《單片機原理課程設計》指導書

1、單片機原理及應用課程設計指導書機電工程學院2014.12.1一、說明單片機原理及應用是技術型專業(yè)基礎課。該課程是實踐性很強的一門課。本課程設計是繼該課程之后進行的一個重要教學環(huán)節(jié)。它一方面檢查學生學習本課程的情況，另外，也為后續(xù)的專業(yè)實習和畢業(yè)設計做一次綜合訓練和準備。課程設計后，要使學生在電路設計、電路圖的繪制、軟件的編程設計上有較大的提高，并結合專業(yè)能設計簡單、實用的微型計算機應用系統(tǒng)。二、目的及要求1.目的：通過本課程設計，使學生進一步掌握微型計算機應用系統(tǒng)的硬、軟件開發(fā)方法，輸入輸出設備的擴展技術，應用程序設計技術并結合專業(yè)能設計簡單、實用的微型計算機應用系統(tǒng)。主要針對課堂重點講授內容

2、使學生加深對微型計算機硬件原理的理解及提高單片機程序設計的能力，提高學生的開發(fā)創(chuàng)新能力。2.基本要求：重點研究單片機、A/D轉換器、運算放大器、傳感器、LED顯示器、按鍵、固態(tài)繼電器、微型直流電機等元器件的特性、功能及使用方法；同時掌握主程序、子程序、中斷服務程序框圖的設計方法。要求設計系統(tǒng)具有可靠性高、可維護、維修性好及檢測精度高等優(yōu)點。設計內容可參考設計題目，也可根據自身情況自己擬定。3.任務要求：了解控制對象、環(huán)境參數檢測原理，在充分掌握單片機、A/D轉換器、運算放大器、傳感器、LED顯示器、按鍵、固態(tài)繼電器、微型直流電機等元器件的特性、功能及使用方法的基礎上，創(chuàng)造性的、獨立的設計本課題

3、的內容。三、設計內容、步驟及材料要求1設計內容畫出硬件原理圖一張（A4號）；軟件框圖（包括主程序框圖、主要子程序框圖、中斷服務程序框圖等，A4號圖紙1張）和系統(tǒng)初始化及部分典型子程序源程序清單。提交不少于4000字的設計報告一份（A4紙）。整體方案的規(guī)劃設計及主要工作原理，實現的主要功能要做出簡要說明；各功能模塊的設計及實現的功能，元器件的選擇，參數計算均需表述清楚。報告的書寫要清除工整，層次清晰，文字流暢。后附5篇以上的參考文獻。2設計步驟設計時間為10天，前3進行硬件原理草圖設計，指導教師審查之后用2天的時間再進行繪圖；第6、7、8天進行軟件框圖（包括主程序框圖、主要子程序框圖、中斷服務程

4、序框圖）的設計及系統(tǒng)初始化的源程序的設計；第9、10天答辯。3設計圖紙要求（1）硬件原理圖的繪制：元件圖正確、型號標注要準確、連線清楚，各模塊電路繪制準確，系統(tǒng)完整。（2）軟件框圖的繪制：流程清晰，邏輯準確。（3）系統(tǒng)初始化的匯編語言源程序的設計：功能齊全、語句簡練、注釋明確。四、教學手段 教師指導方案分析，小組討論確定方案，個人繪制草圖、硬件原理圖、軟件框圖和系統(tǒng)初始化的源程序。五、應注意的問題 設計中要充分調動每個人的積極性，根據平時學習情況，教師確定一些優(yōu)秀生與一般程度的學生編成小組，以達到互補。隨時掌握進度。要給優(yōu)秀生多布置一些內容，以滿足他們需要。教師要做到隨時發(fā)現問題，隨時解決，正

5、確引導，避免設計中出現大的問題。明確學習進度及要求，防止學生互相抄襲現象。要使每個學生在硬件、軟件設計上有較大的提高。最后的答辯是不可或缺的步驟，它是檢驗學生設計水平的關鍵一步。六、設計成績的評定及參考書目 （一）設計成績的評定 依據各位同學完成的課程設計報告材料、答辯情況，由教研室同頭課教師組成評定小組，根據學生平時的工作情況，分析、表達方案的能力，圖紙的質與量，獨立工作能力，回答教師所提出的問題，出勤等情況，由評定小組評定成績。設計成績分為五級：優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格。1、優(yōu)秀：目的明確，態(tài)度端正，電子、單片機基礎知識扎實，總體思路合理、元件選擇正確，方案恰當，圖面布局合理，格式正

