51单片机实验课题集.docx
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51单片机实验课题集
51单片机实验课题设计要求
1.1课程设计的总体要求
本课程设计是在理论课程学习和软件设计的基础上,对51单片机硬件系统进行了解和研究,使学生更深入的掌握51单片机开发技术,培养学生面对实际课题,发现问题、分析问题和解决问题,提高学生的实验动手能力。
设计根据实验大纲提供的题目要求,选择适当的课题,并通过课题资料收集、原理分析、理论计算、实际编程、系统调试、测试和故障排除,解决在实际设计中的问题,使设计系统能正常工作,有能力的同学可以超出题目要求任意发挥设计。
(1)基本要求:
根据课题要求,研究51单片机实验(如AT89S51_V1.4等)开发板或其它实验开发板的功能和实验样例,学习和掌握keil集成开发环境或Medwin集成开发环境,在此基础上仔细研究课题功能,重新设计实验所需要的电气原理图,编写相对应的应用程序,实现其功能,学生课题实验的优劣可以从以下几个标准衡量:
1.只会使用标准测试程序和资源实现课题部分功能;
2.使用标准测试程序及其他资源实现部分功能;
3.通过修改标准程序实验全部课题基本要求者;
4.完全自主编程实现全部课题基本要求者;
5.软硬件技术应用自如,超越课题要求者。
(2)发挥要求:
在完成本人选题的基本要求前题下,完成发挥部分要求,并具有新内容的自主发挥和创新,并取得良好效果。
(3)分类标准:
1.完成了实验
(1)的全部要求,并熟练运用开发工具。
2.在完成实验
(2)的部分要求,并具有创新内容。
1.2分组和实验注意事项
本实验提供的实验课题根据教学要求组成设计小组,进行分工合作,实验工作要细心认真、防止意外,有问题及时向指导老师反映,同学间可以通过研讨、互相学习解决实验中的问题。
每组同学实验过程包括:
(1)听课,了解实验方法
(2)调研和了解课题,进行课题的方案选择
(3)学习开发工具,包括实验板,编程软件,仿真软件等
(4)学习汇编语言以及C语言在51编程上的使用
(5)学习系统测试、调试和故障排除,功能实现
(6)自主实验,包括课题实现和相关资料整理提交
1.3报告要求
(3)基本要求:
写明实验内容和方法,画出所用部分资源的原理图等。
(4)提高要求:
说明选题依据,资源的选择和该资源在设计中的功能说明,原理图设计,程序结构框图和说明,操作使用说明。
(5)发挥部分:
提出设计思想,设计原理图,提供源程序,说明创新点。
提供程序的使用说明(即注释)。
(6)实验体会和意见
1.4绩评定标准
成绩分:
不及格、及格、中等、良好、优秀五个等级。
成绩以验收记录为主,参考考勤记录、答疑记录、报告内容质量和其他表现。
注:
现场验收时先提交设计报告
在设计报告合格后进行现场作品演示
老师提问学生现场解答
1.5需要学习和完成的内容:
1、51单片机实验开发板或其它实验开发板的功能学习
2、实验课题的研究
3、keil集成开发环境或Medwin集成开发环境的应用学习
4、测试仪器的使用
5、51单片机的编程技术和调试
6、实验报告的制作
251单片机实验课题集
第一组
序号
课题名称
附加要求
说明
1
可编程摩尔斯电报发报机设计
示波器
2
摩尔斯电报译码器设计
示波器
3
交通灯控制器设计
4
步进电机控制器设计
5
温度控制的梦幻彩灯设计
加18B20
6
温度控制信号发生器设计
加18B20
7
数字直流电压表设计
8
数字交流电压表设计
9
数字电阻测量仪设计
