各種單片機課程設計題目

各種單片機課程設計題目1第1頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月2目錄----課程設計題目題目1智能電子鐘（LCD顯示）題目2電子時鐘（LCD顯示）題目3秒表題目4定時鬧鐘題目5音樂倒數計數器題目6基于數字溫度傳感器的數字溫度計題目7基于熱敏電阻的數字溫度計題目8十字路口交通燈控制題目9波形發(fā)生器設計題目10電容、電阻參數單片機測試系統(tǒng)的設計2第2頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目11數字頻率計題目128位競賽搶答器的設計題目13單詞記憶測試器程序設計題目14數字電壓表設計題目15可編程作息時間控制器設計題目16節(jié)日彩燈控制器的設計題目17雙機之間的串行通信設計題目18電子琴設計題目19數字音樂盒的設計題目20單片機控制步進電機題目21單片機控制直流電動機3第3頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4題目1智能電子鐘（LCD顯示）1.設計要求以AT89C51單片機為核心，制作一個LCD顯示的智能電子鐘：(1)計時：秒、分、時、天、周、月、年。(2)閏年自動判別。(3)五路定時輸出，可任意關斷（最大可到16路）。(4)時間、月、日交替顯示。(5)自定任意時刻自動開/關屏。(6)計時精度：誤差≤1秒/月（具有微調設置）。4第4頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月5(7)鍵盤采用動態(tài)掃描方式查詢。所有的查詢、設置功能均由功能鍵K1、K2完成。2.工作原理本設計采用市場上流行的時鐘芯片DS1302進行制作。DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時鐘芯片，內含一個實時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，可以通過串行接口與計算機進行通信，使得管腳數量減少。實時時鐘/日歷電路能夠計算2100年之前的秒、分、時、日、星期、月、年的，具有閏年調整的能力。DS1302時鐘芯片的主要功能特性：5第5頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月6(1)能計算2100年之前的年、月、日、星期、時、分、秒的信息；每月的天數和閏年的天數可自動調整；時鐘可設置為24或12小時格式。(2)31B的8位暫存數據存儲RAM。(3)串行I/O口方式使得引腳數量最少。(4)DS1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，僅需3根線。(5)寬范圍工作電壓2.0-5.5V。(6)工作電流為2.0A時，小于300nA。(7)功耗很低，保持數據和時鐘信息時功率小于1mW。6第6頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月3.電路設計（Proteus軟件仿真通過）77第7頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.Proteus仿真打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“keil-1.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。仿真如下頁圖所示，其中，浮動窗口中顯示的為DS1302當前時鐘狀態(tài):8第8頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月圖

