测控微机原理课程设计方案任务书

测控12级《微机应用系统设计与综合实验》任务书
一、课程在教案计划中的地位和作用
《微机应用系统设计与综合实验》课程是测控技术专业本科生必修的一门技术基础课程。

通过该课程的学习使学生对微机系统有一个全面的了解、掌握常规芯片的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法。

为了使我们微机应用课程设计目标更明确，要求更具体，学生收获更大，我们特编写课程设计任务书，学生可根据本人的爱好任选其中一个课题，要求独立完成课题，写出课程设计说明书，设计出电路原理图，说明工作原理，画出电路板图,编写程序及程序流程图。

希望同学认真阅读本任务书，认真查阅资料与上机调试，圆满完成课程设计。

通过课程设计进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。

计算机科学在应用上得到飞速发展，因此，学习这方面的知识必须紧密联系实际：掌握这方面的知识更要强调解决实际问题的能力。

同学们要着重学会面对一个实际问题，如何去自己收集资料，如何自己去学习新的知识，如何自己去制定解决问题的方案并通过实践不断地去分析和解决前进道路上的一切问题，最终到达胜利的彼岸。

二、设计内容及要求
设计1：空调机控制系统设计
设计并制作出具有如下功能的分体式空调机的微机控制系统。

1）制冷与制热状态的恒温自动控制。

2）用户的温度设定和定时时间的设定。

3）送风控制。

4）自动去湿控制。

5）定时、开、关机的控制。

6）三分钟延时启动的保护。

7）当前环境的温度、湿度以及设定温度的七段数码管显示功能。

设计要求：设计相应的A/D转换器、定时/计数器、并行接口、显示等微机接口电路，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警，其中控制输出部分采用模拟量或开关量进行控制。

并设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。

参考资料：微机原理应用实验教程P99页
设计2：家用风扇控制器
设计并制作出具有如下功能的家用风扇控制器系统。

1）设计一个家用电风扇控制器。

控制器面板为：按钮三个，分别为风速、类型和
停止；LED指示灯六个，指示风速强、中、弱，类型为睡眠、自然和正常。

2）电风扇处于停转状态时，所有指示灯不亮，只有按下“风速”键时，才会响应，
进入起始工作状态；电扇在任何状态，只要按停止键，则进入停转状态。

3）处于工作状态时，有：
①初始状态为：风速-“弱”，类型-“正常”；
②按“风速”键，其状态由“弱”→“中”→“强”→“弱”……往复循环改变，每按
一下按键改变一次；
③按“类型”键，其状态由“正常”→“睡眠”→“自然”→“正常”……往复循环改
变。

4）风速的弱、中、强对应于电扇的转动由慢到快。

5）类型的不同选择，分别为：
①正常电扇连续运转；
②自然电扇模拟自然风，即转4s，停8s；
③睡眠电扇慢转，产生轻柔的微风，运转 8s，停转8s。

6）按照风速与类型的设置输出相应的控制信号。

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。

设计3：汽车信号灯控制系统
设计并制作出具有如下功能的汽车信号灯控制系统。

汽车信号灯应根据相应开关操作的状态进行控制，所需控制的信号灯有仪表盘左/右转弯灯、左/右头灯和左/右尾灯共六个灯，其驾驶操作与灯光信号对应关系如下：
1>左/右转弯(合上左/右开关>：仪表板左/右转弯灯、左/右头灯、左/右尾灯闪烁。

2>紧急开关合上：所有灯闪烁。

3>刹车(合上刹车开关>：左右尾灯亮。

4>左/右转弯刹车：仪表板左/右转弯灯、左/右头灯、左/右尾灯闪烁，右/左尾灯
亮。

5>刹车、合上紧急开关：尾灯亮、仪表板灯、头灯闪烁。

6>左/右转弯刹车，并合上紧急开关：右/左尾灯亮，其余灯闪烁。

7>停靠(合上停靠开关>：头灯、尾灯以3Hz的频率闪烁<用定时器定时）。

8）倒车时：尾灯亮并鸣喇叭报警。

设计要求：分析系统需求，设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。

设计4：直流电动机的位置测量与控制系统的设计<2人选）
设计并制作出具有如下功能的直流电动机的位置测量与控制系统。

1）通过机械机构将直流电机的角位移转换为直线位移，利用电位器和A/D0809转换器，构成直流电机位置测量系统。

2）利用D/A0832转换器的输出电压控制电机运转和方向。

当直流电机运转时，带动电位器旋转，电位器输出对应的模拟电压，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。