加电阻测试口
测试电阻外加
10
小型电容测试仪设计
加电容测试口
附加测试电阻
11
音乐信号强度指示器设计
12
投票信息模拟器设计
13
动作灵敏度测试仪设计
14
节温器设计
15
俄罗斯方块游戏设计
16
压控变频器设计
第二组
序号
课题名称
附加要求
说明
1
多用途定时提醒器设计
2
智能步进电动百叶窗设计
3
电子抢答器设计
4
电子密码锁设计
5
篮球比赛计分器设计
6
可存储式电子琴设计
7
八音盒设计
8
自动滚动广告牌设计
9
竞价器设计
10
电风扇模拟控制系统设计
11
洗衣机控制器设计
12
跑步机控制器设计
13
具有时间预制功能的电饭煲设计
14
微波炉控制器设计
15
电话DTMF信号自动拨号器设计
16
LED显示技术
第三组
序号
课题名称
附加要求
说明
1
梦幻数字电子钟
2
简易频率计设计
3
多路数据采集显示器设计
4
函数信号发生器设计
5
单片机串口通信设计
6
波形相位延时器设计
7
电话脉冲信号收/发码器设计
8
智能语音门铃设计
9
恒温控制系统设计
10
信号幅度检测与告警系统设计
11
电梯控制显示器设计
12
语音放音机
13
计算及码制转换器设计
14
音乐信号灯光亮度控制器设计
15
打地鼠游戏设计
16
简易电子计算器设计
351单片机实验课题设计要求
3.1总体要求
本课题需要具有8LED数码管(6LED或其他LCD屏等其它显示设备)和4X4键盘及其它附加键盘的多功能实验板为工作平台,4X4键盘的初始定义如图1,在实际使用中可以根据各自课题的具体要求,改变个别按键的定义。
本课题是结合日常学习、生活和娱乐中常见的电器设备而设计,鉴于实验实际条件和实际设备的制作困难,大部分的机电运动都采用图形模拟,有些课题已经给出了模拟要求,制作中需要按照要求实现,没有给出要求的设计,学生可以发挥想象,创新设计。
课题设计重要的第一步是体验生活,了解生活中这些设备的实际运用方法,第二步是理论和原理学习,需要学生查找资料,分析原理。
第三步是研究模拟系统和实际设备的差异,研究实现模拟方法。
第四步是程序设计与实现,第五步是程序调试和功能测试,最后需要提交完整的设计报告。
根据需要,也可以提交作品的PPT报告或演示视频。
每个课题分为基本要求和发挥部分,学生应该在完成方案设计的基础上,从基本要求做起,逐步完善,在有能力和时间的情况下可以自由发挥,超越原课题的设计要求。
基本的8LED屏见图2,屏面和键盘的结合运动是课题的主要设计,模拟和实际的转换是考验学生想象力的重要部分。
采用其它显示屏或其它附加键盘的设计方法可以自行定义。
3.2课题要求
3.3.1第一组实验课题要求
1、可编程摩尔斯电报发报机设计
题目:
可编程摩尔斯电报发报机设计
基本要求:
●研究摩尔斯电码的基本原理。
●用键定义一个发报键,实现手工发报。
●按键信号通过蜂鸣器发声,信号同时通过一个IO脚输出(可以用示波器观察)。
●在8LED数码管或LCD上显示时长波形(一横为短音,三横为长音。
●可以设定短音和长音和发报间隔的门限时间
●自动记录每一组摩尔斯电码
●可实现记录电码的重发功能(自动重发一组码)
发挥部分:
●具有摩尔斯电码表(数字、字母和符号表)存储功能(自查资料)。
●可以采用输入数字、字母和符号的方式发报(立即发送)
●可以采用输入数字、字母和符号组方式存储多组摩尔斯电码报文(10组)
●编程定义多组电码的发报顺序、发报间隔、长码、短码的时长等参数
●自动连续发报。
显示格式:
LED数码管显示格式见下图
LCD图形屏:
