2016上学期-单片机综合课程设计安排

2016年单片机系统综合设计说明

2016年7月16日开始至7月22日上午结束。

每天早上8：30开始至晚上9点，每个班级的学生在指定的实验室进行课程设计，期间学生需要上网或购买器件等，在征得指导教师同意后，可以到图书馆或机房等其他地方查阅资料，或到三站电脑市场购买元件。每位指导老师的指导时间80学时。

电气1401---逸夫实验楼302 电气1402---逸夫实验楼304 电子1401---逸夫实验楼306 电子1402---逸夫实验楼308 电子1403---逸夫实验楼310 电子1404---逸夫实验楼312

(一)设计主题：单片机综合系统设计 （二）课程设计实施方法

1、本学期开展的单片机课程综合设计要求每2人一组，每组所需的单片机最小系统板及相关元件，由学院统一分发。每组必须在最小系统板的基础上完成单片机课程设计作品，不允许用自己购买的单片机板或单片机实验箱作为最小系统。

2、学院分发的最小系统板只提供单片机的最基本功能，要完成单片机设计作品，必须在单片机板子的基础上，搭建外围接口电路，外围电路可在最小系统线路板上预留的实验焊盘上搭建。搭建系统时所需的其他器件材料（外围所需的

集成电路芯片、电阻、电容、传感器、按键、光耦、继电器、数码管、排线、开关、LED点阵、液晶等等），由每组同学自己从网上购买，或者到三站电脑市场购买，费用自理。

（三）设计工具

电路图绘制工具- Proteus ISIS 单片机原理图与仿真工具 OR Altium

Designer (Protel风格，Protel 99也可以)；

51源程序编译环境：一般选用Keil C51集成开发环境；

硬件电路制作：实验室提供基于STC12C5A60S2单片机的最小系统电路板及扩展用洞洞板，提供烙铁、焊丝等焊接工具。其他元器件、导线由同学根据所设计系统自行购买。

（四）设计要求

要求基于STC12C5A60S2单片机，设计一个具有一定功能的单片机综合系统，根据系统的功能要求，应用课程中所学的知识，完成硬件电路的设计和软件控制程序的编程，通过运行、调试，完成系统设计。 系统应用以下单片机设计知识： ① 51单片机最小系统设计；

② 单片机片内集成资源的应用（定时器、中断系统及口资源的应用等）； ③ 资源扩展（口资源扩展、存储系统扩展）；

④ 输入设备（按键、键盘、传感器、模/数转换器等）； ⑤ 输出设备（LED、数码管、蜂鸣器、电机驱动、继电器等）； ⑥ 通信（串行通信、红外通信、无线通信等）；

在已提供①的基础上，所设计系统必须包含②④⑤，可根据功能应用??，以及其它所需要的设计技术。

（五）设计内容

第一阶段：题目拟定。根据个人兴趣、知识面，鼓励发挥创造思维，拟定设计题目（可参考后面给出的设计题目），进行系统功能设计，确定系统功能要求。将题目及系统简要说明提交给指导老师，通过审查后，可进行下一阶段。

第二阶段：软硬件设计。根据系统的功能要求，首先进行硬件电路设计，利用Proteus ISIS环境/Altium Disigner完成硬件电路原理图的设计，在此基础

上，使用C51或汇编编写系统控制程序。

建议使用Proteus 环境进行仿真调试，直至可在Proteus环境中仿真运行，显示系统的功能效果。

根据电路原理图的设计，进行元器件的焊接，完成硬件电路设计，将目标程序（*.hex）下载到系统电路中，进一步调试、修改，直至达到要求的效果。

第三阶段：撰写设计报告。根据系统设计过程，撰写设计报告，内容应包含硬件电路框图、各功能模块的电路设计说明、控制程序的设计思路（按照模块化设计方法，说明系统模块的划分）、各软件模块的程序流程图、仿真调试的方法和过程，以及设计中遇到的问题、解决方法及心得体会等等。（请使用给定的报告模版）

