《硬件大型实验周》课程设计指导书课程设计名称 ： 硬件大型实验周课程设计编号 ：课程设计学分 ：课程设计周（时）数： 3周授课单位 ： 计算机科学与技术系指导方式 ： 讲课与学生自己设计（讲辅）课程设计适用专业：计算机科学与技术专业服务课程名称 ： 单片机原理及应用、微机原理以应用、计算机组成与体系结构服务课程编号 ：服务课程讲课学时 ：服务课程学分 ：课程设计教材及主要参考资料：1. 戴梅萼，史嘉权编著.微型计算机技术及应用(第三版).北京:清华大学出版社,20032. 周明德编著.微型计算机系统原理及应用(第四版).北京:清华大学出版社,20023. 李顺增，吴国东，赵河明等.微机原理及接口技术.北京:机械工业出版社,20064. 蔡美琴，张为民，沈新群等.MCS-51系列单片机系统及其应用.北京：高等教育出版社.19925. 何立民编著.MCS-51系列单片机应用系统设计.北京：北京航空航天大学出版社.20056. 徐同举.新型传感器基础.北京:机械工业出版社,2004一、 课程设计教学目的及基本要求：硬件大型实验是学完一些基础课后应用课本知识及以前的知识积累而进行的综合性、开放性的训练，是培养学生工程意识和创新能力的重要环节，它是围绕一门主要基础课或专业课，运用所学课程的知识，结合实际应用，而进行的一次分析设计综合能力的训练。
它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义硬件大型实验旨在培养学生初步掌握解决实际应用问题时所应具有的查阅资料、掌握技术标准和规范，以及硬件设计和调试、软件编程等能力，为毕业设计及今后从事专业工作打下基础通过硬件大型实验，培养学生从整体上掌握基本理论和现代的计算方法，提高分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识综合运用，又为后继课程打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高具体的有以下六项：1．使学生的硬件设计知识系统化、完整化；2．在系统全面复习的基础上，运用所学的计算机硬件知识解决工程中的实际问题；3．由于选题力求结合专业实际，因而硬件大型实验可以把计算机硬件知识和专业需要结合起来；4．综合运用了以前所学的各门课程的知识（微机原理、数字电子技术、传感器、单片机等）使相关学科的知识有机地联系起来； 5．初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法； 6．为后继课程的教学打下基础二、 课程设计的时间安排 课程设计的三周时间分配可参考下表：教学程序学时（天）教学内容1、课题准备阶段0.5～1课题布置、教师讲解题目2、初步设计2.5总体方案的设计计算及论证3、技术设计(1)2～3硬件线路设计与连接4、技术设计（2）1.5关键部件实验验证5、技术设计（3） 4～5.5测控程序设计6、技术设计（4）2～3硬件测试和软件测试以及整体测试7、答辩1答辩准备及答辩（每位学生答辩约需15分钟）三、 课程设计的考核方法及成绩评定课程设计完成后，对每个学生进行答辩，按优、良、中、及格和不及格5个等级单独评定成绩。
评定成绩的主要依据是： 1．学习态度，出勤情况；-------------------------------------------5% 2．所选题目系统方案合理性；---------------------------------------10% 3．所设计系统结构设计合理性；-------------------------------------10% 4．所设计硬件原理图是否清晰、完整；-------------------------------10% 5．所设计软件与硬件的配合是否合理、有效以及程序设计的质量；-------20% 6．硬件大型实验设计说明书内容是否正确、完整和条理清楚；-----------10%7．答辩时回答问题的情况35%四、 课程设计的内容题目一 全自动洗衣机控制器1、设计目的 使学生根据所学的单片机知识和数字电子技术知识，能针对一个简单的控制项目，做出分析，设计其硬件、软件，达到预期的控制目的2、设计内容(1) 设计全自动洗衣机的硬件电路和控制程序，实现如下功能2) 实现全自动洗衣机的洗涤控制，其过程为：加水——》洗涤——》排水——》甩干——》加水——》漂洗——》排水——》甩干——》加水——》漂洗——》排水——》甩干——》报警。
