单片机课程设计方案任务书(A).doc

1、个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 1 / 15 单片机原理与应用 课程设计指导书 班级：09机电1 指导教师：高金玉 2018517 单片机课程设计指导书 一、课程设计目的 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 2 / 15 单片机课程设计作为独立的教案环节，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- 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

2、，力求实现理论结合实际，学以致用的原则。 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；熟悉单片机系统及程序的 编制过程，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、课程设计要求 课程设计应充分体现“教师指导下的以学生为中心”的教案模式，以 学生为认知主体，充分调动学生的积极性和能动性，重视学生自学能力的培 养。根据课程设计具体课题安排时间，确定课题的设计、编程和调试内容， 分小组进行。根据合理的进度安排，一步一步、踏踏实实地开展课程设计活 动，按时完成每部

3、分工作。课程设计集中在教室、机房进行，每天由班长、 学习委员负责考勤，指导教师抽查。在课程设计过程中，坚持独立完成，实 现课题规定的各项指标，并写出设计报告。 三、课程设计时间及进度安排 课程设计集中在1周进行。为保证达到预计的教案任务及目的，以小组 为单位分别进行资料的收集、方案论证、电路设计、编程、调试、实验及改 进。具体进度及要求安排如下： 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 3 / 15 四、课程设计 课题及内容 具体设计课 题可根据实际 情况选择，或 在下列给出的 题目任选一题 。 题目一 校园作息时间 控制系统 设计要求： (1作息时间能控制电铃，可以按键设置时间，包

4、括设置当前时间，显示闹 铃设置时间，设定闹铃时间，闹铃的ON/OFF设置等。 (2利用单片机实现，方法自选。整个系统需自行设计电路，辅助电路及元 件自选 题目二 交通信号灯控制系统 设计要求： (1正常情况下交叉路口的轮流通行(主道3个LED红、黄、绿控制直行，支道 3个LED红、黄、绿，切换时间自行设定； (2特殊情况控制通行方式控制，用按键开关K1控制主道通行，支道禁行，K 2控制支道通行，主道禁行，特殊情况控制通行放行。 (3有紧急情况时用按键开关K0控制两道均为红灯； (44位LED数码管能够显示双直行方向绿灯和红灯的等待时间。 题目三 环境温度监测系统 设计要求： (1多路温度监测：

5、温度范围0-1500，分辨率0.5，测量误差10 (2能实时显示测量的温度值：xxxx.x，显示器每隔一分钟刷新一次温度值 (3当温度值超过设定的报警限值时，可用蜂鸣器和发光管实现声光报警 题目四 太阳能热水器自动控制系统 时 间 内 容 第1天 布置课题，落实任务，确定课题及组织形式， 收集课题相关的技术资料及方案论证、分析、 讨论。 第2天 电路设计、设计各模块程序框图及软件设计、调试 第34天 电路设计、设计各模块程序框图及软件设计、调试 第5天 调试，整理资料、写课程设计报告递交课程设计报告、总结 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 4 / 15 设计要求：实现温度和水位

6、参数的实时显示，而且具有温度设定、水位设定 与控制功能，停电后再来电时也不用重新设定，具有故障报警和故障自处理 功能；能实现在用水时，若日晒水温达不到设定值，则电加热自动补温；良 好的稳定性和抗干扰性能。 题目五LED大屏幕滚动显示电子钟 设计要求：用LED点阵显示电子钟。工作时，先滚动显示“您好，今天是20 年月日星期”，然后静止显示当前时间“：”3秒钟 ，如此循环。 题目六单片机脉搏测量仪 设计要求： (1接触式测量和非接触式测量脉搏； (2测量值显示 题目七八路智能抢答器 设计要求： (1八路抢答，各用一个抢答按钮； (2设置一个控制开关，控制系统的清零和抢答的开始； (3具有数据锁存和

7、显示功能，抢答开始后若有选手按动抢答按钮，编号立 即锁存，并在数码管上显示出选手的编号和抢答时刻，同时扬声器给出音响 提示，此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一 直保持到系统清零为止； 可扩展以下功能： (4具有定时抢答的功能，选手在设定的时间内抢答有效，且一次抢答的时 间设定为8秒，超时扬声器报警； (5定时抢答的时间到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警 ，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答，时间显示器上显示00； (6开始开关未动作，选手抢答无效，并报警，系统复位，重新开始。 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 5 / 15 题目八电子计时器

8、 设计要求： (1上电时自动显示时、分、秒 (2设置一个控制按键，按下按键，则时钟以秒为单位开始计时 (3运行状态下可通过控制按键使时钟暂停，同时显示已计时数值 (4停止状态(已上电，按下复位键，时钟复位(清零并进入下一次计时状 态 题目九 简易数字电压表 设计要求： 可以测量05V的8路输入电压值，并在四位LED数码管上轮流显示或单路选 择显示。 题目十 简易数字频率计 要求： (1频率测量 a测量范围 信号：方波、正弦波；幅度：0.5V5V；频率：1Hz1MHz b测量误差0.1% (2周期测量 a测量范围 信号：方波、正弦波；幅度：0.5V5V；频率：1Hz1MHz b测量误差0.1%

