課程設(shè)計參考題目ppt

1、1,單片機(jī)課程設(shè)計題目,1,2,為加強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及編程和調(diào)試能力,開設(shè)了單片機(jī)課程設(shè)計。 下面所列的21個課程設(shè)計題目，均已在Proteus下軟件仿真設(shè)計并調(diào)試通過。 題目一人一題，獨立完成。要求先在Proteus軟件仿真完成設(shè)計題目，并用硬件開發(fā)工具設(shè)計實物。各題目采用的編程語言為C51或ASM51。 也可以自選合適的題目，自選題目需要指導(dǎo)老師先同意。,3,目錄----課程設(shè)計題目題目

2、1 智能電子鐘（LCD顯示）題目2 電子時鐘（LCD顯示）題目3 秒表題目4 定時鬧鐘題目5 音樂倒數(shù)計數(shù)器題目6 基于數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字溫度計題目7 基于熱敏電阻的數(shù)字溫度計題目8 十字路口交通燈控制題目9 波形發(fā)生器設(shè)計題目10 電容、電阻參數(shù)單片機(jī)測試系統(tǒng)的設(shè)計,3,題目11 數(shù)字頻率計題目12 8位競賽搶答器的設(shè)計題目13 單詞記憶測試器程序設(shè)計題目14 數(shù)字電壓表設(shè)計題

3、目15 可編程作息時間控制器設(shè)計題目16 節(jié)日彩燈控制器的設(shè)計題目17 雙機(jī)之間的串行通信設(shè)計題目18 電子琴設(shè)計題目19 數(shù)字音樂盒的設(shè)計題目20 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)題目21 單片機(jī)控制直流電動機(jī),4,5,題目1 智能電子鐘（LCD顯示）1. 設(shè)計要求 以51單片機(jī)為核心，制作一個LCD顯示的智能電子鐘： (1) 計時：秒、分、時、天、周、月、年。 (2) 閏年自動判別。 (3) 五路定

4、時輸出，可任意關(guān)斷（最大可到16路）。 (4) 時間、月、日交替顯示。 (5) 自定任意時刻自動開/關(guān)屏。 (6) 計時精度：誤差≤1秒/月（具有微調(diào)設(shè)置）。,5,6,(7) 鍵盤采用動態(tài)掃描方式查詢。所有的查詢、設(shè)置功能均由功能鍵K1、K2完成。2. 工作原理本設(shè)計采用市場上流行的時鐘芯片DS1302進(jìn)行制作。DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時鐘芯片，內(nèi)含一個實時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，可以通過串行

5、接口與計算機(jī)進(jìn)行通信，使得管腳數(shù)量減少。實時時鐘/日歷電路能夠計算2100年之前的秒、分、時、日、星期、月、年的，具有閏年調(diào)整的能力。DS1302時鐘芯片的主要功能特性：,6,7,(1) 能計算2100年之前的年、月、日、星期、時、分、秒的信息；每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整；時鐘可設(shè)置為24或12小時格式。(2) 31B的8位暫存數(shù)據(jù)存儲RAM。(3) 串行I/O口方式使得引腳數(shù)量最少。(4) DS1302與單片機(jī)之間能簡單

6、地采用同步串行的方式進(jìn)行 通信，僅需3根線。(5) 寬范圍工作電壓2.0-5.5V。(6) 工作電流為2.0A時，小于300nA。(7) 功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于1mW。,7,3. 電路設(shè)計（Proteus軟件仿真通過）,8,8,4. Proteus仿真打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Program File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-1.hex”；在“Clock Frequency”欄

7、中輸入晶振頻率為11.0592MHz。仿真如下頁圖所示，其中，浮動窗口中顯示的為DS1302當(dāng)前時鐘狀態(tài):,9,圖 智能電子鐘仿真效果,10,題目2 電子時鐘（LCD顯示）1. 設(shè)計要求以51單片機(jī)為核心的時鐘，在LCD顯示器上顯示當(dāng)前的時間：使用字符型LCD顯示器顯示當(dāng)前時間。顯示格式為“時時：分分：秒秒”。用4個功能鍵操作來設(shè)置當(dāng)前時間。功能鍵K1～K4功能如下。K1—進(jìn)入設(shè)置現(xiàn)在的時間。K2—設(shè)置小時。,1

8、1,11,K3—設(shè)置分鐘。K4—確認(rèn)完成設(shè)置。程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃動，表示程序開始執(zhí)行，LCD顯示“00：00：00”，然后開始計時。2. 實驗原理題目難點在于鍵盤的指令輸入，由于每個按鍵都具有相應(yīng)的一種或多種功能，程序中需要大量使用do{}while或while{}循環(huán)結(jié)構(gòu)，以檢測是否有按鍵按下。按鍵檢測函數(shù)的詳解如下（略）,12,12,3. 參考電路（Proteus軟件仿真通過）,13,13,4. Proteus仿真

