1、2016年單片機系統綜合設計說明2016年7月16日開始至7月22日上午結束。每天早上8：30開始至晚上9點，每個班級的學生在指定的實驗室進行課程設計，期間學生需要上網或購買器件等，在征得指導教師同意后，可以到圖書館或機房等其他地方查閱資料，或到三站電腦市場購買元件。每位指導老師的指導時間80學時。電氣1401-逸夫實驗樓302電氣1402-逸夫實驗樓304電子1401-逸夫實驗樓306電子1402-逸夫實驗樓308電子1403-逸夫實驗樓310電子1404-逸夫實驗樓312(一)設計主題：單片機綜合系統設計（二）課程設計實施方法1、本學期開展的單片機課程綜合設計要求每2人一組，每組所需的單片

2、機最小系統板及相關元件，由學院統一分發。每組必須在最小系統板的基礎上完成單片機課程設計作品，不允許用自己購買的單片機板或單片機實驗箱作為最小系統。2、學院分發的最小系統板只提供單片機的最基本功能，要完成單片機設計作品，必須在單片機板子的基礎上，搭建外圍接口電路，外圍電路可在最小系統線路板上預留的實驗焊盤上搭建。搭建系統時所需的其他器件材料（外圍所需的集成電路芯片、電阻、電容、傳感器、按鍵、光耦、繼電器、數碼管、排線、開關、LED點陣、液晶等等），由每組同學自己從網上購買，或者到三站電腦市場購買，費用自理。（三）設計工具電路圖繪制工具- Proteus ISIS 單片機原理圖與仿真工具 OR A

3、ltium Designer (Protel風格，Protel 99也可以)；51源程序編譯環境：一般選用Keil C51集成開發環境；硬件電路制作：實驗室提供基于STC12C5A60S2單片機的最小系統電路板及擴展用洞洞板，提供烙鐵、焊絲等焊接工具。其他元器件、導線由同學根據所設計系統自行購買。（四）設計要求 要求基于STC12C5A60S2單片機，設計一個具有一定功能的單片機綜合系統，根據系統的功能要求，應用課程中所學的知識，完成硬件電路的設計和軟件控制程序的編程，通過運行、調試，完成系統設計。 系統應用以下單片機設計知識： 51單片機最小系統設計； 單片機片內集成資源的應用（定時器、中斷

4、系統及口資源的應用等）； 資源擴展（口資源擴展、存儲系統擴展）； 輸入設備（按鍵、鍵盤、傳感器、模/數轉換器等）； 輸出設備（LED、數碼管、蜂鳴器、電機驅動、繼電器等）； 通信（串行通信、紅外通信、無線通信等）；在已提供的基礎上，所設計系統必須包含，可根據功能應用，以及其它所需要的設計技術。（五）設計內容第一階段：題目擬定。根據個人興趣、知識面，鼓勵發揮創造思維，擬定設計題目（可參考后面給出的設計題目），進行系統功能設計，確定系統功能要求。將題目及系統簡要說明提交給指導老師，通過審查后，可進行下一階段。第二階段：軟硬件設計。根據系統的功能要求，首先進行硬件電路設計，利用Proteus ISI

5、S環境/Altium Disigner完成硬件電路原理圖的設計，在此基礎上，使用C51或匯編編寫系統控制程序。建議使用Proteus 環境進行仿真調試，直至可在Proteus環境中仿真運行，顯示系統的功能效果。根據電路原理圖的設計，進行元器件的焊接，完成硬件電路設計，將目標程序（*.hex）下載到系統電路中，進一步調試、修改，直至達到要求的效果。第三階段：撰寫設計報告。根據系統設計過程，撰寫設計報告，內容應包含硬件電路框圖、各功能模塊的電路設計說明、控制程序的設計思路（按照模塊化設計方法，說明系統模塊的劃分）、各軟件模塊的程序流程圖、仿真調試的方法和過程，以及設計中遇到的問題、解決方法及心得體

