实践技能和科学作风,培育学生综合运用理论知识解决问题的能力，力求实现理论结合实际、学以至用.
学生通过查阅资料、接口设计、程序设计、安装调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能}熟悉开展科学实践的程序和办法，为今后从事生产技术工作打下必要的基础。
学会灵活运用已经学过的知识，并能不断接受新的知识，大胆发明创造的设计理念.
二、设计要求
1）根据应用系统的要求，初步掌握总体结构设计的方法和构思，从中选择一种最佳设计方案；
2）根据应用系统结构规模的要求，掌握单片机外部扩充系统硬件设计的基本过程；
3）根据任务要求和硬件设计要求，首先画出程序的总体流程图，然后进行各控制模块的程序设计；
4）掌握如何应用单片机仿真器来开发应用系统及仿真调试的过程.
三、单片机课程设计可选题
1.音乐播放系统设计
设计一个音乐播放系统，要求：
（1）利用单片机的定时器产生乐谱的各种频率方波，信号经过放大后由喇叭发出声音；
（2）学会音乐在单片机系统中的转换方法及设置；
（3）可自动选取某段音乐令单片机连续播放.
3.医院住院病人呼叫器的设计
（1）设计一个8床位的无线呼叫器，供医院住院病人（或静脉点滴病人）呼叫医护人
员时使用；
（2）病人可通过按动自己床边的按钮，向医护人员发出呼叫信号；
（3）当有病人呼叫信号时，医护人员值班室设置的显示器可显示出该病人的床位编号，
同时扬声器发出声音信号，提示值班的医护人员.
5.自动电梯控制电路的设计
设计一个8层楼房的电梯自动控制电路，要求：
（1）电梯内设有对外报警开关，可以在紧急情况下报警.报警装置设在电梯外；
（2）每层楼梯门边设有上、下楼的请求开关及指示灯，电梯内设有可选择楼层的开关
及相应指示灯；
（3）设有表示电梯所处上升或下降的状态标志，以及电梯正位于哪层楼的指示显示；
（4）能记忆电梯外的所有请求信号，并按照电梯的运行规则对信号分批处理，每个请
求信号一直保持到处理后才能撤除.电梯运行规则如下：
1电梯上升时，仅响应电梯所在位置以上层的上楼请求信号，依楼层次序逐个执行，
直到最后一个请求执行完毕.然后升到有下楼请求的最高层，开始执行下楼请求；
2电梯下降时，仅响应电梯所处位置以下层的下楼请求信号，依楼层次序逐个执行，
直到最后一个请求执行完毕.然后降到有上楼请求的最低层，开始执行上楼请求；
③一旦电梯执行完全部请求信号后，应在原位置停止，等待新的请求信号到来时再
处理.
（5）电梯运行速度为5秒/层；
（6）电梯到达有请求的楼层停下时，该层指示灯亮.经1秒后，电梯门自动打开，经
10秒后，电梯门自动关闭（指示灯显示）.电梯到达新楼层后，原楼层指示灯灭.
1
7.自动往返电动车的设计
设计一台自动往返电动车，要求：
（1）电动车自主前进、遇到障碍后返回；
（2）电动车行驶过程中不能出现擦墙行驶，或撞墙故障；
（3）自动测量显示里程数、行车时间；
（4）误差要求：
总里程数：
<3%；
行车时间：
<3%；
识别距离：
5～15cm.
9.消毒柜控制电路的设计
设计一台消毒柜控制系统，要求：
（1）显示消毒柜温度、保持时间；
（2）可以键盘设定消毒柜温度、定时时间；
（3）可以实现实时中断功能；
（4）消毒后自动关机；
（5）测温误差：
<0.5℃；
（6）定时误差：
<20秒/月.
11.低频信号发生器
设计制作低频信号发生器，要求利用单片机产生正弦波、方波及三角波等波形.
（1）正弦波
用单片机实现正弦波的输出；
输出的波形有1Hz、10Hz、100Hz、1kHz、10kHz5种可选频率；
输出电压范围为0～5V可调（峰峰值）；
用6位数码管显示频率；
频率误差<1％.
（2）方波
频率范围：
0.O1Hz～lOOkHz；
频率误差：
<0.1％；
电压范围：
0～1OV.
（3）三角波
频率范围：
O.01Hz～lOkHz；
频率误差：
<0.1％；
电压范围：
O～20V（峰—峰值）；
失真率：
r≤3％.