9、加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Program File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-2.hex”；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。啟動仿真，按下按鍵1后，可發(fā)現(xiàn)LED停止閃爍，即時鐘停止走時，時鐘停在當(dāng)前時刻，按下按鍵2和按鍵3后，可改變時間，按下按鍵4后，時鐘復(fù)位到修改后的時間，時鐘重新開始運轉(zhuǎn)，如下頁圖所示。,14,15,題目3 秒表1. 設(shè)計要求

10、用51設(shè)計一個2位的LED數(shù)碼顯示作為“秒表”：顯示時間為00—99秒，每秒自動加1，另設(shè)計一個“開始”鍵和一個“復(fù)位”鍵。2. 實驗原理題目難點在于通過對鍵盤的掃描對時鐘的走時/停止進(jìn)行控制，項目采用定時器T0作為計時器，每10ms發(fā)生一次中斷，每100次中斷加1s。在此期間，如“開始”按鍵按下，程序方將TR0置為1，從而開啟中斷，時鐘開始走時；如“,16,16,復(fù)位”按鍵按下，程序?qū)R0置為0，同時將存儲時間的變量清零，從而

11、中斷停止，并實現(xiàn)復(fù)位。本題目采用專用數(shù)碼管顯示控制芯片MAX7219。MAX7219是美國MAXIM公司生產(chǎn)的串行輸入/輸出共陰極顯示驅(qū)動器，該芯片最多可驅(qū)動8位7段數(shù)字LED顯示器或個LED和條形圖顯示器。其引腳圖及引腳功能參見有關(guān)參考資料。,17,17,MAX7219的典型應(yīng)用參考電路,18,18,3. 電路設(shè)計（Proteus軟件仿真通過）,19,4. Proteus仿真加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Prog

12、ram File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-2.hex”；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。啟動仿真，按下按鍵1后，可發(fā)現(xiàn)led停止閃爍，即時鐘停止走時，時鐘停在當(dāng)前時刻，按下按鍵2和按鍵3后，可改變時間，按下按鍵4后，時鐘復(fù)位到修改后的時間，時鐘重新開始運轉(zhuǎn)，如下頁圖所示。,20,21,題目4 定時鬧鐘1. 設(shè)計要求使用51單片機(jī)結(jié)合字符型LCD顯示器設(shè)計一個簡易的定

13、時鬧鐘LCD時鐘，若LCD選擇有背光顯示的模塊，在夜晚或黑暗的場合中也可使用。定時鬧鐘的基本功能如下：顯示格式為“時時：分分”。由LED閃動來做秒計數(shù)表示。一旦時間到則發(fā)出聲響，同時繼電器啟動，可以擴(kuò)充控制家電開啟和關(guān)閉。,22,22,程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃動，表示程序開始執(zhí)行，LCD顯示“00：00”，按下操作鍵K1～K4動作如下： (1) K1—設(shè)置現(xiàn)在的時間。 (2) K2—顯示鬧鐘設(shè)置的時間。 (3)

14、K3—設(shè)置鬧鈴的時間。 (4) K4—鬧鈴ON/OFF的狀態(tài)設(shè)置，設(shè)置為ON時連續(xù)三次發(fā)出“嘩”的一聲，設(shè)置為OFF發(fā)出“嘩”的一聲。設(shè)置當(dāng)前時間或鬧鈴時間如下。 (1) K1—時調(diào)整。 (2) K2—分調(diào)整。,23,23,(3) K3—設(shè)置完成。(4) K4—鬧鈴時間到時，發(fā)出一陣聲響，按下本鍵可以停止聲響。本項目的難點在于4個按鍵每個都具有兩個功能，以最終實現(xiàn)菜單化的輸入功能。采用通過逐層嵌套的循環(huán)掃描，實現(xiàn)嵌

15、套式的鍵盤輸入。以對小時的設(shè)置的流程為例，其流程如下頁圖。,24,24,25,26,2. 參考電路（Proteus軟件仿真通過）,26,3. Proteus仿真加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Program File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-3.hex”；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。啟動仿真，下頁圖示為按下“開始”按鍵后的情況，在按下前，數(shù)碼管無顯示。期間如果

16、按下“復(fù)位”按鍵，則LED顯示歸零，走時停止。,27,28,題目5 音樂倒數(shù)計數(shù)器1. 設(shè)計要求利用51單片機(jī)結(jié)合字符型LCD顯示器設(shè)計一個簡易的倒數(shù)計數(shù)器，可用來煮方便面、煮開水或小睡片刻等。做一小段時間倒計數(shù)，當(dāng)?shù)褂嫈?shù)為0時，則發(fā)出一段音樂聲響，通知倒計數(shù)終了，該做應(yīng)當(dāng)做的事。定時鬧鐘的基本功能如下。字符型LCD（16 ? 2）顯示器。顯示格式為“TIME 分分:秒秒”。,29,29,30,用4個按鍵

