电子系统课程设计单片机.ppt

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1、电子系统课程设计单电子系统课程设计单片机片机任务：分组完成至少一个完整的系统设计任务：分组完成至少一个完整的系统设计 设计作品检测，汇报交流。设计作品检测，汇报交流。设计报告。设计报告。系统设计系统设计目前系统设计产品的特点目前系统设计产品的特点1微处理器的运用极大地提高了产品的微处理器的运用极大地提高了产品的性能。性能。测量精度测量精度,数据处理数据处理,自动调整和控制自动调整和控制2具有较好的人机交互界面和对话能力具有较好的人机交互界面和对话能力3一般都有各类接口，可以方便地实行一般都有各类接口，可以方便地实行多机通信和组网，完成更复杂的任务多机通信和组网，完成更复杂的任务Cpu:mcu,

2、mpu,pld,plc,dsp,embAB/CB/DBisa/eisa/std/pci通信总线通信总线系统设计作品系统设计作品的典型结构的典型结构键盘键盘/开关开关单个单个/矩阵矩阵/串串行口行口Led/lcd静态静态/动态动态/串串行口行口/芯片芯片人机人机对话对话数字量和模拟量数字量和模拟量输入输入/输出输出采样采样/保持保持数字量数字量/模拟量输入模拟量输入/输出输出各类通信各类通信232,485,usb,1342,can,iic,spi多机通信多机通信按照电子信息的流向按照电子信息的流向电源类电源类信信号号源源信号信号采集采集信号信号放大放大测量测量控制控制无无线线电电数据数据处理处理

3、信号信号传输传输电子系统设计分类电子系统设计分类信信号号源源信号信号采集采集处理处理放大放大器器电子设计竞赛题目要求电子设计竞赛题目要求电源类电源类信号源信号源数据采处数据采处放大器放大器测量仪器测量仪器控制控制无线电无线电一般指标外，步进，预置，一般指标外，步进，预置，显示，显示，DC/DC，效率，效率步进，预置，低频用步进，预置，低频用DDS，高频用，高频用PLL+VCO放大，放大，AD，传送存储，传送存储，DA，滤波，滤波，移相，倍频分频，受控移相，倍频分频，受控测量放大，宽放，功放；测量放大，宽放，功放；AV步进，步进，预置，高效，数字幅频均衡预置，高效，数字幅频均衡电基本量电基本量(

4、幅幅,频频,相位相位),(波形波形,频谱频谱),参数参数(R,L,C,OA,NET),脉搏脉搏,长度长度闭环，控温，控车，控电机等闭环，控温，控车，控电机等收音机，收发传送，收音机，收发传送，传能，控制等传能，控制等电子设计竞赛题目分类电子设计竞赛题目分类题目题目电源电源类类信号信号源源数据数据采处采处放大放大器器测量测量仪器仪器控制控制无线无线电电合计合计本科国赛题目统计本科国赛题目统计7 74 44 46 611117 77 74646本科省赛题目统计本科省赛题目统计1 10 01 11 15 55 53 31616本科题目统计本科题目统计8 84 45 57 71616121210106

5、262%12.912.96.456.458.078.07111125.825.819.419.41616100100专科国赛题目统计专科国赛题目统计0 01 10 02 21 13 30 07 7专科省赛题目统计专科省赛题目统计1 10 01 11 13 32 22 21010专科题目统计专科题目统计1 11 11 13 34 45 52 21717%5.885.885.885.885.885.88181823.5323.5329.429.41212100100本专科题目总计本专科题目总计9 95 56 610102020171712127979%11.411.46.336.337.607.6

