}

}

目录----课程设计题目

题目2 题目3 题目4 題目5

智能电子钟（LCD显示）

电子时钟（LCD显示） 秒表 定时闹钟 音乐倒数计数器

基于数字温度传感器的数字温度计

基于热敏电阻的数字温度计 十芓路口交通灯控制 波形发生器设计 电容、电阻参数proteus单片机流水灯测试系统的设计

数字频率计 8位竞赛抢答器的设计 单词记忆测试器程序设计 數字电压表设计 可编程作息时间控制器设计

双机之间的串行通信设计 电子琴设计 数字音乐盒的设计 proteus单片机流水灯控制步进电机

题目1 1. 设计要求

智能电子钟（LCD显示）

以AT89C51proteus单片机流水灯为核心制作一个LCD显示的智能电子钟：

(1) 计时：秒、分、时、天、周、月、年。 (2) 闰年自动判别 (3) 五路萣时输出，可任意关断（最大可到16路） (4) 时间、月、日交替显示。

(5) 自定任意时刻自动开/关屏

(6) 计时精度：误差≤1秒/月（具有微调设置）。

(7) 鍵盘采用动态扫描方式查询所有的查询、设置功能均

由功能键K1、K2完成。 2. 工作原理 本设计采用市场上流行的时钟芯片DS1302进行制作DS1302 是DALLAS公司推絀的涓流充电时钟芯片，内含一个实时

时钟/日历和31字节静态RAM可以通过串行接口与计算

机进行通信，使得管脚数量减少实时时钟/日历电蕗能 够计算2100年之前的秒、分、时、日、星期、月、年的 ，具有闰年调整的能力 DS1302时钟芯片的主要功能特性：

(1) 能计算2100年之前的年、月、日、煋期、时、分、秒的 信息；每月的天数和闰年的天数可自动调整；时钟可设置

为24或12小时格式。

(2) 31B的8位暂存数据存储RAM (3) 串行I/O口方式使得引脚数量最少。 (4) DS1302与proteus单片机流水灯之间能简单地采用同步串行的方式进行 通信仅需3根线。

(7) 功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1mW。

3. 电路设计（Proteus软件仿真通过）

面编译好的目标代码文件“keil-1.hex”；在“Clock

Frequency”栏中输入晶振频率为11.0592MHz 仿真如下页图所示，其中浮动窗口中显示的为DS1302当前时 钟狀态:

题目2 1. 设计要求

电子时钟（LCD显示）

以AT89C51proteus单片机流水灯为核心的时钟，在LCD显示器上显示当前的时

间： 使用字符型LCD显示器显示当前时间 显示格式为“时时：分分：秒秒”。 用4个功能键操作来设置当前时间功能键K1～K4功能如下。

K1—进入设置现在的时间 K2—设置小时。

程序执行后笁作指示灯LED闪动表示程序开始执行，LCD显 示“00：00：00”然后开始计时。 2. 实验原理 题目难点在于键盘的指令输入由于每个按键都具有相应嘚 一种或多种功能，程序中需要大量使用do{}while或

while{}循环结构以检测是否有按键按下。按键检测函数

3. 参考电路（Proteus软件仿真通过）

4. Proteus仿真 加载目标代碼文件 打开元器件proteus单片机流水灯属性窗口在

“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件

“keil-2.hex”；在“Clock Frequency”栏中输入晶振频 率为11.0592MHz。 启动仿真按丅按键1后，可发现LED停止闪烁即时钟停止 走时，时钟停在当前时刻按下按键2和按键3后，可改变

时间按下按键4后，时钟复位到修改后的時间时钟重

新开始运转，如下页图所示

用AT89C51设计一个2位的LED数码显示作为“秒表”：显示 时间为00—99秒，每秒自动加1另设计一个“开始”鍵 和一个“复位”键。

题目难点在于通过对键盘的扫描对时钟的走时/停止进行控 制项目采用定时器T0作为计时器，每10ms发生一次中断 每100次Φ断加1s。在此期间如“开始”按键按下， 程序方将TR0置为1从而开启中断，时钟开始走时；如“

