第一篇：《单片机原理及接口技术》课程设计报告——多通道秒表定时器(DOC)
《单片机原理及接口技术》
课程设计报告
课程设计名称：多通道秒表定时计数器设计
院 系：自动控制与机械工程学院
专业：电气工程及其自动化
班级：2012级电气二班
姓名：黄瑞
学号：201204170209
时间：2014年6月
目录
一、课程设计目的和要求.....................................................................................................3
1、设计的目的.................................................................................................................3
2、设计的要求.................................................................................................................3
（1）总体要求.........................................................................................................3（2）具体要求.........................................................................................................4（3）设计提示.........................................................................................................4
二、设计的步骤和思路.........................................................................................................5
1、设计的步骤.................................................................................................................5
2、设计的思路.................................................................................................................5
三、硬件的设计.......................................................................................................................6
1、信号输入电路.............................................................................................................7
2、数码管的驱动模块的电路.........................................................................................7
3、LED灯的驱动模块电路............................................................................................8
四、软件设计...........................................................................................................................8
1、单片机选择.................................................................................................................8
2、系统软件设计分析.....................................................................................................9
3、主要功能实现的程序...............................................................................................10（1）通道号的设置...............................................................................................10（2）定时值的设置...............................................................................................11
五、调试说明.........................................................................................................................12
1、未启动仿真时，初始状态：...................................................................................13
2、开始启动仿真后：...................................................................................................13
3、通过按下K2切换至一、二、三、四通道和定时值的设置：............................14
4、定时时间到后对应通道号LED灯点亮：.............................................................15 六
心得体会.........................................................................................................................16