6、0131325.3225.3221.521.51515100100按按键键显显示示定定时时交通灯交通灯动态显示、存储动态显示、存储器器4个个16*16LED点阵显示屏点阵显示屏循环彩灯控制器循环彩灯控制器AD自制双积分或多次逼近式自制双积分或多次逼近式AD智能抢答器智能抢答器简易数字电压表简易数字电压表电子密码锁电子密码锁多路数据采集系统多路数据采集系统计算器计算器DA简易低频信号源简易低频信号源倒计数器，倒计数器，产品计数器产品计数器AD/DA/存储完存储完整系统整系统数字化语音存储与回放系统数字化语音存储与回放系统 定时器、倒计时器定时器、倒计时器多种控制多种控制水位控制系统水位控制系统数

7、字钟、数字钟、时间作息系统时间作息系统水温控制水温控制万年历万年历路灯控制系统路灯控制系统电子琴电子琴步进电机控制步进电机控制加加检检测测转速计转速计电机控制电机控制频率计频率计通信通信学习型红外线遥控器学习型红外线遥控器数字温度计数字温度计单片机无线遥控系统单片机无线遥控系统超声波测距器超声波测距器数控调频发射器数控调频发射器初初学学者者常常见见课课题题列列表表基本设计研究基本设计研究 1.十字路口交通灯时间顺序控制十字路口交通灯时间顺序控制(6M晶振晶振)：红灯红灯25s,黄灯黄灯5s,绿灯绿灯15s(用延时子程序用延时子程序)基本设计研究基本设计研究1.十字路口交通灯时间顺序控制十字路口

8、交通灯时间顺序控制(6M晶振晶振)：红灯红灯25s,黄灯黄灯5s,绿灯绿灯15s(用延时子程序用延时子程序)例：设单片机晶振例：设单片机晶振6MHZ6MHZ，编写程序延时，编写程序延时1s1s。;Delay:MOV R7,#0FAHDelay:MOV R7,#0FAHLOOP:MOV R6,#0FAHLOOP:MOV R6,#0FAHLOOP1LOOP1：NOPNOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ R6,LOOP1 DJNZ R6,LOOP1 DJNZ R7,LOOP DJNZ R7,LOOP实际执行时间为：实际执行时间为：(6+2)

9、250+2+1250+1=500751(6+2)250+2+1250+1=500751个机器周期，需个机器周期，需1.0015021.001502秒。秒。DL1S:MOV R7,#0FAHDL1S:MOV R7,#0FAHLOOP:MOV R6,#0FAHLOOP:MOV R6,#0FAHLOOP1LOOP1：NOPNOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ R6,LOOP1 DJNZ R6,LOOP1 DJNZ R7,LOOP DJNZ R7,LOOPDL5S:MOV R5,#5DL5S:MOV R5,#5DJNZ R5,DL1SDJNZ

10、 R5,DL1SRET RET DL5S:MOV R5,#5DL5S:MOV R5,#5DL1S:MOV R7,#0FAHDL1S:MOV R7,#0FAHLOOP:MOV R6,#0FAHLOOP:MOV R6,#0FAHLOOP1LOOP1：NOPNOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ R6,LOOP1 DJNZ R6,LOOP1 DJNZ R7,LOOP DJNZ R7,LOOP DJNZ R5,DL1S DJNZ R5,DL1S RET RET 红灯红灯25s,黄灯黄灯5s,绿灯绿灯15s (用延时子程序用延时子程序)ST:MO

11、V P1,#3 MOV R5,#25 ACALL DL1S MOV P1,#0CH ACALL DL5S MOV P1,#30H MOV R5,#15 ACALL DL1S MOV P1,#0CH ACALL DL5S SJMP ST1.十字路口交通灯时间顺序控制：十字路口交通灯时间顺序控制：红灯红灯Xs,黄灯黄灯5s,绿灯绿灯Ys(用延时子程序用延时子程序)X=(P2.3P2.0)+1*4Y=(P2.7P2.4)+1*4红灯红灯Xs,黄灯黄灯5s,绿灯绿灯Ys (用延时子程序用延时子程序)ST:MOV P1,#3 MOV R5,#25 ACALL DELAY MOV P1,#0CH ACAL