移动波形显示
2、摩尔斯电报译码器设计
题目:
摩尔斯电报译码器设计
基本要求:
●研究摩尔斯电码的基本原理。
●设置电报参数(长码、短码、码组间隔、报文间隔等)
●存储一组报文数据
●在一个IO口自动重复发送该报文,并用示波器观察波形。
●同时在蜂鸣器中发出长短声音
●通过另一个IO脚接收电码信号。
●存储并翻译组莫尔斯电码(电码表请查资料)
●用LED/LCD/数码管上显示电报信号时长波形。
●用键盘查询电文内容
发挥部分:
●存储记录多组摩尔斯电码
●选择查询并显示每一组电报报文数字
●报文转发功能。
通过键盘控制
●报文回复功能,“电报已收到”等信息
●报文删除功能,用键盘进行电文管理
显示格式:
LED数码管显示格式见下图
LCD图形屏:
移动波形显示
3、交通灯控制器设计
题目:
交通灯控制器设计
基本要求:
●研究十字路口交通管理的基本理论。
●设计一个简单的十字路口交通灯控制器
●可以任意设定主/次方向的通行时长
●可以任意调节黄灯时长
●黄灯前3秒,绿、红等闪动
●用蜂鸣器发声表示信号转换提醒(黄灯亮时)
●设计数字倒计时牌,同步灯的时长信息
发挥部分:
●设计三车道十字路口信号灯(南北方向)
●右转灯常亮,直行和左转分时通行
●灯的排列可以自行设计,可以增加辅助灯
显示格式:
LED数码管/LCD字符屏用数字编号路口1、2、3、4
LCD图形屏:
图形表示路口形状,LED灯表示通行状态
8X8点陈模块图形自定义
4、步进电机控制器设计
题目:
步进电机控制器设计(模拟)
基本要求:
●了解步进电机工作原理(单4拍、双4拍、8拍原理)。
●设计一个简单步进电机控制电路(单4拍等)
●用4LED灯显示步进信号(慢变化,格式见下图)
●用键盘控制步进电机的启动/停止,加速/减速,正转/反转
●交替显示电机速度参数,运转时间
发挥部分:
●设计双4拍、8拍波形,功能同基本要求
●多种波形的手动切换
●多种波形的自动切换
显示格式:
用LED数码管亮/灭表示某线高/低电平,并根据速度不同更改闪烁频率,用2个LED数码管的外圈表示电机正反转和速度。
LCD图形屏:
图形表示多路波形形状随速度的变化,并能画出电机实时运行状态。
注:
当为6LED数码管时自行考虑简化图形显示
步进电机励磁顺序表
5、温度控制的梦幻彩灯设计
题目:
温度控制的梦幻彩灯设计(18B20)
基本要求:
●了解18B20的工作原理。
●自行设计多种彩灯变换程序(如左移、右移、压缩、扩张等)
●用键盘设定温度和彩灯显示间的关系
●温度每变化2度,改变一种显示模式
●用LED数码管/LCD屏显示温度参数
发挥部分:
●用采集到的温度作显示字实现多种变换(如左移、右移、压缩、扩张等)
●配上合适的音乐(每种显示一种音乐)
●语音报温度
显示格式:
LED数码管根据变换程序显示不同的色彩方式
LCD图形屏:
可以根据显示程序显示变换的图形
6、温度控制信号发生器设计
题目:
温度控制信号发生器设计(18B20)
基本要求:
●了解18B20的工作原理。
●能采集和显示实时温度值
●设计一信号发生器,能输出方波
●用IO口输出,用示波器观察
●设计一正弦信号通过D/A输出,用示波器观察
●用键盘选择输出信号类型
●用键盘改变输出信号的频率和幅值
●用LED数码管/LCD屏显示温度参数和信号类型
●用温度控制发生信号的频率,温度越高频率越高
发挥部分:
●能输出正弦、三角、锯齿等其他波形
●能设定温度和信号频率间的关系
●用温度控制多种信号频率,温度越高频率越高
●用LED数字屏/LCD屏显示信号波形参数或波形