9、(3脉冲宽度测量 a测量范围 信号：脉冲波；幅度：0.5V5V；脉冲宽度100s b测量误差1% (4显示器 十进制数字显示，显示刷新时间110秒连续可调，对上述三种测量功能分 别用不同颜色的发光二极管指示。 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 6 / 15 五、设计报告中的几点说明 设计完成后，要求每个同学写出设计报告。设计报告包括设计过程、逻 辑电路图、程序框图、程序、调试说明、心得体会等内容，逻辑电路图和程 序框图必须按照下列原则画出。 1、程序框图的原则是： 程序框图一般有几个框图构成，通常所有的框图画在一张图纸上。所画框图 不必太详细，也不能太模糊，关键是要反映出程序的

10、主要思路，逻辑顺序， 输入输出以及控制点的设计思想。 框图要能清晰地表示出控制信息和数据信息的流向。信息的流向可以 是任意的，通常由左至右、自上到下。 所有框图和连线必须清晰整齐。 2、画逻辑电路图的原则是： 一般把电路的输入端画在左边，输出端画在右边，重要的电路画在上 部，不重要的画在下部 。 所有通路应尽量连接，连接线可交叉，但若相交则要用一个圆点表示 。如果走线拥挤须将通路分开画时，应在断口两端做上标记。 超出一张纸的逻辑电路，应使用同一坐标系统(像地图一样，标出信 号从一张到另一张的引出点和引入点。 单片机课程设计报告 电子课程表系统 摘要：该实验设计基于AVRmega16开发板平台，

11、根据点阵屏和七段数码管的 基本原理，做出了方便实用的电子课表。 关键字：单片机 8*8点阵屏 电子课表 前言： AVR单片机是一款功能十分强大，集成度非常高的数字处理系统。它集成了A 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 7 / 15 DC与DAC的模块，而且还有硬件滤波器！它基本上能够处理生活实时性不太 强的模拟信号与数字信号，并实现通信！近年来，广告的普及和生活水平的 提高，点阵大屏的需求日益强烈！ LED因其体积小，耗电量低，高亮度及环保等优点而被广泛应用于公共场所 的大屏显示上，LED点阵大屏可应用于户外广告，交通导航，大厅公告，比 赛的多媒体实时显示等领域。老校公教楼的点

12、阵屏可以用来显示整幅课表。 我们的课程设计是基于AVR单片机，用8*8点阵显示滚动的课程英文名称，至 于教室门口，可即时显示该教室内正在上的课程名称，方便师生选择合适的 教室学习。所作的点阵屏具有可移植性强，功能简单，可以简单继续添加更 多相关功能的模型，也可以扩展成多块点阵屏的组合，以改良显示效果。 正文： 一、系统设计目的、用途以及功能 经过一段时间的观察，我们发现，同学们上自习是经常遇到一个问题。教室 中有很多人，但不能确定里面是不是在上课，能不能到里面去自习。 公教楼进门的地方有电子大屏可以显示课程安排，但看起来过于麻烦，也不 能具体到每一个教室。所以我们设想，能不能设计一个电子课表，

13、放在每个 教室的门口，显示当前在上的课程，并可以通过一定的按键来及时改变课程 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 8 / 15 ，以应对临时变化。后来经电子设计大赛的老师提醒，我们曾经想设计一种 有控制终端的课程显示系统。即每个教室门口都有一个电子课表，通过终端 的控制完成所有课表的显示。但后来发现，以我们的能力做这样的工作太过 复杂，所以我们选择了更容易的方式：单一的放在教室门口的电子课表，只 显示当前的课程。于是现在的作品应运而生。 电子课表的基本功能如下： 1、实现LED点阵屏汉字名称的滚动显示。 2、实现不通课程汉字名称的自动切换。 3、实现按键控制课程名称的临时更改。

14、4、实现节日动画的显示。 5、实现6位七段数码管显示时分秒。 6、实现按键控制时间的调整。 二、硬件设计原理及内容 硬件设计思想：通过按键输入控制信号，由单片机进行处理，并将行列 信号分别通过显示驱动输入点阵屏和数码管，控制点阵和数码管的显示. 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 9 / 15 Led 16*16 点阵屏 74HC59 5 ATmega16 按键控制信 号 列信号 行信 号 74hc15 4 74hc164 74ls138 六位七段数码管 段 选 xua = 选 位 选 Atmega16引脚图 硬件模块一 基于Atmega16单片机,利用4片点阵屏的组合来实现16

15、*16的显示，从而使汉 字的显示变成可能。 我们分别采用两片74ls595来控制行的显示，用一块74ls154来控列的显示。 本来计划要用两74ls138的级连来控制列的变化，后来在测试中发现出现一 些问题，于是改为74ls154.且154的使用可以减少资源的占用。 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 10 / 15 如焊接图所示，将左右点阵屏的行的控制引脚相连接，按照测试好的顺序排 成015号，通过100欧的电阻后接到三极管上，三极管的作用是增大亮度。 在三极管后同样使用100欧的电阻，最后接入两片74ls595.将595的电源和接 地连好后，控制端连接到单片机的控制端，100