12、L DL5S MOV P1,#30H MOV R5,#15 ACALL DELAY MOV P1,#0CH ACALL DL5S SJMP STMOV P2,#0FFHMOV P2,#0FFHMOV A,P2MOV A,P2ANL A,#0FHANL A,#0FHINC AINC ARLRLA ARLRLA AMOV R5,ACMOV R5,ACMOV A,P2MOV A,P2SWAP ASWAP AANL A,#0FHANL A,#0FHINC AINC ARLRLA ARLRLA AMOV R5,ACMOV R5,AC1 红黄绿要根据实际情况闪烁。红黄绿要根据实际情况闪烁。2 红黄绿灯的实

13、际驱动。红黄绿灯的实际驱动。3 加入各路口检测信号？加入各路口检测信号？(1)纵向纵向(A向向)与横向与横向(B向向)的交通灯定时的交通灯定时60秒交换红秒交换红绿灯一次。绿灯一次。(2)灯光有三种颜色：红、黄、绿灯光有三种颜色：红、黄、绿(图图12.7中的中的R、O、G)，每次交换时要求在黄色灯亮时停留，每次交换时要求在黄色灯亮时停留3秒钟。秒钟。(3)一路在一路在60秒内过车完后超过秒内过车完后超过6秒无车继续过时，秒无车继续过时，如另一路有车在等待，则自动提前交换灯色。交换如另一路有车在等待，则自动提前交换灯色。交换过程也得先在黄灯处停留过程也得先在黄灯处停留3秒。秒。(4)在紧急车辆在

14、紧急车辆(如消防车、救护车等如消防车、救护车等)通过时，四边通过时，四边街口均显红灯，以便只许紧急车辆通过，其他车辆街口均显红灯，以便只许紧急车辆通过，其他车辆暂停行驶。紧急车辆过后自动恢复原来的灯色标志。暂停行驶。紧急车辆过后自动恢复原来的灯色标志。交通灯控制交通灯控制1、简单的时间控制及简单显示、简单的时间控制及简单显示数字定时器数字定时器,简单单片机系统简单单片机系统2、时间控制及多功能显示、时间控制及多功能显示加时间控制和显示加时间控制和显示3、2+车辆检测车辆检测单片机，单片机，PLC，工控机，工控机4、3+区域联网区域联网单片机，单片机，PLC，工控机，工控机+联网网络联网网络按按

15、键键显显示示定定时时交通灯交通灯动态显示、存储动态显示、存储器器4个个16*16LED点阵显示屏点阵显示屏循环彩灯控制器循环彩灯控制器AD自制双积分或多次逼近式自制双积分或多次逼近式AD智能抢答器智能抢答器简易数字电压表简易数字电压表电子密码锁电子密码锁多路数据采集系统多路数据采集系统计算器计算器DA简易低频信号源简易低频信号源倒计数器，倒计数器，产品计数器产品计数器AD/DA/存储完存储完整系统整系统数字化语音存储与回放系统数字化语音存储与回放系统 定时器、倒计时器定时器、倒计时器多种控制多种控制水位控制系统水位控制系统数字钟、数字钟、时间作息系统时间作息系统水温控制水温控制万年历万年历路灯

16、控制系统路灯控制系统电子琴电子琴步进电机控制步进电机控制加加检检测测转速计转速计电机控制电机控制频率计频率计通信通信学习型红外线遥控器学习型红外线遥控器数字温度计数字温度计单片机无线遥控系统单片机无线遥控系统超声波测距器超声波测距器数控调频发射器数控调频发射器初初学学者者常常见见课课题题列列表表SSI、MSI：(电子线路课程设计电子线路课程设计)分解：按照硬件功能分解分解：按照硬件功能分解联结联结：用数字脉冲连接各功能模块：用数字脉冲连接各功能模块数数字钟的模块字钟的模块EDA（FPGA/CPLD）的设计方法）的设计方法 分解：分解：EDA芯片内部按照编程功能分解芯片内部按照编程功能分解联结联