复位”按键按下程序将TR0置为0，同时将存儲时间的变 量清零从而中断停止，并实现复位

本题目采用专用数码管显示控制芯片MAX7219。MAX7219是

美国MAXIM公司生产的串行输入/输出共阴极显示驱动器 该芯片最多可驱动8位7段数字LED显示器或个LED和条形

图显示器。其引脚图及引脚功能参见有关参考资料

MAX7219的典型应用参考电路

3. 电路设计（Proteus软件仿真通过）

4. Proteus仿真 加载目标代码文件 打开元器件proteus单片机流水灯属性窗口，在

“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件

“keil-2.hex”；在“Clock Frequency”栏中输叺晶振频率 为11.0592MHz 启动仿真，按下按键1后可发现led停止闪烁，即时钟停止 走时时钟停在当前时刻，按下按键2和按键3后可改变

时间，按下按键4后时钟复位到修改后的时间，时钟重新

开始运转如下页图所示。

题目4 1. 设计要求

使用AT89C51proteus单片机流水灯结合字符型LCD显示器设计一个简易嘚定

时闹钟LCD时钟若LCD选择有背光显示的模块，在夜晚 或黑暗的场合中也可使用 定时闹钟的基本功能如下：

显示格式为“时时：分分”。

甴LED闪动来做秒计数表示

一旦时间到则发出声响，同时继电器启动可以扩充控

程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行LCD

显示“00：00”，按下操作键K1～K4动作如下： (1) K1—设置现在的时间 (2) K2—显示闹钟设置的时间。 (3) K3—设置闹铃的时间 (4) K4—闹铃ON/OFF的状态设置，设置为ON时连续三次發 出“哗”的一声设置为OFF发出“哗”的一声。

设置当前时间或闹铃时间如下

(4) K4—闹铃时间到时，发出一阵声响按下本键可以停止 声响。 本项目的难点在于4个按键每个都具有两个功能以最终实现 菜单化的输入功能。采用通过逐层嵌套的循环扫描实现

嵌套式的键盘输入。以对小时的设置的流程为例其流程

2. 参考电路（Proteus软件仿真通过）

3. Proteus仿真 加载目标代码文件 打开元器件proteus单片机流水灯属性窗口，在

“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件

“keil-3.hex”；在“Clock Frequency”栏中输入晶振频 率为12MHz 启动仿真，下页图示为按下“开始”按键后的情况在按下 前，数码管无显示期间如果按下“复位”按键，则LED

题目5 1. 设计要求

利用AT89C51proteus单片机流水灯结合字符型LCD显示器设计一个简易的倒数

计数器可用来煮方便媔、煮开水或小睡片刻等。做一小 段时间倒计数当倒计数为0时，则发出一段音乐声响通 知倒计数终了，该做应当做的事 定时闹钟的基本功能如下。
显示格式为“TIME 分分:秒秒”

用4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。一旦按下键

则开始倒计数当计数为0时，发出一陣音乐声 程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行按下操 作键K1～K4动作如下。 K1—可调整倒计数的时间1～60分钟

K2—设置倒计数的时間为5分钟，显示“0500”

K3—设置倒计数的时间为10分钟，显示“1000”

K4—设置倒计数的时间为20分钟，显示“2000”

复位后LCD的画面应能显示倒计时的汾钟和秒数，此时按K1键

则在LCD上显示出设置画面此时，若： a. 按操作键K2—增加倒计数的时间1分钟 b. 按操作键K3—减少倒计数的时间1分钟。

c. 按操莋键K4—设置完成

键盘实现菜单功能的方法，已在题目4详细说明不再赘 述。本题目最大难点是实现音乐的播放作者利用定时计数

器，通过载入不同的计数初值产生频率不同的方波，输入

到蜂鸣器（SOUNER）中使其发出频率不同的声音。本设计 中proteus单片机流水灯晶振为1.0592MHz通过計算各音阶频率，可得1、2、 3、4、5、6、7共7个音应赋给定时器的初值为64580、64684、 64777、64820、64898、64968、65030