13.多输入端报警电路
设计制作一个多输入端报警电路，要求如下:
（1）有报警输入控制端16个，报警音响信号输出端1个；
（2）报警输入端中的任意一端出现报警信号时，电路自动发出类似警报的音响信号；
（3）报警音响信号持续11s自动停止．如果输入信号继续存在，报警音响信号又重新启动；
（4）音调、频率、响度、持续时间等参数，均可通过“↑”，“↓”键调整.
15.电容、电阻参数单片机测试系统的设计
设计要求：
电阻、电容充放电电路可计算电路时间常数；
用A/D转换器测量电压值能测得时间常数值，经单片机计算，算出电阻或电容值，并在LCD上显示.
电阻分为0～200,0～2K,0～20K,0～200K,0～2M五个档。
电容分为0～200p,0～2n,0～20n,0～200n,0～2u,0～200u六个档
17．步进电机单片机控制系统的设计
设计要求：
利用按键控制步进电机的启停、正反转（500r/min）、加减速，并在LED上显示各自的功能.
19．单片机控制步进电机
步进电机是工业过程控制及仪表中的主要控制元件之一，它可以在机械结构中把丝杠的角度变成直线位移，也可以用它带动螺旋电位器，调节电压和电流，从而实现对执行机构的控制.在数字控制系统中，由于它可以直接接受计算机输出的数字信号，而不需要进行D/A转换，所以使用起来十分方便.步进电机具有快速的启停能力和精度高的显著特点，在定位场合得到了广泛的应用.
步进电机实际上是一个数字/角度转换器，也是一个串行的数/模转换器.因此，需把并行的二进制转换成串行的脉冲序列，并实现方向控制.每当步进电机脉冲输入线上得到一个脉冲，它便沿着特定的方向走一步.
设计要求：
采用单片机来控制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控制信号来控制.步进电机的步数由键盘输入，可输入的步数分别为3，6，9，12，15，18，21，24，27步.并且键盘具有键盘锁的功能，当键盘上锁的时候，步进电机是不接受输入步数的，也不会运转.只有当键盘锁打开并输入步数的时候，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.当电机在运转的过程当中，如果过热，则电机停止运转，同时红色指示灯亮.，同时警报响.本题目的关键之处是：
如何生成控制步进电机的脉冲序列.
21．单词记忆测试器程序设计
设计任务:
编写一个帮助单词记忆的程序.
设计要求:
（1）实现单词的录入（为使程序具有可演示性，单词不少于10个）；
（2）单词根据按键控制依次在屏幕上显示，按键选择认识还是不认识，也可以直接进入下一个或者上一个；
（3）单词背完后给出正确率.
扩展功能：
（1）旧单词可从文件中读出.
（2）录入的新单词保存到文件中；
（3）第一次背完后，把不认识以及跳过的单词再次显示出来，提醒用户再记忆，直到
用户全部都记住；
（4）结束后，给出各个单词的记忆结果信息，如记忆次数.
23．单片机节日彩灯控制器设计彩灯控制器
设计要求：
（1）P1.2:
开始,按此键则灯开始流动（由上而下）；
（2）P1.3:
停止,按此键则停止流动,所有灯为暗；
（3）P1.4:
上,按此键则灯由上向下流动；
（4）P1.5:
下,按此键则灯由下向上流动.
25．作息时间控制器
设计要求：
1）作息时间控制器能通过继电器控制电铃或放音机
2）作息时间控制器能控制蜂鸣器进行与电铃同步的现场提示
3）单片机作息时间控制的功能如下：
●使用JDH62A液晶模块作为显示器
●显示格式为“时分秒”，日期，星期
●系统采用24C16储存日期、星期和闹钟
●最多可以设定40个闹钟
●具有4个按键来做功能设置，可以设置现在的时间、日期、星期及闹钟
●一旦闹钟时间到则发出一阵声响，同时继电器启动，可以控制放音机开启和关闭.
4）功能的详细设置如下：
在时间显示的状态下，液晶的上面一行显示的为时间和星期，第二行显示的是日期.此时，按下0键进入调整时间状态；按下1键进入调整星期状态；按下2键进入调整日期状态；按下3键进入查看闹钟程序.
在进入时间调整状态后，分钟闪烁显示，时钟停止计时.此时按1键分钟加一，按2键分钟减一，按下0键则退出调时，按3键则转到调整小时的状态.在调整小时的状态下小时闪烁显示，按1键小时加一，按2键小时减一，按3键则返回到调整分钟状态，按0键则退出调时.
在调整星期状态下，星期闪烁显示，按1键星期加一，按2键星期减一，按0键退出调整星期.