3) 实现全自动洗衣机洗涤电机的正反向旋转，在洗涤时，正向旋转1分钟，停止30秒，反向旋转1分钟，停止30秒，再正向旋转，重复前面的过程，直到定时时间到停止4) 实现全自动洗衣机的各项洗涤定时控制，可以通过键盘设定此时间5) 在各项控制时，要检测加水的高度、是否排水排水干净等，组成闭环控制6) 洗衣机可以人工设定其工作方式：手工操作、自动操作3、设计要求充分了解一个实用设备设计的一般过程，从拿到题目，总体方案设计到全系统设计完成，达到实用化，使同学掌握硬件设计的全过程通过该系统的设计，使学生掌握单片机定时器的使用和单片机控制系统的组成、控制方式、以及控制器件的使用，在设计期间，复习并充分掌握数字电子技术知识和单片机技术在具体工作中的使用4、使用设备和器材单片机开发系统1套，多功能电源1台，各种逻辑电路集成电路芯片若干（根据学生设计电路而定），直流电机2个，其他需要的器件若干（根据学生设计电路而定）实验用面包板，导线5．具体设计内容（设计分工）组长：与同组同学协商完成本设计的实现方法和原理，合理分配所设计的单片机资源，定义数据字典及存储单元的分配，确定单片机外部扩展的器件的访问方法；主要完成硬件电原理及各部分的控制原理设计；以及将全组其他同学的软件进行协调与连接，完成整个设计任务。
组员一：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法及各部件的访问方法，编制该系统中定时器的使用，实现系统中时间的正确变化，完成系统中其他的定时任务组员二：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，设计洗衣机的控制程序，完成一次洗衣过程的完整控制组员三：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程实现用户按键的处理（包括按键的识别，功能的实现），实现各种工作方式的设置和切换等组员四：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程水位检测、排水是否完成等检测，以支持洗衣机的其他控制操作在设计内容完成的条件下，书写硬件大型试验报告（具体格式和要求，从校园网上题目二 简易信号发生器设计1、设计目的 使学生根据所学的单片机知识和数字电子技术知识，能针对一个简单的控制项目，做出分析，设计其硬件、软件，达到预期的控制目的2、设计内容(1) 设计简易信号发生器的硬件电路和控制程序，实现如下功能2) 能产生方波、三角波和脉冲3) 产生的各种信号，要能改变其频率、和幅值4) 可以产生以上三种信号波形的叠加（仅限于其频率相同）5) 频率、幅值可以通过键盘设定。
6) 在输出信号波形时，应显示其频率3、设计要求充分了解一个实用设备设计的一般过程，从拿到题目，总体方案设计到全系统设计完成，达到实用化，使同学掌握硬件设计的全过程通过该系统的设计，使学生掌握单片机定时器的使用和单片机控制系统的组成、控制方式、以及控制器件的使用，在设计期间，复习并充分掌握数字电子技术知识和单片机技术在具体工作中的使用，并且对模拟信号有一个更好的认识4、使用设备和器材单片机开发系统1套，多功能电源1台，各种逻辑电路集成电路芯片若干（根据学生设计电路而定），示波器1台，其他需要的器件若干（根据学生设计电路而定）实验用面包板，导线5．具体设计内容（设计分工）组长：与同组同学协商完成本设计的实现方法和原理，合理分配所设计的单片机资源，定义数据字典及存储单元的分配，确定单片机外部扩展的器件的访问方法；主要完成硬件电原理及各部分的控制原理设计；以及将全组其他同学的软件进行协调与连接，完成整个设计任务组员一：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法及各部件的访问方法，编制该系统中定时器的使用，实现系统中时间的控制，完成系统中其他的定时任务组员二：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，设计不同功能的程序，以能通过程序的控制，产生各种简单的输出波形（方波、三角波和脉冲）。
组员三：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程实现用户按键的处理（包括按键的识别，功能的实现）和显示程序，实现该系统各种功能的设置和参数的输入等组员四：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程程序，实现各种不同波形的叠加，组成符合波形在设计内容完成的条件下，书写硬件大型试验报告（具体格式和要求，从校园网上题目三 大屏幕点阵显示器设计1、设计目的 使学生根据所学的单片机知识和数字电子技术知识，能针对一个简单的控制项目，做出分析，设计其硬件、软件，达到预期的控制目的2、设计内容(1) 设计大屏幕显示器的硬件电路和控制程序，实现如下功能2) 能根据汉字和西文的内码的不同，显示不同的汉字和西文字符3) 显示汉字和西文的方式要多样化，最少有：从左到右、从右到左、从下到上、从上到下和闪烁五种方式4) 可以设定各种变化的间隔时间5) 可以键盘设定显示方式和全自动轮流显示3、设计要求充分了解一个实用设备设计的一般过程，从拿到题目，总体方案设计到全系统设计完成，达到实用化，使同学掌握硬件设计的全过程通过该系统的设计，使学生掌握单片机定时器的使用和单片机控制系统的组成、控制方式、以及控制器件的使用，在设计期间，复习并充分掌握数字电子技术知识和单片机技术在具体工作中的使用。