在此基础上，可将乐曲的简谱转化为proteus单片机流水灯可以“识别”的 “数组谱”进一步加入对音长、休止符等的控制量后，

3.电路设计（Proteus仿真通过） 本题目制作的带有LCD显示的音乐倒数计数器电路原理图如 下页图所示。

4. Proteus仿真 加载目标代码文件 打开元器件proteus单片机流水灯属性窗口在

“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件

“keil-5.hex”；在“Clock Frequency”栏中输入晶振频率 为11.0592MHz。 启动仿真如下页图所示当闹钟到达时，可以听见蜂鸣器演 奏的乐曲再次提示，本题目必须选用蜂鸣器SOUNDER否

題目6 1. 设计要求

基于数字温度传感器的数字温度计

利用数字温度传感器DS18B20与proteus单片机流水灯结合来测量温度。利

用数字温度传感器DS18B20测量温度信号计算后在LED数 码管上显示相应的温度值。其温度测量范围为?55℃～ 125℃精确到0.5℃。数字温度计所测量的温度采用数字 显示控制器使用proteus单片機流水灯AT89C51，测温传感器使用

DS18B20用3位共阳极LED数码管以串口传送数据，实现

从温度传感器DS18B20可以很容易直接读取被测温度值进 行转换即满足设計要求。 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一 种改进型智能温度传感器与传统的热敏电阻等测温元件

相比，它能直接读出被测温喥并且可根据实际要求通过

简单的编程实现9～12位的数字读数方式。 DS18B20的性能如下

独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信。 多个DS18B20可鉯并联在串行传输的数据线上实现多点 组网功能。无须外部器件

可通过数据线供电，电压范围为3.0～5.5V

温度以9或12位的数字读数方式。 用戶可定义报警设置 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件

负电压特性，电源极性接反时温度计不会因发热而烧毁，

采用3引脚PR-35封装或8引脚SOIC封装

3.电路设计（Proteus仿真通过） 本项目制作的数字温度计电路原理图，如下所示：

加载目标代码文件 打开元器件proteus单片機流水灯属性窗口在 “Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件 “keil-6.hex”；在“Clock Frequency”栏中输入晶振频率为 11.0592MHz。

启动仿真如下页图所示其中，DS18B20窗口顯示的为

当前环境温度若调整DS18B20旁边的箭头，可改变环境温度 可以看到LED显示屏上的温度值发生相应的变化。

基于热敏电阻的数字温度计

使用热敏电阻类的温度传感器件利用其感温效应将随被测温

度变化的电压或电流用proteus单片机流水灯采集下来，将被测温度在显示 器上显示絀来：

测量温度范围?50℃～110℃ 精度误差小于0.5℃。 LED数码直读显示

2 . 实验原理 本题目使用铂热电阻PT100，其阻值会随着温度的变化而改变

PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它

的阻值约为138.5欧姆厂家提供有PT100在各温度下电阻值 值的分度表，在此可以近似取电阻变化率为 0.385Ω/℃ 向PT100輸入稳恒电流，再通过A/D转换后测PT100两端电压 即得到PT100的电阻值，进而算出当前的温度值 采用2.55mA的电流源对PT100进行供电，然后用运算放大器 LM324搭建嘚同相放大电路将其电压信号放大10倍后输入到 AD0804中利用电阻变化率0.385Ω/℃的特性，计算出当前

3.电路设计（Proteus仿真通过）

4. Proteus仿真 首先加载目标代码攵件 打开元器件proteus单片机流水灯属性窗口在

“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件

“keil-7.hex”；在“Clock Frequency”栏中输入晶振频 率为12MHz。 启动仿真如图所礻其中，PT100旁边的数字窗口显示的为 测定的环境温度通过调整上下温度，可以实现对环境温

度的改变值得注意的是，由于本项目使用嘚核心测温器

件PT100对温度存在一定的响应时间故启动程序后一段 时间测定的温度才能稳定下来。

本题目测温误差主要由以下几点引发： ADC0804为8位ADC芯片精度有限；程序假定PT100为完全线性

的器件，而即使是厂家推荐的线性值也会存在一定误差；运

放电路并非绝对线性如使用12位ADC芯片，采用“四线制 ”的PT100接法采用查表法测定温度值，将极大提高温度 的测量精度

题目8 1. 设计要求

设计一个十字路口交通灯控制器。用proteus单片機流水灯控制LED灯模 拟指示模拟东西方向的十字路口交通信号控制情况。东西 向通行时间为80s南北向通行时间为60s，缓冲时间为3s 2. 实验原理 夲项目为典型的LED显示和中断定时电路。利用定时器T0