智能電子鐘仿真效果9第9頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目2電子時鐘（LCD顯示）1.設計要求以AT89C51單片機為核心的時鐘，在LCD顯示器上顯示當前的時間：使用字符型LCD顯示器顯示當前時間。顯示格式為“時時：分分：秒秒”。用4個功能鍵操作來設置當前時間。功能鍵K1～K4功能如下。K1—進入設置現在的時間。K2—設置小時。1010第10頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月K3—設置分鐘。K4—確認完成設置。程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃動，表示程序開始執(zhí)行，LCD顯示“00：00：00”，然后開始計時。2.實驗原理題目難點在于鍵盤的指令輸入，由于每個按鍵都具有相應的一種或多種功能，程序中需要大量使用do{}while或while{}循環(huán)結構，以檢測是否有按鍵按下。按鍵檢測函數的詳解如下（略）1111第11頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月3.參考電路（Proteus軟件仿真通過）1212第12頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.Proteus仿真加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“keil-2.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。啟動仿真，按下按鍵1后，可發(fā)現LED停止閃爍，即時鐘停止走時，時鐘停在當前時刻，按下按鍵2和按鍵3后，可改變時間，按下按鍵4后，時鐘復位到修改后的時間，時鐘重新開始運轉，如下頁圖所示。13第13頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月14第14頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目3秒表1.設計要求用AT89C51設計一個2位的LED數碼顯示作為“秒表”：顯示時間為00—99秒，每秒自動加1，另設計一個“開始”鍵和一個“復位”鍵。2.實驗原理題目難點在于通過對鍵盤的掃描對時鐘的走時/停止進行控制，項目采用定時器T0作為計時器，每10ms發(fā)生一次中斷，每100次中斷加1s。在此期間，如“開始”按鍵按下，程序方將TR0置為1，從而開啟中斷，時鐘開始走時；如“1515第15頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月復位”按鍵按下，程序將TR0置為0，同時將存儲時間的變量清零，從而中斷停止，并實現復位。本題目采用專用數碼管顯示控制芯片MAX7219。MAX7219是美國MAXIM公司生產的串行輸入/輸出共陰極顯示驅動器，該芯片最多可驅動8位7段數字LED顯示器或個LED和條形圖顯示器。其引腳圖及引腳功能參見有關參考資料。1616第16頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月MAX7219的典型應用參考電路1717第17頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月3.電路設計（Proteus軟件仿真通過）18第18頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.Proteus仿真加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“keil-2.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。啟動仿真，按下按鍵1后，可發(fā)現led停止閃爍，即時鐘停止走時，時鐘停在當前時刻，按下按鍵2和按鍵3后，可改變時間，按下按鍵4后，時鐘復位到修改后的時間，時鐘重新開始運轉，如下頁圖所示。19第19頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月20第20頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目4定時鬧鐘1.設計要求使用AT89C51單片機結合字符型LCD顯示器設計一個簡易的定時鬧鐘LCD時鐘，若LCD選擇有背光顯示的模塊，在夜晚或黑暗的場合中也可使用。定時鬧鐘的基本功能如下：顯示格式為“時時：分分”。由LED閃動來做秒計數表示。一旦時間到則發(fā)出聲響，同時繼電器啟動，可以擴充控制家電開啟和關閉。2121第21頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃動，表示程序開始執(zhí)行，LCD顯示“00：00”，按下操作鍵K1～K4動作如下：

(1)K1—設置現在的時間。(2)K2—顯示鬧鐘設置的時間。(3)K3—設置鬧鈴的時間。(4)K4—鬧鈴ON/OFF的狀態(tài)設置，設置為ON時連續(xù)三次發(fā)出“嘩”的一聲，設置為OFF發(fā)出“嘩”的一聲。設置當前時間或鬧鈴時間如下。

(1)K1—時調整。

(2)K2—分調整。

2222第22頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)K3—設置完成。(4)K4—鬧鈴時間到時，發(fā)出一陣聲響，按下本鍵可以停止聲響。本項目的難點在于4個按鍵每個都具有兩個功能，以最終實現菜單化的輸入功能。采用通過逐層嵌套的循環(huán)掃描，實現嵌套式的鍵盤輸入。以對小時的設置的流程為例，其流程如下頁圖。2323第23頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月24第24頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月252.參考電路（Proteus軟件仿真通過）25第25頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月3.Proteus仿真加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“keil-3.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。啟動仿真，下頁圖示為按下“開始”按鍵后的情況，在按下前，數碼管無顯示。期間如果按下“復位”按鍵，則LED顯示歸零，走時停止。26第26頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月27第27頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目5音樂倒數計數器1.設計要求利用AT89C51單片機結合字符型LCD顯示器設計一個簡易的倒數計數器，可用來煮方便面、煮開水或小睡片刻等。做一小段時間倒計數，當倒計數為0時，則發(fā)出一段音樂聲響，通知倒計數終了，該做應當做的事。定時鬧鐘的基本功能如下。字符型LCD（16

2）顯示器。顯示格式為“TIME分分:秒秒”。2828第28頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月29用4個按鍵操作來設置當前想要倒計數的時間。一旦按下鍵則開始倒計數，當計數為0時，發(fā)出一陣音樂聲。程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃動，表示程序開始執(zhí)行，按下操作鍵K1～K4動作如下。

