微机系统设计与应用浙江大学光电系.ppt

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1、微机系统设计与应用浙江大学光电系,课程信息,课程网站：http:/浙江大学光电系：王晓萍、王立强、梁宜勇、刘玉玲学分和学时：学分：3（2-2），长学期。理论教学：前11周，共32学时；实践教学：等于32学时。任课教师：王晓萍、王立强、梁宜勇,课程概况,课程目标：通过上课掌握微机系统设计与应用的相关知识；通过课程实验和项目设计，切实提高课程知识的应用能力；通过总结和答辩等环节提高综合素质。掌握微机系统设计和开发的基本技术和实际能力，为科研应用打下良好基础。教学方法：课堂上，在介绍相关知识点的同时，结合科研介绍实际开发的经验；讲课不再面面俱到，而是提纲式介绍主要内容，课后的自主学习比重较大；尽可能

2、多地开展同学之间、老师和助教与学生之间的讨论和交流。课程特点：实践性、应用性强，需要通过实际动手才能学以致用，而不是单纯的课堂教学；在理解消化课程知识点的基础上，加强实践教学。,理论教学内容与安排,理论教学内容与安排,实践教学内容与安排,实践教学内容与安排,6月12-21日大考,课程概况,关于实践教学：为实现课程的教学目标，需要同学和老师共同努力。老师们也认识到在开展研究性教学、提高学生实践能力和创造能力的同时，尽量少增加学生的学习负担，这也是教学改革过程中需要不断探讨和解决的问题。对于“微机系统设计与应用”和“光电检测技术及应用”两门实践性强的课程，均开展“基于项目”的学习和实践，均采用自愿

3、参加的原则。请同学们根据自己的时间安排和精力自主选择，建议做好一门课程的设计。项目设计的 质量要保证，2人一组，组员要有明确的分工。不能用SRTP项目作为课程项目；如果2门课程均选择“项目设计”，则内容不应有超过30%的相似度。对于参加光电设计竞赛的同学，可以替一门课程的项目设计。,课程概况,实践教学的两种方式：项目设计：“基于项目”的实践教学，教学与科研相结合。（自愿+微机成绩的要求）运用提供的实验开发板，自主选择或设计项目，通过设计、调试完成预期目标。经历开题、设计、调试、答辩等环节，完成项目申请书、设计总结报告、总结答辩PPT、项目演示DV等文档（网站上会给出具体要求）。（老师提供的一定

4、数量的可选项目，提倡自主出题）（2人一组）课程实验：运用微机实验系统，通过了解硬件电路，运用C51编程，完成5个实验（包含1个protus实验，1个综合型实验）。要求独立完成，每次实验均要检查和询问。要撰写综合实验的设计总结，并进行实验的操作考核。（1人一组）,成绩评定方法,1.项目设计平时表现：10%；上课情况；参与网上互动情况；参与课程建设情况（希望对讲义、网站等尽可能多地提出建议，并以书面形式提供给老师；提出有关课程建设和教学方法方面的建议）；作业：3%项目申请书和开题答辩：7%总结报告等资料完成和提交情况：15%课题完成和答辩、项目演示DV情况（要考虑项目的难度因素）：65%,成绩评定

5、方法,2.课程实验+考试平时表现：10%；上课情况；参与网上互动情况；参与课程建设情况（希望对讲义、网站等尽可能多地提出建议，并以书面形式提供给老师；提出有关课程建设和教学方法方面的建议）；作业：3%实验完成情况：18%文档完成和质量情况：7%实验操作考试：12%期末卷面考试（包括实验内容的考核）：50%要求提交的文档：综合实验报告（按格式要求撰写）；感想体会综合实验结果演示DV，不超过2分钟，要加上语音解说。（具体要求见课程网站的“课程资源”中的“课程要求”）；,项目设计要求提交资料,项目申请书；开题答辩PPT；项目简介和感想体会（按格式要求撰写）；按格式要求撰写的设计总结报告；结题答辩PP