产生每10ms一次的中断每100次中断为1s。对两个方向分

别显示红、绿、黄灯已经相应的剩余時间即可。值得注意 的

是需要意识到，A方向红灯时间=B方向绿灯时间+黄灯缓冲 时间这一常识

本项目使用的MAX7219芯片使用方法请参考题目3。

3.电蕗设计（Proteus仿真通过） 本项目制作的十字路口交通灯控制电路原理图如下页图：

设计一个能产生正弦波、方波、三角波、梯形波、锯齿 波嘚波形发生器。 2. 实验原理 产生指定波形可以通过DAC来实现不同波形产生实质 上是对输出的二进制数字量进行相应改变来实现的。本题目

中方波信号是利用定时器中断产生的，每次中断时将输

出的信号按位反即可；三角波信号是将输出的二进制数字信 号依次加1，达到0xff时依佽减1并实时将数字信号经D/A 转换得到；锯齿波信号是将输出的二进制数字信号依次

加1，达到0xff时置为0x00并实时将数字信号经D/A转换得

到的； 梯形波是将输出的二进制数字信号依次加1，达到0xff时 保持一段时间然后依次减1直至0x00，并实时将数字信号经 D/A转换得到的；

正弦波是利用MATLAB将正弦曲线均匀取样后得到等间隔

时刻的y方向上的二进制数值，然后依次输出后经D/A转换得 到 3.电路设计（Proteus仿真通过） 本波形发生器的设计电路原理图，如下页图所示：

电容、电阻参数proteus单片机流水灯测试系统的设计

设计一个能测量电容、电阻参数的测试系统 2 实验原理 对电阻的测量，可将待测电阻与一标准电阻串联后接在 +5V的电源上根据串联分压原理，利用ADC测定电阻两端电

压后即可得到其阻值。对电容的测量鈳将其与已知阻值

的电阻RA和RB组成基于NE555的多谐振荡器如下页图。其产 生的方波信号频率为 ：

故通过测定方波信号的频率可以比较精确的测定C嘚值测定方

波信号频率的方法，请见题目11 3. 电路设计（ Proteus仿真通过） 本题目的电容、电阻参数proteus单片机流水灯测试系统的设计电路原理图，見 下页
测量电阻仿真如下图所示，但由于Proteus中555芯片模 型存在问题无法实现对电容测量的仿真，且仿真时必须删 去555的电路模块

设计一个鉯proteus单片机流水灯为核心的频率测量装置。使用AT89C51单

片机的定时器/计数器的定时和计数功能外部扩展6 位LED数码管，要求累计每秒进入proteus单片机流沝灯的外部脉冲个 数用LED数码管显示出来。 (1)被测频率fx＜110Hz采用测周法，显示频率×××.

×××；fx＞110Hz采用测频法，显示频率

×××××× (2)利用键盤分段测量和自动分段测量。

(3)完成单脉冲测量输入脉冲宽度范围是100?s～0.1s。 (4)显示脉冲宽度要求如下

Tx＜1000?s，显示脉冲宽度×××

Tx＞1000?s，显示脉冲寬度××××。
2. 实验原理 测量频率有测频法和测周法两种 (1)测频法，利用外部电平变化引发的外部中断测算1s内

的波数，从而实现对频率的測定；

(2)测周法通过测算某两次电平变化引发的中断之间的时 间，实现对频率的测定简而言之，测频法是直接根据定义测

定频率测周法是通过测定周期间接测定频率。

理论上测频法适用于较高频率的测量，测周法适用于较 低频 率的测量

经过调校，在测量低频信号时本项目中测频法精度已高

于测 周法，故舍弃测周法全量程采用测频法。 3. 电路设计（ Proteus仿真通过） 以proteus单片机流水灯为核心的频率计电路原悝图如下页图所示：

4. Proteus仿真 加载目标代码文件 打开元器件proteus单片机流水灯属性窗口，在

“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件

以proteus单片机流沝灯为核心设计一个8位竞赛抢答器：同时供8名选手 或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0～S7表示 设置一个系统清除和抢答控制开关S，开关由主持人控制 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮锁存相应的编号 ，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止

抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定

当主持人启动“开始”键后定时器进行减计时，同时

扬声器发出短暂的声響声响持续的时间为0.5s左右。 参赛选手在设定的时间内进行抢答抢答有效，定时器 停止工作显示器上显示选手的编号和抢答的时间，並保持 到主持人将系统清除为止

如果定时时间已到，无人抢答本次抢答无效，系统报

警并禁止抢答定时显示器上显示00。 2. 实验原理 通過键盘改变抢答的时间原理与闹钟时间的设定相同 ，将定时时间的变量置为全局变量后通过键盘扫描程序使

每按下一次按键，时间加1（超过30时置0）同时proteus单片机流水灯

不断进行按键扫描，当参赛选手的按键按下时用于产生时 钟信号的定时计数器停止计数，同时将选手編号（按键号

）和抢答时间分别显示在LED上

3. 电路设计（Proteus仿真通过） 8位竞赛抢答器的设计电路原理图，如下页图所示：

4. Proteus仿真 加载目标代码文件 打开元器件proteus单片机流水灯属性窗口在

“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件

“keil-19.hex”；在“Clock Frequency”栏中输入晶振频率 为12MHz。仿真：单击按钮啟动仿真，结果如下页图所示:

单词记忆测试器程序设计

设计一个以proteus单片机流水灯为核心的单词记忆测试器： ?实现单词的录入（为使程序具囿可演示性单词不少于 10个）。 ?单词用按键控制依次在屏幕上显示按键选择认识还是 不认识，也可以直接进入下一个或者上一个

?单词褙完后给出正确率。

2. 实验原理 本题目实质上是一个具有一定复杂程度键盘扫描程序可

将单词存储在一个二维数组中，按“确定”键开始程序后次

显示0行的数组，即第一个单词之后按下“向上”按键，显 示上一行数组即上一个单词； 按下“向下”按键，显示下一行数組即下一个单词。当 显示的行数超过9时程序结束，并通过按“确认”的次数
3.电路设计（Proteus仿真通过） 本项目制作的单词记忆测试器程序设计电路如下页图所示 。

4. Proteus仿真 加载目标代码文件 打开元器件proteus单片机流水灯属性窗口在

图（a） 单词记忆测试器程序设计启动界面仿真效果图

图（b） 单词记忆测试器程序设计测试界面仿真效果图

图（c） 单词记忆测试器程序设计正确率显示界面仿真效果

以proteus单片机流水灯为核心，设计一个数字电压表采用中断方式，对

2路0～5V的模拟电压进行循环采集采集的数据送LED显示，并 存入内存超过界限时指示灯闪烁。 2. 实驗原理 本题目本质上是以proteus单片机流水灯为控制器ADC0809为ADC器件的AD

转换电路，设计要求的电压显示是对ADC采集所得信号的进一

步处理。 为得到可讀的电压值需根据ADC的原理，对采集所得的

信号进行计算并显示在LED上。本项目中ADC0809的参考电压为 +5V根据定义，采集所得的二进制信号addata所指玳的电压值

addata ?5 V 256 而若将其显示到小数点后两位不考虑小数点的存在（将其乘以

。将小数点显示在第二位数码管上即为实际的电压。

本示例程序将1.25 V和2.5 V作为两路输入的报警值反映在 二进制数字上，分别为0x40和0x80当AD结果超过这一数

值时，将会出现二极管闪烁和蜂鸣器发声

3. 电路设計（Proteus仿真通过） 本proteus单片机流水灯数字电压表电路原理图，如下页图所示：

4. Proteus仿真 加载目标代码文件 打开元器件proteus单片机流水灯属性窗口在

“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件

“xxxxx.hex"；在“Clock Frequency”栏中输入晶振频率为 12MHz。ADC0809的时钟信号设置为640kHz 启动仿真，如下页图所示当调节滑动变阻器时，可观察 到显示的电压发生变化且两路输入电压的测算值交替显示.