17、操作來設(shè)置當(dāng)前想要倒計數(shù)的時間。一旦按下鍵則開始倒計數(shù)，當(dāng)計數(shù)為0時，發(fā)出一陣音樂聲。程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃動，表示程序開始執(zhí)行，按下操作鍵K1～K4動作如下。 K1—可調(diào)整倒計數(shù)的時間1～60分鐘。 K2—設(shè)置倒計數(shù)的時間為5分鐘，顯示“0500”。 K3—設(shè)置倒計數(shù)的時間為10分鐘，顯示“1000”。 K4—設(shè)置倒計數(shù)的時間為20分鐘，顯示“2000”。復(fù)位后LCD的畫面應(yīng)能顯示倒計時的分鐘和秒數(shù)，此時按K

18、1鍵，,30,31,則在LCD上顯示出設(shè)置畫面。此時，若： a. 按操作鍵K2—增加倒計數(shù)的時間1分鐘。 b. 按操作鍵K3—減少倒計數(shù)的時間1分鐘。 c. 按操作鍵K4—設(shè)置完成。 鍵盤實現(xiàn)菜單功能的方法，已在題目4詳細(xì)說明，不再贅述。本題目最大難點是實現(xiàn)音樂的播放。作者利用定時計數(shù)器，通過載入不同的計數(shù)初值，產(chǎn)生頻率不同的方波，輸入到蜂鳴器（SOUNER）中，使其發(fā)出頻率不同的聲音。本設(shè)計中單片機(jī)晶

19、振為1.0592MHz，通過計算各音階頻率，可得1、2、3、4、5、6、7共7個音應(yīng)賦給定時器的初值為64580、64684、64777、64820、64898、64968、65030。,31,在此基礎(chǔ)上，可將樂曲的簡譜轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可以“識別”的“數(shù)組譜”，進(jìn)一步加入對音長、休止符等的控制量后，可以實現(xiàn)音樂的播放。3.電路設(shè)計（Proteus仿真通過）本題目制作的帶有LCD顯示的音樂倒數(shù)計數(shù)器電路原理圖，如下頁圖所示。,32,32,

20、33,4. Proteus仿真 加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Program File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-5.hex”；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。啟動仿真如下頁圖所示，當(dāng)鬧鐘到達(dá)時，可以聽見蜂鳴器演奏的樂曲。再次提示，本題目必須選用蜂鳴器SOUNDER，否則不能發(fā)出聲音。,34,35,35,題目6 基于數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字溫度計1.

21、設(shè)計要求利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20與單片機(jī)結(jié)合來測量溫度。利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20測量溫度信號，計算后在LED數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的溫度值。其溫度測量范圍為?55℃～125℃，精確到0.5℃。數(shù)字溫度計所測量的溫度采用數(shù)字顯示，控制器使用單片機(jī)51，測溫傳感器使用DS18B20，用3位共陽極LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)溫度顯示。,36,2. 實驗原理從溫度傳感器DS18B20可以很容易直接讀取被測溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換即滿足

22、設(shè)計要求。DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字讀數(shù)方式。DS18B20的性能如下。獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進(jìn)行通信。多個DS18B20可以并聯(lián)在串行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能。無須外部器件。,37,37,38,可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0～5.5V。零

23、待機(jī)功耗。溫度以9或12位的數(shù)字讀數(shù)方式。用戶可定義報警設(shè)置。報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件。負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 采用3引腳PR-35封裝或8引腳SOIC封裝。,38,3.電路設(shè)計（Proteus仿真通過）本項目制作的數(shù)字溫度計電路原理圖，如下所示：,39,39,4. Proteus仿真 加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“P

24、rogram File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-6.hex”；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。 啟動仿真如下頁圖所示，其中，DS18B20窗口顯示的為當(dāng)前環(huán)境溫度，若調(diào)整DS18B20旁邊的箭頭，可改變環(huán)境溫度，可以看到LED顯示屏上的溫度值發(fā)生相應(yīng)的變化。,40,41,題目7 基于熱敏電阻的數(shù)字溫度計1. 設(shè)計要求使用熱敏電阻類的溫度傳感器件利用其感溫效應(yīng)，

25、將隨被測溫度變化的電壓或電流用單片機(jī)采集下來，將被測溫度在顯示器上顯示出來：測量溫度范圍?50℃～110℃。精度誤差小于0.5℃。LED數(shù)碼直讀顯示。,42,42,2 . 實驗原理本題目使用鉑熱電阻PT100，其阻值會隨著溫度的變化而改變。PT后的100即表示它在0℃時阻值為100歐姆，在100℃時它的阻值約為138.5歐姆。廠家提供有PT100在各溫度下電阻值值的分度表，在此可以近似取電阻變化率為 0.385Ω/℃。向PT10

26、0輸入穩(wěn)恒電流，再通過A/D轉(zhuǎn)換后測PT100兩端電壓，即得到PT100的電阻值，進(jìn)而算出當(dāng)前的溫度值。采用2.55mA的電流源對PT100進(jìn)行供電，然后用運算放大器LM324搭建的同相放大電路將其電壓信號放大10倍后輸入到AD0804中。利用電阻變化率0.385Ω/℃的特性，計算出當(dāng)前溫度值。,43,43,44,3.電路設(shè)計（Proteus仿真通過）,44,4. Proteus仿真首先加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在