七、致谢.................................................................................................................................17 八、参考文献.......................................................................................................................17
九、附录.................................................................................................................................18
一、课程设计目的和要求
1、设计的目的
单片机课程作为独立的教学环节，是自动化及相关专业集中实践性环节系列之一，是学习完〈〈单片机原理与接口技术〉〉课程后，并在进行相关课程设计基础上进行的一次综合联系。
单片机课程设计过程中，我们通过查阅资料，接口设计、程序设计、安装调试等环节，完成一个基于MCS-51系列单片机，涉及多种资源应用，并具有综合应用功能的小应用课程设计，不但使我们能熟练掌握课堂上所学知识，而且还能使我们在设备和软件方面得到较全面的提高和锻炼，也提高了我们运用综合知识解决实际的能力。
课程设计以学生认知为主体，充分调动学生的积极性，重视学生自学能力的培养，根据具体课题安排时间确定课题的设计、编程和调试内容，分团队开展课程设计活动，按时完成每部分工作。坚持独立完成，实现课题规定的各项指标，并写出设计报告。
要求学生自己查阅资料和充分利用所学知识，根据所要设计系统所要达到的功能，划分软硬件功能、选择器件、编写相关程序，用Proteus 在计算机上绘图并用Keil进行程序边编写进行防真，再对整个系统做调试运行，培养学生在遇到问题时能进行独立、系统、认真的思考，并进一步培养学生在团队中的合作精神，不断调试修改，直至达到设计的要求和取得满意的效果，最后编写系统说明书，其内容包括系统的功能介绍，使用范围，主要性能指标，使用方法，注意事项等。
2、设计的要求
（1）总体要求
本次课程设计主要以软件仿真为主，在为期两周的工程实践中，将占据主要时间，要求完成的任务主要包括以下几点：
(1)独立完成设计任务；
(2)绘制系统硬件总框图；(3)绘制系统原理电路图；
(4)制定编写设计方案，编制软件框图，完成详细完整的程序清单和注释；(5)制定编写调试方案，编写课程设计任务书；(6)写出设计工作小结。（2）具体要求
该课程设计要求基于AT89C51设计一个4位的LED数码管作为“4通道的秒表定时器”。
1设计使显示时间为0～99秒；
2当各通道定时时间到时，点亮对应的LED灯； 3设计一个具有4个按键的键盘：
K1：“设置”/“定时启动”； K2：“通道”/“定时设置”； K3：“加一”； K4：“减一”；
4设计每到一秒钟有声音或LED提示提醒功能，可通过按钮打开及关闭该提醒功能。（3）设计提示
(1）用6为7段LED数码管作为显示设备，最高为显示通道号，低2位显示时间。
(2）可采用定时器，定时时间100ms。(3）参考Protuse仿真效果图
图1-1 Protuse仿真效果图
二、设计的步骤和思路
1、设计的步骤
（1）制定相应的设计方案；
（2）硬件的初步设计；
（3）选择设计所用元器件和参数；（4）在Proteus 7.5中设计和连接电路图；（5）软件的初步设计；（6）编写程序实现其功能；（7）在keil_v4中进行调试运行；（8）硬件和软件联合调试。
2、设计的思路
为使数码管同时显示通道号和定时值（0～99秒），选用4位7段LED数码管，当定时时间到时点亮对应的LED灯，课程中我们选用LED-BLUE灯，并设计有四位按键的键盘，分别为K1、K2、K3、K4来控制定时启动/停止、通道号和定时时间的切换设置、通道号/定时时间加
一、通道号/定时时间减一。通过这四个按键来控制整个电路的运行、LED灯的点亮和数码管的显示。具体控制如下：（1）通道号为1～4，对应LED灯为LED1～LED4，执行程序前可任意选择通道号；定时值可在0～99S内任意设置；
（2）当程序运行初始化化后，如果K2按下，则切换至通道号的设置，通过K3、K4来增加或减小通道号；当选择好通道号后如果按下K2则切换至定时值的设置，通过K3、K4来增加或减小定时值；当定时值设置好之后按下K1则程序执行所选通道的秒表定时；当定时时间到时，对应通道的LED灯点亮；
（3）当程序运行初始化后直接按下K3、K4进行定时时间的设置，通过K3、K4
来增加或减小定时值；当设置好之后按下K1后直接执行一通道的秒表定时；当定时时间到时，对应通道的LED灯点亮；
（4）当程序运行初始化后直接按下K3、K4进行定时时间的设置，通过K3、K4来增加或减小定时值；当设置好之后按下K2则切换至通道号的设置，通过K3、K4来增加或减小通道号；当设置好后按下K1则执行对应通道的定时；当定时时间到时，对应通道的LED灯点亮；
（5）当程序运行初始化后直接按下K3、K4进行定时时间的设置，通过K3、K4来增加或减小定时值；当设置好之后按下K2则切换至通道号的设置，通过K3、K4来增加或减小通道号；当设置好后按下按下K2则又切换至定时时间的设置，通过K3、K4来增加或减小定时值;依次可不断循环通道号和定时时间的切换设置，直至达到自己所想要的定时时间,此时按下K1则执行对应通道的秒表定时，当定时时间到时点亮对应的LED灯。
三、硬件的设计
硬件电路设计框图如下图所示，主要由：4个按键的键盘、AT89C51单片机、数码管、4个LED灯。
根据硬件系统电路设计框图，对各部分模块的原理进行分析，编写个子模块程序，最终将其组合。
图3-1硬件电路设计框图
1、信号输入电路
独立式按键就是各按键相互独立，每个按键各接入一根输入线，一根输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。因此，通过检测输入线的电平状态可以很容易判断哪个按键按下了。独立式按键电路配置灵活，软件简单。但每个按键需要占用一个输入口线，在按键数量较多时，需要较多的输入口线且电路结构复杂，故此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。
图3-2键控电路
消除键抖动。一般按键在按下的时候有抖动的问题，即键的簧片在按下时会有轻微的弹跳，需经过一个短暂的时间才会可靠地接触。若在簧片抖动时进行扫描就可能得出不正确的结果。因此，在程序中要考虑防抖动的问题。最简单的办法是在检测到有键按下时，等待（延迟）一段时间再进行“行扫描”，延迟时间为10～20ms。这可通过调用子程序来解决，当系统中有显示子程序时，调用几次显示子程序也能同时达到消除抖动的目的。
