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1、小型控制系统设计与制作课程设计题目单片机课程工程实践的目的就是让同学们在理论学习的基础上，通过完成一个涉及MCS-51单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高，为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。着重提高学生在单片机应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过单片机的硬件和软件设计、安
2、装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。一、设计目的单片机工程实践是单片机技术课程的实践教学环节，是对学生学习单片机的综合性训练，这种训练是通过学生独立进行某一课程的设计、制作、调试来完成的单片机的工程实践应主要体现在对实际工程应用系统或产品的研制来说，从课题任务的提出到定型生产或投入使用，都要经过方案的总体认证、系统设计、软件及硬件的开发、联机调试等若干步骤因此，单片机工程实践是以工程项目和工程应用为课题着重培养学生工程实践能力、独立工作能力及创新能力。 单片机应用系统课程工程实践作为独立的教学环节，是自动化及相关专业集中实践性环
3、节系列之一，是学习完单片机原理及应用课程后，并在进行相关课程设计基础上进行的一次综合练习。 其目的在于加深对MCS一51单片机的理解，掌握单片机应用系统的设计方法,掌握常用接口芯片的正确使用方法,强化单片机应用电路的设计与分析能力,提高学生在单片机应用方面的实践技能和科学作风,培育学生综合运用理论知识解决问题的能力，力求实现理论结合实际、学以至用。 学生通过查阅资料、接口设计、程序设计、安装调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能熟悉开展科学实践的程序和办法，为今后从事生产技术工作打下必要的基础;学会灵活运用已经学过的知识，并能不断接受新的知识，大胆发明创造的设计理念。二
4、、设计要求1)根据应用系统的要求，初步掌握总体结构设计的方法和构思，从中选择一种最佳设计方案；2)根据应用系统结构规模的要求，掌握单片机外部扩充系统硬件设计的基本过程；3)根据任务要求和硬件设计要求，首先画出程序的总体流程图，然后进行各控制模块的程序设计；4)掌握如何应用单片机仿真器来开发应用系统及仿真调试的过程。三、单片机课程设计可选题1. 音乐播放系统设计设计一个音乐播放系统，要求：（1）利用单片机的定时器产生乐谱的各种频率方波，信号经过放大后由喇叭发出声音；（2）学会音乐在单片机系统中的转换方法及设置；（3）可自动选取某段音乐令单片机连续播放。2. 出租车计价器系统设计设计一个出租车的计
5、程计价系统，要求：（1）具有时钟和计程计价显示功能：按下启动键，系统开始计程，同时显示起价和每公里单价；（2）在行驶过程中，实时显示已行走的里程数和当前累计价格。价格=速度*时间*单价，总价等于其和；利用单片机的定时器/计数器定时和计数，用LED 数码管显示总价和时间；（3）按下清除键，计价器清0。3. 医院住院病人呼叫器的设计（1）设计一个8 床位的无线呼叫器，供医院住院病人（或静脉点滴病人）呼叫医护人员时使用；（2）病人可通过按动自己床边的按钮，向医护人员发出呼叫信号；（3）当有病人呼叫信号时，医护人员值班室设置的显示器可显示出该病人的床位编号，同时扬声器发出声音信号，提示值班的医护人员。
6、4. 智力竞赛抢答器的设计设计一个供8 名选手参加比赛的智力竞赛抢答器，要求：（1）每名选手有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应；（2）抢答器具有第一个抢答信号的鉴别和数据锁存、显示的功能。抢答开始后，若有选手按抢答按钮，则该选手指示灯亮，并在数码管上显示相应编号，扬声器发出音响提示。同时，电路应具备自锁功能，禁止其他选手再抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清0 为止；（3）抢答器具有计分、显示功能。预置分数可由主持人设定，并显示在每名选手的计分牌上，选手答对加10 分，答错扣10 分；（4）抢答器具有定时抢答的功能。一次抢答的时间由主持人设定，在主持人发出抢答指令后，定时