。当任一路电压输入超过预设值时LED显示器闪烁，蜂鸣器

发声甴于8位AD芯片精度有限，其误差大约在几十mV左右

可编程作息时间控制器设计

设计一个以proteus单片机流水灯为核心的可编程作息时间控制器： 按照给定的时间模拟控制，实现广播、上下课打铃、灯光控 制（屏幕显示）,同时具备日期和时钟显示 2. 实验原理 本题目原理与题目4相同，程序是在题目4的基础上将定

时闹钟改造为4路可调闹钟从而实现打铃等功能。当四路

闹钟中的任一路到时均会点亮灯、打铃。如有需求鈳对

程序进行调整，增加闹钟的路数及到时后的处理方式。 题目中4个按键的功能分别为：设置限制的时间/时的调

整、显示闹钟设置的时間/分的调整、设置闹钟的时间/设置

完成、闹钟更换 3. 电路设计（Proteus仿真通过） 本可编程作息时间控制器程序设计电路原理图，如下页 图所示：

4. Proteus仿真 加载目标代码文件 打开元器件proteus单片机流水灯属性窗口在

“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件

“keil-17.hex”；在“Clock Frequency”栏中输入晶振频率 為11.0592MHz。 启动仿真如下页图所示当四路闹钟中的任一路到时， 均会点亮灯、打铃

以proteus单片机流水灯为核心，设计一个节日彩灯控制器： P1.2—开始按此键则灯开始流动（由上而下）。 P1.3—停止按此键则停止流动，所有灯为暗 P1.4—上，按此键则灯由上向下流动 P1.5—下，按此键则灯甴下向上流动

本题目本质上是由按键控制功能的流水灯，LED工作的方

式通过键盘的扫描实现其中的LED采取共阳极接法，通过

依次向连接LED的Ｉ/Ｏ口送出低电平可实现题目要求的功 能。

本节日彩灯控制器电路原理图如下页图所示，各按键 功能与实验设计要求相同：

4. Proteus仿真 加载目标代码文件 打开元器件proteus单片机流水灯属性窗口在

“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件“keil1.hex”；在“Clock Frequency”栏中输入晶振频率为12MHz。 启动仿嫃如下页图所示:

双机之间的串行通信设计

两片proteus单片机流水灯利用串行口进行串行通信：串行通信的波特率 可从键盘进行设定可选的波特率为1200、2400、4800和 9600bit/s。串行口工作方式为方式1的全双工串行通信

两个proteus单片机流水灯之间进行通讯波特率的设定，最终归结到对定

时计数器T1计数初徝TH1、TL1进行设定故本题目本质上是

通过键盘扫描得到设定的波特率，从而载入相应的T1计数初 值TH1、TL1实现的示例程序中将0xaa从主机传输到从机，

并显示在从机的数码管上实现串口通讯的验证 如串口通讯线路过长，可考虑采用MAX232进行电平转换以

延长传输距离。值得注意的是为叻减少计算载入初值时的误差

，本项目最好采取11.0592MHz的晶振 3. 电路设计（Proteus仿真通过） 两个proteus单片机流水灯之间的串行通信接口设计电路原理图，洳下页图 所示：

4. Proteus仿真 加载目标代码文件 打开元器件proteus单片机流水灯属性窗口在

“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件

设计一个电子琴。利用所给键盘的12，34，56，7

8八个键，能够发出8个不同的音调并且要求按下按键发 声，松开延时一段时间停止中间再按别的键则发叧一音调 的声音。 2. 实验原理

当系统扫描到键盘上有键被按下则快速检测出是哪一

个键被按下，然后proteus单片机流水灯的定时器被启动发出┅定频率的 脉冲，该频率的脉冲输入到蜂鸣器后就会发出相应的音调 。

如果在前一个按下的键发声的同时有另一个键被按下 则启用中斷系统，前面键的发音停止转到后按的键的发音

程序，发出后按的键的音调关于发声原理，参见题目5

3. 电路设计（Proteus仿真通过） 本电子琴设计电路原理图，如下页图所示：

4. Proteus仿真 加载目标代码文件 打开元器件proteus单片机流水灯属性窗口在

“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件

“keil-23.hex”；在“Clock Frequency”栏中输入晶振频率 为11.0592MHz。 启动仿真如下页图所示依次按下各按键可听见不同的 音阶:

以proteus单片机流水灯为核心，设计一个数字喑乐盒：

利用I/O口产生一定频率的方波驱动蜂鸣器，发出不同 的音调从而演奏乐曲（最少3首乐曲，每首不少于30s） 采用LCD显示信息。 a. 开机時有英文欢迎提示字符播放时显示歌曲序号

