单片机原理及接口技术-课程设计题目及要求

课程设计题目及要求课程设计环节是增强综合设计能力的必要训练。建议读者完成的题目设计最好首先在PrOteus环境下仿真通过，再在相应的硬件实验系统上验证通过，效果将会更好。题目1节日彩灯控制器的设计.设计要求制作一个节日彩灯控制器，通过按下不同的按键来控制LED发光二极管(由上到下排列)的点亮规律，在P1.0〜P1.3引脚上接有4个按键卜0〜卜3,各按键的功能如下。k0一开始，按此键彩灯开始由上向下流动显示。k1一停止，按此键彩灯停止流动显示，所有灯为暗。k2—由上向下，按此键则彩灯由上向下流动显示。k3一由下向上，按此键则彩灯由下向上流动显示。彩灯运行的初始状态是彩灯由上向下流动显示。.原理说明本题目是由按下不同的按键来控制流水灯的不同显示。通过单片机的输入口对键盘扫描，识别出按下的键。单片机通过依次向连接LED的I/O口的相应引脚送出低电平，即可点亮对应的LED,从而实现要求的功能。题目2单一外中断的应用.设计要求AT89C51单片机的P1口接有8只LED,单片机的外部中断0输入引脚P3.2(INT0)引脚接有一只按钮开关K1。程序启动运行时，控制P1口上的8只LED全亮。按下开关K1,低4位与高4位交替闪烁1次；然后P1口上的8只LED再次全亮。.原理说明按一次按钮开关K1,引脚INTO接地，产生一个外部中断0的中断请求，在中断服务程序中，让P1口低4位的LED和高4位的LED交替闪烁1次。题目3LED数码管秒表的制作.设计要求制作一个LED数码管显示的秒表，用2位数码管显示计时时间，最小计时单位为“百毫秒”，计时范围0.1〜9.9s。当第1次按下并松开计时功能键时，秒表开始计时并显示时间；第2次按下并松开计时功能键时，停止计时，计算两次按下计时功能键的时间，并把时间值送入数码管显示；第3次按下计时功能键，秒表清零，等待下一次按下计时功能键。如果计时到9.9s时，将停止计时，按下计时功能键，秒表清零，再按下重新开始计时。.原理说明本秒表应用AT89C51的定时器的定时器工作模式，计时范围0.1〜9.9s。此外还涉及到如何控制LED数码管显示数字的问题，即数码管显示程序的编写。具体见第5章。题目4音乐音符发生器的制作.设计要求设计一个音乐音符发生器。利用键盘的1，2，3，4，5，6，7，8的八个键，能够发出8个不同的音乐音符声音，即发出“哆”、“蛛”、“咪”、“发"、“嗽”、“拉”、“西”、“哆”（高音）的音符声音，并且要求按下按键发声，松开后延时一段时间停止，如果再按别的键则发出另一音符的声音。.原理说明当系统扫描到键盘上有键被按下，则快速检测出是哪一个键被按下，然后单片机的定时器被启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲输入到蜂鸣器后，就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个键被按下，则启用中断系统，前面键的发音停止，转到后按的键的发音程序，发出后按的键的音调。题目5用定时器设计的门铃.设计要求用定时器控制蜂鸣器模拟发出叮咚的门铃声，“叮”的声音用较短定时形成较高频率信号，“咚”的声音用较长定时，形成较低频率信号，如采用虚拟仿真，可采用虚拟示波器，按下按键时除听到门铃声外，还可从虚拟示波器屏幕上观察到两种声响的不同脉宽。.原理说明本题目设计需要一个蜂鸣器和一个开关,再配合相应的软件就可以实现。软件设计时，采用定时器中断来控制响铃。题目6控制数码管循环显示单个数字.设计要求利用单片机控制一个8段LED数码管，构成一个LED显示系统，循环显示数字0〜9。.原理说明了解LED数码管显示原理，掌握字型码查表程序的编写。题目7基于DS18B20的数字温度计设计.设计要求利用数字温度传感器DS18B20与AT89C51单片机结合来测量温度，并在LED数码管上显示相应的温度值。温度测量范围为-55℃〜125℃,精确到0.5℃。