7、器立即进行减计时，并在显示器上显示，同时扬声器发出短暂声响，声响时间持续0.5s 左右；（5）选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器显示选手编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清0 为止；（6）如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统进行短暂的报警，并禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示00；（7）抢答器具有犯规提示功能。对提前抢答和超时抢答的选手，扬声器发出报警信号，并在显示器上显示其编号。5. 自动电梯控制电路的设计设计一个8 层楼房的电梯自动控制电路，要求：（1）电梯内设有对外报警开关，可以在紧急情况下报警。报警装置设在电梯外；（2）每层楼
8、梯门边设有上、下楼的请求开关及指示灯，电梯内设有可选择楼层的开关及相应指示灯；（3）设有表示电梯所处上升或下降的状态标志，以及电梯正位于哪层楼的指示显示；（4）能记忆电梯外的所有请求信号，并按照电梯的运行规则对信号分批处理，每个请求信号一直保持到处理后才能撤除。电梯运行规则如下： 电梯上升时，仅响应电梯所在位置以上层的上楼请求信号，依楼层次序逐个执行，直到最后一个请求执行完毕。然后升到有下楼请求的最高层，开始执行下楼请求； 电梯下降时，仅响应电梯所处位置以下层的下楼请求信号，依楼层次序逐个执行，直到最后一个请求执行完毕。然后降到有上楼请求的最低层，开始执行上楼请求； 一旦电梯执行完全部请求信号
9、后，应在原位置停止，等待新的请求信号到来时再处理。（5）电梯运行速度为5 秒/层；（6）电梯到达有请求的楼层停下时，该层指示灯亮。经1 秒后，电梯门自动打开，经10 秒后，电梯门自动关闭（指示灯显示）。电梯到达新楼层后，原楼层指示灯灭。16. 智能化公共汽车报站器的设计设计一个公共汽车自动报站器，要求：（1）具有20 个停靠站的报站能力；（2）每到一站，由驾驶员按下相应的按键，扬声器便发出相应的报站语音（如“某站到了，请下车”），系统处于等待状态，一旦检测到汽车启动信号，扬声器发出相应的提示音（如“车开了，请坐好，下站是XX 站”）；（3）在语音报站的同时，用汉字显示出到站的站名。7. 自动往
10、返电动车的设计设计一台自动往返电动车，要求：（1）电动车自主前进、遇到障碍后返回；（2）电动车行驶过程中不能出现擦墙行驶，或撞墙故障；（3）自动测量显示里程数、行车时间；（4）误差要求：总里程数：3%； 行车时间：3%；识别距离：515cm 。8. 简易IC 卡收费器的设计设计制作一台简易IC 卡收费器，要求：（1）实现IC 卡数据的读/写；（2）显示当前IC 卡内金额、消费金额和余额；（3）具有误操作报警功能。9. 消毒柜控制电路的设计设计一台消毒柜控制系统，要求：（1）显示消毒柜温度、保持时间；（2）可以键盘设定消毒柜温度、定时时间；（3）可以实现实时中断功能；（4）消毒后自动关机；（5）
11、测温误差：0.5 ；（6）定时误差：20 秒/月。10. 单片机与单片机之间的串行数据发送/接收功能基本要求：独立程序的串行接收/发送，两个单片机利用串行口进行方式1的全双工串行通信，波特率可从键盘上进行设定，可选的波特率为：1200，2400，4800，9600。附加要求：单片机与PC机之间的串行通讯（PC机一侧已提供“VC串口调试助手”程序）；在发送数据的同时不影响继续计数；在计数中接收数据并从收到的数开始新的计数；11. 低频信号发生器 设计制作低频信号发生器，要求利用单片机产生正弦波、方波及三角波等波形。（1）正弦波用单片机实现正弦波的输出；输出的波形有1Hz、10Hz、100Hz、1
12、kHz、10kHz 5种可选频率；输出电压范围为05V可调（峰峰值）；用6位数码管显示频率；频率误差1。（2）方波 频率范围：0.O1HzlOOkHz； 频率误差：0.1； 电压范围：01OV。 （3）三角波频率范围：O.01HzlOkHz； 频率误差：=3米。31.PC机温度控制系统目的：掌握PC机与单片机的通讯方式以及温度控制的方法，要求是自适应算法，可以根据不同的控制对象的参数的不同进行算法自动调整，达到温度恒定。内容：PC机通过232口向单片机传送控制指令，单片机根据指令进行温度采集、温度控制。32.门禁系统设计目的：了解IC卡的使用原理，掌握实用门禁管理系统的基本设计方法。内容：CP