显示格式:
LED数码管可显示方波以及波形参数
LCD图形屏:
图形表示多路波形形状和波形参数
7、数字直流电压表设计
题目:
数字直流电压表设计
基本要求:
●了解直流电压表的工作原理。
●设计一个直流电压测量器,测量范围0.01V-3V,
●用LED数码管/LCD屏显示测量值,显示精度0.1
●用键盘选择测量范围
发挥部分:
●能设置连续测量时间间隔参数
●动态连续测量信号,并能存储记忆每次测量值。
●通过按键查询存储数据。
显示格式:
LED数码管/LCD屏显示参数
8、数字交流电压表设计
题目:
数字交流电压表设计
基本要求:
●了解交流电压表的工作原理。
●设计一个正弦交流信号源1KHz,电压输出范围0.01V-3V,
●用AD采集并进行参数处理
●用LED数码管/LCD屏显示测量参数(周期、频率和幅度等)
●用键盘选择测量范围(分量程)
发挥部分:
●交流信号频率10Hz-10KHz(0.1-3V)可变
●用AD采集并进行参数处理
●用LED数码管/LCD屏显示测量参数(周期、频率和幅度等)
●图形显示被测信号的波形
显示格式:
LED数码管/LCD屏显示参数
9、数字电阻测量仪设计
题目:
数字电阻测量仪设计
基本要求:
●了解电阻测量方法和工作原理。
●设计一个精密电阻测量器,测量范围0.01Ω-10MΩ
●用LED数码管/LCD屏显示测量值,显示精度0.001
●用键盘选择测量范围(分档)
发挥部分:
●了解交流阻抗测量原理
●设计一正弦测试信号(1KHz)
●实现交流阻抗测量,被测频率10Hz-1KHz
●考虑交流测量的附加电路。
显示格式:
LED数码管/LCD屏显示参数
10、小型电容测试仪设计
题目:
简易电容量测试仪设计
基本要求:
●了解电容测量方法和工作原理(LCR测试和交流电桥原理)。
●设计一个1KHz的正弦测试信号,能通过DA输出,用示波器观察。
●设计一个小容量简易电容测试仪,测量范围100pF-10uF
●用LED数码管/LCD屏显示测量值,显示精度0.001
●用键盘选择测量范围(分档)
发挥部分:
●了解交流容抗测量原理
●交流容抗测量,测试频率1KHz
●能描绘容抗-频率特性曲线或数据表
●考虑交流测量的附加电路。
显示格式:
LED数码管/LCD屏显示参数
11、音乐信号强度指示器设计
题目:
音乐信号强度指示器设计
基本要求:
●存储数字音乐信号(随机信号)
●通过蜂鸣器或DA输出声音信号
●用键盘控制音乐的启动、停止、暂停、静音等操作
●8LED能显示音乐播放参数(歌号,启/停状态,到计时数等)
●用LED数码管/LCD屏或LED灯显示音乐信号强度(单排式)
●参数和波形显示可以切换
发挥部分:
●实现音乐信号的高、中、底能量分频
●用LED数码管/LCD屏或LED灯显示音乐信号强度(高、中、低三分频)
显示格式:
LED数码管/LCD屏显示参数
12、投票信息模拟器设计
题目:
投票信息模拟器设计
基本要求:
●设计用按键设置9个被选举对象A、B、C。
。
。
●设计10个投票用户(用8LED显示)
●用键盘数字0-9代表选择对象
●设定每个用户可以投票的有效票数
●投票完成后能显示每位被投票人的有效票数
●能显示投票人数、有效票、无效票、赞成票、反对票、弃权票等信息
发挥部分:
●被选举对象可以扩大到更多
●投票人也可扩大到更多
●设计更为有效的数据统计方法
显示格式:
8LED数码管/LCD屏显示参数
LCD可以实时显示播放音乐的声谱变化
本设计要充分利用8LED数码管和4X4键盘功能