6、確，圖紙數量完整，圖紙設計質量高，答辯思路清晰、回答正確、表述準確。2、良好：目的明確，態(tài)度端正，電子、單片機基礎知識比較扎實，總體思路比較合理、元件選擇正確，方案恰當，圖面布局比較合理，格式正確，圖紙數量完整，圖紙設計質量較高，答辯思路比較清晰、回答基本正確、表述準確。3、中等：目的基本明確，態(tài)度比較端正，電子、單片機基礎知識比較扎實，總體思路基本合理、元件選擇正確，方案基本得當，圖面布局基本合理，格式基本正確，圖紙數量完整，圖紙設計質量一般，差錯率小于10%。答辯思路基本清晰、回答基本正確。 4、及格：目的基本明確，態(tài)度比較端正，有一定的電子、單片機基礎知識，總體思路基本合理、元件選擇基本

7、正確，方案基本得當，圖面布局基本合理，格式基本正確，圖紙數量完整，圖紙設計質量一般，差錯率小于20%。答辯思路基本清晰、經提示，回答基本正確。5、不及格：目的不明確，態(tài)度不端正；電子、單片機基礎知識差，總體思路不夠合理，方案不夠得當，圖紙設計質量較差，差錯率大于20%。（二） 參考書目及相關網站1. 康華光.電子技術基礎（模擬部分、數字部分）M.第四版.北京:高等教育出版出版社,1998 2. 童詩白.電子技術基礎（模擬部分）M.第四版.北京:高等教育出版社,19993. 閻石.電子技術基礎（數字部分）M.第四版.北京:高等教育出版社,19994.集成電路速查手冊5. 胡漢才.單片機原理及其接

8、口技術M.第二版.北京:清華大學出版社,2002 6. 郭天祥.新概念51單片機C語言教程入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略M.北京：電子工業(yè)出版社,20097. 彭偉.單片機C語言程序設計實訓100例基于8051+Proteus仿真.北京：電子工業(yè)出版社，20118. 譚浩強.C程序設計.北京：清華大學出版社9. 蘇家健，曹柏榮，汪志鋒.單片機原理及應用技術.北京：高等教育出版社，2004期刊：1.電子技術應用2.微型機與應用 上網查資料，常用網站： 圖書館期刊鏡像站；; ; ; 等設計時間：自2014年12月29日至2015年1月9日 共計2周（10個有效工作日），1月8日-9日設計答辯設計地點

9、：電子技能訓練室 6號樓401附件一： 課程設計任務書 (參考題目)1、 搶答器系統(tǒng)設計設計一個5人的搶答器，無人搶答時，5只燈循環(huán)跑亮，先按下的那個燈亮，同時喇叭響。主持人有獨立操作的按鍵。2、投票系統(tǒng)設計設由系統(tǒng)6個專家對參賽者投票，每個人通過開關操作，置開關ON為投贊成票，置開關OFF為投反對票，總控制臺通過另一個開關控制票數的讀入時間，當有N個人投贊成票時，數碼管顯示N，不讀票時數碼管呈現霓虹燈狀態(tài)。3、音樂播放系統(tǒng)設計 主要方法和要求：利用單片機的定時器產生樂譜的各種頻率方波，信號經過放大后由喇叭發(fā)出聲音。選取某段音樂令單片機連續(xù)播放。設計一個音盒，用按鍵控制演奏不同的樂曲。設計一簡

10、易電子琴，按不同的按鍵可進行樂曲演奏。樂譜和頻率可查相關資料4、交通燈系統(tǒng)設計主要方法和要求：利用單片機的定時器定時，令十字路口的紅綠燈交替點亮和熄滅，并且用LED數碼管顯示倒計時時間。5、計時器系統(tǒng)設計主要方法和要求：利用單片機的定時器/計數器定時和計數，用LED數碼管顯示計時的時間；K1按下開始計時，K2按下停止計時；K3按下時間值清0。6、頻率計系統(tǒng)設計利用單片機的定時器/計數器定時和計數功能，采集脈沖發(fā)生電路輸入的脈沖的頻率，用LED數碼管顯示出來。7、電子鐘系統(tǒng)設計利用單片機的定時器/計數器定時，用LED數碼管顯示時，分，秒，并具有聲音提醒功能。a.顯示時、分、秒的功能；b.具備按鍵