然后把给定位置与反馈位置进行比较，如果反馈位置信号小于给定值，则控制电机正转，反之，控制电机反转。

最终实现直流电机的位置闭环控制，使指针稳定在刻度尺的某一给定位置上。

3）实现直流电动机的位置闭环自动控制，为了观察、比较给定值和实际测量的位移值，将测量值以十进制数的形式显示在实验仪的数码管上，单位为毫M，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。

参考资料：DVCC-DJ4电机控制机电一体实验仪使用说明书
设计5：出租车计价器设计
设计并制作出具有如下功能的出租车计程计价器。

模拟一个检测车轮转动里程的计价系统。

要求具有时钟和计程计价显示功能：当启动键被按下时，系统开始计程，同时显示出起价和每公里单价；在行驶过程中，实时显示已行走的里程数和当前累计价格；当清除键被按下时，计程计价器清0。

需要完成以下几个部分的硬件设计：
1）车轮转动里程检测电路；
2）里程计数中断电路；
3）时钟计时与显示电路；
4）启动与清除电路。

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。

参考资料：微机原理应用实验教程P81页
设计6：多参数实时采集与处理系统设计
设计并制作出具有如下功能的多参数实时采集与处理系统。

设计一个可以采集两路参数、参数分辨率为8位的实时数据采集与处理系统。

假定两路参数对应的直流电压在0～5V范围内变化，要求对通道0每隔1s采样一次，共采集100次；对通道1每隔5s采样一次，共采集20次。

并要求将不同通道采集的数据进行相应的处理后以电压值的形式分别显示在屏幕的不同区域上或7段数码显示器上。

要求屏幕上设计两个窗口，用来显示两个不同通道的电压值，同时在不同窗口上显示出相应通道号的提示信息。

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
参考资料：微机原理应用实验教程P79页
设计7：温度采集系统件设计
设计并制作出具有如下功能的温度采集系统。

1）设计一个温度巡回检测系统<A/D采用ADC0809），系统可实现4路温度信号的采集，在LED或液晶显示器上显示4路当前温度。

2）模拟现场4个点的温度巡回检测，温度范围0～510 C O<温度信号用电位器可调电压模拟），2C O 对应数字量为01H。

3）每隔0.5s检测一次，每点连续采集4次，取其平均值，经标度变换，转为BCD码后送LED显示，4路循环显示，每路显示持续3s，间隔0.5s。

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。

设计8：温度测控系统设计
设计并制作出具有如下功能的温度测控系统。

设计一个温度测控系统,温度测量部分采用ADC0809,控制输出部分采用8255控制加热器加热/冷却，系统实现一路温度信号的测控，在3位LED显示器上显示当前温度。

控制温度范围0～76.5 C O，每隔0.2s 检测一次，每点连续采集5次，取其中值，经标度变换，转为BCD码后送显示器显示，每1s刷新一次显
示。

设定温度为0℃时,变换放大电路送出的模拟量为0.0V，此时A/D输出的数字量为00H；温度为76.5℃时变换器送出对应电压4.98V,此时A/D输出的数字量为FFH,即每0.3℃对应1LSB的变化量,对应电压值为19.5mV。

报警温度设定为76.5℃，此时，输出电压约为5.0V左右。

显示方式为：例：温度：45.0 C O
设计要求：设计出电路原理图(包含传感器变送部分>，说明工作原理，编写程序及程序流程图。

参考资料：温度、压力实验平台使用说明书
设计9：步进电机变频调速方向及角度控制设计
设计并制作出具有如下功能的步进电机变频调速方向及角度控制。

掌握步进电动机控制系统的硬件设计方法和步进电动机变频启动的控制技术。

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，因此，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，在实际系统中必须采用变频启动的方法：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。

通过8255输出控制电机的转速，实现步进电机的变频加速启动和角度。

并用A/D0809将0～5V的给定值转换为数字量<00H～FFH），作为步进电机步进频率的控制量。

从而实现步进电机变频启动和调速控制。

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。

参考资料：DVCC-DJ4电机控制机电一体实验仪使用说明书
设计10：简易电子秤设计
设计并制作出具有如下功能的电子秤。

设计一个电子秤检测系统<A/D采用ADC0809），系统可实现一路压力信号的采集，在显示器上显示当前质量。

利用CZL-1R型桥路(应变片>压力传感器(量程500克>实现R-V物理量变换,将压力传感器输出的小信号经过放大和低通滤波后,送至A/D转换器ADC0809转换成8位数字量信号。