理解大屏幕显示及图形、汉字的显示的原理，充分掌握模拟电路中驱动能力的计算和实际应用4、使用设备和器材单片机开发系统1套，多功能电源1台，各种逻辑电路集成电路芯片若干（根据学生设计电路而定），其他需要的器件若干（根据学生设计电路而定）实验用面包板，导线点阵显示块8片（组成2*16*16点阵）5．具体设计内容（设计分工）组长：与同组同学协商完成本设计的实现方法和原理，合理分配所设计的单片机资源，定义数据字典及存储单元的分配，确定单片机外部扩展的器件的访问方法；主要完成硬件电原理及各部分的控制原理设计；以及将全组其他同学的软件进行协调与连接，完成整个设计任务组员一：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法及各部件的访问方法，编制该系统中定时器的使用，实现系统中时间的控制，完成系统中其他的定时任务组员二：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，设计内码到字模点阵码的转换,完成不同功能的显示程序组员三：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程实现用户按键的处理（包括按键的识别，功能的实现），实现系统中各种功能的设置或参数的设置等组员四：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程或者取得汉字的点阵信息和西文字符的点阵信息。
在设计内容完成的条件下，书写硬件大型试验报告（具体格式和要求，从校园网上题目四 仓库温度检测控制器设计1、设计目的 使学生根据所学的单片机知识和数字电子技术知识，能针对一个简单的控制项目，做出分析，设计其硬件、软件，达到预期的控制目的2、设计内容(1) 设计仓库温度检测控制器的硬件电路和控制程序，实现如下功能2) 该仓库温度检测控制器可以检测仓库内的温度，并对其进行控制3) 能实现通过键盘对仓库温度上下限的设定4) 在仓库温度低于温度下限时，启动加热器加热，同时报警5) 在仓库温度高于温度上下时，启动风机降温，同时报警6) 能显示各个测温点的温度和仓库的平均温度3、设计要求充分了解一个实用设备设计的一般过程，从拿到题目，总体方案设计到全系统设计完成，达到实用化，使同学掌握硬件设计的全过程通过该系统的设计，使学生掌握单片机定时器的使用和单片机控制系统的组成、控制方式、以及控制器件的使用，在设计期间，复习并充分掌握数字电子技术知识和单片机技术在具体工作中的使用掌握在计算机中模拟量的输入采集过程和滤波算法理解并掌握单片机键盘的控制方式和按键处理4、使用设备和器材单片机开发系统1套，多功能电源1台，各种逻辑电路集成电路芯片若干（根据学生设计电路而定），其他需要的器件若干（根据学生设计电路而定）。
实验用面包板，导线加热器、风扇各1台5．具体设计内容（设计分工）组长：与同组同学协商完成本设计的实现方法和原理，合理分配所设计的单片机资源，定义数据字典及存储单元的分配，确定单片机外部扩展的器件的访问方法；主要完成硬件电原理及各部分的控制原理设计；以及将全组其他同学的软件进行协调与连接，完成整个设计任务组员一：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法及各部件的访问方法，编制该系统中定时器的使用，实现系统中时间的控制，完成系统中其他的定时任务以及系统中平均温度的计算程序组员二：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，设计不同功能的显示程序，警报、加热、通风的控制组员三：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程实现用户按键的处理（包括按键的识别，功能的实现），功能的切换、参数的输入等操作组员四：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编写各个检测点的温度采集程序，并且将采集值转换成温度在设计内容完成的条件下，书写硬件大型试验报告（具体格式和要求，从校园网上题目六 交通灯控制器设计1、设计目的 使学生根据所学的单片机知识和数字电子技术知识，能针对一个简单的控制项目，做出分析，设计其硬件、软件，达到预期的控制目的。