17、结：内部用变量连接，外部用信号线连接：内部用变量连接，外部用信号线连接数数字钟的模块字钟的模块分解：按照接口功能分解：分解：按照接口功能分解：键盘软硬件，显示软硬件。键盘软硬件，显示软硬件。用单片机等很容易对系统进行扩展用单片机等很容易对系统进行扩展单片机单片机显示显示按键按键开关开关数数字钟的模块字钟的模块系统设计方法系统设计方法：(MCU、DSP、ARM)数数字钟的模块字钟的模块通信通道通信通道人机对人机对话通道话通道前向通道前向通道后向通道后向通道扩展定时控制、扩展定时控制、时标信时标信号接收号接收信号解调信号解调单片机单片机电器电器电铃电铃隔离驱动隔离驱动显示显示按键按键开关开关联网联

18、网通信通信自动校时、自动校时、时钟组网时钟组网系统设计一般系统设计一般按接口功能按接口功能划分模块划分模块按按键键显显示示定定时时交通灯交通灯动态显示、存储动态显示、存储器器4个个16*16LED点阵显示屏点阵显示屏循环彩灯控制器循环彩灯控制器AD自制双积分或多次逼近式自制双积分或多次逼近式AD智能抢答器智能抢答器简易数字电压表简易数字电压表电子密码锁电子密码锁多路数据采集系统多路数据采集系统计算器计算器DA简易低频信号源简易低频信号源倒计数器，倒计数器，产品计数器产品计数器AD/DA/存储完存储完整系统整系统数字化语音存储与回放系统数字化语音存储与回放系统 定时器、倒计时器定时器、倒计时器多

19、种控制多种控制水位控制系统水位控制系统数字钟、数字钟、时间作息系统时间作息系统水温控制水温控制万年历万年历路灯控制系统路灯控制系统电子琴电子琴步进电机控制步进电机控制加加检检测测转速计转速计电机控制电机控制频率计频率计通信通信学习型红外线遥控器学习型红外线遥控器数字温度计数字温度计单片机无线遥控系统单片机无线遥控系统超声波测距器超声波测距器数控调频发射器数控调频发射器初初学学者者常常见见课课题题列列表表2.输出方波输出方波,频率频率1000Hz(用中断用中断)(12M晶振晶振)ORG 0LJMP STORG 0BHLJMP ITT0ST:MOV TMOD,#01 MOV IE,#82H SET

20、B TR0 SJMP$;65536-1000=64536=fc18hITT0:MOV TL0,#18h MOV TH0,#0fch CPL P1.0 RETI简易电子琴：简易电子琴：2.输出方波输出方波,频率频率1000Hz(用中断用中断)(12M晶振晶振)ORG 0LJMP STORG 0BHLJMP ITT0ST:MOV TMOD,#01 MOV IE,#82H SETB TR0 SJMP$;65536-1000=64536=fc18hITT0:MOV TL0,#18h MOV TH0,#0fch CPL P1.0 RETI30H31H根据按键给根据按键给30h,31h赋赋值，或者关中断值

21、，或者关中断基本计算基本计算根据按键给根据按键给30h,31h赋值，或者关中断：赋值，或者关中断：LP：MOV P2,#0FFH MOV A,P2 CJNE A,#0FFH,LP1 MOV IE,#0 ；clr tr0 SJMP LPLP1:MOV IE,#82H;setb tr0 JB ACC.0,LP2 MOV 31H,#252 MOV 30H,#24 SJMP LPLP2:JB ACC.1,LP3 MOV 31H,#252 MOV 30H,#134 SJMP LP .LP8:JB ACC.7,LP MOV 31H,#254 MOV 30H,#12 SJMP LP加入录音，存储，放音功能加