13、动作灵敏度测试仪设计
题目:
动作灵敏度测试仪设计
基本要求:
●用LED/LCD作参数显示器,按键参数
●设计一个单键灵敏度测试功能器,测试、记录并显示两次按键的间隔时间
●测试、记录、显示每秒按键次数,动作灵敏度测试,
●显示最近两次按键的间隔时间和历史最短间隔时间(开/闭/开时间,精确到ms)
●设计多键同时按键的时间差测试,测试多指灵敏度
●能记录和查询显示每键的接触时间和时间差
●按键灵敏度排名
发挥部分:
●为每一按键设计一锻不同的音乐
●当每次抢键后播放胜出键的音乐声音
显示格式:
8LED数码管/LCD屏显示格式自定
14、节温器设计(18B20)
题目:
节温器设计
基本要求:
●了解18B20的工作原理。
●了解步进电机的工作原理;
●当温度升高到一定温度时,启动电机,带动风扇运转,温度越高,风扇转动越快。
(转速可用声音代替,转速越快,频率越高)
●当温度下降到一定温度时,关闭电机(可用LED等代替)。
发挥部分:
●启动电机时,有一种报警声,当达到危险温度时,有另外一种持续报警声。
●可以计算风机转速
●可以记录启动电机的次数和时间,并能回放
显示格式:
8LED数码管可显示当前温度和风扇转速和模拟电机运转,格式见下图
LCD图形屏:
当前温度和风扇转速,并能图形化显示风机的运转状态
15.俄罗斯方块游戏设计
题目:
俄罗斯方块游戏设计
基本要求:
●了解俄罗斯方块游戏规则
●设置基本图形见下图
按键定义:
OK=开始、
ESC=停止、
=》=时间速度+、
《==时间速度-
1=左转90度
2=右转90度
3=快速落下
4=X翻转
5=Y翻转
0=随机更换图形键
●用8LED的每一LED构成一图形屏,
●游戏以各种随机出现的灯组,通过从左向右移动,在移动过程中可以转换灯组状态,以点亮所有灯为目标,当8字全亮时可以去除该灯,后续灯可以右移1字,用以延长游戏时间。
当亮灯延伸到最左边时游戏结束,移除的灯数为得分数。
●设计灯组移动声音提示功能,增加游戏乐趣。
发挥部分:
●设机游戏级别,使之具有升级功能,级别越高,灯的移动速度越快
●进一步增加复杂灯组,提高游戏难度
●记录游戏参数(姓名、游戏级别、游戏时间、得分等)并可查询。
显示格式:
LED数码管见图/LCD屏显示方法自定
16、压控变频器设计
题目:
压控变频器设计(直流电压)
基本要求:
●用AD采样0-5V直流电压。
●用8LED/LCD显示实时电压值
●设计一方波信号发生器。
●用IO口输出,用示波器观察
●可以用键盘改变输出信号的频率
●用LED数码管/LCD屏显示信号频率
●建立电压与频率间的关系
●用调节电压控制信号的频率,电压越高频率越高(测最高频率)
发挥部分:
●设计一正弦信号通过D/A输出,用示波器观察
●能设定电压和信号频率间的关系
●用电压控制正弦信号频率,电压越高频率越高(测试最高频率)
●用LCD屏显示信号波形参数或波形
显示格式:
LED数码管显示参数格式见下图
LCD图形屏:
图形表示多路波形形状和波形参数
3.3.2第二组实验课题要求
1.多用途定时提醒器设计
题目:
多用途定时提醒器设计
基本要求:
●设计一个多段定时器用于日常提醒管理(最少3段)
●用4位8LED数码管显示时间,
●用另4位8LED数码管倒计时(最近提醒时间的到计时,时:
分,小于1分时用秒计时)
●到计时为0时发出声音提示,可以用按键关闭声音
●设计多个按键设置多段声音提示,如:
事件号、时间+、时间-、启动、停止、暂停等
●按键时发声
发挥部分:
●设计多时间段提示查询功能