2、数码管的驱动模块的电路
图3-3数码管驱动模块电路
3、LED灯的驱动模块电路
图
3-4LED灯的驱动电路
四、软件设计
1、单片机选择
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（ROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。
功能强大AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。此设计中就采用AT89C51。单片机小系统的电路图如图所示：
图4-1信号输入电路
单片机AT89C51的主要特征：
①与 MCS－51 兼容，4K 字节可编程闪烁存储 ②灵活的在线系统编程，掉电标识和快速编程特性； ③寿命为 1000 次写/擦周期，数据保留时间可 10 年以上； ④全静态工作模式：0HZ33HZ； ⑤三级程序存储器锁定；
⑥128×8 位内部 RAM，32 位可编 I/O 线；
⑦两个 16 位定时器/计数器，5 个中断源，4 个 8 位并行的 I/O 接口，个全双工 I/O 接口。
2、系统软件设计分析
模块的划分：
（1）键盘的设置、启动、停止、加
一、减一；（2）数码管显示通道号和定时时间；
（3）定时时间到后对应通道号的LED灯点亮。程序流程图如下：
开始 初始化 Y扫描K2键按N Y扫描K2键按下？ 通道号设定下？ N 通道号加一 Y扫描K3键按扫描K3键按Y下？下？ 定时时间加一 N N 通道号减一 Y扫描K4键按扫描K4键按Y下？下？ 定时时间减一 N N扫描K1键按N下？ Y数码管计时 定时时间N到？ Y通道号对应的LED灯点亮 结束
图4-1程序流程图
3、主要功能实现的程序
1）通道号的设置
uchar set_thax()
//设置通道函数
{
key_set();
if(set_2==2)
{
delay(10);
if(k3==0)
//K3加1
{
delay(30);
if(k3==0)
（
{
delay(300);
sec++;
if(sec==5)
{sec=1;}
}
}
if(k4==0)
//K4减1
{
delay(30);
if(k4==0)
{
delay(300);
sec--;
if(sec==0)
{sec=4;}
}
}
}
a=sec;
return a;}
2）定时值的设置
void set_time()//设置时间函数
{ key_set();if(set_2==1){
delay(10);
if(k3==0)
//K3加1
{
delay(30);
if(k3==0)
{
delay(300);
minu++;
if(minu==100)
{minu=1;}
}
}
（11
if(k4==0)
//K4减1
{
delay(30);
if(k4==0)
{
delay(300);
minu--;
if(minu==-1)
{
}
}
}
} }
五、调试说明
仿真结果和分析：
minu=99;12
1、未启动仿真时，初始状态：
图5-1未启动仿真时，初始状态
2、开始启动仿真后：
图5-2开始启动仿真后
3、通过按下K2切换至一、二、三、四通道和定时值的设置：
图5-3通过按下K2切换至一、二、三、四通道和定时值的设置
4、定时时间到后对应通道号LED灯点亮：
图5-4定时时间到后对应通道号LED灯点亮
六
心得体会
作为一名电气工程及其自动化专业的大二学生，我觉得做单片机课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。
在两个周的学习工作中，通过查阅相关资料了解了直流调速系统，加深了对直流电机调速控制系统的认识，熟悉了单片机在控制系统中的运用。并且在所学知识的基础上，利用已有的直流调速系统设计，尝试了自己的一些研究。并且使我将以前所学的知识系统化，理论化，实用化。对如何使用已有知识及获取相关资料方面的能力又有了提高。
根据课题要求，利用所学的相关知识，查询相关的资料。根据课程条件，找到适合的方案，找到需要的元器件。
根据课程设计的要求和自己所要增加的功能写好程序流程图，在程序流程图的基础上，根据芯片的功能写出相应的程序。然后再进行程序调试和相应的修改，以达到能够实现所要求的功能的目的。
除编写实现设计要求外的程序，还要根据课程设计的实际情况，添加些额外程序来使系统更加的稳定，如开关的去抖（采用延迟）。
该课程设计的程序可以参考MCS-51系列单片机，也可自己根据自己熟悉的方法来编程如单片机C语言或汇编语言。
在设计控制开关时，注意2个中断的打开和关闭的先后顺序，否则就会出错。这次的单片机课程设计重点是理论与实际的相结合。该设计从头到尾都要自己参与，熟悉了整个设计的过程，更充分的锻炼了自己。
在此要感谢我的指导老师，感谢老师给我这样的机会锻炼。在整个设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。虽然这个设计还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次设计的最大收获和财富，使我终身受益。
七、致谢
为期两个周的课程设计也接近了尾声。此次课程设计的完成离不开老师和同学对我的帮助，使我对单片机的工作原理和使用更近了一步。
首先要感谢我敬爱的指导教师。他们在学术上的精心指导和严格要求，在系统研究和调试过程中给予的及时帮助。这些使我组的课程设计得以顺利完成，并激励着我们在今后的人生道路上不断开拓进取，勇往直前。在此，我们再一次对诸位老师的培养和关怀表示诚挚的谢意！
同时我们也非常感谢所有教导过我的老师们，他们不但在课程设计中指导我们学习和生活，而且在完成论文期间给我许多帮助和建议，他们兢兢业业、对工作认真负责的态度为我们做出了好的表率，时刻鞭策着我们向他们学习。
非常感谢我的同学们，在与他们共同的学习、工作、生活过程中，他们给予了我及时的帮助和建议，开拓了我的思路。这使我在学习和生活中受益匪浅。
最后，向所有帮助过我的老师和同学致以最诚挚的谢意。
八、参考文献
