电子系统设计

电子系统设计、制作及测试课程设计

0 前言

本课程设计旨在提高系统设计、测试及实现能力，是在基础理论和实验课程基础上进行的综合性实验课程。需要运用到前续课程所学习到的基本理论和实验方法，并加以综合运用，为今后从事相关领域的工作打下实践基础。

1 课程设计原则

本课程设计对微控制器不进行强行要求，可根据个人的情况，选取熟悉或者想要学习的微控制器平台。所有设计方向均可自行选取，课程结束后，无论成功与否，每人必须提交一份作品，否则视作未完成本次课程的考核。

2 设计方向

（1）无线类

A、射频无线系统（可2人一组） 选用常见的一对无线模块（nRF24L01或一对其它功能如蓝牙、ZigBee等无线芯片）构成，能够完成简单的无线数据通信，并从LCD或者串口打印输出。发送者从串口或按键获取传输的数据。

B、红外无线系统（可2人一组） 选用一对红外模块，能够完成简单的数据传输，并从LCD或者串口打印输出接收数据。发送者从串口或按键获取传输的数据。

C、其他自拟的无线系统（可2人一组） （2）测试测量类

A、姿态测量系统 采用MPU6050传感器模块（或其他传感器模块），采集刚性物体姿态，并在nokia5110 LCD上，以图案和指针形式，显示方向、倾斜角度

矿大半开卷考试专用

1. 何谓数字电子系统:可以完成某种（或多种）PCI总线规定 5内置JTAG

也称为下载。分类：按使用计算机的通讯特定的、功能不单一的一种电子系统。一般应包4.1）串口下载2）并口下载3）USB接含某种控制器及受控单元。构成数字电子系统的/CPLD/FPGA器件划4种方法/途径： 5.灵活的内部连接6.功能强大的I/O引脚7.1）CPLD编程（适用于片内编程元件为A 用普通中小规模的74系列和COMS的8.所有器件都经过100、E2PROM和闪存的器件）2）FPGACD4000/4500系列器件; 9.FLEX10K器件由Altera的Quartus和SDRAM的器件）B 用大规模集成的CPU/MCU/DSP器件; Ⅱ开发系统支持10.能与其他公司CPLD/FPGA器件在编程下载过程中的状态C 用专门的、大规模集成的ASIC器件; EDA工具接口11.多种配置方式1）主动配置方式在这种配置方式下,由D 用大规模集成的CPLD/FPGA器件. PLD技术EAB、作用: EAB : embedded array block器件引导配置操作的过程并控制着外部的发展过程及现代化发展趋势：PLD中嵌入的一大块RAM。它可提供20482）

电子系统设计举例

设计题目 设计一个脉搏计，要求实现在15s内测量1min的脉搏数，并且显示其数字。正常人脉搏数为60～80次/min，婴儿为90～100次/min，老人为100～150次/min。

一 总体方案

1．题目分析电子脉搏计是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分。由给出的设计技术指标可知，脉搏计是用来测量频率较低的小信号（传感器输出电压一般为几个毫伏），它的基本功能是：

①用传感器将脉搏的跳动转换为电压信号，并加以放大、整形和滤波。 ②在短时间内（15s内）测出每分钟的脉搏数。 2．选择总体方案

（1）提出方案满足上述设计功能可以实施的方案很多，现提出下面两种方案。

方案Ⅰ如图7-1所示，图中各部分的作用如下：

传感器放大与整形倍频器控计数制译码电基准时间产生电路显示路图7-1 脉搏计方案Ⅰ

1）传感器将脉搏跳动信号转换为与此相对应的电脉冲信号。

2）放大与整形电路将传感器的微弱信号放大，整形除去杂散信号。

3）倍频器将整形后所得到的脉冲信号的频率提高。如将15s内传感器所获得的信号频率4倍频，即可得到对应一分钟的脉冲数，从而缩短测量时间。

4）基准时间产生电路

电子系统设计举例

设计题目 设计一个脉搏计，要求实现在15s内测量1min的脉搏数，并且显示其数字。正常人脉搏数为60～80次/min，婴儿为90～100次/min，老人为100～150次/min。

一 总体方案

1．题目分析电子脉搏计是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分。由给出的设计技术指标可知，脉搏计是用来测量频率较低的小信号（传感器输出电压一般为几个毫伏），它的基本功能是：

①用传感器将脉搏的跳动转换为电压信号，并加以放大、整形和滤波。 ②在短时间内（15s内）测出每分钟的脉搏数。 2．选择总体方案

（1）提出方案满足上述设计功能可以实施的方案很多，现提出下面两种方案。

方案Ⅰ如图7-1所示，图中各部分的作用如下：

传感器放大与整形倍频器控计数制译码电基准时间产生电路显示路图7-1 脉搏计方案Ⅰ

1）传感器将脉搏跳动信号转换为与此相对应的电脉冲信号。

2）放大与整形电路将传感器的微弱信号放大，整形除去杂散信号。

3）倍频器将整形后所得到的脉冲信号的频率提高。如将15s内传感器所获得的信号频率4倍频，即可得到对应一分钟的脉冲数，从而缩短测量时间。

4）基准时间产生电路

电子系统设计举例

设计题目 设计一个脉搏计，要求实现在15s内测量1min的脉搏数，并且显示其数字。正常人脉搏数为60～80次/min，婴儿为90～100次/min，老人为100～150次/min。