6、T，作品功能演示DV（不超过6分钟）；项目设计资料：包括硬件原理图、布线图等，程序代码（要有总的说明，变量说明、函数说明和每个函数功能说明）；成果展示（按要求填写，插入作品和设计者照片）；为下一届同学设计的课题题目和简单要求与说明；（自选）根据设计课题撰写的科技论文。（自选）将上述资料及时提交到课程网站。,关于场地和答疑,教三6楼是光电系大学生实践基地，也作为课程设计的主要场地；自由开放，由我们同学自主管理；请大家遵守规章和纪律。每个1-2个单元时间，有课程助教答疑，可以讨论、交流；有一定的仪器、设备和元器件。特殊需要的元器件，可以申请征得老师同意后，凭购买发票报销。对于完成较好的课题，可以设

7、计电路板自行加工或送外加工，制作出作品。,实验内容简介,可供选择的课程实验与要求（或从实验指导书中选择）基本实验：双色LED点阵显示实验 7279阵列式键盘及显示实验12864点阵型液晶显示实验 直流电动机控制实验 步进电动机控制实验 综合实验：1.数据采集器设计实验基于HD7279编写行列键盘及8段数码管显示程序；通过键盘手动敲入自己的学号，并在8段数码管上显示；基于TLC549编写AD转换子程序，将转化结果显示于数码管；涉及内容：SPI总线接口的HD7279显示键盘管理芯片的应用；串行A/D转换器TLC549的应用；,实验内容简介,2.信号发生器设计实验编写程序在液晶显示屏上显示自己的学号

8、和姓名；在液晶显示屏上如何显示任意图形？基于LTC1446 编写D/A转换子程序，输出频率为50Hz，Vpp=5V的锯齿波，并将波形显示于液晶显示屏上。涉及内容：点阵式LCD显示屏编程与应用；串行D/A转换器TLC1446的应用；3.DS18B20传感器温度测控实验 编写DS18B20传感器的温度测量程序，在液晶显示屏上显示出实测温度；用按键输入需要控制的恒定温度值，通过PWM拨实现对温度的控制，显示出控制温度、实测温度等信息。涉及内容：点阵式LCD显示屏编程与应用；1-wire串行总线DS18B20温度传感器的的应用；,关于课程网站,网址：http:/,设计项目简介,1、LED正向伏安特性（

9、V-I）自动测试系统构建一个最小51单片机小系统，能自动检测LED的正向伏安特性曲线，LED的正向伏安特性曲线如下。系统测试过程如下：1）LED放置，接入电路；2）启动测试，单片机控制DAC输出递增的电压，同时通过ADC采集电流信息；3）扫描完毕，将数据存入内部RAM，并以两种方式之一输出：液晶显示屏或示波器。,设计项目简介,2、基于光电对管的测速系统构建一个具有光电对管的最小51单片机小系统，能自动检测码盘转速，原理如下图。系统工作过程如下：光电对管工作；单片机控制码盘以正弦规律变速转动；单片机提取探测器上的脉冲信号，计算码盘转速；单片机以双踪形式实时显示目标转速信号与实际转速信号，以两种方

10、式之一输出：液晶显示屏或示波器。观察并比较其相位差与转速关系。,设计项目简介,3、标准信号发生器构建一个最小51单片机小系统，能输出常见的标准信号如正弦波、三角波、方波等。系统工作过程如下：键盘以数字键选择标准信号类型；键盘再以数字键输入该信号的参数；单片机计算后马上输出信号，并要求以两种方式之一输出：液晶显示屏或示波器。建议用液晶显示屏提示输入参数并作波形显示。4、光敏电阻暗电流自动检测与半自动分拣构建一个最小51单片机小系统，能自动检测并分类光敏电阻。系统工作过程如下：光敏电阻用夹子夹上；系统自动探测到并红灯亮，同时开始检测暗电流（多次测量平均，约几秒）；测量结束，根据暗电流大小，用数码管

