2024级微控制器课程设计任务书.docx

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1、测控2024级微限制器应用系统综合设计课程设计任务书一、设计课的目的与任务微限制器应用系统综合设计是为测控专业微限制器技术课程而开设的课程设计教学环节，其目的在于培育学生综合运用理论学问来分析和解决实际问题的实力，是通过设计以微限制器为核心的单片机检测系统，加深学生对微限制器技术的了解，进一步驾驭其程序设计与硬件接口技术。本课程的主要任务是运用所学微限制器技术、微机原理等方面的学问，设计出一台以8OC32MCU或MSP43O为核心的单片机数据采集、通讯或测控系统，完成信息的采集、处理、输出及人机接口电路等部分的软、硬件设计。可采纳ProteUS仿真软、硬件设计。二、课程设计的基本要求本课程设计

2、涉及微限制器技术课程的基本概念和理论，主要要求学生驾驭微限制器的指令系统、中断技术、总线扩展、模拟与数字I/O接口技术与通讯技术等，重点是培育学生驾驭微限制器在自动化测控应用系统中的设计与开发方法。课程设计的基本要求如下：1 .驾驭单片微限制器硬件结构和工作原理、中断与定时系统、嵌入式应用、现场总线等基本概念和原理；2 .熟识8/16位单片微限制器的主要功能单元和指令系统；3 .熟识测控网络中嵌入式微限制器的应用和现场总线应用技术。4 .利用微限制器的接口技术进行简洁的测控及自动化应用系统设计；5 .每人提交系统设计报告一份，现场演示验收设计系统。三、课程设计的内容本课程设计的重点是培育学生利

3、用微限制器的硬、软件开发技术进行微限制器系统的设计与开发实力。详细设计内容包括两个部分。（一）必做试验部分：1 .步进电机限制2 .直流电机限制3 .扩展键盘显示接口试验4 .LCD液晶显示接口试验5 .电机限制机电一体化试验平台试验6 .温度、压力测量与限制试验平台试验（二）选做设计部分：由指导老师供应多个不同的微限制器系统设计题目，学生依据爱好自由选择，或经老师同意选择其它题目。选做部分题目及设计内容、要求等如下：1.分组完成下列设计任务中的一项1) .单片机测控系统设计（2人选）系统要求设计一个基于单片机为核心的测控系统，要求如下。 .测量对象：温度、压力、流量等共3路非电路参量（要求以

4、肯定周期巡回检测）。 .限制对象：温度（测量范围为O200,温度限制精度为2）。 .要求对各参数的测量值实时显示。 .当限制温度超限并失调时，能声音报警。 .操作员能在运行过程中通过人机对话修改温度设定目标值。 .测量的各参数中，除温度用作限制外，其余只用作监视系统运行，对测量精度可不予考虑或自定。依据设计要求，本系统除对温度要进行闭环限制外，对其余2个参量只作巡回检测，对各个参数要能实时显示和故障报警。其中微型限制器即单片机作为整个系统的限制核心，除了完成对A/D通道采样、D/A通道输出和键盘、显示、报警等外部过程与设备的限制任务外，还要完成对采样数据的数字滤波、非线性校正、标度变换和温度限

5、制算法的实现等数据处理任务。设计相应的A/D、D/A、键盘、显示接口和热电偶测温及冷端补偿电路，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警，其中限制输出部分采纳模拟量或开关量进行限制。a. ADC采样，LCD显示，喇叭报警，利用D/A0832限制输出b. ADC采样，LED显示，喇叭报警，利用I/O开关量限制输出2) .两路压力数据实时采集与处理设计设计一个可以采集两路参数、参数辨别率为8位的实时数据采集与处理系统。假定两路压力参数对应的直流电压在。5V范围内变更，输出显示为02000Pa,要求对通道。每隔IS采样一次，共采集20次；对通道1每隔2s采样一次，共采集10次。并要求将不同通道采集的