[1] 陈伯石.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2003.[2] 钟富昭.8051单片机典型模块设计与应用[M].北京：人民邮电出版社，2007 [3] 张靖武.单片机系统的PROTEUS设计与仿真[M].北京：电子工业出版社，2007 [4] 杨恢先.单片机原理及应用[M].北京：人民邮电出版社，2006 [5] 孟庆涛.图解电子控制电路[M].北京：人民邮电出版社，2006 [6] 谢维成.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2006 [7] 周润景.基于PROTEUS 的电路及单片机系统设计与仿真[M].北京：北京航空航天出版社，2006 [8] 李光飞.单片机课程设计实例指导[M].北京:北京航空航天出版社，2004 [9] 杜坤梅.电机控制技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002 [10] 李广第.单片机基础（修订版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001 [11] 吴亦峰.单片机原理与接口技术[M].北京：电子工业出版社
九、附录
#include
sbit QB1=P2^0;sbit QB2=P2^1;sbit QB3=P2^2;sbit QB4=P2^3;sbit k1=P1^0;//k1按键, sbit k2=P1^1;//k2按键, sbit k3=P1^2;//k3按键,加1 sbit k4=P1^3;//k4按键,减1 sbit led4=P3^0;//LED灯 sbit led3=P3^1;sbit led2=P3^2;sbit led1=P3^3;sbit what=P0;uchar sec=1,minu,mstcnt;// 定义初始量 uchar set_2=1,set_1=1;uchar mis,mig,ss,sg;uchar code table[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};//共阴显示
uchar code tabl[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66};int a;
void delay(uint);//延时函数 void key_change();// 扫描K1 void key_set();//
扫描K2 void disp(uchar,uchar,uchar,uchar);//显示函数 void set_time();//设置时间函数 uchar set_thax();//设置通道函数 void timer0();void haap();
void main()//主函数 { EA=1;//系统允许有开放的中断 ET0=1;//允许T0中断
TR0=1;//开启中断，启动定时器 TMOD=0x01;TH0=0x00;//选择数码管
TL0=0x01;
while(1){
sg=sec%10;//通道个位 mis=minu/10;//显示时间十位 mig=minu%10;key_set();//扫描K2 key_change();//扫描K1 if(set_1==1)//设置显示条件 {haap();} if(k1==1&&k2==1)//正常显示 { delay(10);if(k1==1&&k2==1){ sg=sec;disp(sg,mis,mig,ss);} } key_change();
if(set_1 ==2)//启动条件
{
timer0();
} key_change();if(set_1==3){minu=0;} } }
void haap()
//设置显示函数{ if(set_1==1){ delay(10);key_set();if(set_2==1){ delay(10);
set_time();}
key_set();if(set_2==2){
delay(10);
set_thax();
} } }
void timer0()interrupt 1 using 0 //启动函数{
TH0=0x01;TMOD = 0x01;
if(set_1==2)
{ delay(10);mstcnt++;
if(mstcnt==20){
mstcnt=0;
if(minu==0)
{
minu=0;
set_thax();
if(a==1)
{
led1=0;
led2=1;
led3=1;
led4=1;
}
else
{
if(a==2)
{
led1=1;
led2=0;
led3=1;
led4=1;
}
else { if(a==3)
}
}
}
else
{
minu--;
} } if(minu==0){ minu=0;
} } }
void key_change()//k1按键扫描 { if(k1==0){ delay(20);
{ led1=1;led2=1;led3=0;led4=1;
} else
if(a==4)
{
led1=1;
led2=1;
led3=1;
led4=0;
}
if(k1==0){ set_1++;while(k1!=1);if(set_1==4){set_1=1;} } } }
void key_set()//k2按键扫描 { if(k2==0){ delay(20);if(k2==0){ set_2++;while(k2!=1);if(set_2==3){set_2=1;} } } } void disp(uchar sg,uchar mis,uchar mig,uchar ss)//显示函数{ QB1=0;QB2=1;QB3=1;QB4=1;P0=table[sg];//第1个数码管显示通道 delay(10);//延时一小会
QB1=1;QB2=1;QB3=0;QB4=1;P0=table[mis];//第3个数码管显示十位 delay(10);QB1=1;QB2=1;QB3=1;QB4=0;P0=table[mig];//第4个数码管显示个位
delay(10);QB1=1;QB2=1;QB3=1;QB4=1;P0=table[ss];//第2个数码管不显示 delay(10);}
void set_time()//设置时间函数 { key_set();if(set_2==1){
delay(10);if(k3==0)//K3加1 { delay(30);if(k3==0){ delay(300);minu++;if(minu==100){minu=1;} } } if(k4==0)//K4减1 { delay(30);if(k4==0){ delay(300);minu--;if(minu==-1){
minu=99;
}
} } } }
uchar set_thax()
//设置通道函数
{ key_set();if(set_2==2){
delay(10);if(k3==0)//K3加1 { delay(30);if(k3==0){
delay(300);sec++;
if(sec==5){sec=1;} } } if(k4==0)//K4减1 { delay(30);if(k4==0){ delay(300);sec--;if(sec==0){sec=4;} } } } a=sec;return a;}
