单片机原理与接口技术课程设计任务书.doc

单片机原理与接口技术课程设计任务书

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2020年4月19日
文档仅供参考
单片机原理与接口技术课程设计任务书
12-4-1
一 教学目标
1.课程设计的性质
本课程是在前导验证性认知实验以及相关的理论课基础上，进行更高层次命题的设计性的教学环节，是学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和编程特定功能的电子电路的课程。 对于提高学生的电子工程素质和科学实验能力非常重要。
2.课程设计目的
本课程旨在培养学生综合数字电路和单片机知识，解决电子信息方面常见实际问题的能力，并了解一般电子电路与单片机构成简单系统及较为复杂的编程的方法。促使学生积累单片机系统的开发经验，准备走向更复杂更实用的应用领域，是参加各类大学生电子竞赛前的技能培训课程。目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。
二、课程设计题目（4个题目）
题目一.温度采集显示系统

功能要求：
（1） 温度测量范围 0 - 99℃。
（2） 温度分辨率±1℃。
（3） 选择合适的温度传感器。
（4） 使用键盘输入温度的最高点和最低点，温度超出范围时候报警。（报警温度不需要保存）
要求完成的内容：
（1）系统硬件设计，并用电子CAD软件绘制出原理图，
（2）给出流程图，编写并调试程序。
（3）撰写设计报告。

提示：可借助“单片机实验电路板”实现或验证软件、硬件系统的可靠性。

题目二.数控DC/DC电源系统硬件与软件设计
性能指标参数如下：
(1)输入直流电压为9.V～15.0V
(2)输出电压为3.6 V～6.0V，步进可调，最小步距为20mV；纹波电压为小于5mV。
(3)最大输出电流不小于500mA。
(4)效率不小于80%。

图1
要求完成内容：
1.根据设计要求，完成数控DC/DC电源电路硬件设计，并用电子CAD软件绘制出原理图。
2.完成系统的安装与硬件调试
3画出流程图，编写并调试控制程序。
4撰写设计报告。

题目三：步进电机控制系统硬件与软件设计
系统硬件模块图如图2所示。

图2 硬件框图

功能要求：
（1）能经过键盘控制2个4相步进电机运行状态。而且经过LED数码管，LCD显示屏显示当前步进电机的运行状态（包括方向，步数）4相电动机可采用4个LED发光二极管表示其状态。
l 步进精度选择（4相4拍、4相8拍）
4相4拍状态变化如下：0111，1011，1101，1110
4相8拍状态变化如下：0111，0011，1011，1001，1101，1100，1110，0110
l 方向选择（X，Y，正，反）
l 步进速度选择(30步/分～1000步/分，可任意选择)
l 停止/运行选择
（2）能模拟图3所示轨迹运行(假设在4相8拍条件下，每步行进距离为1um)。

图3

要求完成的内容：
1.根据设计要求，完成步进电机控制系统硬件设计，并用电子CAD软件绘制出原理图，在万能板上制作实验板上没有的步进电机运行显示接口电路(用LED显示步进电机运行步进状态，实验板上已提供了扩展接口插座)。
2.画出流程图，编写并调试驱动程序。
3.撰写设计报告。

题目四：电梯运行模拟控制器

设计一个电梯运行模拟控制器，其系统框图如图4所示：

MCU
1位七段数码管，3个LED灯（显示当前电梯所处楼层与运行方向以及电梯门的状态）
键盘以及对应的LED灯（1－8，开门，关门）每个数字按键对应一个LED灯，按下按键灯亮，执行完命令灯灭)
8
个LED
灯显示电梯所处楼层
2个灯显示当前电梯运行方向
8×2－2＝14个按键表示每层楼入口的电梯按键

图4 电梯运行模拟控制器框图

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秒能够设置音响警告信号）
4.一句话，电梯控制器满足实际电梯的运行要求，电梯在运行的时候能够最多记住8个命令。而且综合考虑公平性（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。

要求完成的内容：
1.完成硬件电路的设计与安装调试（可借助单片机实验电路板），并用CAD软件画出原理电路图。
2.画出流程图，编写并调试驱动程序。
3.撰写设计报告。

三、教学环节和考核标准
1.时间安排
5－16周采用分散学时的办法进行.
2开展方法
1) 本课程设计要求每个学生独立完成一个设计。
2) 学生自学与指定设计题目有关的参考资料；指导教师在课内外给予及时指导和答疑， 设计过程中出现的普遍问题，应适当集中讲授。要求指导老师至少每周安排时间了解学生的情况。
3) 学生能够在规定时间内到学院机房借用相关的实验板和电脑以及相关仪器。
4)学生必须完成实物电路的制作和程序的编写调试，和设计报告的撰写
5)指导老师按照设计题目的要求进行验收，验收内容包括：实物，程序演示（5－10分钟），答辩（5－10分钟），最后指导老师综合各方面因素给出成绩。
6）课程设计结束后学生应已班级为单位提交1.按照学号整理好的纸质设计报告，2.设计报告的电子版和所有相关的完整的源程序，CAD电路图。
3.课程设计的考核标准
1)电路布局及安装焊接工艺(20%)
2)功能及性能指标(50%)
3)设计报告的撰写(30%)
验收时间：3天。老师根据学生设计全过程的表现，验收情况以及设计报告书给出综合成绩（成绩分优、良、中、及格、不及格五级）。如果发现设计报告雷同，一律做不及格处理。

四.课程设计报告要求
封面：按照广工大课程设计报告的封面要求，要求学院专业班别学号用全称而且统一格式。
正文内容包括：
1)设计题目
2)设计任务和要求
3)原理电路和程序设计：
（1）方案比较；（2）整体电路（标出原元件型号和参数、画出必要波形图）；（3）单元电路设计；（4）说明电路工作原理;（5）元件选择。
对报告中的电路图要求
A原理图中元件电气图形符号符合国家标准；
B整体布局合理，注标规范、明确、美观，不产生歧义。
C列出完整的元件清单(标号、型号及大小、封装形式、数量)
D图纸幅面为A4。
E 流程图的符号采用国际标准。
设计报告统一采用小四宋体，行距为1.5倍
4)电路和程序调试过程与结果：
对模拟电路应有理论设计数据、实测数据、仿真数据和误差分析，数字电路应有设计逻辑流程、波形图、时序图或真值表。单片机程序要给出主程序以及每个子程序的流程图，正文中不能把整个程序列出，可是对于关键程序段能够列出并详细说明，完整的程序用电子文件的形式提交，程序里必须有详细的标注说明
5)总结
总结作品的优点和不足的地方，以后可能的改进方案，经过这次课程设计的心得体会。
附录：完整的电路PCB图，完整的源程序名列表（不需要把源程序打印出来，作为电子文档提交）。

参考资料：
[1] 郑诗卫. 印制电路板排版设计. 北京：科学技术文献出版社，1983
[2] 潘永雄, 沙何等. 电子线路CAD实用教程. 第三版. 西安：西安电子科技大学出版社，
[3] 潘永雄. 新编单片机原理与应用实验. 西安：西安电子科技大学出版社，