单片机课程设计指导书.doc

《单片机课程设计指导书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机课程设计指导书.doc（23页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流单片机课程设计指导书.精品文档.单片机课程设计指导电工电子实验教学中心目 录第一部分 单片机课程设计概述.1一、课程设计目的与意义.1二、课程设计报告写作要求.1三、考核办法及成绩.2第二部分 单片机课程设计参考课题.3课题1：电子密码锁设计.3课题2：日历时钟的设计与调试.4课题3：简易交通灯控制系统.6课题4：自行车车速测量仿真系统.7课题5：简易电子琴的设计.8课题6：简易电子抢答器的设计.9课题7：模拟出租车计价器的设计.10课题8：简易函数信号发生器的设计.11附件：单片机课程设计报告实例.12第一部分 单片机课程设计概述一、课程设

2、计目的与意义单片机技术是一门技术性、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。单片机技术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

3、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

4、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. 参考文献三、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。 第二部分 单片机课程设计参考课题课题1 电子密码锁的设计一、任务1、用4*3组成09数字键及确认键、删除键。2、用3位数码管组成显示电路提示信息，当输入密码时，只显示“-”。3、当密码位输入完毕按下确认键时，对输入的密码与设定的密码（666）进行比较，若密码正确，则开锁，此处

5、用1个发光二极管点亮表示。4、当密码不正确时，发光二极管处于熄灭状态，同时用1个蜂鸣器发出报警声。二、设计要求首先进行预设计，根据设计的任务要求，先确定设计的硬件电路方案，然后进行硬件电路的初步设计，在计算机上画出硬件电路图，在老师的指导下进行修正硬件电路图，并对所涉及的参数进行计算。在确定硬件的基础上，要进行软件的总体设计，包括软件主流程的设计以及各子程序的设计，同时，要写出详细的操作说明，如时间的调整方法，显示窗口的时间切换等，以配合软件的设计。然后进入硬件的调试及编程工作，设计组内的同学可根据任务分工，有调试硬件各功能模块的，如键盘子程序、显示子程序等，有进行整体程序的编制的，各模块的编

6、制过程中要注意资源的衔接。最后进入联机调试，联机调试的原则也要采用分步走的原则，各个功能模块要逐步套入，通过一个再增加一项功能，从而达到设计的总体要求，不要上来编制个最大的程序，最后无法查找错误。最后写出设计报告课题2 日历时钟的设计一、任务1、利用MCS-51内部定时器定时T0/T1，编程实现时、分、秒的显示，显示格式为： 时分秒： 09 12 35 （24小时制）2、能按键调整时间的数值（按键数量自定）。二、设计要求首先进行预设计，根据设计的任务要求，先确定设计的硬件电路方案，然后进行硬件电路的初步设计，在计算机上画出硬件电路图，在老师的指导下进行修正硬件电路图，并对所涉及的参数进行计算。

7、在确定硬件的基础上，要进行软件的总体设计，包括软件主流程的设计以及各子程序的设计，同时，要写出详细的操作说明，如时间的调整方法，显示窗口的时间切换等，以配合软件的设计。然后进入硬件的调试及编程工作，设计组内的同学可根据任务分工，有调试硬件各功能模块的，如键盘子程序、显示子程序等，有进行整体程序的编制的，各模块的编制过程中要注意资源的衔接。最后进入联机调试，联机调试的原则也要采用分步走的原则，各个功能模块要逐步套入，通过一个再增加一项功能，从而达到设计的总体要求，不要上来编制个最大的程序，最后无法查找错误。最后写出设计报告。课题3：交通灯控制系统的设计一、任务1、在T字路口共有三组红黄绿灯和三个

8、计时显示系统，计时系统由2位数码管组成，用于显示红绿灯点亮的时间。2、绿灯倒计时20秒、黄灯倒计时3秒，均不需要闪烁。二、设计要求首先进行预设计，根据设计的任务要求，先确定设计的硬件电路方案，然后进行硬件电路的初步设计，在计算机上画出硬件电路图，在老师的指导下进行修正硬件电路图，并对所涉及的参数进行计算。在确定硬件的基础上，要进行软件的总体设计，包括软件主流程的设计以及各子程序的设计，同时，要写出详细的操作说明，如时间的调整方法，显示窗口的时间切换等，以配合软件的设计。然后进入硬件的调试及编程工作，设计组内的同学可根据任务分工，有调试硬件各功能模块的，如键盘子程序、显示子程序等，有进行整体程序