void delay(uint k)//延时函数 { uint i,j;for(i=k;i>0;i--)for(j=80;j>0;j--);}
第二篇：单片机原理及接口技术课程设计指导书
长 沙学院
课程设计指导书（部）
业
级单片机原理及接口技术机电工程系机械设计制造及其自动化
年月日 课程设计名称系专班
课程名称：《单片机原理及接口技术》课程设计
课程编号：JX010146
主 笔 人：程立志
主 审 人：许焰
1、课程设计的目的通过《单片机原理及接口技术》课程设计，使学生初步具备以下能力：
1.1、加深对《单片机原理及接口技术》所学知识的理解；
1.2、掌握单片机内部资源的使用方法和步骤；
1.3、掌握单片机应用的环节和步骤；
1.4、进一步熟悉在proteus软件里进行硬件设计和编程调试；
1.5、能使用汇编语言或C语言编程环境Keil编写程序、编译、仿真和修改程序；
1.6、能初步判断分析单片机系统的简单故障；
1.7、能对自己的实践工作进行总结，具备编写实习报告书能力；
1.8、初步具备辩证思维和逻辑分析的能力；
1.9、培养学生热爱科学，实事求是的学风和创新意识、精神，合作精神。
2、课程设计的题目
单片机的应用领域非常广泛，就其基本的控制原理和实现方法无外乎是对一些常见的如：距离或位移（米）、重量（千克）、时间（秒）、电流或电压（安培）、温度（开尔文）、等物理量进行测量控制，鉴于单片机当前的应用状态和学员对其应掌握的程度，本次课程设计题目的设定主要是以贴近现实生活为主，提出了一些在教学、工业控制和科研等领域基本常见的课题，其目的是要让学员们拓宽视野，着重体会其学习基本的原理及控制编程基础的重要性，以期达到培养学员们的兴趣和今后再学习的愿望。
2.1、；LED流水灯控制设计：
拓展：广告灯的左移右移控制设计；汽车尾灯模拟控制设计；城市景观灯的控制设计；…
2.2、电子日历、数字钟设计：
拓展：智能晨起系统控制设计；智能全自动洗衣机控制设计；秒表/时钟计时器控制设计；…
2.3、数字温度计的控制设计：
拓展：新生儿恒温箱监控系统设计；多点温度的控制设计；传导系数测量仪的应用设计；…
2.4、16×16 点阵LED汉字显示设计：
拓展：机场、车站、码头、商场、银行、政务等公共服务场所信息指示牌设计；…
2.5、1602液晶显示屏显示设计：
拓展：机场、车站、码头、商场、银行、政务等公共服务场所信息指示牌设计；…
2.6、128×64点阵LED汉字显示设计：
拓展：机场、车站、码头、商场、银行、政务等公共服务场所信息指示牌设计；…
2.7、直流电机控制设计：
拓展：传送带单控与顺序控制设计；电子装配生产线部件移动控制设计；多层电梯控制设计；…
2.8、步进电机控制设计：
拓展：机械手动作行程控制设计；安防监控自动寻迹云台的控制设计；条码打印机的控制设计；…
2.9、AD/DA转换控制设计：
拓展：简易数字电压表设计；简易数字压力计设计；吊车悬臂角度的控制设计；超声波测距器的设计…
2.10、逻辑算法控制设计：
拓展：抢答器控制设计；交通灯设计；多层电梯控制设计；4×4 矩阵键盘计算器设计…
2.11、遥控设计：
拓展：无线电遥控升降系统控制设计、红外遥控升降系统控制设计、红外遥控多路开关控制设计；…
2.12、PWM方式控制设计：
拓展：直流电机调速控制设计；城市立交桥景观带的控制设计；…
2.14、电子琴设计；
拓展：报警发生器控制设计；函数信号发生器的设计；
3、课程设计内容（主要技术关键的分析、解决思路和方案比较等）
要求学生根据所选课题，结合实际工程应用情况参照以下几例给出的具体实现功能和控制参数完成课题的设计任务书。
3.1、简易数字电压表的设计
利用MCS-51系列单片机设计简易数字电压表测量0～5v的8路输入电压值，并在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。测量最小分辨率为0.019V，测量误差约为±0.02V
3.2、秒表/时钟计时器的设计
秒表/时钟计时器要求使用六位LED数码显示管显示时、分、秒，以24（小时）计时方式。使用按键开关可实现时分调整、秒表/时钟功能转换功能。
3.3、电子日历的设计
电子日历上能显示阳历年，月，日，星期，时，分，秒和阴历年、月，使用按键开关可实现调整。
3.4、超声波测距器的设计
设计一个超声波测距器，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量范围在0.10-4.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。
3.5、DS18B20数字温度计的设计
利用89C51单片机、DS18B20温度传感器，制作数字温度计。要求测温范围为-50～110℃，精度误差在0.1℃以内，LED数码管直接显示测量温度值。
3.6、1602液晶显示屏设计
设计一个室内用1602液晶显示屏，要求在目测条件下LED显示屏个点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。
3.7、六路数字抢答器的设计
1）、抢答器同时供6名选手或6个代表队比赛，分别用6个按钮S0 ~ S5表示。
2）、设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。
3）、抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
4）、抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。
5）、参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。
6）、如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。
3.8、机械手动作行程控制
1）、设“单步”、“单程”、“往返”、“连续”4个按钮及4个键值灯；
2）、设“左上”、“左下”、“右上”、“右下”4个电磁位置开关及4个指示灯。
3）、设“左上”为初始位置，根据不同的选择按钮，驱动相应的（3台）直流电机正反转，完成相应的行程动作。
3.9、三层楼电梯呼叫控制
1）、第一层只设“上”、第二层设“上”、“下”、第三层只设“下”共四个按钮；
2）、每层都设一个电磁位置开关，轿厢上下指示灯；共享一台直流电机正反转。
3）、电梯轿厢内设“1”、“2”、“3”三个楼层键及键位指示灯，轿厢上下指示灯，开关门指示灯，电梯根据当前层位和楼层选择按钮的先后顺序，决定向上或向下，电机以正反转时延2秒完成层间动作。
3.10、16×16 点阵LED汉字显示设计。
1）、点阵显示汉字“长沙大学机电系”；
2）、实现自定义滚动效果，如左滚屏，有滚屏，上、下卷帘等。