编制程序，采集并显示压力值<显示质量）。

在测量过程中，当压力超过容限后，通过电压比较开通硬件报警电路报警。

每隔0.1s检测一次，连续检测10次，取其平均值，经标度变换，转为BCD码后送显示器显示，每1s刷新一次显示。

显示方式为：例：重量：500 g。

设计要求：设计出电路原理图(包含电子秤传感器变送部分>，说明工作原理，编写程序及程序流程图。

参考资料：温度、压力实验平台使用说明书
设计11：步进电动机位置测量与控制设计与应用<2人选）
设计并制作出具有如下功能的步进电动机位置测量与控制系统。

1）通过机械机构将步进电机的角位移转换为直线位移，利用电位器和A/D0809转换器，构成步进电机测量位置系统。

2）用8255A输出脉冲信号，驱动步进电机转动,通过调节脉冲信号的宽度来控制步进电动机速度；改变相线通电顺序，即改变定子磁场旋转的方向，从而达到控制步进电动机正反转方向控制。

3）当步进电机运转时，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。

然后把给定位置与反馈位置进行比较，如果反馈位置信号小于给定值，则控制电机正转，反之，控制电机反转。

最终实现步进电机的位置闭环控制，使指针稳定在刻度尺的某一给定位置上。

4）实现步进电动机的位置闭环自动控制，为了观察比较、给定值和实际测量的位移值，将测量值以十进制数的形式显示在实验仪的数码管上，单位为厘M。

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。

参考资料：DVCC-DJ4电机控制机电一体实验仪使用说明书
设计12：直流电动机变频调速及方向控制设计
设计并制作出具有如下功能的直流电动机变频调速及方向控制系统。

掌握直流电动机控制系统的硬件设计方法和直流电动机速度调节、方向控制技术。

学会编制直流电动机驱动程序的软件设计方法。

通过改变施加于电机两端的电压大小达到调节直流电机转速的目的。

D/A采用DAC0832转换输出控制直流电机两端电压，达到控制直流电动机速度。

电动机正反转方向控制，要求改变直流电动机的转向，必须改变电磁转矩的方向。

根据左手定则，可以通过改变电枢电流的方向<既D/A0832转换输出正或负直流电压），来改变电磁转矩方向，达到电动机正反转方向的控制。

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。

参考资料：DVCC-DJ4电机控制机电一体实验仪使用说明书
设计13：直流电机闭环调速控制系统的设计<2人选）
设计并制作出具有如下功能的直流电动机变频调速及方向控制系统。

掌握直流电动机控制系统的硬件设计方法，利用DVCC-DJ4电机控制机电一体实验仪上的硬件电路，构成直流电机测速系统。

掌握光敏管和栅格盘组合的测速技术和定时/计数器的灵活运用。

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盘旋转时，测速光敏管获得一系列脉冲信号。

这些脉冲信号通过定时/计数器2计数，定时器T0定时。

定时器T0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=60·m/(N1·T·N>(rpm>
其中：n为直流电机转速,N为栅格数，N1为T0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T0定时溢出时间。

学会编制控制直流电机的运行速度程序。

为了观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实验仪的数码管上，单位rpm。

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。

参考资料：DVCC-DJ4电机控制机电一体实验仪使用说明书
微机原理应用实验教程P57页
设计14：多功能波形发生器设计
设计并制作出具有如下功能的多功能波形发生器。

1）该发生器能在操作人员控制下输出正弦波、方波、三角波或锯齿波波形。

2）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<信号频率可调节，
使用数模转换芯片ADC0808或ADC0809，通过调节可变电阻RV1来调节脉冲宽度）。

3）通过示波器显示、检验产生的波形。

4）标出各种波形的输出频率范围
设计要求：设计相应的D/A、键盘、显示接口电路，并画出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。