9、的编制的，各模块的编制过程中要注意资源的衔接。最后进入联机调试，联机调试的原则也要采用分步走的原则，各个功能模块要逐步套入，通过一个再增加一项功能，从而达到设计的总体要求，不要上来编制个最大的程序，最后无法查找错误！最后写出设计报告。课题4：秒表计时器的设计一、任务1、设计一个秒表计时器，含有启动、暂停、停止（至少）三个键，能够记录至多6组时间数据。2、当启动按下后，开始计时，若按下停止键，数据存储并停止计时；若按下暂停键，数据存储的同时继续计时，直到计满了6组数据之后停止计时。3、计数显示精确到0.1秒。二、设计要求首先进行预设计，根据设计的任务要求，先确定设计的硬件电路方案，然后进行硬件电

10、路的初步设计，在计算机上画出硬件电路图，在老师的指导下进行修正硬件电路图，并对所涉及的参数进行计算。在确定硬件的基础上，要进行软件的总体设计，包括软件主流程的设计以及各子程序的设计，同时，要写出详细的操作说明，如时间的调整方法，显示窗口的时间切换等，以配合软件的设计。然后进入硬件的调试及编程工作，设计组内的同学可根据任务分工，有调试硬件各功能模块的，如键盘子程序、显示子程序等，有进行整体程序的编制的，各模块的编制过程中要注意资源的衔接，最好采用伪定义的方式采用单片机的片内RAM资源。最后进入联机调试，联机调试的原则也要采用分步走的原则，各个功能模块要逐步套入，通过一个再增加一项功能，从而达到设

11、计的总体要求，不要上来编制个最大的程序，最后无法查找错误！最后写出设计报告。课题5：简易电子琴的设计一、任务设计一个带显示按键序号的电子琴，要求如下：1、设计8个按钮的键盘，设计成8个音（并说明分别是什么音符）。2、设置数码管显示功能，能够显示当前的音符，当高音哆时，数码管的小数点位同时点亮。二、设计要求首先进行预设计，根据设计的任务要求，先确定设计的硬件电路方案，然后进行硬件电路的初步设计，在计算机上画出硬件电路图，在老师的指导下进行修正硬件电路图，并对所涉及的参数进行计算。在确定硬件的基础上，要进行软件的总体设计，包括软件主流程的设计以及各子程序的设计，同时，要写出详细的操作说明，如时间的

12、调整方法，显示窗口的时间切换等，以配合软件的设计。然后进入硬件的调试及编程工作，设计组内的同学可根据任务分工，有调试硬件各功能模块的，如键盘子程序、显示子程序等，有进行整体程序的编制的，各模块的编制过程中要注意资源的衔接，最好采用伪定义的方式采用单片机的片内RAM资源。最后进入联机调试，联机调试的原则也要采用分步走的原则，各个功能模块要逐步套入，通过一个再增加一项功能，从而达到设计的总体要求，不要上来编制个最大的程序，最后无法查找错误！最后写出设计报告。课题6：电子抢答器的设计一、设计内容1、1位主持人与6位抢答者。主持人有1个按键S0，每位抢答者各有1个按键S1S6，1个绿色发光二极管和1个

13、红色发光二极管。2、在S0按下之前，S1S6按下时均无效；当S0按下后，S1S6按下才有效，同时所有的发光二极管均点亮。3、判断哪位抢答者最先按下按键。4、抢到的参赛者红色发光二极管熄灭；未抢到的参赛者绿色发光二极管熄灭。二、设计要求首先进行预设计，根据设计的任务要求，先确定设计的硬件电路方案，然后进行硬件电路的初步设计，在计算机上画出硬件电路图，在老师的指导下进行修正硬件电路图，并对所涉及的参数进行计算。在确定硬件的基础上，要进行软件的总体设计，包括软件主流程的设计以及各子程序的设计，同时，要写出详细的操作说明，如时间的调整方法，显示窗口的时间切换等，以配合软件的设计。然后进入硬件的调试及编

