电子系统课程设计单片机课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电子系统课程设计,（选修1学分）,理论6+课程设计24,电子系统课程设计,任务：分组完成至少一个完整的系统设计,设计作品检测，汇报交流。,设计报告。,任务：分组完成至少一个完整的系统设计,系统设计,目前系统设计产品的特点,1微处理器的运用极大地提高了产品的性能。测量精度,数据处理,自动调整和控制,2具有较好的人机交互界面和对话能力,3一般都有各类接口，可以方便地实行多机通信和组网，完成更复杂的任务,系统设计,Cpu:mcu,mpu,pld,plc,dsp,emb,AB/CB/DBisa/eisa/std/pci通信总线,系统设计作品的典型结构,键盘/开关单个/矩阵/串行口,Led/lcd静态/动态/串行口/芯片,人机对话,数字量和模拟量输入/输出采样/保持,数字量/模拟量输入/输出,各类通信232,485,usb,1342,can,iic,spi,多机通信,Cpu:mcu,mpu,pld,plc,dsp,embA,按照电子信息的流向,电源类,信号源,信号采集,信号放大,测量,控制,无线电,数据处理,信号传输,电子系统设计分类,信号源,信号采集处理,放大器,按照电子信息的流向电源类信号源信号采集信号放大测量控制无线电,电子设计竞赛题目要求,电源类,信号源,数据采处,放大器,测量仪器,控制,无线电,一般指标外，步进，预置，显示，DC/DC，效率,步进，预置，低频用DDS，高频用PLL+VCO,放大，AD，传送存储，DA，滤波，移相，倍频分频，受控,测量放大，宽放，功放；A,V,步进，预置，高效，数字幅频均衡,电基本量(幅,频,相位),(波形,频谱),参数(R,L,C,OA,NET),脉搏,长度,闭环，控温，控车，控电机等,收音机，收发传送，传能，控制等,电子设计竞赛题目要求一般指标外，步进，预置，显示，DC/DC,电子设计竞赛题目分类,题目,电源类,信号源,数据采处,放大器,测量仪器,控制,无线电,合计,本科国赛题目统计,7,4,4,6,11,7,7,46,本科省赛题目统计,1,0,1,1,5,5,3,16,本科题目统计,8,4,5,7,16,12,10,62,%,12.9,6.45,8.07,11,25.8,19.4,16,100,专科国赛题目统计,0,1,0,2,1,3,0,7,专科省赛题目统计,1,0,1,1,3,2,2,10,专科题目统计,1,1,1,3,4,5,2,17,%,5.88,5.88,5.88,18,23.53,29.4,12,100,本专科题目总计,9,5,6,10,20,17,12,79,%,11.4,6.33,7.60,13,25.32,21.5,15,100,电子设计竞赛题目分类题目电源类信号源数据采处放大器测量仪器控,按键显示定时,交通灯,动态显示、存储器,4个16*16LED点阵显示屏,循环彩灯控制器,AD,自制双积分或多次逼近式AD,智能抢答器,简易数字电压表,电子密码锁,多路数据采集系统,计算器,DA,简易低频信号源,倒计数器，产品计数器,AD/DA/存储完整系统,数字化语音存储与回放系统,定时器、倒计时器,多种控制,水位控制系统,数字钟、时间作息系统,水温控制,万年历,路灯控制系统,电子琴,步进电机控制,加检测,转速计,电机控制,频率计,通信,学习型红外线遥控器,数字温度计,单片机无线遥控系统,超声波测距器,数控调频发射器,初学者常见课题列表,按键显示定时交通灯动态显示、存储器4个16*16LED点阵显,基本设计研究,1.十字路口交通灯时间顺序控制(6M晶振)：,红灯25s, 黄灯5s, 绿灯15s(用延时子程序),基本设计研究,基本设计研究,1.十字路口交通灯时间顺序控制(6M晶振) ：,红灯25s, 黄灯5s, 绿灯15s(用延时子程序),基本设计研究,例：设单片机晶振6MHZ，编写程序延时1s。; Delay: MOV R7,#0FAH,LOOP: MOV R6,#0FAH,LOOP1：NOP,NOP,NOP,NOP,NOP,NOP,DJNZ R6,LOOP1,DJNZ R7,LOOP,实际执行时间为：(6+2)250+2+1250+1=500751个机器周期，需1.001502秒。,例：设单片机晶振6MHZ，编写程序延时1s。