6、数据进行相应的处理后以电压值的形式分别显示在显示器的不同区域上。显示器上可以设计一个窗口，用来显示两个不同通道的压力值，在窗口上显示出相应通道号的提示信息。由此，设计中须要设计一个主程序和一至二个中断服务程序，即时钟中断服务程序或转换结束中断服务程序。设计相应的A/D、键盘和压力检测、处理与显示电路，可在线键盘参数设置、定时检测、显示和报警。硬件采纳ADC采样，LCD同时显示两路压力参数，喇叭报警等。3) .空气湿度及室内温度测量与报警系统的设计设计相应的A/D、键盘和空气湿度检测、处理与显示电路，可在线键盘上设置报警参数，具有定时检测、显示和报警。硬件设计采纳ADC采样，LCD同时显示室内温

7、度及湿度，喇叭报警或灯光报警。4) .单片机数据采集与双机通信系统的设计设计相应的A/D、显示、串行通信接口的电路，利用单片机的串行口与扩展的A/D接口，进行数据采集、标度变换与通信，实现2台8031单片机之间的双机数据通信与显示。 .A/D采样数据，将采样数据发送另一台单片机，LED或LCD显示采样实时数据。 .接收发送的采样数据，并用LED或LCD显示该数据。5) .简易电子计价秤设计设计一简易电子计价秤，可以对多种商品进行单价输入、称重、计价、显示。其称量范围为05kg采纳的89C51或MSP430作为限制器，A/D转换器，LCD显示，12个按键。设计单片机重量检测、处理与显示硬件电路，

8、软件要求对多种不同单价的商品进行键盘参数设置、称量、计价和显示。硬件设计采纳A/D芯片采样，LCD显示，键盘参数给定与显示，超重报警等。6) .智能流量监测仪设计相应的A/D、键盘和流量检测、处理与显示电路，可在线键盘参数设置、定时检测、定时显示流量的瞬时值和累计值。硬件采纳ADC采样，LCD同时显示瞬时流量和累计流量，可参数给定与显示，灯光报警。7) .智能型数字PlD调整器设计(2人选)设计模拟信号采集、处理、输出及人机接口电路，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警等，主要实现数字PID限制。a. ADe采样，多位LCD显示，D/A0832模拟量输出，键盘参数设置，喇叭报警。b. AD

9、C采样，多位LED显示，D/A0832模拟量输出，键盘参数设置，灯光报警。8) .步进电动机限制设计设计内容：驾驭步进电动机限制系统的硬件设计方法和步进电动机速度调整、方向限制技术。学会编制步进电动机驱动程序的软件设计方法。由于步进电机启动时，通常系统惯性及负载的影响，启动力矩较大。电机无法从静止状态瞬间加速到正常工作转速。为了防止步进电机失步，在实际系统中必需采纳变频启动的方法：电机低速启动，获得较大的力矩，再通过增加驱动脉冲的频率，使电机逐步加速到正常工作转速。用P口输出脉冲信号，驱动步进电机转动,通过调整脉冲信号的宽度来限制步进电动机速度；变更相线通电依次，即变更定子磁场旋转的方向，从而

10、达到限制步进电动机正反转方向限制。同时要求在显示器上显示调整的迅时速度和方向限制要求：1.自动限制步进电机变频启动；8.1. 步进电动机速度进行调整和方向限制。设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。9) .步进电动机位置测量与限制设计设计内容：驾驭将步进电动机角位移变成直线位移和测量位置的方法。利用电机限制机电一体试验仪上的硬件电路，将步进电动机的角位移变成直线位移。并采纳A/D0809转换器构成一个测量位置的系统。编制程序定位和测量机电平台上指针指示的位置。设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。a. ADC采样，多位LCD显示，多位参数给定