单片机的应用系统随着用途不同，它们的硬件和软件结构差别很大，但系统设计的方法和步骤基本上是相同的。一般包括总体设计、硬件设计、软件设计、仿真调试、固化程序、应用系统独立运行等步骤。
课程设计由于时间安排、学生水平、实验条件等诸方面的限制，仅要求学生完成仿真调试即可,同时根据实际情况，在试验箱上调试通过。
由于设计时间紧迫，不要在完成全部设计后再编写设计说明书。而应在设计过程中逐步完成。一开始不可能设计出满意的主程序框图。因此，总体设计部分在完成全部设计任务后再写。而硬件部分和软件部分可以在设计过程同步完成。
4、注意事项
4.1、充分调研相关文献，针对课题需要进行系统详细的论证，不能盲目生搬硬套，严谨抄袭；
4.2、以小组为单位（原则上是3人一组），小组内成员分工明确，各司其职，按照所分配的任务在规定的时间内合理的完成好。
4.3、课程设计报告要包括：设计功能要求，设计控制参数，硬件电路设计（元件选型，硬件电路布局），系统程序的设计（注意总结出现的问题、疑难以及解决的方法和思路，对以后的借鉴作用等），调试及性能分析，课程设计小结、控制源程序清单等；图包括设计方案框图、硬件原理图（要求有描述）、程序流程图等。
第三篇：《单片机原理与接口技术》课程设计教学大纲
《单片机原理与接口技术》课程设计教学大纲
课程编号：
课程英文名称：Course Design of Micro-controller Principle and Interface Technology 学时数：18
学分数：1 使用层次和专业：本科
电气工程及其自动化、电子信息工程、机械设计制造及其自动化等专业
一、课程设计的性质、目的
《单片机原理及接口技术》课程设计是在基本学完该课程之后，综合运用所学单片机知识，完成一个单片机应用系统设计，从而加深对单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验，为走出校门从事单片机应用的相关工作打下基础。
通过该课程设计，主要达到以下目的：
1、巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解，使学生增进对单片机系统的感性认识，加深对单片机理论方面的理解，为顺利完成毕业设计打下基础。
2、使学生掌握对单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、片内外存贮器、I/O口和串行口通讯等，进一步深化和巩固所学基础理论、专业知识及实验技能，培养学生综合运用所学专业知识分析问题和解决问题的能力。
3、培养学生根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料的能力，了解与课题有关的硬件元器件的工程规范，能按课程设计任务书的要求编写课程设计说明书，学会方案论证的比较方法，初步掌握工程设计的基本方法，能正确反映设计和实验成果，能用计算机绘制电路图和流程图。使学生了解和掌握单片机应用系统的软、硬件设计过程、方法及实现，提高学生的技术应用能力，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。
4、这一环节对掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会软、硬件的设计和调试方法，掌握单片机技术在生产实践中的应用，提高学生的工程实践能力、动手能力、创新能力，使学生树立正确的人生观，养成严谨、踏实的工作作风。
二、课程设计的内容
课程设计主要内容包括：理论设计、调试及写出总结报告等，其中理论设计又包括选择总体方案、硬件系统设计和软件系统设计。硬件设计包括单元电路、选择元器件及计算参数等；软件设计包括模块化层次结构图、程序流程图等。程序设计是课程设计的关键环节，通过调试，进一步完善程序设计，使之达到课题所要求的指标，使理论设计更接近于 1
实际产品。课程设计的最后要写出设计总结报告，把理论设计内容，调试的过程及性能指标的测试结果进行全面的总结，把实践内容上升到理论高度。
以下8个设计题目每组学生可任选一项： 题目一 智能交通灯控制系统设计
1、设计要求
（1）用发光二极管模拟交通信号灯，用按键开关模拟车辆检测信号。
（2）A、B两车道交叉组成十字路口，A是主车道，B是支道。正常情况下，A、B两车道轮流放行，A放行50s，B放行30s，各含5s警告时间。
（3）交通繁忙时，该系统应有手受控开关缓解交通拥挤状况，其中一车道放行期间，另一车道繁忙，可通过开关获得15s放行时间。
（4）有紧急车辆通过时，另需一开关设置两车道均禁止通行20s。
2、主要功能模块
智能交通灯控制系统主要功能模块包括电源电路、单片机主控电路、按键控制电路和道路显示电路组成。根据具体情况选择合适型号的单片机，发光二极管，开关等硬件设备进行设计。
题目二 温度控制系统设计
1、设计要求
（1）用单片机控制一个由1kw电炉加热的电烤箱，最高温度不超过120℃。（2）电烤过程恒温控制，温度可通过系统设置，误差不超过±2℃。（3）实时显示温度和设置温度，显示精确为1℃。
（4）温度超出设置温度±5℃时发超限报警，对升温和降温过程不作要求。
2、主要功能模块
温度控制系统的主要功能模块包括温度测量（温度传感器、放大器、ADC转换器）、温度控制（光电隔离、驱动电路、可控硅电路、电炉）、温度给定（按键）、温度显示和报警等几部分。根据具体情况选择合适型号的单片机，温度传感器、ADC转换器等硬件设备进行设计。
题目三 点阵LED电子显示屏的设计（第8章）
1、设计要求
（1）设计4个16×16的LED电子显示屏，能稳定、清晰地显示图形或文字。（2）图形或文字显示通过编程能实现静止、左移和右移等多种显示方式。
（3）采用动态扫描方式，保证在目测条件LED显示屏可亮度均匀地显示图形和文字，并且稳定、清晰、无串扰。
2、主要功能模块
LED电子显示屏系统的主要功能模块包括单片机主控模块、16×16的点阵显示、行驱动电路、列驱动电路、译码电路几部分。根据具体情况选择合适型号的单片机等硬件设备进行设计。题目四 密码锁设计
1、设计要求
（1）要求密码锁可以设置8位密码，每位密码值范围为1~8，用户可以自行设定和修改密码。
（2）若输入的8位开锁密码不正确，则报警5s，连续错3次要报警1分钟，报警期间输入密码无效；输入的8位开锁密码完全正确才能开锁，开锁时有1s提示音
（3）锁内有备用电池，内部上电复位时才能设置或修改密码；电磁锁的电磁线圈每次通电5s，然后恢复初态；密码键盘上只允许有8个密码按键，密码设定完毕后要有2s的提示音。
2、主要功能模块
密码锁系统主要功能模块包括主控模块、按键扫描模块、蜂鸣器、电源电路、复位电路、晶振电路、驱动电路几部分。根据具体情况选择合适型号的单片机，三极管等硬件设备进行设计。
题目五 LED点阵显示电子钟设计
1、设计要求
（1）时钟的显示由LED点阵构成。