13、U通过读卡器读取IC卡的信息，经RS232口发送至PC机。PC机经过信息处理后发出控制指令。33.单片机实现PC机键盘控制器设计目的：掌握单片机扫描键盘原理，以及单片机与PC机的通信方法。内容：单片机通过扫描键盘确定键值（有键按下时），然后通过232串口将键值发送给PC机。34.基于485总线的分布式模拟IC卡电子门锁系统目的：了解485总线和IC卡的应用。内容：各节点根据IC卡及输入密码控制电子门锁的开启（可用LED模拟），密码连续输错3次，则本地报报警并通过485总线将信息传至主机。35.远程抄表系统目的：掌握数字脉冲信号的容错、纠错方法及单片机的中断、定时器的使用方法。内容：首先由数据采
14、集单元实时采集数据，通过专用的数据线传送到数据硬处理单元，对数据确认无误后，发送给中央处理单元，中央处理单元对采集到的数据进行分析、分类，通过总线（485、CAN）或市话网、移动网、互联网、无线网等方式传送给PC机的数据汇总分析单元，PC机根据统计的结果，向控制单元发出控制信息，同时将相关的信息或结果发送给当事人。36.PLC可编程控制器设计目的：掌握PLC工作原理及其内部构造，设计一款PLC主机模型。要求：PLC主机性能，I/O：16点（8入8出）以上，输入电平5V，输出电平24V，I/O接口要求带光电隔离保护，可驱动1W以上的执行机构。37.GPS全球卫星车载信息模拟系统目的：掌握GPS工
15、作原理及其应用设计方法。要求：能够实时跟踪定位模拟车辆的经度和纬度，能够在电子地图上绘制出（在小区或某一街道等）的具体位置信息。38.恒压供水控制系统设计设计一个能够驱动3台37KW交流调速电机进行你供水的系统，要求系统实时检测水管压力，通过调节电机的转速控制水管压力保持恒定。39. 音乐倒数计数器1. 设计要求利用AT89C51单片机结合字符型LCD显示器设计一个简易的倒数计数器，可用来煮方便面、煮开水或小睡片刻等。做一小段时间倒计数，当倒计数为0时，则发出一段音乐声响，通知倒计数终了，该做应当做的事。定时闹钟的基本功能如下。n 字符型LCD（162）显示器。n 显示格式为“TIME 分分:
16、秒秒”。用4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。一旦按下键则开始倒计数，当计数为0时，发出一阵音乐声。程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，按下操作键K1K4动作如下。 K1可调整倒计数的时间160分钟。 K2设置倒计数的时间为5分钟，显示“0500”。 K3设置倒计数的时间为10分钟，显示“1000”。 K4设置倒计数的时间为20分钟，显示“2000”。复位后LCD的画面应能显示倒计时的分钟和秒数，此时按K1键则在LCD上显示出设置画面。此时，若： a. 按操作键K2增加倒计数的时间1分钟。 b. 按操作键K3减少倒计数的时间1分钟。 c. 按操作键K4设置完成。 键盘实现菜单
17、功能的方法，已在题目4详细说明，不再赘述。本题目最大难点是实现音乐的播放。作者利用定时计数器，通过载入不同的计数初值，产生频率不同的方波，输入到蜂鸣器（SOUNER）中，使其发出频率不同的声音。本设计中单片机晶振为1.0592MHz，通过计算各音阶频率，可得1、2、3、4、5、6、7共7个音应赋给定时器的初值为64580、64684、64777、64820、64898、64968、65030。在此基础上，可将乐曲的简谱转化为单片机可以“识别”的“数组谱”，进一步加入对音长、休止符等的控制量后，可以实现音乐的播放。40. 基于数字温度传感器的数字温度计1. 设计要求利用数字温度传感器DS18B2
18、0与单片机结合来测量温度。利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在LED数码管上显示相应的温度值。其温度测量范围为55125，精确到0.5。数字温度计所测量的温度采用数字显示，控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示。2. 原理从温度传感器DS18B20可以很容易直接读取被测温度值，进行转换即满足设计要求。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912位的数字读数方式。D
19、S18B20的性能如下。n 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信。n 多个DS18B20可以并联在串行传输的数据线上，实现多点组网功能。无须外部器件。n 可通过数据线供电，电压范围为3.05.5V。n 零待机功耗。n 温度以9或12位的数字读数方式。n 用户可定义报警设置。n 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件。n 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 41. 数字电压表设计1. 设计要求 以单片机为核心，设计一个数字电压表。采用中断方式，对2路05V的模拟电压进行循环采集，采集的数据送LED显示，并存入内存。超过界限时指示灯闪烁。