14、程工作，设计组内的同学可根据任务分工，有调试硬件各功能模块的，如键盘子程序、显示子程序等，有进行整体程序的编制的，各模块的编制过程中要注意资源的衔接，最好采用伪定义的方式采用单片机的片内RAM资源。最后进入联机调试，联机调试的原则也要采用分步走的原则，各个功能模块要逐步套入，通过一个再增加一项功能，从而达到设计的总体要求，不要上来编制个最大的程序，最后无法查找错误！最后写出设计报告。课题7：模拟出租车计价器的设计一、设计内容1、设起步费10元（三公里之内），超过三公里之后，按2元/公里收费，无附加燃油费。2、设计程序用按键输入公里数时，能够在数码管上显示应付的钱数。二、设计要求首先进行预设计，

15、根据设计的任务要求，先确定设计的硬件电路方案，然后进行硬件电路的初步设计，在计算机上画出硬件电路图，在老师的指导下进行修正硬件电路图，并对所涉及的参数进行计算。在确定硬件的基础上，要进行软件的总体设计，包括软件主流程的设计以及各子程序的设计，同时，要写出详细的操作说明，如时间的调整方法，显示窗口的时间切换等，以配合软件的设计。然后进入硬件的调试及编程工作，设计组内的同学可根据任务分工，有调试硬件各功能模块的，如键盘子程序、显示子程序等，有进行整体程序的编制的，各模块的编制过程中要注意资源的衔接，最好采用伪定义的方式采用单片机的片内RAM资源。最后进入联机调试，联机调试的原则也要采用分步走的原则

16、，各个功能模块要逐步套入，通过一个再增加一项功能，从而达到设计的总体要求，不要上来编制个最大的程序，最后无法查找错误！最后写出设计报告。课题8：函数信号发生器的设计一、设计内容1、设计一个能够发出方波的信号发生器。2、可选电压值为：1V、2V、3V、4V、5V、6V六个档位。3、可选频率值为：10Hz、100Hz、1KHz、10KHz、100KHz、1MHz六个档位。二、设计要求首先进行预设计，根据设计的任务要求，先确定设计的硬件电路方案，然后进行硬件电路的初步设计，在计算机上画出硬件电路图，在老师的指导下进行修正硬件电路图，并对所涉及的参数进行计算。在确定硬件的基础上，要进行软件的总体设计，

17、包括软件主流程的设计以及各子程序的设计，同时，要写出详细的操作说明，如时间的调整方法，显示窗口的时间切换等，以配合软件的设计。然后进入硬件的调试及编程工作，设计组内的同学可根据任务分工，有调试硬件各功能模块的，如键盘子程序、显示子程序等，有进行整体程序的编制的，各模块的编制过程中要注意资源的衔接，最好采用伪定义的方式采用单片机的片内RAM资源。最后进入联机调试，联机调试的原则也要采用分步走的原则，各个功能模块要逐步套入，通过一个再增加一项功能，从而达到设计的总体要求，不要上来编制个最大的程序，最后无法查找错误！最后写出设计报告。2011级学生单片机课程设计 单片机课程设计报告书课题名称*姓 名

18、*学 号*院、系、部物理与电子科学系专 业应用电子技术指导教师* 2013年11月20日一、设计任务及要求：设计任务：要 求： 指导教师签名： 年 月 日 二、指导教师评语：指导教师签名： 年 月 日 三、成绩 指导教师签名： 年 月 日 目 录一、绪 言1二、系统设计12.1 系统整体流程图12.2 交通灯的控制方案论证22.3 单片机的选择方案论证32.4 键盘选择方案论证42.5 显示模块的选择方案论证4三、硬件电路设计43.1 电子密码锁控制电路图43.2 AT89S52功能特性描述53.3晶振电路53.4键盘63.5倒计时与交通指示灯模块63.6 主要元器件选择7四、程序流程图8五、