11、校正功能；c.具備設定鬧鐘和定時鬧鐘響功能；d.具備準點報時和生日提醒功能（功能a-b必備，功能c-d擇其一進行系統(tǒng)設計）8、基于日歷芯片的電子鐘系統(tǒng)設計利用單片機擴展日歷芯片（DS1302等），用數碼管顯示出年、月、日、時、分、秒，并具有聲音提醒功能。a.具有顯示年、月、日和、時、分、秒、星期幾的功能；b.具備校正功能；c.具備設定鬧鐘和定時鬧鐘響功能；d.具備準點報時和生日提醒功能（功能a必備，功能b-d擇其一進行系統(tǒng)設計）8、溫度測量系統(tǒng)設計主要方法和要求：利用熱敏電阻和電橋電路測量溫度變化信號，經過放大后送到AD轉換器轉換成數字信號，計算標定后在LED數碼管顯示其溫度值。9、溫度測控系

12、統(tǒng)設計主要方法和要求：利用溫度測量系統(tǒng)實時檢測控制對象的溫度值，并利用加熱或制冷模塊實現控制對象的溫度在設定范圍內。要求設計：顯示電路顯示溫度值和設定溫度值，鍵盤電路可進行溫度設定等。如：基于單片機的加熱爐溫度控制系統(tǒng)設計，魚苗孵化室的溫度控制，空調控制器的系統(tǒng)設計。10、出租車計價器系統(tǒng)設計主要方法和要求：原理是，價格=速度*時間*單價，總價等于其和；利用單片機的定時器/計數器定時和計數，用LED數碼管顯示總價和時間。11、電機脈寬調速設計主要方法和要求：設計測速系統(tǒng)，檢測電機的轉速。以STC系列單片機為核心，根據給定轉速使單片機產生調速脈沖信號實現直流電機的脈寬調速。也可參考以下題目查找資

13、料，完成本次課程設計：溫室群節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)電路設計渦輪機軸向位移監(jiān)測系統(tǒng)設計智能樓宇恒壓供水控制系統(tǒng)的設計冷庫微機監(jiān)控系統(tǒng)的設計 樓宇火災自動報警系統(tǒng)設計紅外防盜報警器系統(tǒng)設計 數字熱量表的設計室內環(huán)境自動監(jiān)控報警系統(tǒng)的設計無人監(jiān)守點滴自動監(jiān)控系統(tǒng)設計電子血壓計的設計智能自動出售飲水機的設計智能型充電器系統(tǒng)設計全自動洗衣機的設計微波爐的設計全自動豆?jié){機的設計面包機的設計節(jié)能型電子稱的設計智能型電動窗簾的設計紅外遙控鎖的設計密碼鎖的設計遙控小車的設計熱水器控制器的設計自動煤氣抄表系統(tǒng)刷機公共衛(wèi)生間自動沖水系統(tǒng)設計汽車雷達防碰撞系統(tǒng)設計基于單片機的二氧化碳濃度檢測器設計基于無線通訊的家居溫濕度監(jiān)

14、測系統(tǒng)設計基于無線通訊的小區(qū)防火報警系統(tǒng)電路設計附件二：設計說明書撰寫編輯要求 河北科技師范學院 單片機原理及應用課程設計題 目宋體小三號（黑體二號居中，標題行間距為32磅）學 院 名 稱 ： 機 電 工 程 學 院 專 業(yè) 名 稱： 電氣工程及其自動化 學 生 姓 名： 學 生 學 號： 指 導 教 師： 2015年01月09日說明：頁面設置為A4，其中上、下、左、右各為2.5cm,，頁眉1.5cm，頁腳1.75cm。 1 前言 （一級標題 黑體3號，左對齊，1.5倍行距）1.1 課題研究背景與意義（二級標題 黑體4號，左對齊， 1.5倍行距）xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

15、xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx。（正文 宋體小4號字，首行縮進2字符，行距：固定值20磅）1.2 *1.2.1 *（三級標題 黑體小4號，左對齊， 1.5倍行距）xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx。1.2.2 *xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx。1.3 *1.3.1 *xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

16、xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx。1.3.2 *說明：分級阿拉伯數字的編號一般不超過四級，兩級之間用下角圓點隔開，各級的末尾不加標點。各層標題均單獨占行書寫，各級標題序數頂格書寫，空一格接寫標題，末尾不加標點。正文中對總項包括的分項采用（1）、（2）、（3）的序號，對分項中的小項采用、的序號2 *如下圖 1所示：圖 1 *說明：插圖與其圖序及題目等為一個整體，不得拆開書寫于兩頁。插圖應編排在正文提及之后，插圖處的該頁空白不夠時，則可將其后文字部分提前書寫，將圖移到次頁最前面。插圖要求圖像清晰，反差適宜，有些圖片應標明放大倍數。圖中若有分圖時，分圖號用a、b標識并

