2022年微机应用系统设计方案与综合实验 .pdf

1 / 11 测控 10 级微机应用系统设计与综合实验任务书一、课程在教案计划中的地位和作用微机应用系统设计与综合实验课程是测控技术专业本科生必修的一门技术基础课程。通过该课程的学习使学生对微机系统有一个全面的了解、掌握常规芯片的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法。为了使我们微机应用课程设计目标更明确，要求更具体，学生收获更大，我们特编写课程设计任务书，学生可根据本人的爱好任选其中一个课题，要求独立完成课题，写出课程设计说明书，设计出电路原理图，说明工作原理，画出电路板图,编写程序及程序流程图。希望同学认真阅读本任务书，认真查阅资料与上机调试，圆满完成课程设计。通过课程设计进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。计算机科学在应用上得到飞速发展，因此，学习这方面的知识必须紧密联系实际：掌握这方面的知识更要强调解决实际问题的能力。同学们要着重学会面对一个实际问题，如何去自己收集资料，如何自己去学习新的知识，如何自己去制定解决问题的方案并通过实践不断地去分析和解决前进道路上的一切问题，最终到达胜利的彼岸。二、设计内容及要求设计 1： 空调机控制系统设计设计内容：设计一个分体式空调机的微机控制系统。要求完成以下基本控制功能。制冷与制热状态的恒温自动控制。用户的温度设定和定时时间的设定。送风控制。自动去湿控制。定时、开、关机的控制。三分钟延时启动的保护。当前环境的温、湿度以及设定温度的发光二极管显示功能。设计相应的A/D 转换器、定时/计数器、并行接口、显示等微机接口电路，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警，其中控制输出部分采用模拟量或开关量进行控制 (参见微机原理应用实验教程。 ADC0809 采样， LED 显示， 3 位参数给定与显示，灯光报警。设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。设计 2：家用风扇控制器设计内容：1.设计一个家用风扇控制器。控制器面板为：按钮三个，分别为风速、类型和停止，LED 指示灯六个，指示风速强、中、弱，类型为睡眠、自然和正常。2. 电扇处于停转状态时，所有指示灯不亮，只有按下“ 风速 ” 键时，才会响应，进入起始工作状态；电扇在任何状态，只要按停止键，则进入停转状态。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页2 / 11 3. 处于工作状态时，有：(1 初始状态为：风速-“ 弱” ，类型 -“ 正常 ” ；(2 按“ 风速 ” 键，其状态由“ 弱” “ 中” “ 强”“ 弱” 往复循环改变，每按一下按键改变一次；(3 按 “ 类型 ” 键，其状态由“ 正常 ” “ 睡眠 ” “ 自然 ” “ 正常 ” 往复循环改变；4. 风速的弱、中、强对应于电扇的转动由慢到快。5. 类型的不同选择，分别为：(1 正常电扇连续运转；(2 自然电扇模拟自然风，即转4s，停 8s；(3 睡眠电扇慢转，产生轻柔的微风，运转 8s，停转 8s；6. 按照风速与类型的设置输出相应的控制信号。设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。设计 3：汽车信号灯控制系统设计内容：1. 设计汽车信号灯微机控制系统；2. 所需执行的操作由相应的开关状态反映，所需控制的信号灯有仪表板左/右转弯灯、左右头灯和左右尾灯共六类灯，其驾驶操作与灯光信号对应关系如下：(1 左 /右转弯 (合上左 /右开关 ：仪表板左 /右转弯灯、左 /右头灯、左 /右尾灯闪烁。(2 紧急开关合上：所有灯闪烁。(3 刹车 (合上刹车开关 ：左右尾灯亮。(4 左 /右转弯刹车：仪表板左/右转弯灯、左 /右头灯、左 /右尾灯闪烁，右/左尾灯亮。(5 刹车、合上紧急开关：尾灯亮、仪表板灯、头灯闪烁。(6 左 /右转弯刹车，并合上紧急开关：右/左尾灯亮，其余灯闪烁。(7 停靠 (合上停靠开关 ：头灯、尾灯以30Hz 的频率闪烁 用定时器定时）。 