16、欧的电阻起限流作用。 将上下点阵屏的列的控制引脚相连接，同样按照顺序排为015号，接入74L S154芯片，再将154芯片的电源和接地连接，控制端借入单片机的控制端。 设置普通键盘，连到单片机的控制端作为电子课表系统的控制按键。 该模块做为电子课程表的核心系统，能直观的显示所需目的，简便、快捷、 容易理解。围绕这一模块完成以后的拓展工作。 模块一硬件图 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 11 / 15 硬件模块二七段数码管显示时分秒 1.用74hc164实现8路并口输出的扩展，占用单片机的两个端口。编写hc164_ send_byte(函数，程序控制hc164_data(PD6

17、作为数据线，将一字节由高位 到低位，依次输出，输出时先根据该位的数值置PD6为“1”或“0”，然后 控制hc164_CLK(PA7输出“1”，再输出“0”，模拟时钟信号，将PD6数据 打入74hc164。循环移位8次后，将1字节的数据由低位到高位串行输入到74h c164中，即可在74hc164的输出端得到并行的8位数据,即七段数码管的段码 值。 2.用74ls138实现6路并口输出的扩展，将位选的段码值依次打入74ls138，7 4ls138任一时刻只有一个输出口输出低电平，对应的一位数码管被选中，扫 描6次后可以实现六位数码管的显示。 4.51欧电阻起限流的作用。 6.该模块可以实现时分秒

18、的显示，补充并强化了电子课表的功能，为了节省 单片机布局有些不合理的端口，用了两处串入并出的扩展。 模块二硬件图 3、系统设计所需资源及参数 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 12 / 15 Atmega16单片机、88共阳点阵屏4个、74HC595移位寄存器 2个、74ls154 译码器1个、100欧电阻32个、NPN8050三极管16个、排线若干、共阴三位七 段数码管两块，74hc164移位寄存器一片，74ls138译码器一片，51欧电阻8 个 1、74HC154参数： 描述: 74HC595是告诉的硅结构的CMOS器件， 兼 容低电压TTL电路，遵守JEDEC标 准 。7

19、4HC595是有8位移位寄存器和 一 个存储器，三态输出功能。 移 位寄存器和存储器是分别的时钟 。 数 据 在SCHcp的上升沿输入，在STcp的上升沿进入的存储寄存器中去。如果两个 时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。 移位寄存器有一个串行移位输入(Ds，和一个串行输出(Q7,和一个异步 的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使 能OE时(为低电平，存储寄存器的数据输出到总线。 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 13 / 15 特点：8位串行输入 /8位串行或并行输出 存储状态寄存器，三种状态。 输出寄存器可以直接清除 100MH

20、z的移位频率。 输出能力： 并行输出，总线驱动；串行输出；标准中等规模集成电路。 2、74HC595参数： QA-QH: 八位并行输出端。 QH: 级联输出端。SI: 串行数据输入端。 74595的控制端说明： /SCLR(10脚: 低点平时将移位寄存器的数据清零。 SCK(11脚：上升沿时数据寄存器的数据移位。QAQBQC.- QH；下降沿移位寄存器数据不变。(脉冲宽度：5V时，大于几十纳秒就行了 RCK(12脚：上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存 储寄存器数据不变。(5V时，大于几十纳秒就行了，更新显示数据。 /G(13脚: 高电平时禁止输出(高阻态。如果单片机的引脚不

21、紧张，用一个引脚控制它 ，可以方便地产生闪烁和熄灭效果。比通过数据端移位控制要省时省力。 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 14 / 15 3、74ls138参数 对3个输入信号进行译 码 。得到8个输出状态。 G1,G2A,G2B,为数据允 许 输出端，G2A,G2B低电 平 有效。G1高电平有效。 A,B,C为译码信号输出 端 ，Y0Y7为译码输出端 ， 低电平有效。 4、74ls164参数 4、测试过程及数据 1测试仪器： CVAVR和AVR Studio软件 ，JTAG下载线，easyavr开发板。 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 15 / 15 2测

22、试与分析： (1测试点阵：把万用表调到测二极管的档，用红表笔触行输入端，用黑表 笔触列输出端。注意观察256个点是否正常亮。 (2测试按键：直接连接按键到单个可用LED发光二极管(这里采用实验板上 发光二极管，按下每个按键看LED是否可亮，若亮，说明按键可用。 (3程序调试：通过Cvavr和AVR Studio在线仿真调试，知道程序编译并运行成功。 (4正式操作过程。 1、通电之后，数码管开始显示11：00：30。没有按键，则依次滚动显示原 子物理学30s,课间休息20秒，无课30秒，之后停止显示。 2.显示过程中，若按下key1键，显示有活动，再按下，返回。 3、显示课间时，按key2,实现课间休息和心图案的转换。 4|、显示过程中，按key3键，实现显示效果的滚动快慢显示。 5|显示过程中，按key4键，显示正弦波动的的国旗。 5、成员分工及工作情况 六 、参考资料 AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践马潮