17、置于分圖之下。表1 *說明：1、表格一般采取三線制，不加左、右邊線，上、下底為粗實線（1.5磅）。表序與表名置于表上。表序按表1、表2表格允許下頁接寫，表名可省略，表頭應重復寫，并在右上方寫“續(xù)表××”。結論（一級標題 黑體3號，左對齊，段前段后各1行，1.5倍行距）XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX（正文 宋體小4號字，首行縮進2字符，行距20磅）參考文獻（一級標題 黑體3號，頂格，段前段后各1行，1.5倍行距）參考文獻示例：(參考文獻 中文內容用宋體，5號字；外文內容用Times New Roman，5號字，頂格，兩端對齊，行距：固定值20磅) a 專

18、著、會議錄、學位論文、報告1劉國鈞，陳紹業(yè)，王鳳翥.圖書館目錄M.北京：高等教育出版社，1957.2辛希孟.信息技術與信息服務國際研討會論文集：A集C.北京：中國社會科學出版社，1994.3張筑生.微分半動力系統(tǒng)的不變集D.北京：北京大學數學系數學研究所，1983.4馮西橋.核反應堆壓力管道與壓力容器的LBB分析R.北京：清華大學核能技術設計研究院，1997.b 期刊文章5 金顯賀，王昌長，王忠東，等.一種用于在線檢測局部放電的數字濾波技術J.清華大學學報（自然科學版），1993，33（4）：62-67.c 專著中的析出文獻6 鐘文發(fā).非線性規(guī)劃在可燃毒物配置中的應用C.趙煒.運籌學的理論與應

19、用中國運籌學會第五屆大會論文集C.西安：西安電子科技大學出版社，1996：468-471.d 報紙文章7 謝希德.創(chuàng)造學習的新思路N.人民日報，1998-12-25（10）.e 國際、國家標準8 GB/T16159-1996，漢語拼音正詞法基本規(guī)則S.f 專利9 姜錫洲.一種溫熱外敷藥制備方案：中國，88105607.3P.1989-07-26.g 電子文獻10 王明亮.關于中國學術期刊標準化數據庫系統(tǒng)工程的進展EB/OL.http:/ www.C11 萬錦坤.中國大學學報論文文摘（1983-1993）.英文版DB/CD.北京：中國大百科全書出版社，1996. 說明：為了反映文稿的科學依據和畢

20、業(yè)生尊重他人研究成果的嚴肅態(tài)度以及向讀者提出有關信息的出處，正文中應按順序在引用參考文獻處的文字右上角用標明，中序號應與“參考文獻”中序號一致，正文之后則應列出參考文獻，列出的參考文獻只限于畢業(yè)生親自閱讀過的、最主要的、正式出版的文獻。參考文獻一般不少于5篇。附錄（一級標題 黑體3號，左對齊，段前段后各1行，1.5倍行距）XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX（正文 宋體小4號字，首行縮進2字符，行距20磅）說明：附錄是課程設計的補充項目，如寫入正文可能有損于行文的條理性、邏輯性和精煉性。為體現整篇畢業(yè)論文（設計）的完整性，這類材料可以寫入附錄段。比如整個系統(tǒng)的原理圖、源程序清單

21、等。附件三 系統(tǒng)設計說明書范例 防盜門用紅外遙控密碼鎖的研制1 引言隨著社會科技和人們的生活水平的提高，家庭防盜問題變得尤為突出。傳統(tǒng)的機械鎖因其構造簡單，被撬事件屢見不鮮。鍵盤輸入式電子密碼鎖因需要記憶和輸入密碼而使開鎖變得繁瑣。紅外密碼鎖以紅外光作為信息媒體，不需要鎖孔，堅固耐用，可實現一鍵遙控開鎖、上鎖，該類鎖具因其安全性高，性價比高，使用方便、操作簡單等特點，越來越成為家居用戶防盜門鎖具的理想選擇。2 系統(tǒng)基本組成及工作原理2.1 系統(tǒng)基本組成系統(tǒng)以單片機STC89C52作為密碼鎖監(jiān)控裝置控制核心，分為主機（鎖）和從機（鑰匙）兩部分，各部分基本組成框圖如圖1、2所示。鎖控制器部分由單片