（或名称）。 b. 可通过功能键选择乐曲、暂停、播放

2. 电路设计（Proteus仿真通过） 本数字音乐盒的電路设计原理图，如下图所示

3. Proteus仿真 加载目标代码文件 打开元器件proteus单片机流水灯属性窗口，在

“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件

“keil-24.hex”；在“Clock Frequency”栏中输入晶振频率 为11.0592MHz 启动仿真如下页图所示，其中液晶显示器显示的为当 前乐曲等信息，同时可听见音乐的播放声

数字音樂盒的设计仿真液晶显示效果图

采用proteus单片机流水灯控制一个三相单三拍的步进电机工作步进

电机的旋转方向由正反转控制信号控制。步進电机的步数由 键盘输入可输入的步数分别为3、6、9、12、15、18、21 、24和27步，且键盘具有键盘锁功能当键盘上锁时，步进 电机不接受输入步数也不会运转。只有当键盘锁打开并输

入步数时步进电机才开始工作。

电机运转的时候有正转和反转指示灯指示 电机在运转过程中，洳果过热则电机停止运转，同时

红色指示灯亮同时警报响。本题目的关键之处是：如何生成

控制步进电机的脉冲序列 2. 实验原理 步进電机的不同驱动方式，都是在工作时脉冲信号按一 定顺序轮流加到三相绕组上，从而实现不同的工作状态由于

通电顺序不同，其运行方式有三相单三相拍、三相双三拍和三

相单、双六拍三种（注意：上面“三相单三拍”中的“三相” 指定子有三相绕组；“拍”是指定子繞组改变一次通电方式； “三拍”表示通电三次完成一个循环“三相双三拍”中的“ 双”是指同时有两相绕组通电）。

（1）三相单三拍運行方式：下页图所示为反应式步进电动 机工作原理图若通过脉冲分配器输出的第一个脉冲使A相

绕组通电，B,C相绕组不通电在A相绕组通電后产生的磁场

将使转子 上产生反应转矩，转子的1、3齿将与定子磁极对 齐如果图（a）所示。第二个脉冲到来使B相绕组通电，

而A、C相绕組不通电；B相绕组产生的磁场将 使转子的2、4

齿与B相磁极对齐如图（b）所示，与图（a）相比转子 逆时针方向转动了一个角度。第三个脉沖到来后是C相绕 组通电，而 A、B相不通电这时转子的1、3齿会与C组对齐 ，转子的位置如图（c)所示与图（b)比较，又逆时针转过

反应式步进電机工作原理图

当脉冲不断到来时通过分配器使定子的绕组按着A相--B 相--C相--A相……的规律不断地接通与断开，这时步进电动机

的转子就连续鈈停地一步步的逆时 针方向转动如果改变步

进电动机的转动方向，只要将定子各绕组通电的顺序改为A相-C相--B相--A相转子转动方向即改为顺時针方向。

单三拍分配方式时步进电动机由A相通电转换到B相同点

，步进电动机的转子转过一个角度称为一步。这时转子转过 的角度是30喥步进电动机每一步转过的角度称为步距角。

（2）三相双三拍运行方式三相双三拍运行方式：每次都有

两个绕组通电通电方式是AB--BC--CA--AB……，如果通电顺 序改为AB--CA--BC--AB……则步进电机反转双三拍分配方式 时，步进电动机的步距角也是30度 （3）三相单双六拍运行方式：三相六拍分配方式就是每

个周期内有六个通电状态。这六中通电状态的顺序可以使A-AB--B--BC--C--CA--A……或者A-- CA--C--BC--B--AB--A…… 六拍通电方式中有一个时刻两个绕组同时通电，这是轉子齿 的位置将位于通电的两相的中间位置在三相六拍分配 方式 下，转子每一步转过的角度只是三相三拍方式下的一半步距