27、“Program File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-7.hex”；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。啟動仿真如圖所示，其中，PT100旁邊的數(shù)字窗口顯示的為測定的環(huán)境溫度，通過調(diào)整上下溫度，可以實現(xiàn)對環(huán)境溫度的改變。值得注意的是，由于本項目使用的核心測溫器件PT100對溫度存在一定的響應(yīng)時間，故啟動程序后一段時間測定的溫度才能穩(wěn)定下來。,45,本題目測溫誤差主要由以下幾點引發(fā)：AD

28、C0804為8位ADC芯片，精度有限；程序假定PT100為完全線性的器件，而即使是廠家推薦的線性值也會存在一定誤差；運放電路并非絕對線性。如使用12位ADC芯片，采用“四線制”的PT100接法，采用查表法測定溫度值，將極大提高溫度的測量精度。,46,47,48,題目8 十字路口交通燈控制1. 設(shè)計要求設(shè)計一個十字路口交通燈控制器。用單片機(jī)控制LED燈模擬指示。模擬東西方向的十字路口交通信號控制情況。東西向通行時間為80s，南北向通

29、行時間為60s，緩沖時間為3s。2. 實驗原理本項目為典型的LED顯示和中斷定時電路。利用定時器T0產(chǎn)生每10ms一次的中斷，每100次中斷為1s。對兩個方向分別顯示紅、綠、黃燈，已經(jīng)相應(yīng)的剩余時間即可。值得注意的,48,是，需要意識到，A方向紅燈時間=B方向綠燈時間+黃燈緩沖時間這一常識。本項目使用的MAX7219芯片使用方法請參考題目3。3.電路設(shè)計（Proteus仿真通過）本項目制作的十字路口交通燈控制電路原理圖，如下頁

30、圖：,49,50,50,51,4.Proteus仿真,51,題目9 波形發(fā)生器設(shè)計1. 設(shè)計要求 設(shè)計一個能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、梯形波、鋸齒波的波形發(fā)生器。2. 實驗原理 產(chǎn)生指定波形可以通過DAC來實現(xiàn)，不同波形產(chǎn)生實質(zhì)上是對輸出的二進(jìn)制數(shù)字量進(jìn)行相應(yīng)改變來實現(xiàn)的。本題目中，方波信號是利用定時器中斷產(chǎn)生的，每次中斷時，將輸出的信號按位反即可；三角波信號是將輸出的二進(jìn)制數(shù)字信號依次加1，達(dá)到0xff時依次減1

31、，并實時將數(shù)字信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換得到；鋸齒波信號是將輸出的二進(jìn)制數(shù)字信號依次,52,52,加1，達(dá)到0xff時置為0x00，并實時將數(shù)字信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換得到的； 梯形波是將輸出的二進(jìn)制數(shù)字信號依次加1，達(dá)到0xff時保持一段時間，然后依次減1直至0x00，并實時將數(shù)字信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換得到的； 正弦波是利用MATLAB將正弦曲線均勻取樣后，得到等間隔時刻的y方向上的二進(jìn)制數(shù)值，然后依次輸出后經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換得到。3.電路設(shè)計（Pr

32、oteus仿真通過） 本波形發(fā)生器的設(shè)計電路原理圖，如下頁圖所示：,53,54,54,55,題目10 電容、電阻參數(shù)單片機(jī)測試系統(tǒng)的設(shè)計1. 設(shè)計要求 設(shè)計一個能測量電容、電阻參數(shù)的測試系統(tǒng)。2 實驗原理 對電阻的測量，可將待測電阻與一標(biāo)準(zhǔn)電阻串聯(lián)后接在+5V的電源上，根據(jù)串聯(lián)分壓原理，利用ADC測定電阻兩端電壓后，即可得到其阻值。對電容的測量，可將其與已知阻值的電阻RA和RB組成基于NE555的多諧振蕩器如下頁

33、圖。其產(chǎn)生的方波信號頻率為 ：,、,55,56,故通過測定方波信號的頻率可以比較精確的測定C的值。測定方波信號頻率的方法，請見題目11。3. 電路設(shè)計（ Proteus仿真通過）本題目的電容、電阻參數(shù)單片機(jī)測試系統(tǒng)的設(shè)計電路原理圖，見下頁。,57,57,58,58,59,4. Proteus仿真 測量電阻仿真如下圖所示，但由于Proteus中555芯片模型存在問題，無法實現(xiàn)對電容測量的仿真，且仿真時必須刪去555的電路模塊。

34、,59,題目11 數(shù)字頻率計1. 設(shè)計要求設(shè)計一個以單片機(jī)為核心的頻率測量裝置。使用51單片機(jī)的定時器/計數(shù)器的定時和計數(shù)功能，外部擴(kuò)展6位LED數(shù)碼管，要求累計每秒進(jìn)入單片機(jī)的外部脈沖個數(shù)，用LED數(shù)碼管顯示出來。(1)被測頻率fx＜110Hz，采用測周法，顯示頻率×××. ×××；fx＞110Hz，采用測頻法，顯示頻率××××

