单片机课程设计2014-1

第一篇 MCS-51系统设计

（每位同学选做一题，学号末位1，选第1题，。。。。。。学号末位9，选择第9题，学号末位0，选做第10题。）

一、项目

设计MCS-51应用系统，所有题目采用ATMEL公司的FLASH 型的经典芯片——AT89C51（与标准INTEL 8051完全兼容）。要求用电子电路CAD软件（PROTEL99 或PROTEL DXP）绘制原理图，用Keil uVision软件调试部分软件，也可利用PROTEUS,MultiSim10软件进行软、硬件仿真调试。项目如下：

题1 空调机遥控发射机

空调遥控器可以用来庙宇空调机的控制温度（室内温度）、工作状态（常态、除湿、通风）、风扇风速（强、弱、中）以及定时时间（空调工作多少小时自动开机或延时多少小时自动开机）。使用者在遥控器上庙宇预期的空调机工作状态、控制温度及延时时间后，这些参数即送至空调机，空调机按要求开始工作。

该遥控器的要求如下：

（1）数字显示器：第一组显示时间，发送前指示设定的延时时间：0——9 h,发送后指示剩余的延时时间；第二组显示控制温度15——35℃。

（2）工作状态指示器3组：第一组指示设定的工作状态：常态、除湿、通风；第二组指示延时开机、延时停机、取消等三种延时要求；第三组指示空调机的三种工作速度：慢速、中速、高速。

（3）红外发射管，发射的调制频率是45 KHz。

（4）3节5号电供电。

（5）面板示意图见图。

设计以AT89C51为核心的遥控器电路，并编写相关的系统软件（汇编、C51程序均可）。

题2 现场数据采集装置设计

便携式数据采集装置将在现场采集到的数据装入装置的内部数存贮器，以待送实验室或试验中心的计算机进行分析处理，由于现场不一定有交流电供电，而且采集到的数据必须保存到送实验室，因此装置必须以电池或蓄电池供电或者采用FALSH、EEPROM型的存储器。整个装置的基本性能如下：

①模数转换器分辨率： 1 2位

②采样速率：100 μs／一次采样～100 ms／一次采样，共十种采样速率可选择

⑧输入电压量程：10 mV～10 V ，共十种量程可选择

④一次采样点数： 1 K点～64 K点．共七种采样点数可选择

⑤读写存贮器的容量：SARM, EEPROM或FLASH

⑥面板显示器：2位LCD（液晶）数码显示，用于显示已采样次数或显示剩余

存贮器容量

⑦串行通信能力： 1 标准RS-232-C电平，波特率可选择2400或4800

⑧电源：4节5号电池供电

⑨节电功能：5 min不采样，自动进入低功耗状态。

设计以AT89C51为核心的采集装置电路，并编写相关的系统软件（汇编、C51程序均可）。

题3 烘箱温度控制器

设计一个基于MCS-51的温度控制器，满足如下技术指标：

（1）1KW 电炉加热，最度温度为110℃

（2）恒温箱温度可设定，温度控制误差≦±2℃

（3）实时显示温度和设置温度，显示精度为1℃。

（4）温度超过设置温度±5℃，发出超限报警（声、光），升温和降温过程不作要求。

（5）温度超过 115℃，报警并自动切断主回路电源开关。

设计以AT89C51为核心的控制电路，并编写相关的系统软件（汇编、C51程序均可）。

题4 步进电机运动控制器设计

用步进电机作为X-Y移动平台的执行机构，实现开环位置控制。本题中的步进电机为两相步进电机，一相激励时步距角为1.8°（即每个脉冲，转动1.8°），由步进电机驱动器接受控制器的脉冲，每一个脉冲走一步，可正反转。步进电机的转动带动丝杆，将旋转运动转换为直线运动，步进电机的每一走步传递到X或Y方向的移动距离为0.02mm.系统中步进电机工作频率为500Hz--4KHz。运动要求是：

(1) 当按键K1按下时，X方向步进电机正向运转，X正向移动1mm；

当按键K2按下时，X方向步进电机反向运转，X反向移动1mm;

当按键K3按下时，Y方向步进电机正向运转，Y正向移动1mm；

当按键K3按下时，Y方向步进电机反向运转，Y反向移动1mm；

（2）按键按住不放，连续运动直到按键释放，停止运转。

（3）控制器实时显示步进电机转过的步数和X或Y向移动的距离。

（4）系统供电电源为36 VDC。

设计以AT89C51和STK672-040为核心的控制电路，并编写相关的系统软件（汇编、C51程序均可）。

题5 单相交流电压、电流计设计

设计基于MCS-51的单相工频交流电参数检测仪。交流有效值0-220V，电流有效值0-40A。电压、电流值经电压、电流传感器输出有效值为0-5V的交流信号，传感器输出的电压、电流信号与被测电压、电流同相位。