6、會等等。（請使用給定的報告模版）第四階段：設計答辯。設計完成后，將按組進行現場驗收、答辯，評定成績，具體方法請參考以下說明。（六）驗收及成績評定說明 驗收形式：包括當堂演示作品、設計內容答辯和提交設計文檔的檢查。 答辯時間：課程設計的最后一天。 設計報告提交時間最后期限為設計答辯當天。 提交內容：1、實物演示2、紙質打印版 設計報告3、電子版文檔以學號+姓名命名打包Proteus/Altium Designer繪制的電路原理圖v系統程序源文件v設計報告v v說明：設計報告格式，請參考文檔后續給定模版；程序文件包括工程文件、匯編（*.asm）/C51(*.c)程序源文件，以及編譯生成的二進制文件

7、(*.hex)； 答辯涉及的知識范圍： 系統設計中應用到的各種技術知識； 硬件電路基礎分析能力； 硬件系統設計問題的分析能力； 單片機及嵌入式系統了解性知識； 成績評價方式： 設計表現（日常）20%原理圖、源碼、設計報告50%演示、答辯30%總分100分2016年單片機綜合設計參考題目題目一 秒表設計基本要求：設計一個秒表，用4位的LED數碼管顯示時間，從00：00秒到59：59秒，然后利用2個按鍵來控制：按鍵1開始/暫停，按鍵2 歸零。發揮部分：1、利用8位LED數碼管，顯示年月日時分秒，要求單片機掉電重啟時，不影響時間計時。可選用RTC時間芯片配合鈕扣電池，簡化設計。2、將時間轉換為ASC

8、II碼，以9600 bps輸出，與/由PC機進行同步。題目二 環境溫度采集和轉換基本要求：利用NTC熱敏電阻采集室內環境溫度，并將溫度（保留1位小數位）在數碼管或者LCD屏上顯示，要求精度達到1度（提示利用matlab模擬溫度電阻與溫度的關系曲線方程）。同時將溫度值轉換為線性的周期方波輸出，要求50攝氏度時輸出一個下限（或上限）頻率方波，20攝氏度時輸出一個上限（或）頻率方波，要求方波頻率與溫度成正比。發揮部分：溫度精度達到0.5度，同時將溫度值轉換為4-20ma電流輸出，50攝氏度輸出20ma電流，0攝氏度輸出4ma電流。題目三 恒溫加熱基本要求：利用鉑電阻溫度傳感器PT100檢測水溫，利用

9、繼電器控制220V電熱水器或電熱絲，使得水溫保持在設定值（正負誤差不超過1度）。要求通過按鍵和LED數碼管設定水溫參數。并利用PID算法控制繼電器時間，通過按鍵實時修改PID的參數。發揮部分：利用1K歐電阻模擬水位傳感器的高度輸出，測量并利用LCD顯示水位的高度，低于下限報警停止加熱，并啟動進水繼電器，高于上限則停止進水。題目四 自動LED光源設計基本要求：利用光敏電阻對環境亮度進行檢測，利用按鍵和液晶屏/數碼管顯示照度并輸入參數，環境亮度低于設定值時，利用PWM控制LED發光管的發光強度，使之穩定在設定值。發揮部分：根據PC主機端編寫簡單控制程序，通過串口修改參數設置。題目五 基于單片機的密

10、碼鎖設計 采用單片機設計一種可防止多次試探破譯的密碼鎖系統，系統采用電磁鎖，有門內/外兩個鍵盤，由單片機根據輸入的密碼情況，控制電磁鎖的開關。具體功能要求如下： 可設置8位密碼，每位密碼可取值09； 用戶能夠自行設定和修改密碼； 輸入密碼時，每個按鍵有提示音； 若輸入的8位密碼不正確，則報警3秒提示； 若連續三次輸入錯誤密碼，系統報警1分鐘，報警器間輸入密碼無效，以防竊賊多次試探密碼； 若輸入的8位密碼完全正確，開鎖，同時發出1秒的提示音； 系統使用電磁鎖，開鎖時，電磁線圈打開5s,而后恢復初始狀態； 系統設有兩個鍵盤，門外密碼鍵盤只提供數字09用于輸入密碼，門內鍵盤除帶有數字鍵外，還提供確認