一 总体方案

1．题目分析电子脉搏计是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分。由给出的设计技术指标可知，脉搏计是用来测量频率较低的小信号（传感器输出电压一般为几个毫伏），它的基本功能是：

①用传感器将脉搏的跳动转换为电压信号，并加以放大、整形和滤波。 ②在短时间内（15s内）测出每分钟的脉搏数。 2．选择总体方案

（1）提出方案满足上述设计功能可以实施的方案很多，现提出下面两种方案。

方案Ⅰ如图7-1所示，图中各部分的作用如下：

传感器放大与整形倍频器控计数制译码电基准时间产生电路显示路图7-1 脉搏计方案Ⅰ

1）传感器将脉搏跳动信号转换为与此相对应的电脉冲信号。

2）放大与整形电路将传感器的微弱信号放大，整形除去杂散信号。

3）倍频器将整形后所得到的脉冲信号的频率提高。如将15s内传感器所获得的信号频率4倍频，即可得到对应一分钟的脉冲数，从而缩短测量时间。

4）基准时间产生电路

电子系统综合设计

1、实验名称及要求

1.1 实验名称

简易数字电压表设计

1.2 实验任务

对此次设计作品的方案选定：采用PSOC3作为核心；采用内部AD作为电压测量计；采LCD1602字符液晶作为显示模块；使用四个开关来控制；蜂鸣器和LED的闪烁用作报警；一个串口用于通讯。

1.3 实验系统要求

（1）测量电位器输出电压，显示在LCD第一行，保留1位整数，2位小数，单位“V”；

（2）通过按键设置电压报警上下限，显示在第二行。保留1位整数和2位小数。下限最小值0.5V，上限最大值5V。设置步进0.06V，上限必须大于下限； （3）当测试电压低于下限或大于上限时，蜂鸣器产生报警声，同时LED闪烁。要求报警声音和LED闪烁有区别

1.4 实验设备及环境

微机一台 PSoC Creator软件；PSoC3实验操作板；USB连接线一根；9V电压源一台；电压连线1根；导线若干根。

2、背景知识介绍

2.1 PSoC简介

可编程化系统单芯片（PSoC），是一种可编程化的混合讯号阵列架构，由一个芯片内建的微控制器（MCU）所控制，整合可组态的类比与数位电路，内含UART、定时器、放大器（amplifier）、比较器、数位类比转换器（ADC）、脉波宽度调变（PWM）、滤波器（F

电子系统设计实践

设计报告

学院： 班级： 2012级 学生： 学号： 学生： 学号： 学生： 学号： 指导老师： 时间： 2013年9月

摘 要

在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。

单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。因此，单片机广泛用于现代工业控制中。

本论文侧重介绍“单片机温度控

德州学院 物理系 09届 电子信息工程（1+3） 电子系统设计课程考查报告

基于单片机AT89C51的数字时钟设计

孙承涛

(德州学院物理系，山东德州253023)

摘 要 本设计基于单片机技术原理，采用芯片AT89C51作为核心控制器，通过硬件电路的制作及软件程序的编制，设计制作了一种多功能数字时钟系统。用AT89S ISP构成下载电路，以DS1302为时钟芯片产生时钟，利用1602液晶同时显示日期、星期和时间，并且可以通过多个开关对其进行设置。该系统实现了时间显示、时间调整、整点闹铃、整点报时的功能。同时，系统还可以进行远程通信，基于RS-485的优点，选用它构成了通信模块电路，我们可以利用远程电脑对时钟进行时间的设置。 关键词 单片机； 数字电子时钟； 显示时间； 远程通信

1 绪论

随着科学技术的发展和电子技术产业结构调整，单片机开始迅速发展，由于家用电器逐渐普及，市场对于智能时钟控制系统的需求也越来越大。单片机以其芯片集成度高、处理功能强、可靠性高等优点，成功应用于工业自动化、智能仪器仪表、家电产品等领域。

近些年，人们对数字钟的要求也越来越高，传统的时钟已不能满足人们的需求。多功能数

电子系统设计实践

设计报告

学院： 班级： 2012级 学生： 学号： 学生： 学号： 学生： 学号： 指导老师： 时间： 2013年9月

摘 要

在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。

单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。因此，单片机广泛用于现代工业控制中。

本论文侧重介绍“单片机温度控

德州学院 物理系 09届 电子信息工程（1+3） 电子系统设计课程考查报告

基于单片机AT89C51的数字时钟设计

孙承涛

(德州学院物理系，山东德州253023)

摘 要 本设计基于单片机技术原理，采用芯片AT89C51作为核心控制器，通过硬件电路的制作及软件程序的编制，设计制作了一种多功能数字时钟系统。用AT89S ISP构成下载电路，以DS1302为时钟芯片产生时钟，利用1602液晶同时显示日期、星期和时间，并且可以通过多个开关对其进行设置。该系统实现了时间显示、时间调整、整点闹铃、整点报时的功能。同时，系统还可以进行远程通信，基于RS-485的优点，选用它构成了通信模块电路，我们可以利用远程电脑对时钟进行时间的设置。 关键词 单片机； 数字电子时钟； 显示时间； 远程通信

1 绪论

随着科学技术的发展和电子技术产业结构调整，单片机开始迅速发展，由于家用电器逐渐普及，市场对于智能时钟控制系统的需求也越来越大。单片机以其芯片集成度高、处理功能强、可靠性高等优点，成功应用于工业自动化、智能仪器仪表、家电产品等领域。

近些年，人们对数字钟的要求也越来越高，传统的时钟已不能满足人们的需求。多功能数