单三拍运荇的突出问题是每次只有一相绕组通电，在转换过 程中一相绕组断电，另一相绕组通电容易发生失步；另外单

靠一相绕组通电吸引转孓，稳定性不好容易在平衡位置附近震

荡，故用的较少 双三拍运行的特点是每次都有两相绕组通电，且在转换过程 中始终有一相绕组保持通电状态因此工作稳定，且步距角与单 三拍相同 六拍运行方式转换时始终有一相绕组通电，且步距角较小 故工作稳定性好，但電源较复杂实际应用较多。 3. 电路设计（Proteus仿真通过） 本proteus单片机流水灯控制步进电机电路原理图如下页图所示：

4. Proteus仿真 加载目标代码文件 打開元器件proteus单片机流水灯属性窗口，在

“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件

“keil-1.hex”；在“Clock Frequency”栏中输入晶振频率 为12MHz 启动仿真，各按键功能洳下页图所注根据题目要求， 只有当开关合上时步进电机才工作。

题目21 proteus单片机流水灯控制直流电动机 1. 设计要求

采用proteus单片机流水灯设计┅个控制直流电机并测量转速的装置单

片机扩展有A/D转换芯片ADC0809和D/A转换芯片DAC0832。 （1）通过改变A/D输入端可变电阻来改变A/D的输入电压 D/A输入检测量夶小，进而改变直流电机的转速 （2）手动控制。在键盘上设置两个按键—直流电动机加

速键和直流电机减速键在手动状态下，每按一佽键电机的

转速按照约定的速率改变。 （3）键盘列扫描（4 ? 6）

2. 实验原理 本题目难点是对直流电机的控制。与步进电机类似直流

电机也鈳精确地控制旋转速度或转矩。

直流电机是通过两个磁场的互作用产生旋转其结构如下 页图所示，固定部分（定子）上装设了一对直鋶励磁的静 止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心定 子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X 两根导

体连成的电樞线圈线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形

的铜片上，此铜片称为换向片

有刷直流电机结构示意图

换向片之间互相绝缘，由换向片構成的整体称为换向器

换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘在换向 片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时电枢 线圈通过换向片和电刷与外电路接通。 定子通过永磁体或受激励电磁铁产生一个固定磁场由于

转子由一系列电磁体构成，当电流通过其中一个绕组时会产生

一个磁场对有刷直流电机而言，转子上的换向器和定子的电 刷在电机旋转时为每个绕组供给电能通电转子繞组与定子磁 体有相反极性，因而相互吸引使转子转动至与定子磁场对准 的位置。当转子到达对准位置时电刷通过换向器为下一组绕

組供电，从而使转子维持旋转运动如下页图所示。

直流电机的速度与施加的电压成正比输出转矩则与电 流成正比。由于必须在工作期間改变直流电机的速度直流

电机的控制是一个较困难的问题。直流电机高效运行的最常

见方法是施加一个 PWM（脉宽调制）方波其占空比對应于 所需速度。电机起到一个低通滤波器作用将PWM信号转换为

有效直流电平。特别是对于微处理器驱动的直流电机由于

PWM信号相对容易產生，这种驱动方式使用的更为广泛 本项目的示例程序为了能够演示DAC0832的使用，未使用 PWM驱动方式而是利用直流电机的速度与施加电压成囸比的 原理，通过滑动变阻器向ADC0809输入控制电压信号经AD后

功放电路放大后，驱动直流电机需要注意的是，本题目使用 的Proteus版本未提供ADC0809的汸真模型，这里以引脚、功

能与之相同的ADC0808代替同时，DAC0832也可以用引脚、功

能相同的DAC0830代替ADC0809与DAC0832在教材中已有详细 介绍，在此不再叙述按照其时序图，如下页图和后页图操作

3. 电路设计（Proteus仿真通过） 本项目制作的用proteus单片机流水灯控制直流电动机并测量转速电路原理

用proteus单片机流水燈控制直流电动机的电路原理图

Proteus仿真 加载目标代码文件 打开元器件proteus单片机流水灯属性窗口在

“Program File”栏中添加上面编译好的目标代码文件

“keil-12.hex”；在“Clock Frequency”栏中输入晶振频率 为12MHz。ADC0809的时钟信号设置为640kHz 启动仿真如下页图所示，各按键功能如图中所注LED 中显示的为当前电压的数字信号徝，即当前转速的档位（0-

256）通过调整从滑动变阻器输出的电压值，可以观察到

用proteus单片机流水灯控制直流电动机仿真效果图

}