11、和設定按鍵，以便重新設置密碼； 門內部分帶有顯示器件，要求使用8段LED數碼管，用于提示密碼的設定情況；發揮部分：設定密碼時，增加LCD顯示設定的密碼，輸入完畢后，按下確認鍵，如果不足8位，LCD顯示ERR（數碼管也可顯示類似字型），此時設定的密碼無效。如果輸入的密碼滿8位，則LCD顯示AGN提示字符，要求重新輸入一遍，兩次輸入吻合的情況下，密碼設定成功，LCD顯示OK提示，并伴有2S的提示音。題目六 基于單片機的水溫控制器設計 采用單片機設計一個簡單的水溫控制系統，可設想用于類似于熱水器/飲水機等家用電器。這里給出的功能要求提示，可根據你所設想的應用場合進行調整。 水溫控制溫度設置，可設置為

12、某一溫度，或通過類似于高/中/低三個按鍵，固定調整到某一溫度； 增加數字小鍵盤和數碼管顯示器，用于顯示輸入的溫度值； 可采用任何一種溫度傳感器，用于檢測當前的水溫； 如果水溫低于用戶設定的溫度，則控制加熱裝置工作，如果水溫高于用戶設定的溫度，則關斷加熱裝置； 設計安全措施，如果加熱控制模塊出現故障，系統無法正常控制加熱裝置的關斷，可設計一個安全溫度（如70），當水溫高于這一溫度時，系統蜂鳴器長響報警，只有斷電復位后，蜂鳴器停止發出聲音。 發揮：控制水溫的上下限不超過0.5攝氏度。題目七 基于51單片機的數顯交通燈采用單片機設計一個帶有數碼管顯示的交通燈控制系統，能夠實現以下功能要求：東西、南北

13、方向紅、綠、黃燈亮/滅的合理控制；東西、南北方向紅、綠燈狀態下，倒計時顯示；緊急情況處理，一鍵控制四個方向全部點亮紅燈，數碼管熄滅；擴展功能要求：可選擇小鍵盤或者串口方式，根據實際交通狀態，進行各方向通行時間調整，使交通控制更加合理。發揮：增加路口左拐和右拐指示燈，及人行道指示燈控制設計。題目八 多功能電子鬧鐘基本要求：利用RTC芯片（例如DS1302）制作一個帶有鬧鐘定時的電子鐘。使用LCD或者數碼管顯示器限制當前的日期、時間信息，通過設置按鍵，支持調時功能和鬧鐘設定功能，在定時時間到達時，通過蜂鳴器發出聲音信號進行提示。提示聲音可手動關閉，可規定一定時間長度后自動關閉。 發揮：可嘗試支持多鬧鐘功能。題目九 數字溫度表基本要求：利用單片機+數字溫度傳感器（例如DS18B20），設計數字溫度采集終端，并設計一個帶有LCD或數碼港的主機。主機通過485串口與從機通信，主使用按鍵控制從機溫度的采集，使用LCD或者數碼管顯示當前溫度。發揮：支持多點（至少2個從機）溫度采樣，并能夠進行歷史溫度記錄與分析功能。設計報告模版2015-2016第一學期 單片機系統綜合設計報告單片機課程綜合設計設計題目：xxx 學 號 ： 姓 名 ： 班 級 ： 提交日期 ： 信息與電氣工程學院11第一章 系統介紹第二章 系統設計方案2.1 系統硬件設計 系統硬件框圖 主要