11、给出分拣区（1-6）；绿灯亮，提示将当前光敏电阻放入指定分拣区，并可进行下一个光敏电阻测试。,设计项目简介,5、篮球比赛计时计分器篮球赛时计时计分器系统设计。实现赛程时间设置、赛程时间启/停、比分交换控制、比分刷新控制、计时设计、赛程结束报警等功能。要求可区分罚球、两分球及三分球，有I2C总线的EEPROM扩展，可在系统意外断电后，恢复上电时读出所有断电前的状态。6、出租车计价器以单片机为中心，采用光电耦合开关，实现对出租车行驶里程统计和计价，人机界面采用中文液晶显示器，计价器可根据白天、黑夜等自动调节单价模式，应具备数据记录保存、实时显示等多项功能。,设计项目简介,7、数字电表设计利用单片机

12、设计一数字电表，利用光电耦合器件，实时统计用户使用的电量。要求电表具有实时时钟、液晶显示的功能，可根据不同用电的时间段实现不同电费的计算：如用电高峰期18：00-23：00电费为0.7元/千瓦时；其他时间段为0.5元/千瓦时。电表可存储日电量及电费数据、月电量及电费数据、电表编号等，可通过RS232或红外方式实现对电表数据的读取。8、自动出水水龙头设计采用单片机，设计一卫生间洗手池自动出水水龙头的出水控制。采用红外感应障碍物的距离，感应距离在20cm之内。当感应距离之内的障碍物停留时间在2秒以上，水龙头自动出水，如果连续出水超过60秒，强行关闭水龙头。设计需从软硬件考虑系统的低功耗设计。,设计

13、项目简介,9、楼道灯光节能控制系统以单片机为核心，设计一楼道灯光自动感应系统，要求当楼道内光亮度低于某一阈值时，且有人经过楼道，灯光自动打开，亮60秒后自动关闭。在此基础上可根据楼道光的亮度不同，采用PWM方式控制灯光的亮度，实现楼道灯光的节能控制。10、恒温控制系统采用DS18B20数字温度传感器实现温度测量，并实时采集在LCD上显示测量结果。在此基础上采用PWM的频率及占空比实现对加热功率的调节，实现恒温控制，并在LCD实时绘制测量温度曲线。,设计项目简介,11、点阵LED显示屏的设计设计并制作一个以单片机为控制核心的点阵LED显示系统，系统实现同时显示4个汉字，长的字符串则从右向左或从下

14、向上滚动，要求画面清晰。可显示当前的时间，显示当前温度。扩展：PC上位机通过串行通信接口能够实现字符串的修改、显示方式的设定、时间的设置。12、LED照明灯的驱动与控制采用PWM方式恒流驱动LED，因LED寿命与工作温度（结温）直接相关，因此需监控LED工作温度，当LED工作温度高于某阈值时，需自动减小PWM占空比，使温度降低。同时需测量LED输出光能量、工作温度与驱动电流（平均值）的关系曲线。LED亮度调节可通过键盘控制，也可以通过RS485通信口远程控制，相关测试数据可在液晶屏上显示或通过RS485接口送入上位机。,设计项目简介,13、激光测距LD产生激光脉冲，照射被测目标，照射激光被目标

15、反射，部分反射光被光电探测器接收，经电路处理，测量距离。单片机作为控制中心，控制整个系统的时序。获得数据后显示在液晶屏上或者通过串口传给上位机。14、自动寻径小车利用红外光电传感器对白色地面上的黑色带状导引带进行探测，单片机对采集到的信号予以分析判断，及时控制驱动电机以调整小车转向，从而使小车能够沿着黑色导引带自动行驶，实现小车自动寻迹的目的。,设计项目简介,15、水位控制系统包括一个大的水箱和一个小的水箱，两个水箱有水管相连，小水箱上有水阀，打开水阀可以使用小水箱中的水，当小水箱里的水位小于指定高度时，自动打开大水箱阀门，将水灌入小水箱至满后，再自动关闭阀门，当大水箱中的水位到达警戒线以下时，发出报警。两个水箱中的水位要求在液晶屏上显示出来。16、数字光功率计或照度计光信号投射在光探测器的光敏面上将其转变为电流。再经过变换电路和放大电路得到电压信号。然后把这个信号送到低通滤波器进行滤波及响应度补偿放大，以得到与功率值相对应的直流电压，之后再将该电压经AD转换，通过CPU进行数据处理和判断后，送入LCD显示。考虑到面积及人眼明视觉响应曲线，可考虑测照度，做成照度计。,