在调整日期状态下，首先日闪烁显示，此时按1键日加一，按2键日减一，按3键转到调整月状态，按0键退出调整日期.调整月状态下月闪烁显示，此时按1键月加一，按2键月减一，按3键转到调整年，按0键退出调整日期.在调整年状态下年闪烁显示，此时按1键年加一，按2键年减一，按3键返回到日调整状态，按0键退出调整日期.
在查看闹钟状态下，第一行显示的为闹钟的编号，第二行显示的为闹钟时间.此时按1键查看下一个闹钟时间，按2键查看上一个闹钟时间，按0键则开始调整此编号对应的闹钟时间，按3键则退出查看闹钟.
在调整闹钟时间的状态下，分钟闪烁显示，按1键则分钟加一，按2键分钟减一，按3键则转到小时调整状态，按0键退出闹钟调整，返回到闹钟查看状态.在调整闹钟小时状态下，小时闪烁显示，此时按1键加一，按2键减一，按3键返回到闹钟分钟调整状态，按0键退出闹钟调整，返回到闹钟查看状态.
27．交通信号灯模拟控制
1）设计定时交通信号灯控制
在双干线的“十字”路口上，交通信号灯的变化是定时的，其基本变化规律如下：
A：
放行线：
绿灯亮放行 25s，黄灯亮警告 5s，然后红灯亮禁止.
B：
禁行线：
红灯亮禁止 30s，然后绿灯亮放行.
2）具体设计要求：
（1）该设计能控制东、西、南、北四个路口的红、黄、绿信号灯正常工作.
（2）当东西方向放行、南北方向禁行时，东西方向绿灯亮 25s，然后黄灯亮 5s；南北方向红灯亮 30s.
（3）当南北方向放行、东西方向禁行时，南北方向绿灯亮 25s，然后黄灯亮 5s；东西方向红灯亮 30s.
当使两条路线交替地成为放行线和禁行线时，就可以实现定时交通控制.
3）设计方案
（1）芯片选择为了实现上述设计要求，可以用 AT89C51 单片机芯片.用 AT89C51 芯片的P1 口（P1.0～P1.5）分别接上两组六位信号灯.
（2）延时的实现延时的实现可以是通过软件实现；也可利用定时器／计数器的定时工作方式实现；还可以通过扩展 8155芯片，利用其中的定时器/计数器实现延时.本系统使用软件延时.
29．电动智能小车
设计要求：
在现有玩具电动车的基础上，加装光电、红外线、超声波传感器及金属探测器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制.
这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求.设计采用MCS-51系列中的AT89S51单片机.以AT89S51为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能.
31.PC机温度控制系统
目的：
掌握PC机与单片机的通讯方式以及温度控制的方法，要求是自适应算法，可以根据不同的控制对象的参数的不同进行算法自动调整，达到温度恒定.
内容：
PC机通过232口向单片机传送控制指令，单片机根据指令进行温度采集、温度控制.
33.单片机实现PC机键盘控制器设计
目的：
掌握单片机扫描键盘原理，以及单片机与PC机的通信方法.
内容：
单片机通过扫描键盘确定键值（有键按下时），然后通过232串口将键值发送给PC机.
35.远程抄表系统
目的：
掌握数字脉冲信号的容错、纠错方法及单片机的中断、定时器的使用方法.
内容：
首先由数据采集单元实时采集数据，通过专用的数据线传送到数据硬处理单元，对数据确认无误后，发送给中央处理单元，中央处理单元对采集到的数据进行分析、分类，通过总线（485、CAN）或市话网、移动网、互联网、无线网等方式传送给PC机的数据汇总分析单元，PC机根据统计的结果，向控制单元发出控制信息，同时将相关的信息或结果发送给当事人.
37.GPS全球卫星车载信息模拟系统
目的：
掌握GPS工作原理及其应用设计方法.
要求：
能够实时跟踪定位模拟车辆的经度和纬度，能够在电子地图上绘制出（在小区或某一街道等）的具体位置信息.
39.音乐倒数计数器
1.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.做一小段时间倒计数，当倒计数为0时，则发出一段音乐声响，通知倒计数终了，该做应当做的事.
定时闹钟的基本功能如下.
⏹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间.一旦按下键则开始倒计数，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—可调整倒计数的时间1～60分钟.
K2—设置倒计数的时间为5分钟，显示“0500”.
K3—设置倒计数的时间为10分钟，显示“1000”.
K4—设置倒计数的时间为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，此时按K1键
则在LCD上显示出设置画面.此时，若：
a.按操作键K2—增加倒计数的时间1分钟.
b.按操作键K3—减少倒计数的时间1分钟.
c.按操作键K4—设置完成.