基本要求如下

（1）电流、电压测量精度0.1%

(2) 检测电压、电流的相位角，求出功率因素

（3）电流、电压有效值由LED轮流显示，也可由按键切换显示量

(4) 有效值、功率因素可以发送至远程主机。

设计以AT89C51为核心的控制电路，并编写相关的系统软件（汇编、C51程序均可）

题6函数发生器的设计

设计一款简易函数发生器。由按键选择所以生成的函数，由128*64 LCD显示函数波形并由D/A转换输出模拟量信号。

基本要求如下：

（1）模拟量输出分辨率在10位以上；

（2）

（3）信号幅度、周期（频率）、及垂直位移（直流偏置）可由按键设定。

设计以AT89C51为核心的控制电路，并编写相关的系统软件（汇编、C51程序均可）

题7 多路温度巡回检测仪的设计

设计一个多路温度检测仪，共有8个测温点，每个点连续检测8次，以平均值代表该点温度，并轮流在LED显示器上显示。测试检测元件为铂热电阻Pt1000, 温度测量范围为100℃——+500℃，测量精度为±1℃。系统每隔10秒完成一个点的测量，测量值除在LED显示器

上显示外，还必须通过串行口（RS485）发送到上位机。任何时刻，可以通过按键切换显示通道。

设计以AT89C51为核心的控制电路，并编写相关的系统软件（汇编、C51程序均可）

注：铂热电阻测量范围为－200～850℃，R0有10Ω、100Ω和1000Ω三种，分度号分别为Pt10、Pt100和Pt1000。铂热电阻的精度高，体积小，测温范围宽，稳定性好，再现性好，但是价格较贵。其电阻与温度的关系为：

当T≥0℃时 R(T)= R0（1+AT+BT2）

当T< 0℃时 R(T)= R0 [1+AT+BT2+CT3(T-100)]

式中： R T为被测温度T下的阻值，单位为Ω

R0为0℃下的阻值

T为实际温度值

A为常数3.9083×10ˉ3/℃

B为常数-5.775×10ˉ7/℃2

C为常数-4.183×10ˉ12/℃4

题8 交通灯控制系统

十字路口交通灯由红、绿两色LED显示器（两位8段LED显示器）组成，LED显示器显示切换倒计时，以秒为单位，每秒更新一次；为确保安全，绿LED计数到0转红，经5秒延时（显示红色0）后，另一道开始绿色倒计时。

(1)主干道(A道)先通行且通行时间为45 s；（加5秒红灯延时，共50秒）

(2)支道(B道)通行时间为25 s；（加5秒红灯延时，共30秒）

(3)主道与支道的车辆交错通行；

(4)若遇紧急情况，按开关K1时，主道与支道都为红灯20 s

(5)根据实时交通堵塞情况人为控制时，按K2时，主道延时30 s通行，按K3时，支道延时30 s通行。

设计以AT89C51为核心的控制电路，并编写相关的系统软件（汇编、C51程序均可）

题9 流量积算仪设计

某型流量计精度为0.1%, 满刻度值为4L/s，流量计输出为4---20 mA。

设计基于MCS-51及VFC32的流量积算仪。

具体要求

(1) 积算仪满刻度10000 L，精度0.1 L; 计满10000 L，自动归零并通过串口（RS232）向上位PC机发送信息

（2）LED显示积算值，可通过按键切换显示某时刻的流量

(3) PC机通过串口可实时查询当前流量及积算量。

设计以AT89C51为核心的控制电路，并编写相关的系统软件（汇编、C51程序均可）题10 数字电子日历/时钟设计

设计一个基于MCS51的电子日历和时钟。

基本要求

（1）可通过按键在日历和时间之间切换显示；

（2）可由按键调整日期和时间

（3）可整点报时（“嘟、嘟”声）

（4）可设定时，定时时间到发出“嘟、嘟”声

（5）具有秒表功能

设计以AT89C51为核心的控制电路，并编写相关的系统软件（汇编、C51程序均可）

二、设计报告

硬件系统设计报告可参照如下格式：

1项目概述

2 系统设计

设计思想、方案可行性分析，总体方案

3 硬件设计

硬件电路工作原理，参数计算等

4 软件设计

软件设计思想、程序流程图、程序清单

*5 系统仿真及调试

实际调试或仿真数据分析，结果分析

6 结果与展望

7 参考文献

（同一设计题目，若报告、图、程序完全相同，则视作相互抄袭，则以总成绩/n 计分。其中：n为雷同人数；总成绩为 0---100之间的数；

若报告、图、程序与网上资料高度相似，则视作抄袭他人成果）

三、日程安排

第18周的后半周（星期四上午）开始至第二十周的上半周，共2周10个工作日，80学时（此次实践环节包含了端午节，端午节为国定假日，所以实际为9天整），内容繁多，时间较紧，务请同学们抓紧时间顺利完成本次实践环节任务。

四、需提交的材料

1 以学号命名的PROTEL格式的DDB文件

2 以学号命名的KEIL 文件夹（内含KEIL系统下生成的各类文件）

3 纸质课程设计报告

五、评分方法

1 考勤

2 平时检查

3 书面考查及实考（考核CAD软件的使用、实验内容、硬件设计）4设计及实验报告。

设计及实验报告要规范，尽量避免病句、错别字，报告必须加封面，以便随时候各类、各级评估专家抽阅、评估。报告封面日期填：2012年6月21日起——2012年7月5日止，课程名称填写：单片机课程设计，可另加副标题，如：XXXXXXXXXX及单片机实验。

单片机课程设计指导书

东华大学信息科学与技术学院自动化系

2012年6月