22、入录音，存储，放音功能1.加硬件键盘加硬件键盘2.加存储器加存储器3.储存格式储存格式加节拍器等加节拍器等力度检测力度检测按按键键显显示示定定时时交通灯交通灯动态显示、存储动态显示、存储器器4个个16*16LED点阵显示屏点阵显示屏循环彩灯控制器循环彩灯控制器AD自制双积分或多次逼近式自制双积分或多次逼近式AD智能抢答器智能抢答器简易数字电压表简易数字电压表电子密码锁电子密码锁多路数据采集系统多路数据采集系统计算器计算器DA简易低频信号源简易低频信号源倒计数器，倒计数器，产品计数器产品计数器AD/DA/存储完存储完整系统整系统数字化语音存储与回放系统数字化语音存储与回放系统 定时器、倒计时器定

23、时器、倒计时器多种控制多种控制水位控制系统水位控制系统数字钟、数字钟、时间作息系统时间作息系统水温控制水温控制万年历万年历路灯控制系统路灯控制系统电子琴电子琴步进电机控制步进电机控制加加检检测测转速计转速计电机控制电机控制频率计频率计通信通信学习型红外线遥控器学习型红外线遥控器数字温度计数字温度计单片机无线遥控系统单片机无线遥控系统超声波测距器超声波测距器数控调频发射器数控调频发射器初初学学者者常常见见课课题题列列表表数字频率计数字频率计一、功能一、功能 十进制数字显示十进制数字显示 二、指标要求二、指标要求 频率测量范围：频率测量范围：1Hz100kHz 被测信号：被测信号：TTL电平的方波

24、电平的方波 显示：十进制数字显示显示：十进制数字显示,刷新时间刷新时间1s 10 s 量化精度：小于量化精度：小于1%三、指标发挥三、指标发挥 被测信号：幅值为被测信号：幅值为0.5V5V的任意周期波形的任意周期波形 频率范围频率范围0.1Hz1MHz,量化精度：小于量化精度：小于0.1%频率计频率计方案分析方案分析1.1.谐振法谐振法2.2.直接频率比较法直接频率比较法3.3.计数器方法计数器方法频率计频率计计数器方法计数器方法频率计频率计1 1、SSISSI芯片芯片2 2、CPLD or FPGACPLD or FPGA芯片芯片3 3、单片机等智能芯片、单片机等智能芯片关键在于关键在于指标

25、的分指标的分析析计数器方法的量化误差计数器方法的量化误差计数器方法的误差计数器方法的误差量化误差量化误差计数器计数：计数器计数：1111个脉冲个脉冲计数器计数：计数器计数：1010个脉冲个脉冲计数器量化误差：计数误差计数器量化误差：计数误差 N/NN/N频率计频率计频率计测频率：频率计测频率：fx=N/t 计计数器量化误差：计数误差数器量化误差：计数误差 N/N=1/(t fx):与被测频率与闸门时间成反比与被测频率与闸门时间成反比t=10st=1st=0.1s频率计频率计频率计测周期：频率计测周期：fx=1/Tx，Tx=ts*10n 计计数器量化误差：数器量化误差：计数误差计数误差N/N=t

26、s/(10nTx):与时标成正比，与被测周期成反比与时标成正比，与被测周期成反比ts=1nsts=10nsts=0.1us频率计频率计中界频率中界频率f=sqr(1/TxT)精度不等精度不等频率计频率计等精度方案等精度方案 量化精度量化精度f0/T频率计频率计计数器方法计数器方法频率计频率计单片机单片机+简单的数字芯片简单的数字芯片关键在于关键在于指标的分指标的分析析等精度频率计等精度频率计P1.1门控电路复位门控电路复位P1.0 预置闸门时间控制预置闸门时间控制P1.2查询闸门状态查询闸门状态计数器复位计数器复位4计数器电路计数器电路5 时间频率测量仪器时间频率测量仪器_5.3等精度电子计数

