《测控技术综合设计实验》
实验指导书
河北工业大学信息工程学院
杨帆
2016 年1 月
前言
测控技术综合实验实验，是进行单片机的设计的综合实验。
要求掌握单片机的硬件连接，软件程序的编写，调整软件程序，检查实际电路，学会用仿真器调整程序，用编程器烧写单片机芯片，最后完成两个实际的设计。包括软件程序设计，硬件线路的连接，以及程序和电路的调整。
我们提供必要的元器件，仿真器和编程器。提出设计要求，同学们要自己设计实际电路，自己编写程序。完成用单片机实际电路实现的完整的实验题目。
该实验的特点是应用已学习过的电子线路，单片机工作原理，我们提出设计要求和目的，要求学生自己设计具体的方案，设计程序，设计电路。实验要求掌握单片机的硬件连接，软件程序的编写，调整软件程序，检查实际电路，学会用仿真器调整程序，用编程器烧写单片机芯片，经过自己的调试完成总体的设计要求。并鼓励学生自拟题目，我们尽可能提供必要的元器件。
我们对学生编写的程序，设计的电路不做统一的要求，只要最后完成实验目标即可，这样可充分发挥学生的主观能动性，提高学生的学习兴趣。通过该课程，对所学的电子线路、单片机原理等知识进行综合训练，培养独立分析问题和解决问题的能力，提高用所学知识解决实际问题，设计及动手操作能力，对今后的学习及将来工作起到促进作用。
基本要求先掌握所需电子器件的功能，各脚的连接，用汇编语言编写程序，掌握仿真器软件的使用，下载器的使用。
考核采用撰写报告和现场验收的形式
一、实验目的
单片机实现一个具体项目，分为两大方面。一方面是用硬件连接的具体的电子线路，包括单片机芯片、晶振器、集成电路、晶体管、数码管、发光管、开关、电阻、电容以及电源等。这一部分要求按设计连接正确，连接可靠。在完成项目的前提下，做到节省元器件，线路尽量简捷、实用。另一方面是单片机的软件程序设计，根据项目的要求，用计算机语言设计出应用程序，把设计好的程序，用编程器写入单片机芯片中，最终完成项目。软件程序设计要求正确，尽量简单，能充分开发出单片机芯片功能。
1．对所学的电子线路、微机原理等方面知识的综合训练，巩固所学知识，提高应用能力。
2. 培养独立分析问题和解决问题的能力，提高用所学知识解决实际问题的能力。
3.提高设计及动手操作能力，对今后的学习及将来工作起到促进作用。
二、实验内容
设计电路、完成电路连接、调试、设计程序、完成程序调试及软硬件综合调试，程序固化等过程，达到脱机运行目的。（样机单独运行）
（一）、必须完成部分：
1. 交通灯控制
要求实现设一个十字路口，1、3为南北方向；2、4为东西方方向；每个方向设有红、黄、绿信号灯共12个。单片机控制4个路口亮灭的规律：设初态为4个路口的红灯全亮，之后1、3路口的红灯灭，绿灯亮，2、4路口的红灯亮，1、3路口方向通车。延迟一段时间后，1、3路口的绿灯灭，而黄灯开始闪烁若干次后熄灭，点亮4个路口的红灯，之后再点亮2、4路口的绿灯，红灯熄灭，2、4路口方向开始通车。延迟一段时间后，2、4路口绿灯熄灭，黄灯开始闪烁若干次后熄灭，而红灯点亮，然后再切换到1、3路口方向。之后重复上述过程。
2. LED显示器显示的数字“1234”循环显示等。
由端口2 P2.0～P2.3送出扫描码、低电平动作，任何时候只有1个位是低电平输出，即一次点亮一位数进行数字显示。P0送出的数据位先经过7407的非反向放大器（跟随器）做信号电流放大，例如P0.0位必须推动4只显示器的“a”点，加上提升电阻200Ω电阻做限流电阻，显示器下方的放大器则做位扫描点控制作用，每次只点亮一位数字进行显示，延迟一小段时间后再电亮下一位数字进行显示，因
为人们视觉暂留的现象，而感觉4位数字同时被点亮，一般整体扫描频率只要高于视觉暂留频率（16Hz～20Hz）即可。
要求实现：开机或复位后，工作指示灯闪烁三次，四个数码管立即显示“1234”。闪烁间隔时间和点亮时间为500ms。数码管扫描点亮时间为10ms。
3.时钟设计
该电子时钟由89S52作为控制芯片，六段数码管作为显示部件，由延时程序和循环程序产生的一秒定时，达到时、分、秒的计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时，满二十四小时为一天。而电路中唯一的一个控制键，拥有多种不同的功能，可以实现时、分、秒的调准，对时、分、秒分别进行调节，计时误差每分钟应控制在0-3秒内（可应用Proteus的ISIS软件实现了单片机电子时钟系统的设计与仿真）。（二）、选做部分：
1. 数字测温系统的实现
设计一款基于AT89S52单片机的温度测量系统，实现对环境的温度测量、显示。
设计要求：基于数字传感器DS18B20的性能特点，利用单片机和简单的接口电路组成一个温度测量及报警系统，通过LED显示数码管对温度进行显示，该系统超出设定的温度报警上、下限之外（如：－10℃- +30℃），可报警。该系统的温度的测量范围在－55℃- +100℃之间，它的测量的精度为0.1℃。
2.测控系统的实现
设计一款基于AT89S52单片机的步进电机控制系统，实现对步进电机转速、方向控制。
设计要求：[1] 采用AT89S52单片机，根据数字温度传感器DS18B20的测量结果，完成对步进电机转速、方向控制的设计方案。[2] 写出详细的设计报告。[3] 给出电路原理图和软件程序源代码清单。
3.学生可以自拟题目
三、实验仪器、设备
计算机（每组一台），仿真器及应用软件（每组一台），万用表（两组用一块，）、稳压电源（两组用一台）、编程器（四组用一台）
主要器件有：89C51芯片，7407跟随器集成电路，共阴极LED数码管，发光二极管，按键开关，12M晶振，电阻、电容，面包板，插线等。
四、实验原理
1、89C51标准硬件设计
（工作指示灯LED）的参考电路如图1所示：
