第一篇：基于51單片機電子設(shè)計報告之波形信號采集,存儲與回放系統(tǒng)設(shè)計

基于51單片機電子設(shè)計報告之 波形采集、存儲與

回放系統(tǒng)

目錄

一、設(shè)計任務(wù)求??????????? 3

二、系統(tǒng)方案論證與選擇??????? 6

三、系統(tǒng)硬件的設(shè)計???????? 10

四、系統(tǒng)軟件的設(shè)計?????????12

五、參考文獻????????????14

六、結(jié)論??????????????15

附錄???????????????16

附錄 1 程序代碼????????????16 附錄 2 硬件原理圖???????????30 附錄 3 PCB圖（部分）??????????32

一、設(shè)計任務(wù)求

<1>、任務(wù)

設(shè)計并制作一個波形采集、存儲與回放系統(tǒng)，示意圖如圖1 所示。該系統(tǒng)能同時采集兩路周期信號波形，要求系統(tǒng)斷電恢復(fù)后，能連續(xù)回放已采集的信號，顯示在示波器上。

<2>、要求

1．基本要求

（1）能完成對A 通道單極性信號（高電平約4V、低電平接近0V）、頻率約1kHz 信號的采集、存儲與連續(xù)回放。要求系統(tǒng)輸入阻抗不小于10 kΩ，輸出阻抗不大于1kΩ。

（2）采集、回放時能測量并顯示信號的高電平、低電平和信號的周期。原信號與回放信號電平之差的絕對值≤50 mV，周期之差的絕對值≤5%。

（3）系統(tǒng)功耗≤50mW，盡量降低系統(tǒng)功耗，系統(tǒng)內(nèi)不允許使用電池。2.發(fā)揮部分

（1）增加B 通道對雙極性、電壓峰峰值為100mV、頻率為10Hz~10kHz 信號的采集。可同時采集、存儲與連續(xù)回放A、B 兩路信號，并分別測量和顯示A、B 兩路信號的周期。B 通道原信號與回放信號幅度峰峰值之差的絕對值≤10 mV，周期之差的 絕對值≤5%。

（2）A、B 兩路信號的周期不相同時，以兩信號最小公倍周期連續(xù)回放信號。

（3）可以存儲兩次采集的信號，回放時用按鍵或開關(guān)選擇顯示指定的信號波形。（4）其他。

<3>、說明

1．本系統(tǒng)處理的正弦波信號頻率范圍限定在10Hz~10kHz，三角波信號頻率范圍限定在

10Hz ~2kHz，方波信號頻率范圍限定在10Hz ~1kHz。2．預(yù)留電源電流的測試點。3．采集與回放時采用示波器監(jiān)視。

4．采集、回放時顯示的周期和幅度應(yīng)是信號的實際測量值，規(guī)定采用十進制數(shù)字顯示，周期以“ms”為單位，幅度以“mV”為單位。

<4>、評分標(biāo)準

二、系統(tǒng)方案論證與選擇

1、題目要求及相關(guān)指標(biāo)分析

題目的要求是將待測信號進行數(shù)字存儲，并通過普通示波器將被測信號顯示出來。由于待測信號為模擬信號，存儲過程為數(shù)字方式，故應(yīng)該將模擬信號進行量化處理，然后存儲到存儲器中，當(dāng)需要顯示的時候，從存儲器讀出數(shù)據(jù)并恢復(fù)為模擬信號，并送往普通示波器Y輸入端，在X輸入端加入相應(yīng)的掃描信號，采有X-Y方式觀察信號的波形。因此，設(shè)計的重點是模擬信號的處理與采樣、數(shù)字信號的存儲、普通示波器的顯示控制、系統(tǒng)的控制4個方面。

2、方案的比較與分析

1）采樣方式

方案一：實時采樣。實時采樣是在信號存在期間對其采樣。根據(jù)采樣定理，采用速率必須高于信號最高頻率分量的兩倍。對于周期的正弦信號，一個周期內(nèi)應(yīng)該大于兩個采樣點。為了不失真的恢復(fù)原被測信號，通常一個周期內(nèi)就需要采樣八個點以上。

方案二：等效時間采樣法。采用中高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，對于頻率較高的周期性信號采用等效時間采樣的方法，即對每個周期僅采樣一個點，經(jīng)過若干個周期后就可對信號各個部分采樣一遍。而這些點可以借助步進延遲方法均勻地分布于信號波形的不同位置。其中步進延遲是每一次采樣比上一次樣點的位置延遲△t時間。只要精確控制從觸發(fā)獲得采樣的時間延遲，就能夠準確地恢復(fù)出原始信號。等效時間采樣雖然可以對很高頻率的信號進行采樣，可是步進延遲的采樣技術(shù)與 電路較為復(fù)雜。再者，它只限于處理周期信號，而且對單次觸發(fā)采樣無能為力。實時采樣可以實現(xiàn)整個頻段的全速采樣，因此本設(shè)計采用方案一。2）雙蹤顯示方式

