单片机设计大赛题目.doc下载

weixin_39820535 2023-03-19 15:30:14
" " " " "单片机设计与开发大赛题型示例 " " " " " " " " " " " "电风扇模拟控制系统设计 " " " " " "功能 " "简述 " " " "电风扇模拟控制系统能模拟电风扇工作,主要由电机控制电路、电机过热检测与保护电路、定时和状态" "显示电路等组成。 " " " "设计 " "任务 " "1.用4位数码管实时显示电风扇的工作状态,最高位显示风类:"自然风" 显示"1"、 "常风" " "显示"2"、"睡眠风" " "显示"3"。后3位显示定时时间:动态倒计时显示剩余的定时时间,无定时显示"000"。 " "2.设计 "自然风"、 "常风"和"睡眠风" 三个风类键用于设置风类; " "设计一个"定时"键,用于定时时间长短设置; " "设计一个"摇头" 键用于控制电机摇头。 " "3.设计过热检测与保护电路,若电风扇电机过热,则电机停止转动,电机冷却后电机又恢复转动。 " " " "设计 " "要求 " "1.必须充分利用给定套装元件(内附元件,材料清单表)进行设计。 " "2.用一个直流小电机模拟电风扇电机,按下相应的风类键,电机工作在相应状态:"自然风"运行时PWM " "的占空比为1:3;"睡眠风"运行时PWM的占空比为1:5;"常风"运行时PWM的占空比为3:1。 " "3.每按一次"定时"键,定时时间增加10秒钟,工作过程如下:(图略) " " " "4. 用另一个直流小电机模拟风扇摇头机构,按下"摇头" " "键,"摇头"电机先正转30ms,再反转30ms,如次往复。 " "6.过热检测与保护电路不用传感器,用信号源产生的正弦波信号代替传感器"感应"出的信号,若信号幅" "度大于10mV,则电机停止转动。 " " " " " "上交 " "电子 " "文档 " " " "1.电风扇模拟控制系统原理示意图; " "2.电风扇模拟控制系统电路原理图(用PROTEL软件); " "3.电风扇模拟控制系统程序流程图; " "4.电风扇模拟控制系统源程序。 " " " " " " 上交电子文档必须以选手比赛编号命名,不得使用实名,否则比赛成绩记为0分。 " "假如比赛编号为,则四个电子文档依次命名为:示意图.BMP;原理图;流程图.BMP;源程序.TXT " " " " " " " "竞赛套件示例 " " " " " " " "2009年单片机设计与开发大赛规则 " " " " " " " " " "一、比赛内容及形式 " " 选手须在规定时间内,根据配发的材料套件包、元器件清单、主要元器件说明、产品功能介绍等资" "料,完成以下操作: " " 1.硬件电路设计。根据比赛题目要求,用给定的材料用PROTEL软件(推荐Protel 99SE 或Protel " "2004 DXP)设计出电路原理图。 " " 2.电路板焊接与装配。依据原理图在赛场提供的电路板上焊上电子元器件及功能部件,装配成实际" "的单片机产品。 " " 3.产品硬件电路调试。按比赛题目规定的产品功能及技术指标要求,对装配完的单片机产品进行调" "试,并按要求记录调试结果。 " " 4.编写程序及软、硬统调。根据赛场题目要求和单片机产品功能说明书编写程序,并将调试完成的" "完整程序在线下载到芯片上。 " "备注: " " (1)比赛单片机芯片采用AT89S52,软件调试环境为Keil C(推荐Keil C51 V802a),在线下载软 " "件为IspPgm(推荐IspPgm30a)。 " " (2)编写程序的语言可采用汇编语言,也可采用C语言。 " "二、比赛用时 " " 6小时 " "三、赛场提供的设备和器材 " "1.主要设备 " " 20MHz双踪示波器 " " 电子计数器(频率计) " " 通用直流稳压电源 " " 装有Keil C、IspPgm的计算机 " " 焊台(电烙铁)、尖嘴钳、斜口钳、螺丝刀、万用表等 " " 特殊情况下可采用简易专用替代设备。 " "2.器材 " " 根据比赛需要,赛场提供下列器材: " " 备用元件 " " 连接导线、焊锡、助焊剂等 " "四、选手自带工具 " " 签字笔、计算器。 " "五、比赛涉及知识准备 " " 模拟电路、数字电路、传感器原理、AT89S52单片机等相关知识及其应用; " " 51系列汇编语言或C语言的编程方法及应用; " " Keil C软件及IspPgm 软件的使用; " " 常用仪器的使用方面的知识。 " "六、评分 " "1.评分标准及分值 " " 根据选手在规定时间内完成指定任务的情况,参照工业和信息化部人才交流中心电子专业人才考试" "(高级)标准进行评分。"单片机设计与开发比赛"的满分为100分,评分标准如下: " " 硬件电路设计(20分) " " , 相关下载链接:https://download.csdn.net/download/qq_43934844/87506215?utm_source=bbsseo