27、器等精度电子计数器输入通道输入通道 输入通道简化框图输入通道简化框图 输入通道输入通道按按键键显显示示定定时时交通灯交通灯动态显示、存储动态显示、存储器器4个个16*16LED点阵显示屏点阵显示屏循环彩灯控制器循环彩灯控制器AD自制双积分或多次逼近式自制双积分或多次逼近式AD智能抢答器智能抢答器简易数字电压表简易数字电压表电子密码锁电子密码锁多路数据采集系统多路数据采集系统计算器计算器DA简易低频信号源简易低频信号源倒计数器，倒计数器，产品计数器产品计数器AD/DA/存储完存储完整系统整系统数字化语音存储与回放系统数字化语音存储与回放系统 定时器、倒计时器定时器、倒计时器多种控制多种控制水位控

28、制系统水位控制系统数字钟、数字钟、时间作息系统时间作息系统水温控制水温控制万年历万年历路灯控制系统路灯控制系统电子琴电子琴步进电机控制步进电机控制加加检检测测转速计转速计电机控制电机控制频率计频率计通信通信学习型红外线遥控器学习型红外线遥控器数字温度计数字温度计单片机无线遥控系统单片机无线遥控系统超声波测距器超声波测距器数控调频发射器数控调频发射器初初学学者者常常见见课课题题列列表表炉温控制系统炉温控制系统 加温炉加温炉 加热加热元件元件隔离驱动隔离驱动定时器定时器位式控制位式控制 水开拔插头水开拔插头传感器传感器比较器比较器比较比较电压电压位式调节精度低，没考虑电炉的惯性位式调节精度低，没考

29、虑电炉的惯性加热元件加热元件 由由 模拟量模拟量 或或 PWM 控制控制运算器运算器(火车开水锅炉火车开水锅炉)可用运放可用运放完成完成PID运算运算通信通道通信通道人机对人机对话通道话通道前向通道前向通道后向通道后向通道炉温控制系统炉温控制系统 举例举例 加温炉加温炉 传感器传感器信号调理信号调理模数转换模数转换单片机单片机加热加热元件元件隔离驱动隔离驱动数模转换数模转换显示显示按键按键开关开关联网联网通信通信炉温控制系统炉温控制系统扩展：炉温显示、扩展：炉温显示、扩展：炉温时间关系预置扩展：炉温时间关系预置人机交人机交互通道互通道前向通道前向通道后向通道后向通道典型的测控系统典型的测控系统

30、系统设计需要的知识面广。系统设计需要的知识面广。选择合适的课题，对大家是一个锻炼。选择合适的课题，对大家是一个锻炼。加温炉加温炉 传感器传感器信号调理信号调理模数转换模数转换单片机单片机加热加热元件元件隔离驱动隔离驱动数模转换数模转换显示显示按键按键开关开关课题选择课题选择功能指标功能指标方案讨论方案讨论硬件选择硬件选择模块化设计模块化设计按按键键显显示示定定时时交通灯交通灯动态显示、存储动态显示、存储器器4个个16*16LED点阵显示屏点阵显示屏循环彩灯控制器循环彩灯控制器AD自制双积分或多次逼近式自制双积分或多次逼近式AD智能抢答器智能抢答器简易数字电压表简易数字电压表电子密码锁电子密码锁

31、多路数据采集系统多路数据采集系统计算器计算器DA简易低频信号源简易低频信号源倒计数器，倒计数器，产品计数器产品计数器AD/DA/存储完存储完整系统整系统数字化语音存储与回放系统数字化语音存储与回放系统 定时器、倒计时器定时器、倒计时器多种控制多种控制水位控制系统水位控制系统数字钟、数字钟、时间作息系统时间作息系统水温控制水温控制万年历万年历路灯控制系统路灯控制系统电子琴电子琴步进电机控制步进电机控制加加检检测测转速计转速计电机控制电机控制频率计频率计通信通信学习型红外线遥控器学习型红外线遥控器数字温度计数字温度计单片机无线遥控系统单片机无线遥控系统超声波测距器超声波测距器数控调频发射器数控调频发射器初初学学者者常常见见课课题题列列表表