设计 5：出租车计价器设计设计一个出租车计程计价器，模拟一个检测车轮转动里程的计价系统。要求具有时钟和计程计价显示功能：当启动键被按下时，系统开始计程，同时显示出起价和每公里单价；在行驶过程中，实时显示已行走的里程数和当前累计价格；当清除键被按下时，计程计价器清0。需要完成以下几个部分的硬件设计：1 车轮转动里程检测电路；2 里程计数中断电路；3 时钟计时与显示电路；4 启动与清除电路。设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。设计 7：温度采集系统软硬件设计设计内容：以8088CPU 为核心设计一个温度巡回检测系统A/D 采用 ADC0809 ），系统可实现4 路温度信号的采集，在4 位 LED 显示器上显示当前温度。模拟现场4 个点的温度巡回检测，温度范围0510 CO，说明工作原理，编写程序及程序流程图。 (参见温度、压力实验平台使用说明书 设计 9：步进电机变频调速方向及角度控制设计设计内容：掌握步进电动机控制系统的硬件设计方法和步进电动机变频启动的控制技术。学会编制步进电动机驱动程序的软件设计方法。由于步进电机启动时，通常系统惯性及负载的影响，启动力矩较大。电机无法从静止状态瞬间加速到正常工作转速。为了防止步进电机失步，在实际系统中必须采用变频启动的方法：电机低速启动，获得较大的力矩，再通过增加驱动脉冲的频率，使电机逐步加速到正常工作转速。通过 8255 输出控制电机的转速，实现步进电机的变频加速启动和角度。并用A/D0809输入转换为数字量 设计 10：电子秤设计设计内容：以8088CPU 为核心设计一个电子秤检测系统压力传感器 (量程 500 克实现 R-V 物理量变换 ,将压力传感器输出的小信号经过放大和低通滤波后,送至 A/D 转换器ADC0809 转换成8 位数字量信号。编制程序，采集并显示压力值，说明工作原理，编写程序及程序流程图。设计 11：步进电动机位置测量与控制设计与应用设计内容：掌握步进电动机控制系统的硬件设计方法，通过机械机构将步进电机的角位移转换为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页5 / 11 直线位移，利用电位器和A/D0809 转换器，构成步进电机测量位置系统。用8255A 输出脉冲信号，驱动步进电机转动,通过调节脉冲信号的宽度来控制步进电动机速度；改变相线通电顺序，即改变定子磁场旋转的方向，从而达到控制步进电动机正反转方向控制。当步进电机运转时，带动电位器旋转，电位器输出值模拟量，通过A/D 转换采集数据，电位器输出模拟量与指针位置成近似线性关系，也就是说，采集的数字量，就反映出指针所指示的位置。然后把给定位置与反馈位置进行比较，如果反馈位置信号小于给定值，则控制电机正转，反之，控制电机反转。最终实现步进电机的位置闭环控制，使指针稳定在刻度尺的某一给定位置上。学会编制步进电动机定位和测量指针指示位置程序的软件设计方法。实现步进电动机的位置闭环自动控制，为了观察比较、给定值和实际测量的位移值，将测量值以十进制数的形式显示在实验仪的数码管上，单位为厘M。该内容即为机电平台上指针所指示的位置值。设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。(参见 DVCC-DJ4 电机控制机电一体实验仪使用说明书 设计 12：直流电动机变频调速及方向控制设计设计内容：掌握直流电动机控制系统的硬件设计方法和直流电动机速度调节、方向控制技术。学会编制直流电动机驱动程序的软件设计方法。通过改变施加于电机两端的电压大小达到调节直流电机转速的目的。D/A 采用 DAC0832 转换输出控制直流电机两端电压，达到控制直流电动机速度；电动机正反转方向控制，要求改变直流电动机的转向，必须改变电磁转矩的方向。根据左手定则，可以通过改变电枢电流的方向 设计 13：直流电机闭环调速控制系统的设计设计内容：掌握直流电动机控制系统的硬件设计方法，利用DVCC-DJ4 电机控制机电一体实验仪上的硬件电路，构成直流电机测速系统。掌握光敏管和栅格盘组合的测速技术和定时 /计数器的灵活运用。通过栅格圆盘和光敏管组成测速系统。当直流电机通过传动部分带动栅格圆盘旋转时，测速光敏管获得一系列脉冲信号。