K1—可調整倒計數的時間1～60分鐘。K2—設置倒計數的時間為5分鐘，顯示“0500”。K3—設置倒計數的時間為10分鐘，顯示“1000”。K4—設置倒計數的時間為20分鐘，顯示“2000”。復位后LCD的畫面應能顯示倒計時的分鐘和秒數，此時按K1鍵，29第29頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月30則在LCD上顯示出設置畫面。此時，若：

a.按操作鍵K2—增加倒計數的時間1分鐘。

b.按操作鍵K3—減少倒計數的時間1分鐘。

c.按操作鍵K4—設置完成。鍵盤實現菜單功能的方法，已在題目4詳細說明，不再贅述。本題目最大難點是實現音樂的播放。作者利用定時計數器，通過載入不同的計數初值，產生頻率不同的方波，輸入到蜂鳴器（SOUNER）中，使其發(fā)出頻率不同的聲音。本設計中單片機晶振為1.0592MHz，通過計算各音階頻率，可得1、2、3、4、5、6、7共7個音應賦給定時器的初值為64580、64684、64777、64820、64898、64968、65030。30第30頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月在此基礎上，可將樂曲的簡譜轉化為單片機可以“識別”的“數組譜”，進一步加入對音長、休止符等的控制量后，可以實現音樂的播放。3.電路設計（Proteus仿真通過）本題目制作的帶有LCD顯示的音樂倒數計數器電路原理圖，如下頁圖所示。

3131第31頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月32第32頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.Proteus仿真加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“keil-5.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。啟動仿真如下頁圖所示，當鬧鐘到達時，可以聽見蜂鳴器演奏的樂曲。再次提示，本題目必須選用蜂鳴器SOUNDER，否則不能發(fā)出聲音。33第33頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月3434第34頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目6基于數字溫度傳感器的數字溫度計1.設計要求利用數字溫度傳感器DS18B20與單片機結合來測量溫度。利用數字溫度傳感器DS18B20測量溫度信號，計算后在LED數碼管上顯示相應的溫度值。其溫度測量范圍為?55℃～125℃，精確到0.5℃。數字溫度計所測量的溫度采用數字顯示，控制器使用單片機AT89C51，測溫傳感器使用DS18B20，用3位共陽極LED數碼管以串口傳送數據，實現溫度顯示。35第35頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月2.實驗原理從溫度傳感器DS18B20可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換即滿足設計要求。DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9～12位的數字讀數方式。DS18B20的性能如下。獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信。多個DS18B20可以并聯(lián)在串行傳輸的數據線上，實現多點組網功能。無須外部器件。3636第36頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月37可通過數據線供電，電壓范圍為3.0～5.5V。零待機功耗。溫度以9或12位的數字讀數方式。用戶可定義報警設置。報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件。負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。采用3引腳PR-35封裝或8引腳SOIC封裝。37第37頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月3.電路設計（Proteus仿真通過）本項目制作的數字溫度計電路原理圖，如下所示：3838第38頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.Proteus仿真加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“keil-6.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。啟動仿真如下頁圖所示，其中，DS18B20窗口顯示的為當前環(huán)境溫度，若調整DS18B20旁邊的箭頭，可改變環(huán)境溫度，可以看到LED顯示屏上的溫度值發(fā)生相應的變化。