35、××。(2)利用鍵盤分段測量和自動分段測量。,60,(3)完成單脈沖測量，輸入脈沖寬度范圍是100?s～0.1s。 (4)顯示脈沖寬度要求如下。 Tx＜1000?s，顯示脈沖寬度×××。 Tx＞1000?s，顯示脈沖寬度××××。2. 實驗原理 測量頻率有測頻法和測周法兩種。 (1)測頻法，利用外部電平變化引發(fā)

36、的外部中斷，測算1s內(nèi)的波數(shù)，從而實現(xiàn)對頻率的測定； (2)測周法，通過測算某兩次電平變化引發(fā)的中斷之間的時間，實現(xiàn)對頻率的測定。簡而言之，測頻法是直接根據(jù)定義測定頻率，測周法是通過測定周期間接測定頻率。,61,61,理論上，測頻法適用于較高頻率的測量，測周法適用于較低頻 率的測量。 經(jīng)過調(diào)校，在測量低頻信號時，本項目中測頻法精度已高于測 周法，故舍棄測周法，全量程采用測頻法。3. 電路設(shè)計（ Proteus仿真通過）

37、 以單片機(jī)為核心的頻率計電路原理圖，如下頁圖所示：,62,62,63,64,4. Proteus仿真 加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Program File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-16.hex”；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。 啟動仿真如后兩頁圖（a)和圖（b)所示:,64,65,圖（a) 仿真1,65,66,,圖（b) 仿真2,66,題目1

38、2 8位競賽搶答器的設(shè)計1.設(shè)計要求 以單片機(jī)為核心，設(shè)計一個8位競賽搶答器：同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0～S7表示。 設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，開關(guān)由主持人控制。搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如30秒）。,67,當(dāng)主持人啟動“開始”鍵后，定時器進(jìn)

39、行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間為0.5s左右。 參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。 2. 實驗原理 通過鍵盤改變搶答的時間，原理與鬧鐘時間的設(shè)定相同，將定時時間的變量置為全局變量后，通過鍵盤掃描程序使每按下一次按鍵，時間加1

40、（超過30時置0）。同時單片機(jī),68,68,不斷進(jìn)行按鍵掃描，當(dāng)參賽選手的按鍵按下時，用于產(chǎn)生時鐘信號的定時計數(shù)器停止計數(shù)，同時將選手編號（按鍵號）和搶答時間分別顯示在LED上。 3. 電路設(shè)計（Proteus仿真通過） 8位競賽搶答器的設(shè)計電路原理圖，如下頁圖所示：,69,70,4. Proteus仿真 加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Program File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil

41、-19.hex”；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。仿真：單擊按鈕，啟動仿真，結(jié)果如下頁圖所示:,71,72,題目13 單詞記憶測試器程序設(shè)計1. 設(shè)計要求 設(shè)計一個以單片機(jī)為核心的單詞記憶測試器： ?實現(xiàn)單詞的錄入（為使程序具有可演示性，單詞不少于10個）。 ?單詞用按鍵控制依次在屏幕上顯示，按鍵選擇認(rèn)識還是不認(rèn)識，也可以直接進(jìn)入下一個或者上一個。 ?單詞背完后給出正

42、確率。2. 實驗原理 本題目實質(zhì)上是一個具有一定復(fù)雜程度鍵盤掃描程序，可,73,將單詞存儲在一個二維數(shù)組中，按“確定”鍵開始程序后，次顯示0行的數(shù)組，即第一個單詞。之后按下“向上”按鍵，顯示上一行數(shù)組，即上一個單詞； 按下“向下”按鍵，顯示下一行數(shù)組，即下一個單詞。當(dāng)顯示的行數(shù)超過9時，程序結(jié)束，并通過按“確認(rèn)”的次數(shù)，計算出正確率。 3.電路設(shè)計（Proteus仿真通過） 本項目制作的單詞記憶測試器程序設(shè)計電路

43、如下頁圖所示。,74,75,4. Proteus仿真 加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Program File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-18.hex”；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。 啟動仿真如下頁圖 (a)-(c)所示:,76,圖（a） 單詞記憶測試器程序設(shè)計啟動界面仿真效果圖,圖（b） 單詞記憶測試器程序設(shè)計測試界面仿真效果圖,圖（c） 單

44、詞記憶測試器程序設(shè)計正確率顯示界面仿真效果,77,題目14 數(shù)字電壓表設(shè)計1. 設(shè)計要求 以單片機(jī)為核心，設(shè)計一個數(shù)字電壓表。采用中斷方式，對2路0～5V的模擬電壓進(jìn)行循環(huán)采集，采集的數(shù)據(jù)送LED顯示，并存入內(nèi)存。超過界限時指示燈閃爍。2. 實驗原理 本題目本質(zhì)上是以單片機(jī)為控制器，ADC0809為ADC器件的AD轉(zhuǎn)換電路，設(shè)計要求的電壓顯示，是對ADC采集所得信號的進(jìn)一步處理。 為得到可讀的電壓值，需根據(jù)ADC