2、设计内容(1) 设计交通灯控制的软硬件，实现交通灯的控制2) 交通灯的红、绿、黄灯亮灯时间可以通过键盘设定3) 交通灯控制要有直道、弯道及非机动车的通行、停止控制4) 在某一方向通车或停车时，要有动态的指示，消除司机的烦躁情绪5) 红灯停、绿灯行、黄灯停止未过线的机动车和停止方向的预启动6) 黄灯亮的时间不可改变，预定5秒钟3、设计要求 充分了解一个实用设备设计的一般过程，从拿到题目，总体方案设计到全系统设计完成，达到实用化，使同学掌握硬件设计的全过程通过该系统的设计，使学生掌握单片机定时器的使用和单片机控制系统的组成、控制方式、以及控制器件的使用，在设计期间，复习并充分掌握数字电子技术知识和单片机技术在具体工作中的使用4、使用设备和器材单片机开发系统1套，多功能电源1台，各种逻辑电路集成电路芯片若干（根据学生设计电路而定），其他需要的器件若干（根据学生设计电路而定）实验用面包板，导线点阵显示块4片（组成16*16点阵）各种颜色发光二极管若干5．具体设计内容（设计分工）组长：与同组同学协商完成本设计的实现方法和原理，合理分配所设计的单片机资源，定义数据字典及存储单元的分配，确定单片机外部扩展的器件的访问方法；主要完成硬件电原理及各部分的控制原理设计；以及将全组其他同学的软件进行协调与连接，完成整个设计任务。
组员一：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法及各部件的访问方法，编制该系统中定时器的使用，实现系统中时间的正确变化，完成系统中其他的定时任务组员二：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，设计不同功能的显示程序，以及交通灯的控制组员三：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程实现用户按键的处理（包括按键的识别，功能的实现），实现临交通灯时间长度的设置等组员四：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程实现日期的计算、周六、周日的确定以及交通临时管制在设计内容完成的条件下，书写硬件大型试验报告在设计内容完成的条件下，书写硬件大型试验报告（具体格式和要求，从校园网上题目七 智能电子秤设计1、设计目的 使学生根据所学的单片机知识和数字电子技术知识，能针对一个简单的控制项目，做出分析，设计其硬件、软件，达到预期的控制目的2、设计内容(1) 设计智能电子秤的软硬件，实现如下功能2) 能随时检测在称重盘上物体的重量，并显示出来3) 根据输入的单价，计算出需要的金额并显示出来4) 在此基础上的物体的累加，可以直接计算第二种物体的重量，和累计金额(5) 重量和价格要求精确到小数点后三位。
6) 如果所有重量从称重盘中取下，系统自动复位到初始状态，等待下一次的称重3、设计要求 充分了解一个实用设备设计的一般过程，从拿到题目，总体方案设计到全系统设计完成，达到实用化，使同学掌握硬件设计的全过程通过该系统的设计，使学生掌握单片机定时器的使用和单片机控制系统的组成、控制方式、以及控制器件的使用，在设计期间，复习并充分掌握数字电子技术知识和单片机技术在具体工作中的使用掌握模拟量的采集和滤波算法以及与实际重量的转换过程理解并掌握单片机键盘的控制方式和按键处理4、使用设备和器材单片机开发系统1套，多功能电源1台，各种逻辑电路集成电路芯片若干（根据学生设计电路而定），其他需要的器件若干（根据学生设计电路而定）实验用面包板，导线LED显示器若干，重量变送器（传感器）5．具体设计内容（设计分工）组长：与同组同学协商完成本设计的实现方法和原理，合理分配所设计的单片机资源，定义数据字典及存储单元的分配，确定单片机外部扩展的器件的访问方法；主要完成硬件电原理及各部分的控制原理设计；以及将全组其他同学的软件进行协调与连接，完成整个设计任务组员一：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法及各部件的访问方法，编制该系统中称重数据的采集并将采集数据转换成重量。
组员二：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，设计不同功能的显示程序组员三：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程实现用户按键的处理（包括按键的识别，功能的实现），实现系统使用的功能设置及金额的累计等功能组员四：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程实现与上位机的通信，完成数据的传输等功能在设计内容完成的条件下，书写硬件大型试验报告在设计内容完成的条件下，书写硬件大型试验报告（具体格式和要求，从校园网上题目八 全自动电脑打铃器设计1、设计目的 使学生根据所学的单片机知识和数字电子技术知识，能针对一个简单的控制项目，做出分析，设计其硬件、软件，达到预期的控制目的2、设计内容(1) 设计全自动电脑打铃器的软硬件，完成如下功能2) 能根据提前设定的打铃点，到时打铃3) 一天之中能设定最多30个固定打铃点（每天都有）和5个临时打铃点（只有一次）4) 可以设定打铃屏蔽点，屏蔽点只能屏蔽固定打铃，而不能屏蔽临时打铃5) 可以设定铃响时间（10秒----60秒），预置为30秒6) 星期天、节假日不能打铃7) 能设定现在的日期和时间，平时显示时间。