11、与显示，灯光报警。b. ADC采样，多位LED显示，多位参数给定与显示，喇叭报警。10) .直流电动机位置测量与限制设计设计内容：驾驭宜流电动机限制系统的硬件设计方法，利用电机限制机电一体试验仪上的硬件电路，通过机械机构将宜流电机的角位移转换为直线位移，利用电位器和A/D转换器，构成直流电机测量位置系统。当直流电机运转时，带动电位器旋转，电位器输出值模拟量，通过A/D转换采集数据。电位器输出模拟量与指针位置成近似线性关系，也就是说，采集的数字量，就反映出指针所指示的位置。学会编制直流电动机定位和测量指针指示位置程序的软件设计方法。为了视察比较、测量的值和实际的位移值，将测量值以十进制数的形式显

12、示在试验仪的数码管上，单位为厘米。该内容即为机电平台上指针所指示的位置值。设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。a. ADC采样，多位LCD显示，多位参数给定与显示，灯光报警。b. ADC采样，多位LED显示，多位参数给定与显示，喇叭报警。11) .直流电机转速测量与限制设计设计内容：驾驭直流电动机限制系统的硬件设计方法，利用电机限制机电一体试验仪上的硬件电路，构成直流电机测速系统。驾驭光敏管和栅格盘组合的测速技术和定时/计数器的敏捷运用。通过栅格圆盘和光敏管组成测速系统。当直流电机通过传动部分带动栅格圆回旋转时，测速光敏管获得一系列脉冲信号。这些脉冲信号通过定时/计

13、数器2计数，定时器TO定时。定时器TO完成100次溢出中断的时间T除以测得的脉冲数m,经过单位换算,就可以算得直流电机旋转的速度。直流电机转速计算公式：n=60m/(NITN)(rpm)其中：n为直流电机转速,N为栅格数，Nl为TO中断次数，m为定时器T2在规定时间内测得的脉冲数，T为定时器TO定时溢出时间。学会编制测量直流电机的运行速度程序。为了视察直流电机转速测量的值，将测量值以十进制数的形式显示在试验仪的数码管上，每秒刷新显示。单位rpm。a. 设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。b. 1.CD显示，多位参数给定与显示，灯光报警。c. 1.ED显示，多位参数给

14、定与显示，喇叭报警。12) .多功能波形发生器设计本系统设计一个由微限制器为核心的多功能波形发生器。详细要求如下。 .该发生器能在操作人员限制下输出正弦波、方波、三角波或锯齿波波形。 .这些波形的极性、周期和占空比(对矩形波而言)等可由操作人员设置和修改(信号频率可调整，运用数模转换芯片ADCO808或ADCo809,通过调整可变电阻RVl来调整脉冲宽度)。通过示波器显示、检验产生的波形。设计相应的D/A、键盘、显示接口电路，可在线键盘参数设置，其中限制输出部分采纳D/A0832模拟量输出。13) .抢答器设计在现代生活的很多智力竞赛和消遣节目中，常常须要应用竞赛抢答器来供多人或多组对一些题目

15、进行抢答。本系统通过设计一个以微限制器为核心的智力竞赛抢答器。详细要求如下。 .可供8组同时抢答，由按钮限制。 .能显示出最先抢答的组号，而对其他组的抢答不予理睬。 .对主持人未曾按启动钮之前就按抢答钮的犯规组，亮红灯警告。 .对抢答后的回答时间进行计时限制，如回答超时，则以音响报警。14) .空调机限制系统设计本系统设计一个分体式空调机的微限制器限制系统。要求完成以下基本限制功能。 .制冷与制热状态的恒温自动限制。 .用户的温度设定和定时时间的设定。 .送风限制。 .自动去湿限制。 .定时、开、关机的限制。 .三分钟延时启动的爱护。 .当前环境的温、湿度以及设定温度的发光二极管显示功能。设计相应的A/D、D/A、键盘、显示接口电路，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警，其中限制输出部分采纳模拟量或开关量进行限制。a. ADC采样，LCD显示，多位参数给定与显示，灯光报警。b. ADC采样，LED显示，多位参数给定与显示，喇叭报警。15) .洗衣机限制系统设计本系统设计并建立一个由微限制器限制的洗衣机限制系统。要求完成以下基本限制功能. .给水和排水的自动限制。 .用户定时时间的设定。 .电机的正反转。 .各种定时和故障报警电路。 .定时开