39第39頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月40第40頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目7基于熱敏電阻的數字溫度計1.設計要求使用熱敏電阻類的溫度傳感器件利用其感溫效應，將隨被測溫度變化的電壓或電流用單片機采集下來，將被測溫度在顯示器上顯示出來：測量溫度范圍?50℃～110℃。精度誤差小于0.5℃。LED數碼直讀顯示。4141第41頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月2.實驗原理本題目使用鉑熱電阻PT100，其阻值會隨著溫度的變化而改變。PT后的100即表示它在0℃時阻值為100歐姆，在100℃時它的阻值約為138.5歐姆。廠家提供有PT100在各溫度下電阻值值的分度表，在此可以近似取電阻變化率為0.385Ω/℃。向PT100輸入穩(wěn)恒電流，再通過A/D轉換后測PT100兩端電壓，即得到PT100的電阻值，進而算出當前的溫度值。采用2.55mA的電流源對PT100進行供電，然后用運算放大器LM324搭建的同相放大電路將其電壓信號放大10倍后輸入到AD0804中。利用電阻變化率0.385Ω/℃的特性，計算出當前溫度值。4242第42頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月433.電路設計（Proteus仿真通過）43第43頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.Proteus仿真首先加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“keil-7.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。啟動仿真如圖所示，其中，PT100旁邊的數字窗口顯示的為測定的環(huán)境溫度，通過調整上下溫度，可以實現對環(huán)境溫度的改變。值得注意的是，由于本項目使用的核心測溫器件PT100對溫度存在一定的響應時間，故啟動程序后一段時間測定的溫度才能穩(wěn)定下來。44第44頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月本題目測溫誤差主要由以下幾點引發(fā)：ADC0804為8位ADC芯片，精度有限；程序假定PT100為完全線性的器件，而即使是廠家推薦的線性值也會存在一定誤差；運放電路并非絕對線性。如使用12位ADC芯片，采用“四線制”的PT100接法，采用查表法測定溫度值，將極大提高溫度的測量精度。45第45頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月46第46頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月47題目8十字路口交通燈控制1.設計要求設計一個十字路口交通燈控制器。用單片機控制LED燈模擬指示。模擬東西方向的十字路口交通信號控制情況。東西向通行時間為80s，南北向通行時間為60s，緩沖時間為3s。2.實驗原理本項目為典型的LED顯示和中斷定時電路。利用定時器T0產生每10ms一次的中斷，每100次中斷為1s。對兩個方向分別顯示紅、綠、黃燈，已經相應的剩余時間即可。值得注意的47第47頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月是，需要意識到，A方向紅燈時間=B方向綠燈時間+黃燈緩沖時間這一常識。本項目使用的MAX7219芯片使用方法請參考題目3。3.電路設計（Proteus仿真通過）本項目制作的十字路口交通燈控制電路原理圖，如下頁圖：48第48頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4949第49頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月504.Proteus仿真50第50頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目9波形發(fā)生器設計1.設計要求設計一個能產生正弦波、方波、三角波、梯形波、鋸齒波的波形發(fā)生器。2.實驗原理產生指定波形可以通過DAC來實現，不同波形產生實質上是對輸出的二進制數字量進行相應改變來實現的。本題目中，方波信號是利用定時器中斷產生的，每次中斷時，將輸出的信號按位反即可；三角波信號是將輸出的二進制數字信號依次加1，達到0xff時依次減1，并實時將數字信號經D/A轉換得到；鋸齒波信號是將輸出的二進制數字信號依次5151第51頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月加1，達到0xff時置為0x00，并實時將數字信號經D/A轉換得到的；

梯形波是將輸出的二進制數字信號依次加1，達到0xff時保持一段時間，然后依次減1直至0x00，并實時將數字信號經D/A轉換得到的；

正弦波是利用MATLAB將正弦曲線均勻取樣后，得到等間隔時刻的y方向上的二進制數值，然后依次輸出后經D/A轉換得到。3.電路設計（Proteus仿真通過）本波形發(fā)生器的設計電路原理圖，如下頁圖所示：52第52頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月5353第53頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月54題目10電容、電阻參數單片機測試系統(tǒng)的設計1.設計要求設計一個能測量電容、電阻參數的測試系統(tǒng)。2實驗原理對電阻的測量，可將待測電阻與一標準電阻串聯(lián)后接在+5V的電源上，根據串聯(lián)分壓原理，利用ADC測定電阻兩端電壓后，即可得到其阻值。對電容的測量，可將其與已知阻值的電阻RA和RB組成基于NE555的多諧振蕩器如下頁圖。其產生的方波信號頻率為：、54第54頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月55第55頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月故通過測定方波信號的頻率可以比較精確的測定C的值。測定方波信號頻率的方法，請見題目11。3.電路設計（Proteus仿真通過）本題目的電容、電阻參數單片機測試系統(tǒng)的設計電路原理圖，見下頁。5656第56頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月5757第57頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月584.Proteus仿真測量電阻仿真如下圖所示，但由于Proteus中555芯片模型存在問題，無法實現對電容測量的仿真，且仿真時必須刪去555的電路模塊。58第58頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目11數字頻率計1.設計要求設計一個以單片機為核心的頻率測量裝置。使用AT89C51單片機的定時器/計數器的定時和計數功能，外部擴展6位LED數碼管，要求累計每秒進入單片機的外部脈沖個數，用LED數碼管顯示出來。(1)被測頻率fx＜110Hz，采用測周法，顯示頻率×××.×××；fx＞110Hz，采用測頻法，顯示頻率××××××。(2)利用鍵盤分段測量和自動分段測量。59第59頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)完成單脈沖測量，輸入脈沖寬度范圍是100s～0.1s。(4)顯示脈沖寬度要求如下。Tx＜1000s，顯示脈沖寬度×××。Tx＞1000s，顯示脈沖寬度××××。2.實驗原理測量頻率有測頻法和測周法兩種。