测量的温度采用数字显示，用3位共阳极LED数码管来对温度值显示。.原理说明DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型具有单总线接口的智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9〜12位的数字读数方式。DS18B20的基本性能及详细资料请见10.1.1小节。题目8利用定时器在P1.0上产生周期为2ms的方波.设计要求假设系统时钟为12MHz利用定时器的定时，实现从P1.0引脚上输出一个周期为2ms的方波，并采用虚拟示波器来观察。.原理说明T0初值计算过程如下：设定时时间1ms,设定时器T0的计数初值为X,根据题目晶振的频率为12MHz则定时时间为：定时时间=（216-X）*12/晶振频率，则1000=（216-X）*12/12得X=64536化成16进制数就是FC18H,将高8位FC装入TH0,低8位18装入TL0。然后通过查询TF0的方式来判断是否到达1ms的半周期，到达1ms的半周期后对P1.0的输出求反，即达到从P1.0引脚上输出一个周期为2ms方波的目的。定时器工作方式为方式1。题目9电话键盘及拨号的模拟.设计要求设计一个模拟电话拨号的显示装置即把电话键盘中拨出的某一电话号码显示在LCD显示屏上。电话键盘共有12个键，除了0〜9的10个数字键外，还有“*”键用于实现删除功能，即删除一位最后输入的号码；“#”键用于清除显示屏上所有的数字显示。还要求每按下一个键要发出声响，以表示按下该键。.原理说明本题目涉及到与单片机与4×3矩阵式键盘的接口设计以及与16×2的液晶显示屏的接口设计，以及如何驱动蜂鸣器。液晶显示屏采用LM016L(LCD1602)LCD,显示共2行，每行16个字符。第一行为设计者信息，第二行开始显示所拨的电话号码，最多为16位(因为LCD的一行能显示16个字符)。题目10双机串行口方式1单工通信.设计要求单片机甲、乙双机进行单工串行通信，双机的RXD和TXD相互交叉相连，甲机的P1口接有8个开关，乙机的P1口接有8个发光二极管。甲机设置为只发送不接收的单工方式。要求甲机读入P1口的8个开关的状态后，通过串行口发送到乙机，乙机将接收到的甲机的8个开关的状态数据输出给乙机P1口，控制P1口的8个发光二极管来显示8个开关的状态。双方晶振均采用11.0592MHz。.原理说明甲、乙双机采用串行口方式1进行单工串行通信。题目11数码管显示4*4矩阵键盘的键号.设计要求单片机的P1口的P1.(〜P1.7连接4×4矩阵键盘，P0口控制一只LED数码管，当4×4矩阵键盘中的某一按键按下时，数码管上显示对应的键号。例如,1号键按下时，数码管显示“1”，……,9号键按下时，LED数码管显示“9”等等。.原理说明本题目的关键是如何进行键盘扫描（可采用行扫描法，也可采用线反转法），并计算出键号，然后把键号送数码管显示。题目12波形发生器的制作.设计要求设计一个能产生正弦波、三角波的波形发生器。设置2个开关k1、k2,分别对应正弦波、三角波，按一下其中一个开关，则选择出所要产生的波形。.原理说明波形的产生可通过单片机控制D/A转换来实现，不同波形的产生实质上是对输出的的数字量进行相应的改变来实现。在本题目中，正弦波信号是利用MATLAB将正弦曲线均匀取样后，得到等间隔时刻的y方向上的二进制数值，然后依次输出经D/A转换得到的。三角波信号是将输出的二进制数字信号依次加1,达到0xff时依次减1,并实时将数字信号进行D/A转换得到。可采用虚拟示波器来观察D/A转换器输出的波形。题目13频率计的制作.设计要求设计一个以单片机为核心的频率测量装置。使用AT89C51单片机的定时器/计数器的定时和计数功能，外部扩展6位LED数码管，要求累计每秒进入单片机的外部脉冲个数，用LED数码管显示出来。技术要求如下。Proteus环境下频率计测量的信号源采用的是“DigitalClockGenerator”，右键点击该图标，出现“DigitalClockGenerator”的属性设置窗口,在该窗口中选择输出信号的频率。