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" " " " "单片机设计与开发大赛题型示例 " " " " " " " " " " " "电风扇模拟控制系统设计 " " " " " "功能 " "简述 " " " "电风扇模拟控制系统能模拟电风扇工作,主要由电机控制电路、电机过热检测与保护电路、定时和状态" "显示电路等组成。 " " " "设计 " "任务 " "1.用4位数码管实时显示电风扇的工作状态,最高位显示风类:"自然风" 显示"1"、 "常风" " "显示"2"、"睡眠风" " "显示"3"。后3位显示定时时间:动态倒计时显示剩余的定时时间,无定时显示"000"。 " "2.设计 "自然风"、 "常风"和"睡眠风" 三个风类键用于设置风类; " "设计一个"定时"键,用于定时时间长短设置; " "设计一个"摇头" 键用于控制电机摇头。 " "3.设计过热检测与保护电路,若电风扇电机过热,则电机停止转动,电机冷却后电机又恢复转动。 " " " "设计 " "要求 " "1.必须充分利用给定套装元件(内附元件,材料清单表)进行设计。 " "2.用一个直流小电机模拟电风扇电机,按下相应的风类键,电机工作在相应状态:"自然风"运行时PWM " "的占空比为1:3;"睡眠风"运行时PWM的占空比为1:5;"常风"运行时PWM的占空比为3:1。 " "3.每按一次"定时"键,定时时间增加10秒钟,工作过程如下:(图略) " " " "4. 用另一个直流小电机模拟风扇摇头机构,按下"摇头" " "键,"摇头"电机先正转30ms,再反转30ms,如次往复。 " "6.过热检测与保护电路不用传感器,用信号源产生的正弦波信号代替传感器"感应"出的信号,若信号幅" "度大于10mV,则电机停止转动。 " " " " " "上交 " "电子 " "文档 " " " "1.电风扇模拟控制系统原理示意图; " "2.电风扇模拟控制系统电路原理图(用PROTEL软件); " "3.电风扇模拟控制系统程序流程图; " "4.电风扇模拟控制系统源程序。 " " " " " " 上交电子文档必须以选手比赛编号命名,不得使用实名,否则比赛成绩记为0分。 " "假如比赛编号为,则四个电子文档依次命名为:示意图.BMP;原理图;流程图.BMP;源程序.TXT " " " " " " " "竞赛套件示例 " " " " " " " "2009年单片机设计与开发大赛规则 " " " " " " " " " "一、比赛内容及形式 " " 选手须在规定时间内,根据配发的材料套件包、元器件清单、主要元器件说明、产品功能介绍等资" "料,完成以下操作: " " 1.硬件电路设计。根据比赛题目要求,用给定的材料用PROTEL软件(推荐Protel 99SE 或Protel " "2004 DXP)设计出电路原理图。 " " 2.电路板焊接与装配。依据原理图在赛场提供的电路板上焊上电子元器件及功能部件,装配成实际" "的单片机产品。 " " 3.产品硬件电路调试。按比赛题目规定的产品功能及技术指标要求,对装配完的单片机产品进行调" "试,并按要求记录调试结果。 " " 4.编写程序及软、硬统调。根据赛场题目要求和单片机产品功能说明书编写程序,并将调试完成的" "完整程序在线下载到芯片上。 " "备注: " " (1)比赛单片机芯片采用AT89S52,软件调试环境为Keil C(推荐Keil C51 V802a),在线下载软 " "件为IspPgm(推荐IspPgm30a)。 " " (2)编写程序的语言可采用汇编语言,也可采用C语言。 " "二、比赛用时 " " 6小时 " "三、赛场提供的设备和器材 " "1.主要设备 " " 20MHz双踪示波器 " " 电子计数器(频率计) " " 通用直流稳压电源 " " 装有Keil C、IspPgm的计算机 " " 焊台(电烙铁)、尖嘴钳、斜口钳、螺丝刀、万用表等 " " 特殊情况下可采用简易专用替代设备。 " "2.器材 " " 根据比赛需要,赛场提供下列器材: " " 备用元件 " " 连接导线、焊锡、助焊剂等 " "四、选手自带工具 " " 签字笔、计算器。 " "五、比赛涉及知识准备 " " 模拟电路、数字电路、传感器原理、AT89S52单片机等相关知识及其应用; " " 51系列汇编语言或C语言的编程方法及应用; " " Keil C软件及IspPgm 软件的使用; " " 常用仪器的使用方面的知识。 " "六、评分 " "1.评分标准及分值 " " 根据选手在规定时间内完成指定任务的情况,参照工业和信息化部人才交流中心电子专业人才考试" "(高级)标准进行评分。"单片机设计与开发比赛"的满分为100分,评分标准如下: " " 硬件电路设计(20分) " "