要求可在线键盘设置参数。

参考资料：微机原理应用实验教程P91页
设计15：抢答器设计
在现代生活的许多智力竞赛和娱乐节目中，经常需要应用竞赛抢答器来供多人或多组对一些题目进行抢答。

本系统通过设计一个智力竞赛抢答器。

具体功能要求如下。

1）可供8组同时抢答，由按钮控制。

2）能显示出最先抢答的组号，而对其他组的抢答不予理睬。

3）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。

4）对抢答后的回答时间进行计时控制，如回答超时，则以音响报警。

5）对抢答后的回答时间进行倒计时显示，并且倒计时5秒时显示开始闪烁。

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。

参考资料：微机原理应用实验教程P95页
设计16：洗衣机控制系统设计
设计并制作出具有如下功能的洗衣机控制系统。

1> 给水和排水的自动控制。

2> 用户定时时间的设定。

3> 电机的正反转。

4> 各种定时和故障报警电路。

5> 定时开、关机的控制。

6> 三分钟延时启动的保护。

7> 具有按键。

设计要求：设计相应的A/D、D/A、键盘、显示接口和传感器测量水位电路，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警，其中控制输出部分采用模拟量或开关量进行控制。

并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。

参考资料：微机原理应用实验教程P103页
设计17：智能电子钟设计
设计并制作出具有如下功能的智能电子钟。

1）能够按照主人的作息时间表定时响铃。

2）能够按照主人提供的定时时间表，以遥控方式定时打开或关闭音响、电视和其他家电的设备。

3）动态显示实时时钟的时、分、秒数据。

设计要求：设计相应的键盘、定时器/计数器电路、时间及功能设置电路、时间显示电路、对被控对象进行遥控操作的电路以及响铃报警电路等，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警。

并设计出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。

参考资料：微机原理应用实验教程P110页
设计18：双机通讯系统设计
设计并制作出具有如下功能的双机通讯系统。

1）以8088CPU为核心设计一个具有RS232串行通信接口的微机系统，系统可通过RS232接口与计算机的RS232接口进行通信。

2）用汇编语言或高级语言编写一个双机通信的程序，用中断的方式实现双机都可从键盘上键入信息，接收方将该接受到的信息可显示在微机屏幕上或保存，可以进行双机短信交流。

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，并进行程序调试。

设计19：数据采集与双机通信系统的设计
设计并制作出具有如下功能的数据采集与双机通信系统。

1）设计相应的A/D、显示、串行通信接口的电路，利用微机扩展的串行口与A/D接口，进行数据采集、标度变换与通信，实现2台8251微机之间的双机数据通信与显示。

2）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。

3）接收发送的采样数据，并用LED或LCD显示该数据。

4）发送数据控制对方的某一对象，如：直流电机、发光二极管等。

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，并进行程序调试。

设计20：交通信号灯实时控制系统设计
设计并制作出具有如下功能的交通信号灯实时控制系统。

1）在一个十字路口的一条主干道和一条支干道上分别装上一套红、黄、绿3种信号灯：用钮子开关模拟十字路口的车辆检测传感器信号。

在一般情况下，主干道上的绿灯常亮，而支干道总是红灯。

2）在一般情况下，主干道上的的绿灯常亮，而支干道总是红灯。

3）当检测到支干道上来车时<用按键开关模拟），主干道的绿灯转为黄灯，持续4S后，又变为红灯，同时支干道由红灯变为绿灯。

4）支干道绿灯亮后，或者检测到主干道上来了3辆<用3个钮子开关模拟），或者虽未来3辆车，但绿灯已经持续了25s，则支干道立即变为黄灯，4s后转为红灯，同时主干道由红灯变为绿灯。

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
参考资料：微机原理应用实验教程P84页。

设计21：厨房料理机控制器
设计并制作出具有如下功能的厨房料理机控制器。

1）可以制作干豆豆浆、湿豆豆浆、五谷杂粮浆、榨果汁等。

在制作流程中分别有浸泡、加热、刀片搅拌等环节。

2）设定好流程后，料理机可自动完成全过程，不再需要人工操作。

干豆豆浆、湿豆豆浆、五谷杂粮浆、榨果汁各设定一个固定流程，对应不同的按钮，方便用户一键操作。

也可提供用户
自行设置流程。

例如:1.制作干豆豆浆流程：浸泡(n分钟>→加热(到温度1>→刀片搅拌(m分钟> →再加热(到温度2>→再搅拌(j分钟>→加热到100℃持续k分钟。

2. 制作榨果汁流程：刀片搅拌(n分钟> 再搅拌(m分钟>。

3）可分别设定加热的温度、容器中液体的最高位置，以及相关环节的加工时间。

4）实时检测容器中液体的温度及最高位置。

5）当容器中液体达到最高位置时，停止当时的环节<搅拌和加热都可使液位上升），以防溢出。

待液位复原后，再从停止点继续完成后续流程。

6）具备预约功能。

7）加工完成后报警提示。

设计要求：设计相应的A/D、D/A、键盘、显示接口和传感器测量液位电路、测量温度电路，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警等。

