微控制器原理及应用课程设计

课程设计课题：单片机培养箱温控系统设计

本课程设计要求：温度控制系统基于单片机，实现对温度的实时监控，实现控制的智能化。设计了培养箱温度控制系统，配备温度传感器，采用DS18B20数字温度传感器，无需数模/数转换，可直接与单片机进行数字传输，采用PID控制技术，可保持温度在要求的恒定范围内，配备键盘输入设定温度；配备数码管LED显示温度。

技术参数及设计任务：

1、使用单片机AT89C2051控制温度，使培养箱保持最高温度110 ℃ 。

2、培养箱温度可预设，干燥过程恒温控制，控温误差小于± 2℃.

3、预设时显示设定温度，恒温时显示实时温度。采用PID控制算法，显示精确到0.1℃ 。

4、当温度超过预设温度±5℃时，会发出声音报警。

和冷却过程没有线性要求。

6、温度检测部分采用DS18B20数字温度传感器，无需数模/数转换，可直接与单片机进行数传

7 、人机对话部分由键盘、显示器、报警三部分组成，实现温度显示和报警。

本课程设计系统概述 一、系统原理

选用AT89C2051单片机作为中央处理器，通过温度传感器DS18B20采集培养箱的温度，并将采集的信号传送给单片机。驱动培养箱的加热或冷却。

2、系统整体结构

总体设计应综合考虑系统的总体目标，进行初步的硬件选型，然后确定系统的草案，同时考虑软硬件实现的可行性。经过反复推敲，总体方案确定以爱特梅尔公司推出的51系列单片机为温度智能控制系统核心，选用低功耗、低成本的存储器、数显等元器件。总体规划如下：

输入部加热制冷恒温箱驱动控制温度传感器AT89C2051显示部上位PC

图1 系统总体框图

2、硬件单元设计

一、单片机最小系统电路

Atmel公司的AT2051作为89C单片机，完全可以满足本系统所需的采集、控制和数据处理的需要。单片机的选择在整个系统设计中非常重要。该单片机具有与MCS-51系列单片机兼容性高、功耗低、可在接近零频率下工作等诸多优点。广泛应用于各种计算机系统、工业控制、消费类产品中。

基于stm呼吸灯课课程设计

一、教学目标

本课程的教学目标是使学生掌握基于STM32的呼吸灯电路的设计与实现。具体包括以下三个方面：

1. 知识目标：学生需要了解STM32的基本特性、工作原理和编程方法；掌握呼吸灯电路的工作原理和设计方法。

2. 技能目标：学生能够使用STM32开发环境进行程序设计，并能通过编程实现呼吸灯电路的功能；能够运用电路设计软件进行电路原理图设计和PCB布局。

3. 情感态度价值观目标：培养学生对电子技术的兴趣和好奇心，提高学生解决实际问题的能力，培养学生的创新精神和团队合作意识。

二、教学内容

本课程的教学内容主要包括以下几个部分：

1. STM32基本特性和工作原理：介绍STM32的架构、指令系统、中断处理等基本特性；讲解STM32的时钟系统、GPIO口、ADC转换等基本工作原理。

2. 呼吸灯电路设计：介绍呼吸灯电路的工作原理；讲解呼吸灯电路的设计方法，包括LED驱动电路、PWM控制电路等。

3. STM32编程方法：介绍STM32的编程环境、编程语言和编程技巧；讲解如何通过编程实现呼吸灯电路的功能。

4. 电路原理图设计和PCB布局：介绍电路原理图设计的基本原则和方法；讲解PCB布局的注意事项和技巧。

三、教学方法

本课程采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。

1. 讲授法：通过讲解STM32的基本特性、工作原理和编程方法，使学生掌握相关知识。

2. 讨论法：通过讨论呼吸灯电路的设计方法和编程技巧，促进学生思考和交流。

3. 案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解STM32的应用和呼吸灯电路的设计。 4. 实验法：通过动手实验，使学生巩固所学知识，提高实际操作能力。

四、教学资源

本课程所需的教学资源包括：

1. 教材：选用《STM32微控制器原理与应用》作为主教材，辅助以《STM32编程实践》等参考书籍。

数字电路课程设计-数字式定时开关设计

本设计旨在设计一个数字式定时开关，即可设置时间后自动控制开关的开/关状态。该设计采用120V AC电源。整个系统的核心是AT89C51微控制器。在控制电路中，用户可以设置开关的启动时间和关闭时间。在此设计中，我们使用了倒计时计数器，可以使开关在设定时间到达时自动关闭或打开。 以下是数字电路课程设计-数字式定时开关设计的详细说明：