3、设计要求 充分了解一个实用设备设计的一般过程，从拿到题目，总体方案设计到全系统设计完成，达到实用化，使同学掌握硬件设计的全过程通过该系统的设计，使学生掌握单片机定时器的使用和单片机控制系统的组成、控制方式、以及控制器件的使用，在设计期间，复习并充分掌握数字电子技术知识和单片机技术在具体工作中的使用理解并掌握单片机键盘的控制方式和按键处理4、使用设备和器材单片机开发系统1套，多功能电源1台，各种逻辑电路集成电路芯片若干（根据学生设计电路而定），其他需要的器件若干（根据学生设计电路而定）实验用面包板，导线，LED显示器若干，电铃一个5．具体设计内容（设计分工）组长：与同组同学协商完成本设计的实现方法和原理，合理分配所设计的单片机资源，定义数据字典及存储单元的分配，确定单片机外部扩展的器件的访问方法；主要完成硬件电原理及各部分的控制原理设计；以及将全组其他同学的软件进行协调与连接，完成整个设计任务组员一：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法及各部件的访问方法，编制该系统中定时器的使用，实现系统中时间、日期的正确变化，完成系统中其他的定时任务组员二：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，设计不同功能的显示程序，以及固定打铃点、临时打铃点的判断及打铃的控制。
组员三：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程实现用户按键的处理（包括按键的识别，功能的实现），实现临时打铃点的设置、固定打铃点的屏蔽设置以及打铃时间长度的设置等组员四：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程实现日期的计算、周六、周日以及节假日的确定在设计内容完成的条件下，书写硬件大型试验报告（具体格式和要求，从校园网上题目九 多功能电子表设计1、设计目的 使学生根据所学的单片机知识和数字电子技术知识，能针对一个简单的控制项目，做出分析，设计其硬件、软件，达到预期的控制目的2、设计内容(1) 设计多功能电子表的软硬件，完成如下功能2) 能设定、修改现在的日期和时间，平时显示时间3) 可以设定该表的工作模式：显示时间、显示日期、跑表、倒计时表、设定时间报警表（时间长度）、事件提醒功能（根据日期、时间）、闹钟（每日均有、可取消）(4) 跑表要求精确到百分秒，能连续记录60个运动员的时间记录5) 电子表要有节日问候，如：元旦快乐、HAPPY NEW YEAR等 3、设计要求 充分了解一个实用设备设计的一般过程，从拿到题目，总体方案设计到全系统设计完成，达到实用化，使同学掌握硬件设计的全过程。
通过该系统的设计，使学生掌握单片机定时器的使用和单片机控制系统的组成、控制方式、以及控制器件的使用，在设计期间，复习并充分掌握数字电子技术知识和单片机技术在具体工作中的使用理解并掌握单片机键盘的控制方式和按键处理4、使用设备和器材单片机开发系统1套，多功能电源1台，各种逻辑电路集成电路芯片若干（根据学生设计电路而定），其他需要的器件若干（根据学生设计电路而定）实验用面包板，导线LED显示器若干5．具体设计内容（设计分工）组长：与同组同学协商完成本设计的实现方法和原理，合理分配所设计的单片机资源，定义数据字典及存储单元的分配，确定单片机外部扩展的器件的访问方法；主要完成硬件电原理及各部分的控制原理设计；以及将全组其他同学的软件进行连接，完成整个设计任务组员一：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程序设计该系统中定时器的使用，合理安排定时器的定时时间，使得能满足该系统的最小定时任务，同时与同组其他配合，完成系统中其他的定时任务组员二：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，设计不同功能的显示程序，以及事件提醒功能的实现组员三：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程实现用户按键的处理（包括按键的识别，功能的实现），各种不同功能的切换和设置工作。
组员四：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程实现日期的计算、节日问候以及跑表的实现在设计内容完成的条件下，书写硬件大型试验报告（具体格式和要求，从校园网上。