45、的原理，對采集所得的,78,信號進(jìn)行計算，并顯示在LED上。本項目中ADC0809的參考電壓為+5V，根據(jù)定義，采集所得的二進(jìn)制信號addata所指代的電壓值為: 而若將其顯示到小數(shù)點后兩位，不考慮小數(shù)點的存在（將其乘以100），其計算的數(shù)值為：。將小數(shù)點顯示在第二位數(shù)碼管上，即為實際的電壓。,,,,79,本示例程序?qū)?.25 V和2.5 V作為兩路輸入的報警值，反映在二進(jìn)制數(shù)字上，分別為0x40和0x80。當(dāng)AD結(jié)果超過

46、這一數(shù)值時，將會出現(xiàn)二極管閃爍和蜂鳴器發(fā)聲。3. 電路設(shè)計（Proteus仿真通過）本單片機(jī)數(shù)字電壓表電路原理圖，如下頁圖所示：,80,81,4. Proteus仿真 加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Program File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“xxxxx.hex"；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。ADC0809的時鐘信號設(shè)置為640kHz。 啟動

47、仿真，如下頁圖所示，當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器時，可觀察到顯示的電壓發(fā)生變化，且兩路輸入電壓的測算值交替顯示.。當(dāng)任一路電壓輸入超過預(yù)設(shè)值時，LED顯示器閃爍，蜂鳴器發(fā)聲。由于8位AD芯片精度有限，其誤差大約在幾十mV左右。,82,83,題目15 可編程作息時間控制器設(shè)計1. 設(shè)計要求 設(shè)計一個以單片機(jī)為核心的可編程作息時間控制器：按照給定的時間模擬控制，實現(xiàn)廣播、上下課打鈴、燈光控制（屏幕顯示）,同時具備日期和時鐘顯示。2. 實

48、驗原理 本題目原理與題目4相同，程序是在題目4的基礎(chǔ)上將定時鬧鐘改造為4路可調(diào)鬧鐘，從而實現(xiàn)打鈴等功能。當(dāng)四路鬧鐘中的任一路到時，均會點亮燈、打鈴。如有需求，可對,84,程序進(jìn)行調(diào)整，增加鬧鐘的路數(shù)，及到時后的處理方式。 題目中4個按鍵的功能分別為：設(shè)置限制的時間/時的調(diào)整、顯示鬧鐘設(shè)置的時間/分的調(diào)整、設(shè)置鬧鐘的時間/設(shè)置完成、鬧鐘更換。3. 電路設(shè)計（Proteus仿真通過） 本可編程作息時間控制器程序設(shè)計電路原

49、理圖，如下頁圖所示：,85,86,4. Proteus仿真 加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Program File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-17.hex”；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。 啟動仿真如下頁圖所示，當(dāng)四路鬧鐘中的任一路到時，均會點亮燈、打鈴。,87,88,題目16 節(jié)日彩燈控制器的設(shè)計1. 設(shè)計要求以單片機(jī)為核心，設(shè)計一個節(jié)

50、日彩燈控制器： P1.2—開始，按此鍵則燈開始流動（由上而下）。 P1.3—停止，按此鍵則停止流動，所有燈為暗。 P1.4—上，按此鍵則燈由上向下流動。 P1.5—下，按此鍵則燈由下向上流動。2. 實驗原理 本題目本質(zhì)上是由按鍵控制功能的流水燈，LED工作的方式通過鍵盤的掃描實現(xiàn)。其中的LED采取共陽極接法，通過,89,依次向連接LED的Ｉ/Ｏ口送出低電平，可實現(xiàn)題目要求的功能。3. 電路設(shè)計（Proteus仿真

51、通過） 本節(jié)日彩燈控制器電路原理圖，如下頁圖所示，各按鍵功能與實驗設(shè)計要求相同：,90,91,4. Proteus仿真加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Program File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-1.hex”；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。啟動仿真如下頁圖所示:,92,93,題目17 雙機(jī)之間的串行通信設(shè)計1. 設(shè)計要求 兩片單片機(jī)利用串行口

52、進(jìn)行串行通信：串行通信的波特率可從鍵盤進(jìn)行設(shè)定，可選的波特率為1200、2400、4800和9600bit/s。串行口工作方式為方式1的全雙工串行通信。2. 實驗原理 兩個單片機(jī)之間進(jìn)行通訊波特率的設(shè)定，最終歸結(jié)到對定時計數(shù)器T1計數(shù)初值TH1、TL1進(jìn)行設(shè)定。故本題目本質(zhì)上是通過鍵盤掃描得到設(shè)定的波特率，從而載入相應(yīng)的T1計數(shù)初值TH1、TL1實現(xiàn)的。示例程序中將0xaa從主機(jī)傳輸?shù)綇臋C(jī)，,94,并顯示在從機(jī)的數(shù)碼管上實現(xiàn)串口

53、通訊的驗證。 如串口通訊線路過長，可考慮采用MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，以延長傳輸距離。值得注意的是，為了減少計算載入初值時的誤差，本項目最好采取11.0592MHz的晶振。3. 電路設(shè)計（Proteus仿真通過） 兩個單片機(jī)之間的串行通信接口設(shè)計電路原理圖，如下頁圖所示：,95,96,4. Proteus仿真加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Program File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“mas