（2）能正确显示时间，上电显示为12点，时间能够由按键调整。（3）误差小于1s。
2、主要功能模块
LED点阵显示电子钟系统主要功能模块包括主控模块、LED点阵扫描模块、电子钟模块组成。其中电子钟由显示电路、行驱动电路、列驱动电路、按键电路和复位电路、晶振电路、驱动电路几部分组成。根据具体情况选择合适型号的单片机，锁存驱动器、译码器等硬件设备进行设计。题目六 智能抢答器设计
1、设计要求
（1）设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，分别使用一个按钮，编号从0~7。
（2）设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答开始。
（3）抢答器具有数据锁存功能、显示功能和声音提示功能。抢答开始后，有选手按动抢答按钮，锁存对应编号，并在LED数码管上显示选手的编号，同时灯亮且伴随声音提示。同时锁存电路，禁止其他选手抢答，显示编号一直保持到系统清零。
2、主要功能模块
智能抢答器系统主要功能模块包括主控模块、复位电路、电源电路、选手按键、控制开关按钮，声音提示和数码显示等部分组成。根据具体情况选择合适型号的单片机，蜂鸣器、数码管等硬件设备进行设计。题目七 比赛记分牌设计
1、设计要求
（1）启动时显示为0分，计分范围为0~100分。（2）得分时加上相应的分数，失分时剪去相应的分数。（3）刷新分数的按键按下时，伴随提示音。
2、主要功能模块
比赛记分牌系统主要功能模块包括单片机主控模块、显示模块、按键模块、电源模块等部分组成。根据具体情况选择合适型号的单片机，蜂鸣器、数码管等硬件设备进行设计。题目八 学习型红外线遥控器设计
1、设计要求
（1）适用于编码式红外线遥控型家用电器。（2）可遥控多台家用电器。（3）具有一个学习/控制复用键。
（4）可通过一个设备选择键和各个功能控制键实现对多台设备的常用功能的学习和控制。（5）成本低，抗干扰能力强。
2、主要功能模块
学习型红外线遥控器控制系统主要功能模块包括单片机主控模块、红外接收及发射电路、复位电路、按键及状态指示电路等部分组成。根据具体情况选择合适型号的单片机、一体化红外遥控接收器等硬件设备进行设计。
三、课程设计的要求
1、课程设计的组织形式：将班级分成若干组，每组3~5人，自行分工完成一个题目。
2、课程设计流程：
（1）审题、查阅相关资料，确定系统总体方案；
（2）完成硬件设计，画出硬件设计原理图（包括设备模块选择、搭接线路、计算参数等）
（3）根据所完成的任务、硬件原理图绘制系统软件框图，编制程序；
（4）系统调试，认真客观地记录和观察实验结果，对实验结果进行深入的分析，写出实验心得；
（5）撰写课程设计报告及答辩。
3、课程设计报告的编写要求：（1）设计任务书一份；
（2）硬件设计原理图一份（A4图纸）；（3）设计模块说明；（4）软件调试说明；
（5）实验结果分析（包括硬件设计和软件调试分析）。
四、成绩考核方式
1、硬件设计成绩（20%）；
2、软件设计成绩（20%）；
3、实验调试（40%）；
4、实验报告和平时成绩（20%）。
五、教材和参考文献
1、推荐教材
[1]杨居义.单片机课程设计指导.清华大学出版社.2009年9月.[2]李海滨.单片机技术课程设计与项目实例.中国电力出版社.2009年10月.2、教学参考书
[1]付家才.单片机实验与实践.高等教育出版社.2006年3月.[2]李广第.单片机基础.北京航空航天大学出版社.2005年9.[3]朱珍.单片机原理.石油工业出版社.2001年6.[4]胡锦.单片机技术实用教程.高等教育出版社
2004.6.[5]薛钧义.微机控制系统及应用.西安交通大学出版社.2003年2.[6]彭介华.电子技术课程设计指导.高等教育出版社.1999年10月.大纲制定人：李娜、吴泽、赵忠彪
大纲审定人：白政民
修订日期：2012.3
第四篇：单片机课程设计报告多功能秒表
青岛理工大学琴岛学院
课程设计报告
课题名称：单片机原理课程设计 学院：机电工程系
专业班级：电气工程及其自动化103班 学号：201002
学生：
指导老师：
青岛理工大学琴岛学院教务处2012年 12月21 日
第五篇：单片机原理与接口技术教案
《单片机原理与接口技术》教案
班级：05电子（1）（2）
日期：2007.3.8
课题：单片机硬件系统 教学目的：使学生理解单片机的结构、硬件原理和工作特性等基础知识 重点难点：单片机硬件组成和数据存储区分配
第一章 单片机硬件系统一、概述
（一）单片机及单片机应用系统
单片机应用系统是以单片机为核心，配以输入、输出、显示、控制等外围电路和软件，能实现一种或多种功能的实用系统。
（二）MCS-51单片机系列
二、MCS-51单片机结构和原理
（一）单片机的内部组成及信号引脚
组成：CPU、内部RAM、内部ROM、定时/计数器、并行I/O口、串行口、中断系统、时钟电路等。
（二）内部数据存储器 1.寄存器区 2.位寻址区 3.用户RAM区
4.特殊功能寄存器区
（三）内部程序存储器
三、并行输入/输出口电路结构
组成结构：P0口、P1口、P2口、P3口
四、时钟电路与复位电路
常用晶体振荡器时钟电路（最大12MHz）、复位电路（RST引脚高电平产生复位）。
小结：单片机硬件电路和工作原理是学好本课的基础。
班级：05电子（1）（2）
日期：2007.3.22
课题：单片机开发系统 教学目的：使学生理解单片机硬件和软件调试的方法 重点难点：单片机开发软件的应用
第二章 单片机开发系统一、开发系统的功能
在线仿真、辅助调试、辅助设计、程序固化。
二、单片机应用系统的调试
调试方法：单步、跟踪、全速运行、设置断点
小结：调试方法和调试软件是单片机系统设计的必要工具。班级：05电子（1）（2）
日期：2007.3.28
课题：单片机指令系统 教学目的：使学生掌握单片机指令的含义和使用方法 重点难点：逻辑和位操作指令
第三章 MCS-51单片机指令系统一、寻址方式
包括：寄存器寻址、直接寻址、立即数寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址和位寻址。
二、指令系统
共111条指令。
数据传送指令（29条）
算术运算指令（24条）
逻辑运算指令（24条）
控制转移指令（17条）位操作指令（17条）
三、常用伪指令
包括：定位伪指令、定义字节伪指令、定义空间伪指令、定义符号伪指令、数据赋值伪指令、数据地址赋值伪指令、汇编结束伪指令。
小结：本章是整个课程的重点，应将使用方法以举例的方式详细讲解。
作业：3.3~3.16
班级：05电子（1）（2）
日期：2007.4.11
课题：单片机编程方法 教学目的：使学生掌握单片机汇编语言的编程方法 重点难点：分支程序、循环程序和子程序设计
第四章 MCS-51单片机汇编语言程序设计
一、简单程序设计
顺序控制程序。编程前，要分配内存工作区及有关端口地址。