（1）被测频率fx<110Hz，采用测周法，显示频率×××.×××;fx>110Hz，采用测频法，显示频率××××××0（2）利用键盘分段测量和自动分段测量。（3）完成单脉冲测量，输入脉冲宽度范围是100那〜0.1s。（4）显示脉冲宽度要求如下。TxVIOOOrs，显示脉冲宽度×××°Tx>1000ns，显示脉冲宽度××××°.原理说明单片机对频率的测量有测频法和测周法两种。测频法，利用外部电平变化引发的外部中断，测算1s内的出现的次数，从而实现对频率的测定；测周法，通过测算某两次电平变化引发的中断之间的时间，再求倒数，从而实现对频率的测定。简言之，测频法是直接根据定义测定频率，测周法是通过测定周期间接测定频率。理论上，测频法适用于较高频率的测量，测周法适用于较低频率的测量。题目14数字电压表设计.设计要求以单片机为核心，设计一个数字电压表。单片机采用中断方式，对2路0〜5V的模拟电压进行循环采集，采集的数据送LED交替显示，并存入内存。超过界限时指示灯闪烁。2.原理说明本题目采用单片机控制ADC0809（实际采用的是ADC0808）对分别加到IN0和IN1通道的2路0〜5V的模拟电压进行A/D转换，并显示电压值。本题目中ADC0809的参考电压为+5V,根据定义，采集所得的数字量addata所指代的电压值为（addata÷256）×5V，而若将其显示到小数点后两位，不考虑小数点的存在（将其乘以100），其计算的数值为：（addata×100÷256）×5V≈addata×1.96V。将小数点显示在第二位数码管上，即为实际测量的电压。本题目将1.25V和2.5V作为两路输入的报警值，反映在二进制数字上，分别为0x40和0x80。当A/D转换结果超过这一数值时，将会出现二极管闪烁和蜂鸣器发声。题目15单片机控制串行口人^AD7543的调压器.设计要求利用带有通用异步串行口（UART）的AD7543的的D/A转换器，设计一个调压器，调节可变电阻器，使输出电压可在0〜-10V范围内调节。调整电位计，用电压表测量DAC转换输出的电压值。.原理说明了解AD7543转换性能及单片机与串行D/A转换器AD7543的接口设计以及编程方法。单片机可直接与AD7543相连。有关AD7543的性能见11.4节。题目16单片机控制16×16阵列LED的显示.设计要求利用单片机及74LS154（4-16译码器）、74LS07控制16×16LED点阵，来显示字符。编写程序控制显示汉字“风电技术公司”，也可显示其他汉字。.原理说明需要了解LED点阵阵列的扫描显示原理以及如何编程控制16×16LED阵列来显示点阵字符。组成16×16点阵需要256个发光二极管，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一列置0电平，某一行置1电平时，对应行列交叉点位置的发光二极管点亮，16X16LED点阵的显示原理见第5章。题目17直流电机控制实验.设计要求使用单片机的2个I/O脚来控制直流电机，编写程序，其中一个I/O脚（P3.7脚）输出脉宽调制（PWM）信号来控制直流电机的转速，另一I/O脚（P3.6脚）控制直流电机的旋转方向。虚拟仿真时，当P3.6为高电平，P3.7发送PWM信号，将看到直流电机正转。并且可以通过“INC”和“DEC”两个按键来增大和减少直流电机的转速。反之，P3.6为低电平，P3.7发送PWM信号，将看到直流电机反转。电路中“INC”和“DEC”两个按键来用来增大和减少直流电机的转速，实际上是通过改变单片机输出的PWM信号的占空比来控制电机的转速。.原理说明了解脉宽调制（PWM）控制直流电机的基本原理，掌握控制直流电机旋转的编程方法。以及如何实现直流电机旋转方向和转速的控制。可通过改变PWM的占空比查看对直流电机转速的影响。题目18步进电机控制实验设计要求利用单片机实现对步进电机的控制，编写程序