; Del,DL1S: MOV R7,#0FAH,LOOP: MOV R6,#0FAH,LOOP1：NOP,NOP,NOP,NOP,NOP,NOP,DJNZ R6,LOOP1,DJNZ R7,LOOP,DL5S: MOV R5,#5,DJNZ R5,DL1S,RET,DL1S: MOV R7,#0FAHDL5S: MOV,DL5S: MOV R5,#5,DL1S: MOV R7,#0FAH,LOOP: MOV R6,#0FAH,LOOP1：NOP,NOP,NOP,NOP,NOP,NOP,DJNZ R6,LOOP1,DJNZ R7,LOOP DJNZ R5,DL1S,RET,红灯25s, 黄灯5s, 绿灯15s (用延时子程序),ST: MOV P1, #3,MOV R5,#25,ACALL DL1S,MOV P1,#0CH,ACALL DL5S,MOV P1,#30H,MOV R5,#15,ACALL DL1S,MOV P1,#0CH,ACALL DL5S,SJMP ST,DL5S: MOV R5,#5红灯25s, 黄灯5s,1.十字路口交通灯时间顺序控制：,红灯Xs, 黄灯5s, 绿灯Ys(用延时子程序),X=(P2.3P2.0)+1*4,Y=(P2.7P2.4)+1*4,1.十字路口交通灯时间顺序控制：,红灯Xs, 黄灯5s, 绿灯Ys (用延时子程序),ST: MOV P1, #3,MOV R5,#25,ACALL DELAY,MOV P1,#0CH,ACALL DL5S,MOV P1,#30H,MOV R5,#15,ACALL DELAY,MOV P1,#0CH,ACALL DL5S,SJMP ST,MOV P2,#0FFH,MOV A,P2,ANL A,#0FH,INC A,RLA,RLA,MOV R5,AC,MOV A,P2,SWAP A,ANL A,#0FH,INC A,RLA,RLA,MOV R5,AC,红灯Xs, 黄灯5s, 绿灯Ys (用延时子程序)MOV,1 红黄绿要根据实际情况闪烁。,2 红黄绿灯的实际驱动。,3 加入各路口检测信号？,1 红黄绿要根据实际情况闪烁。,(1) 纵向(A向)与横向(B向)的交通灯定时60秒交换红绿灯一次。,(2) 灯光有三种颜色：红、黄、绿(图12.7中的R、O、G)，每次交换时要求在黄色灯亮时停留3秒钟。,(3) 一路在60秒内过车完后超过6秒无车继续过时，如另一路有车在等待，则自动提前交换灯色。交换过程也得先在黄灯处停留3秒。,(4) 在紧急车辆(如消防车、救护车等)通过时，四边街口均显红灯，以便只许紧急车辆通过，其他车辆暂停行驶。紧急车辆过后自动恢复原来的灯色标志。,(1) 纵向(A向)与横向(B向)的交通灯定时60秒交换红绿,交通灯控制,1、简单的时间控制及简单显示,数字定时器,简单单片机系统,2、时间控制及多功能显示,加时间控制和显示,3、2+车辆检测,单片机，PLC，工控机,4、3+区域联网,单片机，PLC，工控机+联网网络,交通灯控制1、简单的时间控制及简单显示数字定时器,简单单片机,按键显示定时,交通灯,动态显示、存储器,4个16*16LED点阵显示屏,循环彩灯控制器,AD,自制双积分或多次逼近式AD,智能抢答器,简易数字电压表,电子密码锁,多路数据采集系统,计算器,DA,简易低频信号源,倒计数器，产品计数器,AD/DA/存储完整系统,数字化语音存储与回放系统,定时器、倒计时器,多种控制,水位控制系统,数字钟、时间作息系统,水温控制,万年历,路灯控制系统,电子琴,步进电机控制,加检测,转速计,电机控制,频率计,通信,学习型红外线遥控器,数字温度计,单片机无线遥控系统,超声波测距器,数控调频发射器,初学者常见课题列表,按键显示定时交通灯动态显示、存储器4个16*16LED点阵显,SSI、MSI： (,电子线路课程设计),分解：按照硬件功能分解,联结,：用数字脉冲连接各功能模块,数,字钟的模块,SSI、MSI： (电子线路课程设计) 分解：按照硬件功能分,EDA（FPGA/CPLD）的设计方法,分解：EDA芯片内部按照编程功能分解,联结,：内部用变量连接，外部用信号线连接,数,字钟的模块,EDA（FPGA/CPLD）的设计方法 分解：EDA芯片内部,分解：按照接口功能分解：,键盘软硬件，显示软硬件。