●设计在每一转折点上用不同声音提醒。
●采用时间编程设定多段的定时的重复功能,如每天、仅一次,星期1-6,日等。
●设计语音提示功能,语音现场录音。
显示格式:
LED数码管显示要求见下图
LCD屏显示参数要求自定
注:
当为6LED数码管时自行考虑简化图形显示如下:
2.智能步进电动百叶窗设计
题目:
智能步进电动百叶窗设计
基本要求:
●用一台步进电机控制百叶窗叶片的旋转(正转/反转)
●用8LED数码管显示旋转角度和模拟电机转动
●设置按键:
手动/自动切换、手动正转和手动反转,停止/启动键
●用一个小数点显示手动/自动状态,自动状态时二极管亮。
●用8LED/LCD显示电机旋转角度(0-180度)
●用键设置两个极限角度位置代替保护行程开关,用于保护百叶窗叶片:
当正转到极限位置时,电机停止正转,但还可以反转;
当反转到极限位置时,电机停止反转,但还可以正转。
发挥部分:
●设计一个光检测器,用LED/LCD显示光强度值(这个要外接光线感应器,或者用按键模拟光线的强弱)
●设定光强度的上限和下限
●在自动模式下,旋转角度自动跟踪光强度变化
动作原理:
单片机根据设定光强S1和S2(S2>S1)和实测光强P控制电机M的动作:
当P<=S1时,控制M正转以增加进光量;
当P>S2时,控制M反转以减少进光量;
当S1
显示格式:
8LED数码管显示格式见下图
8LED数码管/LCD屏显示模拟图形
3.电子抢答器设计*
题目:
电子抢答器设计
基本要求:
●设计有一主持人和8个参赛队的一对八抢答器(1个开始键8个抢答键)。
●设计8LED/LCD显示抢答状态
●当主持人按下开始键,参赛队在10秒钟内可以抢答。
如超过10秒则不能抢答。
如抢答成功,则显示抢答的队号。
●可以查询抢答人数和顺序
●当主持人按下复位按键时,系统回到初始状态
发挥部分:
●设计一计数器,用LED/LCD显示启动后的时间(xx.xxx)
●抢答后能存储各按键按下时间和时间差(精确到0.001秒)
显示格式:
LED数码管/LCD屏显示倒计时时间、抢答的序号等
4.电子密码锁设计*
题目:
电子密码锁设计
基本要求:
●密码锁由4X4键盘和6位数码管或者LCD显示器组成。
●设定的初始密码是000000,可修改设定密码,密码为6位阿拉伯数字
(修改密码需先输入原密码,再输2次新密码)
●当输入密码时,显示密码对应的阿拉伯数字
●当密码位数输入完毕按下确认键时(#),对输入的密码与设定的密码进行比较,若密码正确,则门开,此处用小数点发光二极管点亮做为提示。
●若密码不正确,则可以重新输入密码(灯闪亮,同时有声音报警)。
●如连续三次输入错误,则禁止输入,并有连续一分钟的报警声。
发挥部分:
●密码显示可以用按键控制显示阿拉伯数字或者全部显示为“8”(即隐藏输入密码数字)
●密码的位数可以从4位到6位任意选择
●设计忘记密码的处理方法(比如设计两组密码,密码的位数可以不同等)
●记录存储开门时间、时长记录
●能查询记录(显示方法自定)
显示格式:
LED数码管/LCD屏在密码锁不使用时显示日期、时间,当需要使用时,切换到使用界面,显示对应的密码、开关次数等参数。
5.篮球比赛计分器设计*
题目:
篮球比赛计分器设计
基本要求:
●能用6LED/LCD显示2个队的当前比分(3位LED代表一队,分为AB两个队,LCD可以用两块屏分别显示各队的比分);
●设计6LED时间显示屏,要求见下图,显示当前进
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