20、2. 实验原理 本题目本质上是以单片机为控制器，ADC0809为ADC器件的AD转换电路，设计要求的电压显示，是对ADC采集所得信号的进一步处理。 为得到可读的电压值，需根据ADC的原理，对采集所得的信号进行计算，并显示在LED上。本项目中ADC0809的参考电压为+5V，根据定义，采集所得的二进制信号addata所指代的电压值为: 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：将小数点显示在第二位数码管上，即为实际的电压。本示例程序将1.25 V和2.5 V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AD结果超过这一数值时，将会出
21、现二极管闪烁和蜂鸣器发声。42. 数字音乐盒的设计1. 设计要求 以单片机为核心，设计一个数字音乐盒： 利用I/O口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏乐曲（最少3首乐曲，每首不少于30s）。采用LCD显示信息。 a. 开机时有英文欢迎提示字符，播放时显示歌曲序号（或名称）。 b. 可通过功能键选择乐曲、暂停、播放。43. 微波炉控制程序设计二,设计要求:利用实验系统的硬件资源设计一个带LED显示的微波炉控制器控制面板包括:两位数码显示十个数字按键键盘电源按键电源指示灯大中小火力选择开关工作流程如下:(1)按下电源键,指示灯亮,通过数字键设定需要加热的时间,并在LED上进行
22、显示,单位为秒(2)时间设定完后,通过大,中,小三个按键,选择火力的大小,并启动微波炉进行工作(3)LED实时显示剩余的工作时间,定时时间到后自动停止,指示灯灭(4)微波炉运行过程中,若再按下电源键,则微波炉停止工作,指示灯灭44. 单片机动态控制64个彩灯(红、绿、兰三种颜色)一、设计题目 用8051控制64个彩灯，使其先从左到右动态点亮3次，后从右到左动态点亮3次，再从到下点亮3次，最后从下到上点亮3次，如此动态循环。 二、设计目的 1 进一步熟悉和掌握单片机的结构、工作原理及课本中出现的典型程序。 2 掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。 45. 数控DC/DC电源系统
23、硬件与软件设计 性能指标参数如下： (1)输入直流电压为9.V15.0V (2)输出电压为3.6V6.0V，步进可调，最小步距为10mV；文波电压为小于5mV。 (3)最大输出电流不小于500mA。 (4)效率不小于80%46. 电梯运行模拟控制器 功能要求：能够模拟控制一个8层楼梯的电梯的运行。具体要求如下： 1.电梯平时没有接到命令时候或者执行完命令后停在1楼，门关闭.。 2.电梯运行速度2秒一层楼 3.电梯门在开启的情况下没有收到命令10秒中后自动关闭。在运动中门必须关闭，（最后3秒可以设置音响警告信号） 4.电梯控制器满足实际电梯的运行要求，电梯在运行的时候可以最多记住8个命令。并且综
24、合考虑公平性（先按键先执行）和有效性（完成任务的总的行走路径最短）来执行。47. 汽车转向灯的设计利用定时器或计数器与中断系统组成控制系统的工作原理，从而达到控制汽车在不同运行状态时各个车灯是不是闪烁，从而达到传递交通信息的作用。1、设计要求汽车在驾驶时有左转弯、右转弯、刹车、合紧急开关、停靠等操作。在左转弯或右转弯时，通过转弯操作杆应使左转开关或右转开关合上，从而使左头灯、仪表板左转弯灯、左尾灯或右头灯、仪表板右转弯灯、右尾灯闪烁；合紧急开关时要求前面所述的6个信号灯全部闪烁；汽车刹车时，两个尾灯点亮；如正当转弯时刹车，则转弯时原应闪烁的信号灯仍应闪烁。以上闪烁，都是频率为1Hz的低频闪烁；在汽车停靠而停靠开关合上时左头灯、右头灯、左尾灯、右尾灯按频率为30Hz。的高频闪烁由上所述，各种情况作操作时，信号灯应输出信号列于表1.1。表1.1 汽车驾驶操纵与信号驾 驶 操 作输 出 信 号仪表板左转弯灯仪表板右转弯灯左头灯右头灯左尾灯右尾灯左转弯（合上左转开关）闪烁闪烁闪烁右转弯（合上右转开关）闪烁闪烁闪烁合紧急开关闪烁闪烁闪烁闪烁闪烁闪烁刹车（合上刹车开关）亮亮左转弯时刹车闪烁闪烁闪烁亮右转弯时刹车闪烁闪烁亮闪