54、ter.hex”或"slave.hex"；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。啟動仿真如下頁圖所示，當(dāng)二極管間隔點亮?xí)r，表明通訊成功:,97,98,題目18 電子琴設(shè)計1. 設(shè)計要求 設(shè)計一個電子琴。利用所給鍵盤的1，2，3，4，5，6，7，8八個鍵，能夠發(fā)出8個不同的音調(diào)，并且要求按下按鍵發(fā)聲，松開延時一段時間停止，中間再按別的鍵則發(fā)另一音調(diào)的聲音。2. 實驗原

55、理 當(dāng)系統(tǒng)掃描到鍵盤上有鍵被按下，則快速檢測出是哪一個鍵被按下，然后單片機(jī)的定時器被啟動，發(fā)出一定頻率的脈沖，該頻率的脈沖輸入到蜂鳴器后，就會發(fā)出相應(yīng)的音調(diào)。,99,如果在前一個按下的鍵發(fā)聲的同時有另一個鍵被按下，則啟用中斷系統(tǒng)，前面鍵的發(fā)音停止，轉(zhuǎn)到后按的鍵的發(fā)音程序，發(fā)出后按的鍵的音調(diào)。關(guān)于發(fā)聲原理，參見題目5。3. 電路設(shè)計（Proteus仿真通過） 本電子琴設(shè)計電路原理圖，如下頁圖所示：,100,101,4. Pr

56、oteus仿真 加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Program File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-23.hex”；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。 啟動仿真如下頁圖所示，依次按下各按鍵可聽見不同的音階:,102,103,題目19 數(shù)字音樂盒的設(shè)計1. 設(shè)計要求 以單片機(jī)為核心，設(shè)計一個數(shù)字音樂盒： 利用I/O口產(chǎn)生一定頻率的方波

57、，驅(qū)動蜂鳴器，發(fā)出不同的音調(diào)，從而演奏樂曲（最少3首樂曲，每首不少于30s）。采用LCD顯示信息。 a. 開機(jī)時有英文歡迎提示字符，播放時顯示歌曲序號（或名稱）。 b. 可通過功能鍵選擇樂曲、暫停、播放。,104,2. 電路設(shè)計（Proteus仿真通過） 本數(shù)字音樂盒的電路設(shè)計原理圖，如下圖所示。,105,3. Proteus仿真 加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Program File

58、”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-24.hex”；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。 啟動仿真如下頁圖所示，其中，液晶顯示器顯示的為當(dāng)前樂曲等信息，同時可聽見音樂的播放聲,106,數(shù)字音樂盒的設(shè)計仿真液晶顯示效果圖,107,題目20 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)1. 設(shè)計要求 采用單片機(jī)控制一個三相單三拍的步進(jìn)電機(jī)工作。步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向由正反轉(zhuǎn)控制信號控制。步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)由鍵

59、盤輸入，可輸入的步數(shù)分別為3、6、9、12、15、18、21、24和27步，且鍵盤具有鍵盤鎖功能，當(dāng)鍵盤上鎖時，步進(jìn)電機(jī)不接受輸入步數(shù)，也不會運轉(zhuǎn)。只有當(dāng)鍵盤鎖打開并輸入步數(shù)時，步進(jìn)電機(jī)才開始工作。 電機(jī)運轉(zhuǎn)的時候有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)指示燈指示。 電機(jī)在運轉(zhuǎn)過程中，如果過熱，則電機(jī)停止運轉(zhuǎn)，同時,108,紅色指示燈亮，同時警報響。本題目的關(guān)鍵之處是：如何生成控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖序列。2. 實驗原理 步進(jìn)電機(jī)的不同驅(qū)動方式，都

60、是在工作時，脈沖信號按一定順序輪流加到三相繞組上，從而實現(xiàn)不同的工作狀態(tài)。由于通電順序不同，其運行方式有三相單三相拍、三相雙三拍和三相單、雙六拍三種（注意：上面“三相單三拍”中的“三相”指定子有三相繞組；“拍”是指定子繞組改變一次通電方式；“三拍”表示通電三次完成一個循環(huán)?！叭嚯p三拍”中的“雙”是指同時有兩相繞組通電）。,109,（1）三相單三拍運行方式：下頁圖所示為反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)工作原理圖，若通過脈沖分配器輸出的第一個脈沖使A相繞

61、組通電，B,C相繞組不通電，在A相繞組通電后產(chǎn)生的磁場將使轉(zhuǎn)子 上產(chǎn)生反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子的1、3齒將與定子磁極對齊，如果圖（a）所示。第二個脈沖到來，使B相繞組通電，而A、C相繞組不通電；B相繞組產(chǎn)生的磁場將 使轉(zhuǎn)子的2、4齒與B相磁極對齊，如圖（b）所示，與圖（a）相比，轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)動了一個角度。第三個脈沖到來后，是C相繞組通電，而 A、B相不通電，這時轉(zhuǎn)子的1、3齒會與C組對齊，轉(zhuǎn)子的位置如圖（c)所示，與圖（b)比較，又逆時針轉(zhuǎn)過