,用单片机等很容易对系统进行扩展,单片机,显示,按键开关,数,字钟的模块,系统设计方法,： (,MCU、DSP、ARM,),分解：按照接口功能分解：显示按键开关数字钟的模块系统设计方法,数,字钟的模块,通信通道,人机对话通道,前向通道,后向通道,扩展定时控制、,时标信号接收,信号解调,单片机,电器,电铃,隔离驱动,显示,按键开关,联网通信,自动校时、,时钟组网,系统设计一般,按接口功能,划分模块,数字钟的模块通信通道人机对话通道前向通道扩展定时控制、时标信,按键显示定时,交通灯,动态显示、存储器,4个16*16LED点阵显示屏,循环彩灯控制器,AD,自制双积分或多次逼近式AD,智能抢答器,简易数字电压表,电子密码锁,多路数据采集系统,计算器,DA,简易低频信号源,倒计数器，产品计数器,AD/DA/存储完整系统,数字化语音存储与回放系统,定时器、倒计时器,多种控制,水位控制系统,数字钟、时间作息系统,水温控制,万年历,路灯控制系统,电子琴,步进电机控制,加检测,转速计,电机控制,频率计,通信,学习型红外线遥控器,数字温度计,单片机无线遥控系统,超声波测距器,数控调频发射器,初学者常见课题列表,按键显示定时交通灯动态显示、存储器4个16*16LED点阵显,2.输出方波, 频率1000Hz (用中断) (12M晶振),ORG 0,LJMP ST,ORG 0BH,LJMP ITT0,ST: MOV TMOD,#01,MOV IE, #82H,SETB TR0,SJMP $,; 65536-1000=64536=fc18h,ITT0: MOV TL0,#18h,MOV TH0,#0fch,CPL P1.0,RETI,2.输出方波, 频率1000Hz (用中断) (12M晶振),简易电子琴：,简易电子琴：,2.输出方波, 频率1000Hz (用中断) (12M晶振),ORG 0,LJMP ST,ORG 0BH,LJMP ITT0,ST: MOV TMOD,#01,MOV IE, #82H,SETB TR0,SJMP $,; 65536-1000=64536=fc18h,ITT0: MOV TL0, #18h,MOV TH0, #0fch,CPL P1.0,RETI,30H,31H,根据按键给30h,31h赋值，或者关中断,2.输出方波, 频率1000Hz (用中断) (12M晶振),基本计算,基本计算,根据按键给30h,31h赋值，或者关中断：,LP： MOV P2,#0FFH,MOV A, P2,CJNE A,#0FFH,LP1,MOV IE,#0 ；clr tr0,SJMP LP,LP1: MOV IE,#82H; setb tr0,JB ACC.0,LP2,MOV 31H, #252,MOV 30H, #24,SJMP LP,LP2: JB ACC.1, LP3,MOV 31H, #252,MOV 30H, #134,SJMP LP,.,LP8: JB ACC.7,LP,MOV 31H, #254,MOV 30H, #12,SJMP LP,根据按键给30h,31h赋值，或者关中断： ,加入录音，存储，放音功能,加入录音，存储，放音功能,1. 加硬件键盘,2. 加存储器,3. 储存格式,1. 加硬件键盘,加节拍器等,力度检测,加节拍器等,按键显示定时,交通灯,动态显示、存储器,4个16*16LED点阵显示屏,循环彩灯控制器,AD,自制双积分或多次逼近式AD,智能抢答器,简易数字电压表,电子密码锁,多路数据采集系统,计算器,DA,简易低频信号源,倒计数器，产品计数器,AD/DA/存储完整系统,数字化语音存储与回放系统,定时器、倒计时器,多种控制,水位控制系统,数字钟、时间作息系统,水温控制,万年历,路灯控制系统,电子琴,步进电机控制,加检测,转速计,电机控制,频率计,通信,学习型红外线遥控器,数字温度计,单片机无线遥控系统,超声波测距器,数控调频发射器,初学者常见课题列表,按键显示定时交通灯动态显示、存储器4个16*16LED点阵显,数字频率计,一、功能,十进制数字显示,二、指标要求,频率测量范围：1Hz100kHz,被测信号：TTL电平的方波,显示：十进制数字显示, 刷新时间1s 10 s,量化精度：小于1%,三、指标发挥,被测信号：幅值为0.5V5V的任意周期波形,频率范围0.1Hz1MHz,量化精度：小于0.1%,频率计,数字频率计频率计,方案分析,1. 谐振法,2. 直接频率比较法,3. 