这些脉冲信号通过定时/计数器2 计数，定时器T0 定时。定时器T0 完成 100次溢出中断的时间T 除以测得的脉冲数m，经过单位换算，就可以算得直流电机旋转的速度。直流电机转速计算公式：n=60m/(N1 TN(rpm 其中： n 为直流电机转速,N 为栅格数， N1 为 T0 中断次数， m 为定时器T2 在规定时间内测得的脉冲数，T为定时器T0 定时溢出时间。学会编制控制直流电机的运行速度程序。为了观察直流电机转速测量的值，将测量值以十进制数的形式显示在实验仪的数码管上，单位rpm。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页6 / 11 设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。(参见DVCC-DJ4 电机控制机电一体实验仪使用说明书和参见微机原理应用实验教程P57 页。设计 14：多功能波形发生器设计本系统设计一个由8088CPU 为核心的多功能波形发生器。具体要求如下。该发生器能在操作人员控制下输出正弦波、方波、三角波或锯齿波波形。这些波形的极性、周期和占空比对矩形波而言）等可由操作人员设置和修改 设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。设计 15：抢答器设计在现代生活的许多智力竞赛和娱乐节目中，经常需要应用竞赛抢答器来供多人或多组对一些题目进行抢答。本系统通过设计一个以8088CPU 为核心的智力竞赛抢答器。具体要求如下。 (参见微机原理应用实验教程 可供 8 组同时抢答，由按钮控制。能显示出最先抢答的组号，而对其他组的抢答不予理睬。对主持人未曾按启动钮之前就按抢答钮的犯规组，亮红灯警告。对抢答后的回答时间进行计时控制，如回答超时，则以音响报警。设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。设计 16： 洗衣机控制系统设计系统设计并建立一个由微机控制的洗衣机控制系统。要求完成以下基本控制功能(参见微机原理应用实验教程。给水和排水的自动控制。用户定时时间的设定。电机的正反转。各种定时和故障报警电路。定时开、关机的控制。三分钟延时启动的保护。设计相应的A/D 、 D/A 、键盘、显示接口和传感器测量水位电路，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警，其中控制输出部分采用模拟量或开关量进行控制。设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。设计 17：智能电子钟设计本系统设计一个由微机控制的智能电子钟。要求它有以下功能。能够按照主人的作息时间表定时响铃。能够按照主人提供的定时时间表，以遥控方式定时打开或关闭音响、电视和其他家电的设备。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 11 页7 / 11 动态显示实时时钟的时、分、秒数据。设计相应的键盘、定时器/计数器电路、时间及功能设置电路、时间显示电路、对被控对象进行遥控操作的电路以及响铃报警电路等，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警(参见微机原理应用实验教程P110页。设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。设计 18：双机通讯软硬设计设计内容：以8088CPU 为核心设计一个具有RS232 串行通信接口的微机系统，系统可通过 RS232 接口与计算机的RS232 接口进行通信。用汇编语言编写一个双机通信的程序，用中断的方式实现双机都可从键盘上键入信息，接收方将该接受到的信息符可显示在微机屏幕上或保存，可以进行双机短信交流。设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图，并进行程序调试。设计 19 ：交通信号灯实时控制系统设计本实验设计制作一个交通信号灯实时控制系统。