第四阶段：设计答辩。设计完成后，将按组进行现场验收、答辩，评定成绩，具体方法请参考以下说明。

（六）验收及成绩评定说明

验收形式：包括当堂演示作品、设计内容答辩和提交设计文档的检查。 答辩时间：课程设计的最后一天。

设计报告提交时间最后期限为设计答辩当天。

提交内容：

1、实物演示 2、纸质打印版 设计报告 3、电子版文档 Proteus/Altium Designer绘制以学号+姓名命名的电路原理图? 打包 系统程序源文件? 设计报告? ?说明： 设计报告格式，请参考文档后续给定模版；

程序文件包括工程文件、汇编（*.asm）/C51(*.c)程序源文件，以及编译生成的二进制文件(*.hex)； 答辩涉及的知识范围：

? 系统设计中应用到的各种技术知识； ? 硬件电路基础分析能力； ? 硬件系统设计问题的分析能力；

? 单片机及嵌入式系统了解性知识；

成绩评价方式：

设计表现（日常） 原理图、源码、设计报告 演示、答辩

2016年单片机综合设计参考题目

题目一 秒表设计

基本要求：

设计一个秒表，用4位的LED数码管显示时间，从00：00秒到59：59秒，然后利用2个按键来控制：按键1开始/暂停，按键2 归零。

发挥部分：

1、利用8位LED数码管，显示年月日时分秒，要求单片机掉电重启时，不影响时间计时。可选用RTC时间芯片配合钮扣电池，简化设计。

2、将时间转换为ASCII码，以9600 bps输出，与/由PC机进行同步。

题目二 环境温度采集和转换

基本要求：

利用NTC热敏电阻采集室内环境温度，并将温度（保留1位小数位）在数码管或者LCD屏上显示，要求精度达到1度（提示利用matlab模拟温度电阻与温度的关系曲线方程）。同时将温度值转换为线性的周期方波输出，要求50摄氏度时输出一个下限（或上限）频率方波，20摄氏度时输出一个上限（或）频率方波，要求方波频率与温度成正比。

发挥部分：

温度精度达到0.5度，同时将温度值转换为4-20ma电流输出，50摄氏度输出20ma电流，0摄氏度输出4ma电流。

题目三 恒温加热 基本要求：

20% 50% 30% 总分 100分 利用铂电阻温度传感器PT100检测水温，利用继电器控制220V电热水器或电热丝，使得水温保持在设定值（正负误差不超过1度）。要求通过按键和LED数码管设定水温参数。并利用PID算法控制继电器时间，通过按键实时修改PID的参数。 发挥部分：

利用1K欧电阻模拟水位传感器的高度输出，测量并利用LCD显示水位的高度，低于下限报警停止加热，并启动进水继电器，高于上限则停止进水。

题目四 自动LED光源设计 基本要求：

利用光敏电阻对环境亮度进行检测，利用按键和液晶屏/数码管显示照度并输入参数，环境亮度低于设定值时，利用PWM控制LED发光管的发光强度，使之稳定在设定值。 发挥部分：

根据PC主机端编写简单控制程序，通过串口修改参数设置。

题目五 基于单片机的密码锁设计

采用单片机设计一种可防止多次试探破译的密码锁系统，系统采用电磁锁，有门内/外两个键盘，由单片机根据输入的密码情况，控制电磁锁的开关。具体功能要求如下：

①可设置8位密码，每位密码可取值0~9； ②用户能够自行设定和修改密码； ③输入密码时，每个按键有提示音；

④若输入的8位密码不正确，则报警3秒提示；

若连续三次输入错误密码，系统报警1分钟，报警器间输入密码无效，以防窃贼多次试探密码；

若输入的8位密码完全正确，开锁，同时发出1秒的提示音； ⑤系统使用电磁锁，开锁时，电磁线圈打开5s,而后恢复初始状态； ?系统设有两个键盘，门外密码键盘只提供数字0~9用于输入密码，门内键盘除带有数字键外，还提供确认和设定按键，以便重新设置密码；

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