计数器方法,频率计,方案分析频率计,计数器方法,频率计,1、SSI芯片,2、CPLD or FPGA芯片,3、单片机等智能芯片,关键在于指标的分析,计数器方法频率计1、SSI芯片关键在于指标的分析,计数器方法的量化误差,计数器方法的误差量化误差,计数器计数：11个脉冲,计数器计数：10个脉冲,计数器量化误差：计数误差,N/N,频率计,计数器方法的量化误差计数器方法的误差量化误差计数器计数：1,频率计测频率：,f,x,= N / t 计,数器量化误差：计数误差,N,/ N= 1/ (t,f,x,),: 与被测频率与闸门时间成反比,t=10s,t=1s,t=0.1s,频率计,频率计测频率：fx = N / t,频率计测周期：,f,x,= 1 / T,x,，T,x,=t,s,*10,n,计,数器量化误差：,计数误差N,/ N=,t,s,/ (10,n,T,x,),:与时标成正比，与被测周期成反比,t,s,=1ns,t,s,=10ns,t,s,=0.1us,频率计,频率计测周期：fx = 1 / Tx，Tx=ts*10n,中界频率,f,=sqr( 1 / T,x,T),精度不等,频率计,中界频率精度不等频率计,等精度方案,量化精度,f,0,/T,频率计,等精度方案 量化精度f0/T频率计,计数器方法,频率计,单片机+简单的数字芯片,关键在于指标的分析,计数器方法频率计单片机+简单的数字芯片关键在于指标的分析,等精度频率计,P1.1门控电路复位,P1.0 预置闸门时间控制,P1.2查询闸门状态,计数器复位,等精度频率计P1.1门控电路复位P1.0 预置闸门时间控制P,4计数器电路,5 时间频率测量仪器_5.3等精度电子计数器,4计数器电路5 时间频率测量仪器_5.3等精度电子计数器,输入通道,输入通道简化框图,输入通道 输入通道简化框图,输入通道,输入通道,按键显示定时,交通灯,动态显示、存储器,4个16*16LED点阵显示屏,循环彩灯控制器,AD,自制双积分或多次逼近式AD,智能抢答器,简易数字电压表,电子密码锁,多路数据采集系统,计算器,DA,简易低频信号源,倒计数器，产品计数器,AD/DA/存储完整系统,数字化语音存储与回放系统,定时器、倒计时器,多种控制,水位控制系统,数字钟、时间作息系统,水温控制,万年历,路灯控制系统,电子琴,步进电机控制,加检测,转速计,电机控制,频率计,通信,学习型红外线遥控器,数字温度计,单片机无线遥控系统,超声波测距器,数控调频发射器,初学者常见课题列表,按键显示定时交通灯动态显示、存储器4个16*16LED点阵显,炉温控制系统,加温炉,加热,元件,隔离驱动,定时器,位式控制,水开拔插头,传感器,比较器,比较电压,位式调节精度低，没考虑电炉的惯性,加热元件 由 模拟量 或 PWM 控制,运算器,(火车开水锅炉),可用运放完成PID运算,炉温控制系统加热隔离驱动定时器位式控制水开拔插头传感器比,通信通道,人机对话通道,前向通道,后向通道,炉温控制系统 举例,加温炉,传感器,信号调理,模数转换,单片机,加热,元件,隔离驱动,数模转换,显示,按键开关,联网通信,通信通道人机对话通道前向通道炉温控制系统 举例传感器信号调,炉温控制系统,扩展：炉温显示、,扩展：炉温时间关系预置,炉温控制系统扩展：炉温显示、,人机交互通道,前向通道,后向通道,典型的测控系统,系统设计需要的知识面广。 选择合适的课题，对大家是一个锻炼。,加温炉,传感器,信号调理,模数转换,单片机,加热,元件,隔离驱动,数模转换,显示,按键开关,课题选择,功能指标,方案讨论,硬件选择,模块化设计,人机交互通道前向通道典型的测控系统传感器信号调理模数转换加热,按键显示定时,交通灯,动态显示、存储器,4个16*16LED点阵显示屏,循环彩灯控制器,AD,自制双积分或多次逼近式AD,智能抢答器,简易数字电压表,电子密码锁,多路数据采集系统,计算器,DA,简易低频信号源,倒计数器，产品计数器,AD/DA/存储完整系统,数字化语音存储与回放系统,定时器、倒计时器,多种控制,水位控制系统,数字钟、时间作息系统,水温控制,万年历,路灯控制系统,电子琴,步进电机控制,加检测,转速计,电机控制,频率计,通信,学习型红外线遥控器,数字温度计,单片机无线遥控系统,超声波测距器,数控调频发射器,初学者常见课题列表,按键显示定时交通灯动态显示、存储器4个16*16LED点阵显,