设计出电路原理图，并说明工作原理，编写程序及程序流程图。

设计22：常用TTL集成电路检测仪设计
设计并制作出具有如下功能的常用TTL集成电路检测仪。

1>要求系统能实现对基本TTL集成电路芯片的测试功能<如测试74LS00、74LS0274LS、74LS08、
74LS32、74LS393等器件）。

2>并利用发光二极管显示出来，若芯片功能正常，则绿色发光二极管亮；若功能错误，则红灯发光二
极管亮,并通过喇叭报警告知。

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，并进行程序调试。

参考资料：微机原理应用实验教程P93页
设计23：简易数字电压表的设计
设计并制作出具有如下功能的简易数字电压表。

利用A/D实现多通道采样模拟电压值，该数字电压表可以测量0～5V、0～50V、0～500V的3路输入电压值，并在LCD或LED显示器上同时显示3路四位数的电压值或单路选择显示四位数的电压值<或在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示电压值）。

测量最小分辨率为0.019V，测量误差约为士0.02V。

通过按键任意设置电压上下限值，当电压超过上下限值时，LED或者蜂鸣器报警。

设计要求：设计相应的A/D、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。

设计24：简易数字频率计的设计
设计并制作出具有如下功能的简易数字频率计。

1）能实时测量1Hz～1000000Hz<1MHz）频率范围的不同信号的周期或频率。

如：方波、锯齿波、三角波、正弦波等波形。

2）在全频范围内测量误差≤0.1%。

3）以十进制数字显示出被测信号的频率或周期。

设计要求：设计相应的A/D、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。

参考资料：微机原理应用实验教程P87页
设计25：自动售货机控制系统的设计
自动售货机系统由三个投币口组成，可分别投入5角、1元、5元等三种硬币。

当购买一定数目的货物以后，在取物口取出商品，然后在退币口取出余额。

同时为了指示系统当前的状态，配有L1、L2指示灯，当系统出现错误时，会根据提前设定方式进行报警输出。

1）系统控制要求
①初始状态
货物数量由货物存放量决定<每种货物十瓶）。

②启动操作
首先按下装货按钮，将售货机中的货物装满<每种货物十瓶）
③购物
购物操作通过面板上的按钮实现。

购买货物时应是先投币后选货物，如果投币不足红灯L1会亮，此时必须往里加币，且重新选择所需货物，才能取出想要的货物；若是投币足够取物口灯会亮表示货物已到取物口，并且可继续选择货物，直至余额不足；
④退币
按“退币钮”退币口灯亮表示余额退出。

⑤操作超时
在操作过程中若是投币后或购买商品10秒钟不操作，退币口将自动退币。

⑥无货
自动售货机中的商品有一定数量，如果售货机内无货，再次选择相应货物，绿灯L2将会闪烁通知购物人，此时可选择其他商品或退币。

2）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。

设计26：压力测量系统的设计
设计并制作出具有如下功能的压力测量系统。

1）能自动测量压力，压力测量范围为0～100MPa。

2）在显示器上将压力值实时显示，压力显示格式为“P=XXX.X”MPa。

3）具有压力超限报警功能。

4）测量误差不大于±0.5MPa。

设计要求：设计相应的A/D、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。

参考资料：单片机原理与应用及C51编程技术P289页
设计27：自选题<1~2人选）
三说明：
<1）每题1个学生选；
<2）第一天进行设计题目相关的实验、对各个设计题目进行讲解；
<3）第二天开始查资料、设计、答疑、上机设计；
<4）最后一天验收<交设计、面试）。

四参考文献
[1] 周荷琴.微型计算机原理与接口技术.合肥：中国科学技术大学出版社，2004.12.
[2] 刘全忠.汇编语言实用程序.天津：天津大学出版社，1991.6.
[3]李朝青.单片机&DSP外围数字IC技术手册.北京:北京航空航天大学出版社,2003.
[4]高玉芹.单片机原理与应用及C51编程技术.北京:机械工业出版社，2018.
[5]刘乐善.微型计算机接口技术及应用.武汉:华中科技大学出版社，2004.
[6]温度、压力实验平台使用说明书.浙江:启东计算机厂有限公司，2006..。