目 录 第一章 前 言 1 第二章 方案设计与论证 3 一 直流调速系统 3 二 检测系统 4 三 显示电路 9 四 系统原理图 9 第三章 硬件设计 10 一 80C51单片机硬件结构 10 二 最小应用系统设计 11 三 前向通道设计 12 四 后向通道设计 15 五 显示电路设计 17 第四章 软件设计 20 一 主程序设计 20 二 显示子程序设计 24 三 避障子程序设计 25 四 软件抗干扰技术 26 五 "看门狗"技术 28 六 可编程逻辑器件 29 第五章 测试数据、测试结果分析及结论 30 致 谢 31 参 考 文 献 32 附录A 程序清单 33 附录B 硬件原理图 41 第一章 前 言 随着汽车工业的迅速发展,关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和 省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目,全国各高校也都很重视该题目的研 究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的,指导教师已经有充分的 准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。设计的智能电动小车应该能够实时 显示时间、速度、里程,具有自动寻迹、寻光、避障功能,可程控行驶速度、准确定位 停车。 根据题目的要求,确定如下方案:在现有玩具电动车的基础上,加装光电、红外线、 超声波传感器及金属探测器,实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量,并将 测量数据传送至单片机进行处理,然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的 智能控制。 这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制,控制灵活、可靠,精度高,可满 足对系统的各项要求。本设计采用MCS- 51系列中的80C51单片机。以80C51为控制核心,利用超声波传感器检测道路上的障碍, 控制电动小汽车的自动避障,快慢速行驶,以及自动停车,并可以自动记录时间、里程 和速度,自动寻迹和寻光功能。80C51是一款八位单片机,它的易用性和多功能性受到了 广大使用者的好评。它是第三代单片机的代表。 第三代单片机包括了Intel公司发展MCS- 51系列的新一代产品,如8xC152 80C51FA/FB 80C51GA/GB 8xC451 8xC452,还包 括了Philips Siemens ADM Fujutsu OKI Harria- Metra ATMEL等公司以80C51为核心推出的大量各具特色 与80C51兼容的单片机。新一 代的单片机的最主要的技术特点是向外部接口电路扩展,以实现Microcomputer完善的控 制功能为己任,将一些外部接口功能单元如A/D PWM PCA(可编程计数器阵列) WDT(监 视定时器) 高速I/O口 计数器的捕获/比较逻辑等。这一代单片机中,在总线方面最重 要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线,为单片机应用系统设计提供了更加灵活 的方式。Philips公司还为这一代单片机80C51系列8xC592单片机引入了具有较强功能的 设备间网络系统总线----CAN(Controller Area Network BUS). 新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构,为系统的扩展与配置打下了良好 的基础。 本设计就采用了比较先进的80C51为控制核心,80C51采用CHOMS工艺,功耗很低。该 设计具有实际意义,可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面。尤其是 在足球机器人研究方面具有很好的发展前景;在考古方面也应用到了超声波传感器进行 检测。所以本设计与实际相结合,现实意义很强。 第二章 方案设计与论证 根据题目的要求,确定如下方案:在现有玩具电动车的基础上,加装光电检测器,实 现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量,并将测量数据传送至单片机进行处理 ,然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。 这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制,控制灵活、可靠,精度高,可满 足对系统的各项要求。 一 直流调速系统 方案一:串电阻调速系统。 方案二:静止可控整流器。简称V-M系统。 方案三:脉宽调速系统。 旋转变流系统由交流发电机拖动直流电动机实现变流,由发电机给需要调速的直流电 动机供电,调节发电机的励磁电流即可改变其输出电压,从而调节电动机的转速。改变 励磁电流的方向则输出电压的极性和电动机的转向都随着改变,所以G- M系统的可逆运行是很容易实现的。该系统需要旋转变流机组,至少包含两台与调速电动 机容量相当的旋转电机,还要一台励磁发电机,设备多、体积大、费用高、效率低、维 护不方便等缺点。且技术落后,因此搁置不用。 V- M系统是当今直流调速系统的主要形式。它可以是单相、三相或更多相数,半波、全波、 半控、全控等类型,可实现平滑调速。V- M系统的缺点是晶闸管的单向导电性,它不允许电流反向,给系统的可逆运行造成困难。 它的另一个