(1)測頻法，利用外部電平變化引發(fā)的外部中斷，測算1s內的波數，從而實現對頻率的測定；(2)測周法，通過測算某兩次電平變化引發(fā)的中斷之間的時間，實現對頻率的測定。簡而言之，測頻法是直接根據定義測定頻率，測周法是通過測定周期間接測定頻率。6060第60頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月理論上，測頻法適用于較高頻率的測量，測周法適用于較低頻率的測量。經過調校，在測量低頻信號時，本項目中測頻法精度已高于測周法，故舍棄測周法，全量程采用測頻法。3.電路設計（Proteus仿真通過）以單片機為核心的頻率計電路原理圖，如下頁圖所示：6161第61頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月62第62頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月634.Proteus仿真加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“keil-16.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。啟動仿真如后兩頁圖（a)和圖（b)所示:63第63頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月64圖（a)仿真164第64頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月65圖（b)仿真265第65頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目128位競賽搶答器的設計1.設計要求以單片機為核心，設計一個8位競賽搶答器：同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0～S7表示。設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S，開關由主持人控制。 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按按鈕，鎖存相應的編號，并在優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。66第66頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月當主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間為0.5s左右。參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。2.實驗原理通過鍵盤改變搶答的時間，原理與鬧鐘時間的設定相同，將定時時間的變量置為全局變量后，通過鍵盤掃描程序使每按下一次按鍵，時間加1（超過30時置0）。同時單片機6767第67頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月不斷進行按鍵掃描，當參賽選手的按鍵按下時，用于產生時鐘信號的定時計數器停止計數，同時將選手編號（按鍵號）和搶答時間分別顯示在LED上。

3.電路設計（Proteus仿真通過）8位競賽搶答器的設計電路原理圖，如下頁圖所示：68第68頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月69第69頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.Proteus仿真加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“keil-19.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。仿真：單擊按鈕，啟動仿真，結果如下頁圖所示:70第70頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月71第71頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目13單詞記憶測試器程序設計1.設計要求設計一個以單片機為核心的單詞記憶測試器：實現單詞的錄入（為使程序具有可演示性，單詞不少于10個）。單詞用按鍵控制依次在屏幕上顯示，按鍵選擇認識還是不認識，也可以直接進入下一個或者上一個。單詞背完后給出正確率。2.實驗原理本題目實質上是一個具有一定復雜程度鍵盤掃描程序，可72第72頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月將單詞存儲在一個二維數組中，按“確定”鍵開始程序后，次顯示0行的數組，即第一個單詞。之后按下“向上”按鍵，顯示上一行數組，即上一個單詞；按下“向下”按鍵，顯示下一行數組，即下一個單詞。當顯示的行數超過9時，程序結束，并通過按“確認”的次數，計算出正確率。3.電路設計（Proteus仿真通過）本項目制作的單詞記憶測試器程序設計電路如下頁圖所示。73第73頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月74第74頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.Proteus仿真加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“keil-18.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。啟動仿真如下頁圖(a)-(c)所示:75第75頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月圖（a）單詞記憶測試器程序設計啟動界面仿真效果圖圖（b）單詞記憶測試器程序設計測試界面仿真效果圖圖（c）單詞記憶測試器程序設計正確率顯示界面仿真效果76第76頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目14數字電壓表設計1.設計要求以單片機為核心，設計一個數字電壓表。采用中斷方式，對2路0～5V的模擬電壓進行循環(huán)采集，采集的數據送LED顯示，并存入內存。超過界限時指示燈閃爍。2.實驗原理本題目本質上是以單片機為控制器，ADC0809為ADC器件的AD轉換電路，設計要求的電壓顯示，是對ADC采集所得信號的進一步處理。為得到可讀的電壓值，需根據ADC的原理，對采集所得的77第77頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月信號進行計算，并顯示在LED上。本項目中ADC0809的參考電壓為+5V，根據定義，采集所得的二進制信號addata所指代的電壓值為:

而若將其顯示到小數點后兩位，不考慮小數點的存在（將其乘以100），其計算的數值為：。將小數點顯示在第二位數碼管上，即為實際的電壓。78第78頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月本示例程序將1.25V和2.5V作為兩路輸入的報警值，反映在二進制數字上，分別為0x40和0x80。當AD結果超過這一數值時，將會出現二極管閃爍和蜂鳴器發(fā)聲。3.電路設計（Proteus仿真通過）本單片機數字電壓表電路原理圖，如下頁圖所示：79第79頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月80第80頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.Proteus仿真加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“xxxxx.hex"；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。ADC0809的時鐘信號設置為640kHz。啟動仿真，如下頁圖所示，當調節(jié)滑動變阻器時，可觀察到顯示的電壓發(fā)生變化，且兩路輸入電壓的測算值交替顯示.。當任一路電壓輸入超過預設值時，LED顯示器閃爍，蜂鳴器發(fā)聲。由于8位AD芯片精度有限，其誤差大約在幾十mV左右。81第81頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月82第82頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目15可編程作息時間控制器設計1.設計要求設計一個以單片機為核心的可編程作息時間控制器：按照給定的時間模擬控制，實現廣播、上下課打鈴、燈光控制（屏幕顯示）,同時具備日期和時鐘顯示。2.實驗原理本題目原理與題目4相同，程序是在題目4的基礎上將定時鬧鐘改造為4路可調鬧鐘，從而實現打鈴等功能。當四路鬧鐘中的任一路到時，均會點亮燈、打鈴。如有需求，可對83第83頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月程序進行調整，增加鬧鐘的路數，及到時后的處理方式。題目中4個按鍵的功能分別為：設置限制的時間/時的調整、顯示鬧鐘設置的時間/分的調整、設置鬧鐘的時間/設置完成、鬧鐘更換。3.電路設計（Proteus仿真通過）本可編程作息時間控制器程序設計電路原理圖，如下頁圖所示：84第84頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月85第85頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.Proteus仿真加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“keil-17.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。啟動仿真如下頁圖所示，當四路鬧鐘中的任一路到時，均會點亮燈、打鈴。86第86頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月87第87頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目16節(jié)日彩燈控制器的設計1.設計要求以單片機為核心，設計一個節(jié)日彩燈控制器：