键盘实现菜单功能的方法，已在题目4详细说明，不再赘述.本题目最大难点是实现音乐的播放.作者利用定时计数器，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1.0592MHz，通过计算各音阶频率，可得1、2、3、4、5、6、7共7个音应赋给定时器的初值为64580、64684、64777、64820、64898、64968、65030.
在此基础上，可将乐曲的简谱转化为单片机可以“识别”的“数组谱”，进一步加入对音长、休止符等的控制量后，可以实现音乐的播放.
41.数字电压表设计
1.设计要求
以单片机为核心，设计一个数字电压表.采用中断方式，对2路0～5V的模拟电压进行循环采集，采集的数据送LED显示，并存入内存.超过界限时指示灯闪烁.
2.实验原理
本题目本质上是以单片机为控制器，ADC0809为ADC器件的AD转换电路，设计要求的电压显示，是对ADC采集所得信号的进一步处理.
为得到可读的电压值，需根据ADC的原理，对采集所得的信号进行计算，并显示在LED上.本工程中ADC0809的参考电压为+5V，根据定义，采集所得的二进制信号addata所指代的电压值为:
而若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.
本示例程序将1.25V和2.5V作为两路输入的报警值，反映在二进制数字上，分别为0x40和0x80.当AD结果超过这一数值时，将会出现二极管闪烁和蜂鸣器发声.
43.微波炉控制程序设计
二,设计要求:
利用实验系统的硬件资源设计一个"带LED显示的微波炉控制器"
控制面板包括:
两位数码显示\十个数字按键键盘\电源按键\电源指示灯\大中小火力选择开关
工作流程如下:
（1）按下电源键,指示灯亮,通过数字键设定需要加热的时间,并在LED上进行显示,单位为秒
（2）时间设定完后,通过大,中,小三个按键,选择火力的大小,并启动微波炉进行工作
（3）LED实时显示剩余的工作时间,定时时间到后自动停止,指示灯灭
（4）微波炉运行过程中,若再按下电源键,则微波炉停止工作,指示灯灭
45.数控DC/DC电源系统硬件与软件设计
性能指标参数如下：
（1）输入直流电压为9.V～15.0V
（2）输出电压为3.6 V～6.0V，步进可调，最小步距为10mV；文波电压为小于5mV.
（3）最大输出电流不小于500mA.
（4）效率不小于80%
47.汽车转向灯的设计
利用定时器或计数器与中断系统组成控制系统的工作原理，从而达到控制汽车在不同运行状态时各个车灯是不是闪烁，从而达到传递交通信息的作用.
1、设计要求
汽车在驾驶时有左转弯、右转弯、刹车、合紧急开关、停靠等操作.在左转弯或右转弯时，通过转弯操作杆应使左转开关或右转开关合上，从而使左头灯、仪表板左转弯灯、左尾灯或右头灯、仪表板右转弯灯、右尾灯闪烁；合紧急开关时要求前面所述的6个信号灯全部闪烁；汽车刹车时，两个尾灯点亮；如正当转弯时刹车，则转弯时原应闪烁的信号灯仍应闪烁.以上闪烁，都是频率为1Hz的低频闪烁；在汽车停靠而停靠开关合上时左头灯、右头灯、左尾灯、右尾灯按频率为30Hz.的高频闪烁由上所述，各种情况作操作时，信号灯应输出信号列于表1.1.
表1.1 汽车驾驶操纵与信号
驾驶操作
输 出 信 号
仪表板左转弯灯
仪表板右转弯灯
左头灯
右头灯
左尾灯
右尾灯
左转弯（合上左转开关）
闪烁
——
闪烁
——
闪烁
——
右转弯（合上右转开关）
——
闪烁
——
闪烁
——
闪烁
合紧急开关
闪烁
闪烁
闪烁
闪烁
闪烁
闪烁
刹车（合上刹车开关）
——
——
——
——
亮
亮
左转弯时刹车
闪烁
——
闪烁
——
闪烁
亮
右转弯时刹车
——
闪烁
——
闪烁
亮
闪烁
刹车，并合紧急开关
闪烁
闪烁
闪烁
闪烁
亮
亮
左转弯时刹车，并合紧急开关
闪烁
闪烁
闪烁
闪烁
闪烁
亮
右转弯时刹车，并合紧急开关
闪烁
闪烁
闪烁
闪烁
亮
闪烁
停靠（合停靠开关）
——
——
30Hz
闪烁
30Hz
闪烁
30Hz
闪烁
30Hz
闪烁
49.十进制加减乘除法计算器
一、课程设计题目及任务要求
设计十进制加减乘除法计算器.要求能（不同时）显示3位输入和4位输出.