1赛前: 赛前的准备。其实这一阶段的主要工作就是储备:元器件的储备、软件程序的储备、硬 件电路的储备、各种经验的总结等等。具体如下: u 元器件:分门别类按芯片的功能将芯片进行储备,比如放大器、时钟电路、模数转换器 等u 软件程序:把一些单片机常用的外围芯片的驱动程序进行储备,比如键盘、显示等人机 接口的程序设计,模数转换器的驱动程序等等u 硬件电路:将一些典型的电路做成模块的形式,比如放大器、滤波器等这样做的好处是 ,在赛前对各种典型的单元电路、驱动程序都做到心中有数,到比赛时就可以得心应手 了,其实比赛和高考差不多,经过两年的储备,在四天三夜要把所学的知识技能融会贯 通,做出成绩来。所以功夫要在平时,否则比赛时是不会有奇迹出现的。资料多了,要 学会整理,不要所有的一切都放在一个文件下,这样管理起来很不方便。图1时我当时的 资料分类目录。可以根据自身情况设计你的目录,原则就是管理方便、清晰。简单介绍 一下:芯片文档:存放集成芯片的数据手册,设计电路程序时需要经常查阅。硬件电路 设计:存放电路图,包括原理图、PCB版图软件程序:各种芯片的驱动程序、项目的程序 ……其它资料:论文、经典电路图、程序……调试记录:记录调试的现象、数据、失败的原 因……图1 资料分类目录图2是我的芯片文档目录,以单片机为中心,将外围器件分类储备: AD转换器:ADC0809、MAX197 ……DA转换器:DAC0832、MAX525、MAX532 ……时钟芯片:DS1302、DS1307、DS12887 ……特殊器件:AD9851、AD603 AD637……人机接口器件:LCD1602、HD7279、ZLG7289、MAX7219 ……存储器:DS1554、DS1556 ……运算放大器:NE5532、LM358、OP07、AD603、AD620 ……比较器:LM339、LM393 ……图2 芯片文档目录 几个技巧:Ø 技巧1:在阅读芯片手册时,可以在手册上面作上标记,(pdf 6.0以上的版本都支持文档中作笔记)比如工作电压、带宽、控制寄存器、公式 ……好处是下次阅读是可以直接找到重点,有的放矢。Ø 技巧2:调试记录目录里,最好按照日期和调试的内容来命名,不断更新,最好纪录一些 调试过程中出现的错误,这样以后就有了经验,避免同一个错误犯第二次。Ø 技巧3:芯片文档里面的器件最好都是使用过的,而且有相应的程序、电路图等,没有用 过的器件最好在新建一个目录存放,而比赛时最好使用平时用过的器件,心里有数,节 省时间。PS:这次竞赛时,我们队选了A题(正弦信号发生器),用到了上述的芯片有: AD9851、MAX532、LCD1602、HD7279、AD603、NE5532等。在硬件电路设计时我们可以做 到心中有数,直接就可以设计电路,而软件程序都是C语言编写的,模块化设计,移植起 来也很方便,为我们节约了宝贵的时间。建议:赛前准备阶段的时间还是很长的,要好 好利用这段时间,尤其是寒暑假的大块时间,有条件的同学可以三个人一起组队,把往 年的赛题练习一下,很有好处的。2赛中:选题:拿到题目之后,第一步要做的就是选题 。选题可以说是整个比赛当中最为关键的一步,题目选的不好,很可能到最后连实物都 做不出来。具体的选题可以根据队伍的平时专攻方向,比如说你们平时就是搞电机控制 的,那选题时最好也选控制相关的题目,还可以咨询一下老师和学长们的意见。但是, 一旦题目确定下来之后就千万不要改题目了,毕竟我们的时间优先,只有4天3夜,在这 么短的时间里是容不得临时改题目。PS:记得当时我们看题的时候先看得是A题,结果 我们三个人就决定做这个题目了,以至于到比赛几天内,我都还不知道另外的几个题目 内容是什么。分工: 分工只有不同,没有高低之分,调程序需要人,整理文档同样需要人,这个时候是最能 体现团队的时候。我认为一个队中的三个人,最好能够有所侧重,一个负责硬件设计、 驱动程序编写,一个负责上层软件程序的编写,另外一人负责整理文档。以我们队为例 :我负责硬件电路的设计及驱动程序的编写,尹同学负责上层界面的软件程序及双机通 信的程序,王同学负责电路板的制作、焊接、调试及文档的整理。我感觉正是我们三个 人的分工不同,侧重不同才能使我们的制作过程很顺利,当然其间也遇到过很多的困难 。论文: 论文一般是比赛时容易被忽略的一点,殊不知论文与作品一样举足轻重,因为论文同样 占有50分的,在作品差不多的情况下,比的就是论文了,撰写论文建议参考《作品选编》 ,它是往届一等奖的作品论文选编,很有参考价值,这里说一下写论文的时间,一般来 讲在第二个晚上就因该开始着手写了,此时硬件上应该已经有所进展,剩下的就是攻关 了,所以此时就是写论文的好时间。3其它:时间安排: 在选定题目之后,同样需要制定方案。

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