P1.2—開始，按此鍵則燈開始流動（由上而下）。

P1.3—停止，按此鍵則停止流動，所有燈為暗。

P1.4—上，按此鍵則燈由上向下流動。

P1.5—下，按此鍵則燈由下向上流動。2.實驗原理本題目本質上是由按鍵控制功能的流水燈，LED工作的方式通過鍵盤的掃描實現。其中的LED采取共陽極接法，通過88第88頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月依次向連接LED的Ｉ/Ｏ口送出低電平，可實現題目要求的功能。3.電路設計（Proteus仿真通過）本節(jié)日彩燈控制器電路原理圖，如下頁圖所示，各按鍵功能與實驗設計要求相同：89第89頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月90第90頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.Proteus仿真加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“keil-1.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。啟動仿真如下頁圖所示:91第91頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月92第92頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目17雙機之間的串行通信設計1.設計要求兩片單片機利用串行口進行串行通信：串行通信的波特率可從鍵盤進行設定，可選的波特率為1200、2400、4800和9600bit/s。串行口工作方式為方式1的全雙工串行通信。2.實驗原理兩個單片機之間進行通訊波特率的設定，最終歸結到對定時計數器T1計數初值TH1、TL1進行設定。故本題目本質上是通過鍵盤掃描得到設定的波特率，從而載入相應的T1計數初值TH1、TL1實現的。示例程序中將0xaa從主機傳輸到從機，93第93頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月并顯示在從機的數碼管上實現串口通訊的驗證。如串口通訊線路過長，可考慮采用MAX232進行電平轉換，以延長傳輸距離。值得注意的是，為了減少計算載入初值時的誤差，本項目最好采取11.0592MHz的晶振。3.電路設計（Proteus仿真通過）兩個單片機之間的串行通信接口設計電路原理圖，如下頁圖所示：94第94頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月95第95頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.Proteus仿真加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“master.hex”或"slave.hex"；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。啟動仿真如下頁圖所示，當二極管間隔點亮時，表明通訊成功:96第96頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月97第97頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目18電子琴設計1.設計要求設計一個電子琴。利用所給鍵盤的1，2，3，4，5，6，7，8八個鍵，能夠發(fā)出8個不同的音調，并且要求按下按鍵發(fā)聲，松開延時一段時間停止，中間再按別的鍵則發(fā)另一音調的聲音。2.實驗原理當系統(tǒng)掃描到鍵盤上有鍵被按下，則快速檢測出是哪一個鍵被按下，然后單片機的定時器被啟動，發(fā)出一定頻率的脈沖，該頻率的脈沖輸入到蜂鳴器后，就會發(fā)出相應的音調。98第98頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月如果在前一個按下的鍵發(fā)聲的同時有另一個鍵被按下，則啟用中斷系統(tǒng)，前面鍵的發(fā)音停止，轉到后按的鍵的發(fā)音程序，發(fā)出后按的鍵的音調。關于發(fā)聲原理，參見題目5。3.電路設計（Proteus仿真通過）本電子琴設計電路原理圖，如下頁圖所示：99第99頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月100第100頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.Proteus仿真加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“keil-23.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。

啟動仿真如下頁圖所示，依次按下各按鍵可聽見不同的音階:101第101頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月102第102頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目19數字音樂盒的設計1.設計要求以單片機為核心，設計一個數字音樂盒：利用I/O口產生一定頻率的方波，驅動蜂鳴器，發(fā)出不同的音調，從而演奏樂曲（最少3首樂曲，每首不少于30s）。采用LCD顯示信息。