二、设计思路
1、操作显示设备
显示设备采用八片七段共阴极LED显示器，共设置16个键，其中数字键0～9共十个，接下来依次是加号键、减号键、乘号键、除号键、等于号、清除键.操作设备是两行八列共16键的简单键盘.第一行从左至右分别为0、1、2、3、4、5、6、7，第二行分别为8、9、A（+）、B（-）、C（=）、D（清除键）、E（清除键）、F（清除键），“清除键”表示程序初始化，为下次输入准备.
2、程序实现功能
（1）十进制加减乘除法计算：
输入范围为（1~999），该程序输入两个定点数，每个3位，输出4位；A为加，B为减，C为等于，输出为四位计算结果.数据输入采用规范化输入，即必须输入3个数才算完成一个运算数的输入，两个运算数之间输入运算符A或者B，输入完成按C显示计算结果；
（2）计算机复位功能：
DEF均为清零重启，任何时候按下DEF中一个将重新开始；
51.液晶点阵显示屏程序设计
设计要求：
1能进行正常的模拟量采样值显示（温度、压力、电位），并将其显示到液晶面板上.
2LCD将从下到上滚动显示：
“湖北师范学院机电与控制工程学院”,然后显示：
“2011年单片机课程设计”、“液晶点阵显示屏程序设计”“作者姓名、班级、学号”
3改变字库的内容，显示其它汉字.
4改变页地址或列地址，使显示的内容改变位置
5改变滚动显示模式，使显示内容左右、上下滚动；改变参数使滚动速度变化.
53.全自动洗衣机控制器
基本要求：
采用步进电机模拟洗衣机电机，实现上水、浸泡、洗涤、漂洗、甩干等过程.洗涤分弱洗、轻洗、强洗；可设定3级水位设定，每级水位均设定水位下限（值自定）；可选择漂洗次数（3~5次）.使用键盘进行流程及参数设定及自动存储流程，有停止键终止洗衣机的工作，并在LED或LCD上显示当前流程.
（1）上水时，通过可调电位器及A/D转换模拟水位检测传感器，若水位低于设定水位下限，则通过蜂鸣器报警，手动调节可调电位器，直至水位超过水位下限，切断进水开关（用开关量输出电路模拟），进入下一流程.
（2）浸泡不进行任何操作，延时等待30s。
（3）洗涤时，先强洗、后轻洗再弱洗.可直接选择轻洗可弱洗.强洗、轻洗与弱洗的步进电机转速不同，依次递减，但均需正反转（转速自定、时间自定、正反转的时间自定）；
（4）漂洗进行正反转，转速介于强洗与弱洗之间，或与强洗同.
（5）甩干高速正向转动，时间自定；
（6）洗涤、漂洗间均需脱水、上水，但脱水转速低于甩干.
55.超声波避障小车
57.GSM汽车防盗报警器
59.激光测径仪
61.无线温度测量系统
无线模块采用nRF24L01无线收发模块，温度测量用DS18B20.采用两块单片机分别控制一个无线模块模块，一个单片机作为主单片机，发送控制信息并显示接收回的信息，另一个单片机作为从单片机，接收主单片机的控制信息并控制温度测量模块DS18B20，然后将测得数据通过无线模块传回到主单片机.
63.电容量测量
65.电阻量测量
电阻测量要求：
1.数据采集部分：
采用标准电阻（R0）与待测电阻（R1）串联分压，用AD0832读取待测电阻两端电压U1，则待测电阻阻值R1=U1*R0/（U0-U1）,U0为电源电压.标准电阻采用不同阻值构成多个测量档位，用开关控制档位的切换.难点：
标准电阻精度要高，材料选择较难电源电压要求高，要求电压纹波小，准备由2940稳压芯片稳压提供5V电源2.数据处理部分：
单片机控制AD0832采集电压信号，由单片机处理数据并根据档位换算出阻值，通过液晶1602显示出来，这部分主要是单片机程序的编写.
67.条码阅读器
69.指纹识别
71.DDS
73.无线控制
75.水平仪
77.血压测试仪
79.血氧测试仪
81.存储示波器
83.GIS车辆监控调度系统
85.手持红外测温仪
87.SMS转232
89.SMS通信
91.SMS远程控制
93.基于GSM的环境参数测试（温度、湿度、照度等）
要求
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