62、了一個角度。,110,圖 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理圖,111,當(dāng)脈沖不斷到來時，通過分配器使定子的繞組按著A相--B相--C相--A相……的規(guī)律不斷地接通與斷開，這時步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子就連續(xù)不停地一步步的逆時 針方向轉(zhuǎn)動。如果改變步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，只要將定子各繞組通電的順序改為A相--C相--B相--A相，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向即改為順時針方向。 單三拍分配方式時，步進(jìn)電動機(jī)由A相通電轉(zhuǎn)換到B相同點，步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個角度，稱為一

63、步。這時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度是30度。步進(jìn)電動機(jī)每一步轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角。,112,（2）三相雙三拍運行方式三相雙三拍運行方式：每次都有兩個繞組通電，通電方式是AB--BC--CA--AB……，如果通電順序改為AB--CA--BC--AB……則步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。雙三拍分配方式時，步進(jìn)電動機(jī)的步距角也是30度 （3）三相單，雙六拍運行方式：三相六拍分配方式就是每個周期內(nèi)有六個通電狀態(tài)。這六中通電狀態(tài)的順序可以使A--AB--B--BC--C

64、--CA--A……或者A-- CA--C--BC--B--AB--A……六拍通電方式中，有一個時刻兩個繞組同時通電，這是轉(zhuǎn)子齒的位置將位于通電的兩相的中間位置。在三相六拍分配 方式下，轉(zhuǎn)子每一步轉(zhuǎn)過的角度只是三相三拍方式下的一半，步距角是15度。,113,單三拍運行的突出問題是每次只有一相繞組通電，在轉(zhuǎn)換過程中，一相繞組斷電，另一相繞組通電，容易發(fā)生失步；另外單靠一相繞組通電吸引轉(zhuǎn)子，穩(wěn)定性不好，容易在平衡位置附近震蕩，故用的較少。

65、 雙三拍運行的特點是每次都有兩相繞組通電，且在轉(zhuǎn)換過程中始終有一相繞組保持通電狀態(tài)，因此工作穩(wěn)定，且步距角與單三拍相同。 六拍運行方式轉(zhuǎn)換時始終有一相繞組通電，且步距角較小，故工作穩(wěn)定性好，但電源較復(fù)雜，實際應(yīng)用較多。3. 電路設(shè)計（Proteus仿真通過） 本單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)電路原理圖，如下頁圖所示：,114,115,4. Proteus仿真 加載目標(biāo)代碼文件 打開元器件單片機(jī)屬性窗口，在“Progra

66、m File”欄中添加上面編譯好的目標(biāo)代碼文件“keil-1.hex”；在“Clock Frequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。 啟動仿真，各按鍵功能如下頁圖所注，根據(jù)題目要求，只有當(dāng)開關(guān)合上時，步進(jìn)電機(jī)才工作。,116,117,題目21 單片機(jī)控制直流電動機(jī)1. 設(shè)計要求 采用單片機(jī)設(shè)計一個控制直流電機(jī)并測量轉(zhuǎn)速的裝置。單片機(jī)擴(kuò)展有A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809和D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832。 （1）

67、通過改變A/D輸入端可變電阻來改變A/D的輸入電壓，D/A輸入檢測量大小，進(jìn)而改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 （2）手動控制。在鍵盤上設(shè)置兩個按鍵—直流電動機(jī)加速鍵和直流電機(jī)減速鍵。在手動狀態(tài)下，每按一次鍵，電機(jī)的轉(zhuǎn)速按照約定的速率改變。 （3）鍵盤列掃描（4 ? 6）。,118,2. 實驗原理 本題目難點是對直流電機(jī)的控制。與步進(jìn)電機(jī)類似，直流電機(jī)也可精確地控制旋轉(zhuǎn)速度或轉(zhuǎn)矩。 直流電機(jī)是通過兩個

68、磁場的互作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。其結(jié)構(gòu)如下頁圖所示，固定部分（定子）上，裝設(shè)了一對直流勵磁的靜止的主磁極N和S，在旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）上裝設(shè)電樞鐵心。定子與轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。在電樞鐵心上放置了由A和X 兩根導(dǎo)體連成的電樞線圈，線圈的首端和末端分別連到兩個圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。,119,圖 有刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖,120,換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。在換向片上

69、放置著一對固定不動的電刷B1和B2，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。 定子通過永磁體或受激勵電磁鐵產(chǎn)生一個固定磁場，由于轉(zhuǎn)子由一系列電磁體構(gòu)成，當(dāng)電流通過其中一個繞組時會產(chǎn)生一個磁場。對有刷直流電機(jī)而言，轉(zhuǎn)子上的換向器和定子的電刷在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時為每個繞組供給電能。通電轉(zhuǎn)子繞組與定子磁體有相反極性，因而相互吸引，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動至與定子磁場對準(zhǔn)的位置。當(dāng)轉(zhuǎn)子到達(dá)對準(zhǔn)位置時，電刷通過換向器為下一組繞組供電，從而使轉(zhuǎn)子維持