单片机

单片机原理及应用课程设计指导书张鑫张岩山东工商学院信电学院2005 . 2课程设计名称：单片及原理及应用课程编号：054317课程设计学分：1 课程设计周（时）数：1周课程设计授课单位：信电学院控制系指导方式：答疑和指导实验课程设计适用专业：电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、电子信息科学与技术。

课程设计教材及主要参考资料：张鑫张岩主编单片机原理及应用课程设计指导书 2005年元红妍等主编电子综合设计教程山东大学出版社 2005年张鑫主编单片机原理及应用电子工业出版社 2005年一、课程设计目的与意义《单片机原理及应用》是一门技术性、应用性很强的学科，实验课教学是它的一个极为重要的环节。

不论是硬件扩展、接口应用还是编程方法、程序调试，都离不开实验课教学。

如果不在切实认真地抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必出现理论与实践脱节，学习与应用脱节的局面。

任随书本上把单片微机技术介绍得多么重要、多么实用、多么好用，同学们仍然会感到那只是空中楼阁，离自己十分遥远，或者会因此而对它失去兴趣，或者会感到它高深莫测无从下手，这些情况都会令课堂教学的效果大打折扣。

《单片机原理及应用》课程设计的目的就是让同学们在理论学习的基础上，通过完成一个涉及MCS-51单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。

使学生增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解。

使学生掌握单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、片内外存贮器、I/O口、串行口通信等。

使学生了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。

二、课程设计内容指导教师可根据各专业的实际情况选择下列某些题目。

1. 音乐播放系统设计2. 交通灯系统设计3. 万年历的设计4. 出租车计价器系统设计5. 频率计系统设计6. 温度测量系统设计7. 医院住院病人呼叫器的设计8. 智力竞赛抢答器的设计9. 自动电梯控制电路的设计10. 智能化公共汽车报站器的设计11. 自动往返电动车的设计12. 简易IC卡收费器的设计13. 消毒柜控制电路的设计三、实验任务书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。

2. 交通灯系统设计设计一个交通信号灯实时控制系统，要求具有以下功能：（1）在一个十字路口的一条主干道和一条支干道上，分别装上一套红、黄、绿3种信号灯和车辆检测传感器。

（2）在通常情况下，主干道为绿灯，支干道为红灯。

（3）当检测到支干道上有车辆到达时，延时4秒钟后，主干道上的绿灯转为黄灯，持续4秒后，变为红灯，同时，支干道上红灯变绿灯。

（4）支干道变绿灯后，检测到主干道车辆未达到3辆时，则支干道绿灯维持25秒后，变黄灯，持续4秒后，变红灯，同时，主干道红灯变绿灯。

（5）若支干道变绿灯后的25秒内主干道有3辆以上车辆到达，则在第3辆车到达时，支干道变为黄灯，持续4秒后变为红灯，同时，主干道红灯变为绿灯。

3. 万年历的设计（1）显示年、月、日，时、分、秒和星期，并有相应的农历显示。

（2）可通过键盘自动调整时间。

（3）具有闹钟功能。

（4）能够显示环境温度，误差小于±1℃。

（5）计时精度：月误差小于20s。

4. 出租车计价器系统设计设计一个出租车的计程计价系统，要求：（1）具有时钟和计程计价显示功能：按下启动键，系统开始计程，同时显示起价和每公里单价。

（2）在行驶过程中，实时显示已行走的里程数和当前累计价格。

价格=速度*时间*单价，总价等于其和；利用单片机的定时器/计数器定时和计数，用LED数码管显示总价和时间。

（3）按下清除键，计价器清0。

5. 频率计系统设计设计一个频率计，要求：（1）利用单片机系统实现1～10kHz频率的输出，并用LED数码管将输出频率显示出来。

（2）可任意设置输出频率。

6. 温度测量系统设计设计一个温度测量系统，要求：（1）测量温度，并用LED数码管显示测量值。

（2）温度测量范围－40～100℃7. 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。

8. 智力竞赛抢答器的设计设计一个供8名选手参加比赛的智力竞赛抢答器，要求：（1）每名选手有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。