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：用钮子开关模拟十字路口的车辆检测传感器信号。在一般情况下，主干道上的绿灯常亮，而支干道总是红灯。当检测到支干道上来车时用按键开关模拟），主干道的绿灯转为黄灯，持续4S后，又变为红灯，同时支干道由红灯变为绿灯。支干道绿灯亮后，或者检测到主干道上来了3 辆用 3 个钮子开关模拟），或者虽未来 3 辆车，但绿灯已经持续了25s，则支干道立即变为黄灯，4s 后转为红灯，同时主干道由红灯变为绿灯。设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图加热 (到温度1刀片搅拌 (m 分钟 再加热 (到温度2再搅拌 (j 分钟 加热到 100持续 k 分钟；可分别设定加热的温度、容器中液体的最高位置，以及相关环节的加工时间；实时检测容器中液体的温度及最高位置；当容器中液体达到最高位置时，停止当时的环节 搅拌和加热都可使液位上升），以防溢出。待液位复原后，再从停止点继续完成后续流程。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页8 / 11 具备预约功能。加工完成后报警提示。二、设计要求设计相应的A/D 、D/A 、键盘、显示接口和传感器测量液位电路、测量温度电路，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警等。设计出电路原理图，并说明工作原理，编写程序及程序流程图。设计 21：常用 TTL 集成电路检测仪设计设计内容：设计以微机为核心的TT 集成电路测试系统，要求系统能实现对基本TTL集成电路芯片的测试功能如测试 74LS00、74LS0274LS 、74LS08、74LS32、74LS393 等器件），并利用发光二极管显示出来，若芯片功能正常，则绿色发光二极管亮；若功能错误，则红灯发光二极管亮。设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图，并进行程序调试。 参见微机原理应用实验教程书。设计 22：用汇编语言设计一个动画高射炮打飞机的程序用汇编语言编程编写一个动画程序：有多架飞机在显示屏上方，从左至右，忽高忽低，周而复始地飞行，屏幕下方设有一门高射炮，该炮可人工控制左右移动，人工控制空格键发射炮弹，炮弹命中飞机后，声光大作。要求使用图形显示方式）设计要求：编程，画出程序流程图，程序调试。设计 23：微型机屏幕保护程序设计用汇编语言设计二个在DOS 环境下使用的微型机屏幕保护程序。1在屏幕上用“变换曲线”方法实现屏保，按任意键返回。2在屏幕上显示一个四色彩球，该球不停地自转，同时在屏幕上不停地作随机运动，按任意键返回。设计要求：编程，画出程序流程图，程序调试。设计 24：用汇编语言设计从键盘输入商品售量并在屏幕上用圆饼显示用汇编语言编程，实现：从键盘输入十种商品的日销售量后，在屏幕上用圆饼显示出每种商品的日销售量的百分比。设计要求：编程，画出程序流程图，程序调试。设计 25 ：日历时钟程序设计设计内容：用汇编语言编写一个时钟程序，在微机屏幕的右上角上显示当前时间的年、月、日、时、分、秒。在程序启动后，可键入当前时间，回车键按下后，开始计时，并设置有热键，可用于调整时间。微机屏幕上显示时间的年、月、日、时、分、秒。设计要求：编程，画出程序流程图，程序调试。设计 26：四则混合运算器程序设计设计内容：按照屏幕提示输入算术表达式，例如：3+2， 9*5，10-5，45/2 等，然后计算相应的表达式的结果并按十进制形式输出显示。按ESC 键则退出计算器菜单界面并返回精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页9 / 11 dos系统，否则继续输入表达式，求得对应的结果。设计要求：编程，画出程序流程图，程序调试。设计 27：打字游戏程序设计设计内容：按回车键出现由26 个字母组成的随机排序行，这时其中任一字母落下，在键盘上敲入该字母，如果输入正确，字母消失；按ESC 键返回主界面；按空格暂停；按 E 退出。设计要求：编程，画出程序流程图，程序调试。