二、分支程序设计
分支程序就是按照分支条件，判断程序流向，并执行。1.两分支程序设计（单入口、两出口）2.三分支程序设计
3.多分支程序设计（散转程序）
三、循环程序设计
1.单重循环程序设计
2.双重循环程序设计（延时程序设计）3.数据传送程序
4.循环程序结构（初始化、循环体、循环控制）
四、查表程序（主要用于数码管显示子程序）
表格是预先定义在程序的数据区中，然后和程序一起固化在ROM中的一串常数。
五、子程序设计与堆栈技术
1.子程序调用和返回过程 2.子程序嵌套
3.参数传递与现场保护和恢复
4.子程序结构（子程序名、子程序功能、入口参数、出口参数、占用资源）5.堆栈操作与堆栈功能
6.堆栈操作与RAM操作的比较
六、实用子程序举例
1.代码转换（二进制数转换为BCD码）2.算术运算（双字节无符号数乘法）3.查找、排序程序（冒泡排序法）
小结：汇编语言程序设计基本结构包括顺序结构、分支结构、循环结构和子程序结构等。
作业：4.1~4.16
班级：05电子（1）（2）
日期：2007.4.12
课题：定时与中断系统 教学目的：使学生掌握单片机定时/计数器与外部中断的工作原理和编程方法 重点难点：定时工作方式与中断系统原理
第五章 定时与中断系统一、定时/计数器
1.定时/计数器的结构 2.定时/计数器工作原理
3.定时/计数器的方式寄存器和控制寄存器
二、定时/计数器的工作方式
共4种定时工作方式：方式0、方式
1、方式
2、方式3。
三、定时/计数器的编程和应用
定时初值的计算方法、方式设置、控制方式设置
四、中断系统
1.中断的概念和特点 2.中断系统的结构框图 3.中断源和中断标志 4.中断处理过程
五、中断系统的应用
1.中断系统的功能（中断响应、中断处理、中断返回）2.中断请求的撤除、中断响应时间 3.外部中断源的扩展
4.定时中断控制信号灯闪烁功能的应用实例
小结：定时中断在单片机程序控制中，是很有用的，但中断的概念对初学者比较难理解，需细讲。
作业：5.4、5.5
班级：05电子（1）（2）
日期：2007.4.25
课题：单片机系统扩展 教学目的：使学生掌握单片机系统扩展的原理和相关集成电路的使用方法 重点难点：扩展电路接口与地址的控制方法
第六章 单片机系统扩展
一、程序存储器扩展
1.单片机程序存储器概述 2.EPROM程序存储器扩展实例（2732）
3.常用程序存储器类型（2716、27128、2864A）
二、数据存储器扩展
1.单片机RAM概述
2.SRAM扩展（以一片2KB静态6116为例）
三、并行I/O口扩展
1.MCS-51内部并行I/O口及其作用
单片机内部，P0口分时作为低8位地址线和数据线，P2口作为高8位地址线。2.简单的I/O口扩展
以74LS244和74LS273分别作为扩展输入和输出端口，其地址的计算方法。3.采用8255扩展I/O口
8255的结构、8255的控制字、8255与单片机的接口 4.采用8155扩展I/O口
8155的结构、I/O口的工作方式、作外部RAM的使用方法、与单片机的接口
小结：本章的重点是学习对不同扩展电路，其地址的计算方法。但要首先了解相关控制的工作原理和控制方法，据此计算地址就容易很多。
班级：05电子（1）（2）
日期：2007.5.14
课题：单片机接口技术 教学目的：使学生掌握单片机系统常用外围电路的接口技术和使用方法 重点难点：数码管显示、D/A、A/D转换接口与编程
第七章 单片机接口技术
一、单片机与键盘接口
1.键盘的工作原理（键输入原理、按键消抖的方法、按键编码方法）2.独立式按键（硬件结构和软件编程）
3.矩阵式按键（矩阵式键盘的结构、按键识别方法、键盘编码、键盘扫描的工作方式）
二、单片机与数码管显示器的接口
1.8段码数码管工作原理
2.数码管字形编码方法（共阴极与共阳极两种情况）3.静态显示接口（原理和编程方法）4.动态显示接口（原理和编程方法）
三、D/A转换器接口
1.D/A转换器的技术性能指标（分辨率、建立时间、接口形式）2.典型D/A转换器芯片DAC0832 3.单缓冲方式的接口与应用 4.双缓冲方式的接口与应用
四、A/D转换器接口
1.A/D转换的工作原理
2.典型A/D转换器芯片ADC0809 3.单片机与ADC0809接口 4.编程方法
小结：按键、LED数码管显示、A/D、D/A是单片机系统的常用外设电路，本章的学习对于提高单片机系统的设计水平很有帮助。
大作业：7.6
班级：05电子（1）（2）
日期：2007.6.20
课题：串行口通信技术 教学目的：使学生掌握单片机串行通信技术的原理和编程方法 重点难点：串行接口、程序设计
第八章 串行口通信技术
一、串行通信基础
1.串行通信的分类
（1）异步通信（字符帧、波特率）（2）同步通信
2.串行通信的制式（单工、半双工、全双工）3.串行通信的接口电路
二、串行通信总线标准及其接口
1.RS-232C接口
2.RS-449、RS-422A、RS-423A标准接口 3.20mA电流环路串行接口
三、MCS-51的串行接口
51系列单片机内部有一个可编程全双工串行通信接口，它具有UART的全部功能，该串行口有4种工作方式，帧格式有8位、10位和11位，并能设置各种波特率。
1.MCS-51串行口结构（SBUF、SCON、PCON控制字的定义）2.串行工作方式（方式0、1、2、3）3.串行口的波特率
四、MCS-51单片机之间的通信
1.双机通信硬件电路（RXD、TXD、公共地线）2.双机通信软件编程（查询方式、中断方式）3.多机通信
五、PC机和单片机之间的通信（接口设计、软件编程）
小结：串行通信在现代社会应用广泛，单片机串行通信是通信技术的基础。
作业：8.4
班级：05电子（1）（2）
日期：2007.7.4
课题：单片机应用系统的设计与开发 教学目的：使学生从总体上了解单片机应用系统的设计方法 重点难点：温度控制系统的设计
第九章 单片机应用系统的设计与开发
一、单片机温度控制系统的设计
二、单片机应用系统开发的一般方法
1.确定任务指标和目标
2.总体设计（选型、软硬件分工）
3.硬件设计（程序存储器、数据存储器和I/O口、地址译码电路、总线驱动能力、系统速度匹配、抗干扰措施）
4.软件设计（监控程序、功能程序）
5.系统调试（软件调试、硬件调试、联机调试）
三、单片机应用系统实用技术
1.低功耗设计
2.加密技术（硬件加密、软件加密）
四、抗干扰设计
1.电源、地线、传输干扰及其对策
2.硬件抗干扰措施（隔离技术、系统监控技术）
3.软件抗干扰措施（数字滤波提高数据采集的可靠性、控制状态失常的软件抗干扰措施、程序运行失常的软件抗干扰措施）
小结：单片机应用系统的设计方法，应采取软件和硬件相结合的方法，硬件设计、软件设计与调试是对系统进行完善的关键。
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