（2）抢答器具有第一个抢答信号的鉴别和数据锁存、显示的功能。

抢答开始后，若有选手按抢答按钮，则该选手指示灯亮，并在数码管上显示相应编号，扬声器发出音响提示。

同时，电路应具备自锁功能，禁止其他选手再抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清0为止。

（3）抢答器具有计分、显示功能。

预置分数可由主持人设定，并显示在每名选手的计分牌上，选手答对加10分，答错扣10分。

（4）抢答器具有定时抢答的功能。

一次抢答的时间由主持人设定，在主持人发出抢答指令后，定时器立即进行减计时，并在显示器上显示，同时扬声器发出短暂声响，声响时间持续0.5s左右。

（5）选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器显示选手编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清0为止。

（6）如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统进行短暂的报警，并禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示00。

（7）抢答器具有犯规提示功能。

对提前抢答和超时抢答的选手，扬声器发出报警信号，并在显示器上显示其编号。

9. 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。

10. 智能化公共汽车报站器的设计设计一个公共汽车自动报站器，要求：（1）具有20个停靠站的报站能力。

（2）每到一站，由驾驶员按下相应的按键，扬声器便发出相应的报站语音（如“某站到了，请下车”），系统处于等待状态，一旦检测到汽车启动信号，扬声器发出相应的提示音（如“车开了，请坐好，下站是XX站”）。

（3）在语音报站的同时，用汉字显示出到站的站名。

11. 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。

12. 简易IC卡收费器的设计设计制作一台简易IC卡收费器，要求：（1）实现IC卡数据的读/写。

（2）显示当前IC卡内金额、消费金额和余额。

（3）具有误操作报警功能。

13. 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。

四、课程设计报告写作要求1. 封面2. 内容提要3. 目录4. 正文（1）概述所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能；（2）硬件电路设计及描述；（3）软件设计思想及流程；（4）软、硬件调试过程；（5）源程序代码（要有注释）。

5. 课程设计体会6. 参考文献五、分组与指导老师1. 分X组；2. 指导教师：张鑫张岩等。

六、考核办法及成绩1. 考核办法演示所设计的系统；回答教师所提出的问题；查看课程设计报告；考勤情况。

2. 考核成绩分为优、良、中、及格和不及格。

附录：实际题目示例一、任务与要求1. 任务《单片机课程设计》旨在利用AT89C51单片机的定时器、中断、串行口、Flash ROM等内部资源，扩展外部4x4矩阵式键盘、4位LED8段数码管、可与PC机通讯的RS-232C串行接口以及蜂鸣器等外设，实现并焊接制作一个具有多种I/O接口的综合性功能电路,并编写出有个性有特色应用软件。

2. 要求课程设计内容分为基本要求和附加要求两类。

基本要求是每个人必须完成的内容。

附加要求则是学生根据自己对单片机掌握和运用的情况选作实现的某些功能，这给同学们开动脑筋发挥自己的创造性思维留出了空间。

（1） 4位LED数码管显示功能基本要求：动态扫描方式，要求无闪烁，能正确显示程序送显的数据。

附加要求：能显示某些特殊字符；能在某些状态亮/灭交替显示数据。

（2） 键盘扩展功能基本要求：4×4矩阵式键盘键值判别并正确显示。

附加要求：除“0”—“9”作为数字键外，可对“A”—“F”有选择地设置为功能键；也可利用“0”—“9”数字键分时设定为数字/功能复用键；每按一次键发一短声；按某个键开始串行发送/接收；将两个键分别设计为“加1”和“减1”键，按一次加1/减1，持续按住2秒以上则连续快速加1/减1。

（3） 秒表/定时器功能基本要求：实现从“0000”到“9999”循环按秒递增功能附加要求：循环按秒递减；从预置的初值递增或递减；到终值时发报警声或闪亮显示某些符号如：“E”，“n”，“d”……；按六十进制计时；完成一个同时具有双定时功能（例如可进行40分钟定时和24秒计时功能的篮球赛）计时钟。