设计 28 ：打字计时练习程序设计设计内容：按回车键出现由26 个字母组成的一行随机字母，可按照屏幕上显示的这些字母从键盘按照正确的次序输入正确的字母，如果输入错误，给出错误提示并要求重新输入，每输入完一行按回车键后，可显示出练习输入的时间。设计要求：编程，画出程序流程图，程序调试。设计 29：设计一个在 DOS 环境下演奏歌曲的程序用汇编语言写一个能与PC 当前运行的程序进行分时操作的程序，程序的功能是可以演奏多种歌曲如：“五星红旗迎风飘扬”等。并设置有热键，可随时终止或恢复演奏。设 8 要求：编程，画出程序流程图，程序调试。设计 30：计算机电子琴设计设计内容：利用PC 机的键盘与扬声器电路，设计简易电子琴，使PC 机成为一架电子琴。当按下数字键18 时，依次发出1，2，3， 4，5，6，7，i 八个音阶。编程提示：要使计算机成为一架电子琴，需要建立音阶与8253 输出频率的表，如表字符1 2 3 4 5 6 7 8 音符1 2 3 4 5 6 7 I 频率524 588 660 698 784 880 988 1048 PC 机扬声器电路如图：设计要求：编程，画出程序流程图，程序调试。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页10 / 11 设计 31 ：自选题 12 人选）三 说明：1）每题 1 个学生选；2）第一天进行设计题目相关的实验、对各个设计题目进行讲解，组内分工；3）第二天开始查资料、设计、答疑、上机设计；4）最后一天验收 交设计、面试）。四 参考文献1 周荷琴 .微型计算机原理与接口技术.合肥：中国科学技术大学出版社，2004.12. 2 刘全忠 .汇编语言实用程序.天津：天津大学出版社，1991.6. 3 李朝青 .单片机 &DSP 外围数字IC 技术手册 .北京 :北京航空航天大学出版社,2003. 4 刘乐善 .微型计算机接口技术及应用.武汉 :华中科技大学出版社，2004. 5 刘书明 .高性能模数与数模转换器件.西安 :西安电子科技大学出版社,2000. 6DVCC-DJ4 电机控制机电一体化实验仪使用说明书.浙江 :启东计算机厂有限公司，2006. 7 莫力 .Protel 电路设计 .北京 :国防工业出版社,2005.1 8 孙传友等感测技术基础北京:电子工业出版社，2001. 9 陈够喜等著 .微机原理应用实验教程. 北京：人民邮电出版社，2006. 五 课程设计报告写作内容及格式与要求课程设计报告写作内容：报告重点阐述系统组成框图、硬件原理设计和软件程序流程图。报告必须按照规定的格式要求 封面、目录、正文、图、表、公式、参考文献等）进行撰写，结束语部分要写出调试中遇到的具体问题和解决的办法，以及自己的收获、体会和建议。课程设计报告写作格式与要求：一、封面二、内容提要三、目录四、正文1、概述所作题目的意义、系统的主要功能、及使用方法；2、硬件电路设计及描述；3、软件设计流程及描述；4、源程序代码要有注释）。六、参考文献六实验要求：1自觉遵守实验室各项规章制度；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页11 / 11 2实验前应预习，否则不许进机房；3实验完成后，由老师验收并评分。七考核办法及成绩：成绩分为 优、良、中、及格、不及格五档，主要由三部分组成：1、每次上机考勤记录。占 20%）2、设计任务完成后，提交程序清单，老师在计算机上当面验收各部分设计是否全部完成，完成的质量如何）并评定成绩。占 40%）3、提交一份课程设计报告，可手写或打印。占 40%）八时间安排第 16 周1-2 节3-4 节5-6 节7-8节星期二测控 1001设计实验 2 星期五测控 1002设计实验 2 第 17 周1-2 节3-4 节5-6 节7-8节星期二测控 1001设计实验 3 星期五测控 1002设计实验 3 第 18 周1-2 节3-4 节5-6 节7-8节星期二星期三星期五星期六第 19 周1-2 节3-4 节5-6节7-8 节星期一星期二星期三星期四星期五第 20 周1-2 节3-4 节5-6节7-8 节星期一星期二星期三3课程设计报告上交时间及地点：第20 周 星期四上午9 点，民主楼136 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页