材料清单：

1. AT89C51微控制器

2. 16位数码管显示模块

3. 蜂鸣器

4. LED灯

5. 继电器

6. 按钮开关

7. 电源电线

8. 杜邦线

9. 电阻和电容

电路设计：

图-1：数字式定时开关电路图

如上图所示，整个电路由AT89C51微控制器，计数器，16位数码管，继电器，蜂鸣器，LED灯和按钮开关组成。整个电路的供电电压为120V AC。

MCU输入为120V交流电源电压，为保证MCU安全，采用了稳流二极管电路降压至5V，在MCU和计数器外部电路中采用了电阻器和电容器滤波处理。

在该电路中，16位数码管用于显示倒数计时器的时间。数码管显示模块使用计时寄存器来设置显示时间和更改时间。倒计时计数器由74LS192芯片实现。继电器用于控制电源的开关。按键用于启动和停止计数器以触发继电器开关的动作。

操作：

1. 设置时间：按下时间设置按钮，数码管显示时间设置，你可以更改时间，包括小时和分钟，用按键切换需要更改的位。设置完成后，按时间设置按钮再次退出时间设置模式。

2. 开始计时：按下开始/停止按钮，计时器开始倒计时，同时继电器也开始工作。

3. 关闭计时器：当计时器到达指定时间后，它将停止计数并触发继电器打开/关闭开关。此时，LED灯将发出信号。

总结：

数字式定时开关是一种非常实用的电路设计，它可以自动打开/关闭设备，而无需实时操作。此设计通过采用AT89C51微控制器和倒计时计数器等组件，实现了大量自动控制电路的功能。设计过程中，需要注意安全问题，保证电路稳定运行，同时合理设计各个模块，并进行联合测试验收。

1 / 211 / 21 基于单片机的智能路灯控制系统的设计

摘要：随着社会进步，需求和单片机应用领域的不断扩展，各类智能产品、控制系统都是以单片机技术为核心来进行开发设计。本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51和相关的光电检测设备设计路灯控制器，

关键词：路灯；单片机技术；控制

如今，路灯已经是城市道路景观的一个重要部分，已经成为城市照明系统中不可缺少和不可分割的一部分，成为了市民出行和城市美化、亮化的一个基本要求。随着社会文明的不断发展，城市照明已不仅局限于街道的照明，而且发展成了了城市景观等装饰性照明的综合市政工程。社会对亮灯率、开关灯的准确率、故障检测的实时性和维修的及时性要求不断提高。

随着社会经济的不断发展，能源短缺已经日益制约着经济发展的严重障碍，其中电力短缺已成为制约国民经济的突出矛盾。我国目前的市场上有多种路灯节能控制产品，能达到一定的节能效果，但就功能和效果上还不能尽如人意，主要有以下几种情况：第一种，采用自耦变压器及磁饱和电抗器的降压技术。其不足是由于反应速度较慢，用电高峰时电压降到非稳定区容易造成灯光闪灭，不能自动调节，同时如果电压突然升高，则会对灯具造成损坏，相对来说稳压效果较差；第二种是采用电子器件构成的可控硅式设备。该设备主要采取简单的相控技术，不足之处是元器件较容易发热损坏。而为了更好的达到控制的目的，现在国内外都开始采用智能控制方式，如光控、声控、时控等，国外甚至开始采用太阳能供能光控方式来控制路灯，基本可以达到完全自给2 / 212 / 21 自足的效果。而本文中研究的就是光控路灯的控制器设计。

1. 设计题目

智能路灯亮灭控制系统设计

2. 设计内容

设计一套路灯亮灭控制系统,以MCS-51系列单片机为核心完成测控任务,当日照亮度超过阈值,控制灯灭;反之,则控制灯亮。并且要求阈值可调。

3. 方案总体设计和论证

本次课程设计课题是《智能路灯亮灭控制系统设计》。此课题要求以路灯控制器为对象，完成硬件系统和软件程序的设计，实现以光线强弱方式来控制路灯的亮灭功能，属于软硬件相结合的题目。其中硬件电路部分主要包括以下几个部分：单片机最小系统、路灯控制电路部分、光电检测电路部分；软件部分主要包括二个电子软件Altium designer、 Keil-C51软件和路灯控制、光电检测两个程序模块。工作原理如下图所示：