19、 C语言程序设计9六、交通灯控制器仿真146.1 Keil调试146.2 Proteus调试14七、结束语14八、参考文献15一、绪 言（一级标题：黑体小二号，段间距1.5，段前段后0.5行）随着人们生活水平的提高， 如何实现防盗这一问题也变的尤其突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被橇的事件屡见不鲜，电子密码锁由于其保密性高，使用灵活性号，安全系数高，受到广大用户的青睐。二、方案比较与论证2.1 系统整体流程图（二级标题：黑体小三号，段间距1.5，段前段后0行）单片机AT89S52楼宇用户指示灯4*4键盘输入数码管显示密码输入用户通话指示灯开锁指示灯图 1 系统总体框图2.2 电子密码锁的控

20、制方案论证用4*3的行列式键盘组成09数字键及确认键、删除键，从矩阵键盘输入8位数密码，起始密码由程序设定，输入完后按确定键开锁，取消键清除所有输入。用8位数码管组成显示电路提示信息，当输入密码时，只显示“-”，当密码位输入完毕按下确认键时，对输入的密码与设定的密码进行比较，若密码正确，则开锁，此处用LED发光二极管亮一秒钟做为提示。当密码不正确时，禁止按键输入3秒，同时启动蜂鸣器发出“嘀、嘀”报警声。2.3 单片机的选择方案论证方案一：采用可编程逻辑期间CPLD作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出

21、方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高，且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案方案二：采用Atmel公司的AT89S52单片机作为控制器。AT89S52是一个低功耗，高性能的51内核的CMOS 8位单片机，片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器，具有256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个IO口，2个16位可编程定时计数器。综合考虑，选择方案二，采用Atmel公司的AT89S52单片机作为控制器。2.4 键盘选择方案论证方案一：采用独立式键盘。由于各键相互独立，每个按键

22、各接一根输入线，通过检测输入线的电平状态可以很容易的判断哪个按键被按下。此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。但本题发挥部分要求12个功能键，按键数目较多，这就需要较多的输入口线，而且电路结构复杂。故此方案不可取。方案二：采用行列式键盘。它由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上，行线信号和列线信号分别通过两个接口和CPU相连，通过行列扫描法判定按键的位置，此方案适用于按键较多的场合。通过对电子密码锁题目的分析，采用4*3行列式键盘。2.5 显示模块的选择方案论证方案一：采用带字库LCD模块显示。能显示复杂的信息，具有质量轻，体积小，功耗低，指令功能强，接口简单，可靠性强等优点，显示内容

23、丰富，图形美观，易于人机交流。但是价格昂贵。方案二：采用LED数码管显示。数码管能显示数字和符号，但是占用IO口资源较多，对于简单的电路可以选用此方案。电子密码锁，电路简单，选用方案二，显示所需信息。2.6 模块的选择方案论证当输入密码时，若密码正确，则开锁，此处用LED发光二极管亮一秒钟做为提示。当密码不正确时，禁止按键输入3秒，同时发出“嘀、嘀”报警声，为实现此功能我们选用LED发光二极管和蜂鸣器混合使用。三硬件电路设计3.1 电子密码锁控制电路图 图2 电子密码锁控制线路图3.2 行列式式键盘的设计键盘电路如图2 所示。设计数字键09 的键号依次为09，取消键的键号为10，确认键的键号为

24、11，键号可按键值行首键号（0、4、8、12）列键号（0、1、2、3）公式计算。 图3 键盘电路3.3 数码管显示电路的设计数码管驱动采用8 个共阴极数码管显示， 由于单片机的驱动能力有限，采用74LC245 作为数码管的驱动，在7 段码输出线上串联100 欧姆电阻起限流作用。其电路如图3所示。 图4 数码管显示电路3.4 蜂鸣器驱动电路的设计蜂鸣器的驱动采用NPN 三极管2484 来驱动，低电平有效。其电路如图4 所示。 图5 蜂鸣器驱动电路3.5 主要元器件选择主要元器件选用型号和数量如表1所示：表1 主要元器件清单序号材料名称规格型号数量元件代号1单片机AT89C511U12晶振12MH

25、z1X13电容22PF2C1、C24键盘4*3125数码管MPX816 蜂鸣器17发光二极管1D18驱动74LS451U29三级管24841Q110排阻10k1RP1四、程序流程图图6 密码输入流程图五、电子密码锁控制器仿真在完成了电子密码锁硬件设计和软件设计以后，便进入系统的调试阶段。系统的调试步骤和方法基本上是相同的，但具体细节和所采用的开发系统以及用户系统选用的单片机型号有关，如可选用Keil软件进行软件调试，用Proteus软件完成硬件调试。5.1 Keil调试图7 keil仿真结果5.2 Proteus调试 Proteus仿真结果如图7所示：图8 Proteus仿真结果六、结束语通过