22、機、鍵盤模塊、液晶顯示模塊、E2PROM存儲器、紅外收發(fā)模塊、報警及開鎖電路等組成。鑰匙部分由鍵盤模塊、E2PROM存儲器、紅外收發(fā)模塊等組成。鎖和鑰匙組成上下位機，利用單片機的串口和紅外傳輸實現鑰匙信息在主機上的認證注冊、鑰匙密碼修改等功能。鑰匙采用三鍵設計，結構簡單，外形小巧。STC89C52鍵盤模塊繼電器E2PROM紅外收發(fā)模塊液晶顯示蜂鳴器圖1 鎖控制器框圖STC89C52E2PROM紅外收發(fā)模塊狀態(tài)指示燈圖2 鑰匙控制器框圖鍵盤2.2 系統(tǒng)工作原理鑰匙和鎖的初始密碼設為000000。（密碼位數為六位），打開鑰匙的電源開關，紅色電源指示燈亮。使鑰匙的發(fā)射管靠近并盡量對準主控器的接收管，

23、按下“開”鍵，繼電器吸合（代表開鎖）；按下“關”鍵，繼電器斷開（代表上鎖）；按下“修改鍵”按照液晶提示可同時完成鎖控器和鑰匙的密碼修改。按下反鎖鍵可實現反鎖功能。上電后，鎖控制器處于上鎖狀態(tài)，顯示屏顯示鎖的當前狀態(tài)。將鑰匙靠近鎖控制器，按下開鎖（或上鎖）鍵，鑰匙控制器會讀取存儲在鑰匙E2PROM存儲器里的密碼，該密碼以頭碼+密碼+尾碼的格式通過紅外發(fā)射模塊發(fā)出，鎖控制器接收該密碼后存儲在鎖的E2PROM存儲器里，從鎖控制器的E2PROM存儲器里讀取密碼,所讀密碼與接收到的密碼比較，如果密碼一致則執(zhí)行相應開鎖動作或上鎖動作（執(zhí)行何種動作取決于尾碼），如果不一致，則液晶顯示Error，鎖不動作。3

24、 系統(tǒng)硬件設計3.1 鎖控制器電路設計利用單片機的P2口擴展一個4×4的矩陣鍵盤；單片機的P3.0,P3.1分別接紅外接收模塊和紅外發(fā)射模塊；單片機的P0口作液晶數據口線，P1.0-P1.2作液晶的控制口線；P1.7控制繼電器驅動鎖的開啟。電路原理如圖3所示： 圖3 鎖控制器原理圖3.2 鑰匙控制器電路設計鑰匙的E2PROM存儲器和紅外收發(fā)模塊的電路設計與鎖控制器的相應電路設計相同。鑰匙采用開鎖、上鎖、修改密碼三鍵設計，結構簡單，外形小巧。三個獨立按鍵分別接單片機的P3.4-P3.6，三個按鍵的輸出相與后接單片機的外部中斷0，按鍵工作于中斷圖4 鑰匙原理圖方式。鑰匙原理圖設計如圖4所

25、示：4 系統(tǒng)軟件設計4.1主程序設計開始初始化狀態(tài)號設為默認0取得狀態(tài)號n，根據n值，選擇程序分支n=0, 執(zhí)行狀態(tài)0處理程序n=1, 執(zhí)行狀態(tài)1處理程序n=2, 執(zhí)行狀態(tài)2處理程序n=3, 執(zhí)行狀態(tài)3處理程序圖5 主程序流程圖主程序采用分支結構，以狀態(tài)號標識系統(tǒng)所處的狀態(tài)。在上電初始化后即進入狀態(tài)號的輪詢掃描，狀態(tài)號的值決定了分支程序的入口。其中分支程序分別為：常態(tài)上鎖（狀態(tài)號為0），常態(tài)開鎖（狀態(tài)號為1），反鎖狀態(tài)（狀態(tài)號為2），紅外接受狀態(tài)（狀態(tài)號為3），修改密碼狀態(tài)（狀態(tài)號為4）。主程序流程圖5所示：4.2 功能子程序設計4.2.1 紅外發(fā)射模塊 紅外發(fā)射模塊利用單片機的UART的數據發(fā)送口，以串口通信方式將頭碼+密碼+尾碼發(fā)送出去。發(fā)送程序：void SendIr(uchar *p)uchar i;for(i=0;i<8;i+)SBUF=pi;while(!TI);TI=0;Delay(100); /發(fā)送整個Buff4.2.2 紅外接收模塊0023H接收第一字節(jié)至buff 0buff0=頭碼？連續(xù)接收7個字節(jié)并存入buff返回YN圖6 紅外接收子程序框圖紅外接收模塊利用單片機的UART的數據接收口工作于中斷方式。CPU接收第一字節(jié)后檢測是否為頭碼，如果是頭碼則接收并存儲后續(xù)的7個字節(jié)，否則丟棄，其子