a.開機時有英文歡迎提示字符，播放時顯示歌曲序號（或名稱）。

b.可通過功能鍵選擇樂曲、暫停、播放。103第103頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月2.電路設計（Proteus仿真通過）本數字音樂盒的電路設計原理圖，如下圖所示。104第104頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月3.Proteus仿真加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“keil-24.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為11.0592MHz。啟動仿真如下頁圖所示，其中，液晶顯示器顯示的為當前樂曲等信息，同時可聽見音樂的播放聲105第105頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月數字音樂盒的設計仿真液晶顯示效果圖106第106頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目20單片機控制步進電機1.設計要求采用單片機控制一個三相單三拍的步進電機工作。步進電機的旋轉方向由正反轉控制信號控制。步進電機的步數由鍵盤輸入，可輸入的步數分別為3、6、9、12、15、18、21、24和27步，且鍵盤具有鍵盤鎖功能，當鍵盤上鎖時，步進電機不接受輸入步數，也不會運轉。只有當鍵盤鎖打開并輸入步數時，步進電機才開始工作。電機運轉的時候有正轉和反轉指示燈指示。電機在運轉過程中，如果過熱，則電機停止運轉，同時107第107頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月紅色指示燈亮，同時警報響。本題目的關鍵之處是：如何生成控制步進電機的脈沖序列。2.實驗原理步進電機的不同驅動方式，都是在工作時，脈沖信號按一定順序輪流加到三相繞組上，從而實現不同的工作狀態(tài)。由于通電順序不同，其運行方式有三相單三相拍、三相雙三拍和三相單、雙六拍三種（注意：上面“三相單三拍”中的“三相”指定子有三相繞組；“拍”是指定子繞組改變一次通電方式；“三拍”表示通電三次完成一個循環(huán)?！叭嚯p三拍”中的“雙”是指同時有兩相繞組通電）。108第108頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）三相單三拍運行方式：下頁圖所示為反應式步進電動機工作原理圖，若通過脈沖分配器輸出的第一個脈沖使A相繞組通電，B,C相繞組不通電，在A相繞組通電后產生的磁場將使轉子上產生反應轉矩，轉子的1、3齒將與定子磁極對齊，如果圖（a）所示。第二個脈沖到來，使B相繞組通電，而A、C相繞組不通電；B相繞組產生的磁場將使轉子的2、4齒與B相磁極對齊，如圖（b）所示，與圖（a）相比，轉子逆時針方向轉動了一個角度。第三個脈沖到來后，是C相繞組通電，而A、B相不通電，這時轉子的1、3齒會與C組對齊，轉子的位置如圖（c)所示，與圖（b)比較，又逆時針轉過了一個角度。109第109頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月圖反應式步進電機工作原理圖110第110頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月當脈沖不斷到來時，通過分配器使定子的繞組按著A相--B相--C相--A相……的規(guī)律不斷地接通與斷開，這時步進電動機的轉子就連續(xù)不停地一步步的逆時針方向轉動。如果改變步進電動機的轉動方向，只要將定子各繞組通電的順序改為A相--C相--B相--A相，轉子轉動方向即改為順時針方向。單三拍分配方式時，步進電動機由A相通電轉換到B相同點，步進電動機的轉子轉過一個角度，稱為一步。這時轉子轉過的角度是30度。步進電動機每一步轉過的角度稱為步距角。111第111頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月

（2）三相雙三拍運行方式三相雙三拍運行方式：每次都有兩個繞組通電，通電方式是AB--BC--CA--AB……，如果通電順序改為AB--CA--BC--AB……則步進電機反轉。雙三拍分配方式時，步進電動機的步距角也是30度

（3）三相單，雙六拍運行方式：三相六拍分配方式就是每個周期內有六個通電狀態(tài)。這六中通電狀態(tài)的順序可以使A--AB--B--BC--C--CA--A……或者A--CA--C--BC--B--AB--A……六拍通電方式中，有一個時刻兩個繞組同時通電，這是轉子齒的位置將位于通電的兩相的中間位置。在三相六拍分配方式下，轉子每一步轉過的角度只是三相三拍方式下的一半，步距角是15度。112第112頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月單三拍運行的突出問題是每次只有一相繞組通電，在轉換過程中，一相繞組斷電，另一相繞組通電，容易發(fā)生失步；另外單靠一相繞組通電吸引轉子，穩(wěn)定性不好，容易在平衡位置附近震蕩，故用的較少。雙三拍運行的特點是每次都有兩相繞組通電，且在轉換過程中始終有一相繞組保持通電狀態(tài)，因此工作穩(wěn)定，且步距角與單三拍相同。六拍運行方式轉換時始終有一相繞組通電，且步距角較小，故工作穩(wěn)定性好，但電源較復雜，實際應用較多。3.電路設計（Proteus仿真通過）本單片機控制步進電機電路原理圖，如下頁圖所示：113第113頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月114第114頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.Proteus仿真加載目標代碼文件打開元器件單片機屬性窗口，在“ProgramFile”欄中添加上面編譯好的目標代碼文件“keil-1.hex”；在“ClockFrequency”欄中輸入晶振頻率為12MHz。啟動仿真，各按鍵功能如下頁圖所注，根據題目要求，只有當開關合上時，步進電機才工作。115第115頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月116第116頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月題目21單片機控制直流電動機1.設計要求采用單