26、这次课程设计，使我得到了一次用专业知识和专业技能去分析问题、解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及用c语言设计程序的思路技巧等方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。七、参考文献1 苏家键等.单片机原理及应用技术M.北京：高等教育出版社，2004：56-57.2 阎石主编.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，1998：89.3 黄智伟.凌阳单片机课程设计指导M.北京：北京航空航天大学出版社，2007：39-42.4 张志建.单片机设计思想研究M.桂林：广西师范大学出版社，1989:36.5 吴丽普.c语言程序设计论选C.上海

27、：上海译文出版社，1979：5-9.6 谭浩强.C程序设计M.北京：清华大学出版社，2005：125.7 钟睿.MCS-51 单片机原理及应用开发技术M.北京：中国铁道出版社，2006：34.8 蓝清华等.单片机应用教程M.北京：清华大学出版社，1999：79.9 范蟠果.工控单片机原理及应用M.北京：清华大学出版社，2007:63.10白秀水. Protues应用和实证研究D.北京：北京师范大学出版社，1898:17-19.11李广弟等.单片机基础M.北京：北京航空航天出版社，2001：48.附录1部分源程序软件部分源程序如下：#include#define uint unsigned in

28、t#define ucha unsigned charuint shi,ge,t,led_1,led=0;uint count,t0,t1;/数码管计时uint gre_s,gre_g;uint yel_s,yel_g;uint red_s,red_g;ucha code tab_ca=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,; /段码显示/*0 12 3 4 5 6 78 9 */ucha code lu_deng=0x0a,0x22,0x11,0x14; /红绿，红黄，绿红，黄红。/*延时函数*/void delay(uint z

29、)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/*数码管显示函数*/void display(uint s,uint g)P0=0xff;right=0;left =1;P0=tab_cas;/显示相应的段码delay(1);P0=0xff;right=1;left =0;P0=tab_cag;delay(1);/*初始化函数*/void init() /检测系统是否正常所有的都显示int i;count=60;for(i=200;i0;i-)display(8,8);g0=1;r0=1;y0=1;g1=1;r1=1;y1=1;P2=0x00;TMOD=0x

30、11;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;/*数码管闪烁程序（东西方向）*/void LED_S()uint j=351;P0=0xff;delay(351);while(j)display(gre_s,gre_g);g0=0;r0=0;y0=1;g1=0;r1=1;y1=0;j-;/*数码管闪烁程序（南北方向）*/void LED_S1()uint j=351;P0=0xff;delay(351);while(j)display(red_s,red_g);g0=0;r0=1;y0=0;g1=0;r1=0;y

31、1=1;j-;/*红灯点亮时间*/void red()red_s=(count-1)/10;red_g=(count-1)%10;display(red_s,red_g);g0=0;r0=1;y0=0;g1=1;r1=0;y1=0;/*主函数*/void main()init();P1=0xff;while(1)while(count30)/南北禁止东西通行gre_s=(count-30)/10;gre_g=(count-30)%10;display(gre_s,gre_g);g0=1;r0=0;y0=0;g1=0;r1=1;y1=0;if(count=0&count5)red();else

32、red_s=(count-1)/10; red_g=(count-1)%10; display(red_s,red_g); LED_S1(); while(!key2)/仅东西通行TR0=0; /关闭定时器g0=1;r0=0;y0=0;g1=0;r1=1;y1=0;P0=0xff;while(!key1)/仅南北通行TR0=0;/关闭定时器g0=0;r0=1;y0=0;g1=1;r1=0;y1=0;P0=0xff;while(!key0)/禁止通行TR0=0; /关闭定时器g0=0;r0=1;y0=0;g1=0;r1=1;y1=0;P0=0xff;TR0=1;/打开定时器/*定时器 0 中断*/void time0() interrupt 1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;t0+;t1+; if(t0=20)t0=0;t1=0;/t1用于数码管闪烁计时count-;if(count=0)count=60;