方案一：每個通道都有一套獨立的ADC和存儲器，雙蹤顯示時，只需輪流選擇不同通道的波形數(shù)據(jù)，就可以實現(xiàn)兩路波形的同時顯示。方案二：只使用一片ADC，一片存儲器和一片DAC，在采樣的時候，用存儲器地址的最低位控制模擬開關(guān)。通過切換兩路模擬信號，將采集到的數(shù)據(jù)分別存儲到存儲器的奇地址和偶地址上，雙蹤顯示時通過掃描存儲器中的數(shù)據(jù)即可將兩路波形同時顯示出來。方案二使用的硬件電路較少，故我們選擇方案二。

3）觸發(fā)方式選擇

要使屏幕上顯示穩(wěn)定的波形，則需將被測信號本身或者與被測信號有一定時間關(guān)系的觸發(fā)信號加到觸發(fā)電路。觸發(fā)源選擇確定觸發(fā)信號由何處供給。通常有三種觸發(fā)源：內(nèi)觸發(fā)(INT)、電源觸發(fā)(LINE)、外觸發(fā)EXT)。題目要求選擇內(nèi)觸發(fā)，即使用被測信號作為觸發(fā)信號。方案一：采用數(shù)字觸發(fā)方式。對波形信號進行采集，將采集到的波形數(shù)據(jù)和觸發(fā)電平（可由鍵盤設(shè)置）進行比較，找到波形在上升過程中大于或等于該觸發(fā)電平的點，即得到觸發(fā)，此時開始對波形進行存儲。因為本來就需要對波形信號進行采集，使用這種方法無需要增加額外的硬件電路，實現(xiàn)方便。但是，對波形每個周期只采集有限個點，不可能每次都能采集到等于觸發(fā)電平的點（這時不得不以大于該電平的值為觸發(fā)電平），從而使觸發(fā)位置不穩(wěn)定，連續(xù)觸發(fā)時輸出波形會有抖動現(xiàn)象。

方案二：采用模擬觸發(fā)方式。通過比較器LM311將被測波形信號和觸發(fā)電平進行比較，大于觸發(fā)電平時輸出為高電平，小于觸發(fā)電平時則輸出低電平，即可得到信號被整形后的脈沖序列，再在該脈沖序列的上升沿開始存儲波形即實現(xiàn)了觸發(fā)存儲的功能。這種觸發(fā)方式穩(wěn)定，故我們采用了這種方案。4）水平和垂直位置的調(diào)節(jié) a)水平移動的調(diào)節(jié)

方案一：由FPGA內(nèi)地址累加器的輸出控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器不斷地輸出鋸齒波。在后級加一個加法器，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以實現(xiàn)對鋸齒波波形的直流電平疊加，從而達到調(diào)節(jié)顯示器上波形左右位置的平移功能。

方案二：通過對雙口RAM讀出數(shù)據(jù)的起始地址的偏移控制來控制波形的左右移動。

方案一實現(xiàn)左右平移，電路簡單，效果明顯。但是一頁屏幕的 波形通過這樣的平移，就必然會將一部分的波形移動到示波器屏幕以外，同時將示波器的另一邊變成空白。這樣不符合實際數(shù)字示波器的功能要求。再者，它也實現(xiàn)不了auto的功能。而方案二方法新穎，對于波形在屏幕的滿屏顯示和auto的功能都可以輕易處理和簡單實現(xiàn)。于是本設(shè)計采用方案二。b)垂直移動的調(diào)節(jié)

方案一與上述水平移動調(diào)節(jié)的方案一相同。方案二是直接對雙口RAM的數(shù)據(jù)進行處理。譬如向上平移，可將波形的所有數(shù)據(jù)都加上一個偏移值，然后送到DAC0832，直接將輸出的模擬信號加在y軸上。但這種方法的問題是當(dāng)RAM中數(shù)據(jù)較大時，加上某一個偏移值后數(shù)據(jù)均達到255，則波形的上半部分就會被削平。而通過加法電路的調(diào)節(jié)則不會出現(xiàn)這個問題。故我們選用方案一。5）頻率的測量

方案一：用單片機掃描存儲在RAM中波形數(shù)據(jù)，找到波形的上升過零點位置或者波形數(shù)據(jù)的峰值，并記錄此時的地址ADR1，在掃描下一個波形的上升過零點位置或者波形數(shù)據(jù)的峰值，并記錄此時的地址ADR2，通過如下公式計算出波形的頻率：

f = 1/[B×(ADR2-ADR1)/20] 其中，B為水平分辨率，單位為s/div。

方案二：等精度測量法

先將待測信號進行二分頻，用此信號作為閘門。取FPGA內(nèi)部40M信號作為基準信號，二分頻后信號的上升沿開起計數(shù)器時鐘計 數(shù)，下降沿關(guān)閉計數(shù)。由計得的數(shù)值來計算信號的頻率。方案一計算的頻率數(shù)據(jù)的精度不會很高，加上采樣的不穩(wěn)定，必將導(dǎo)致頻率測量的不正確。而方案二測量的穩(wěn)定性較高且數(shù)據(jù)較準確。故我們選用方案二測量信號的頻率。

三、系統(tǒng)硬件的設(shè)計

DAC0832輸出的是電流，一般要求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過一個外接的運算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。實驗線路如圖所示。

1.運算放大器

運算放大器有三個特點：

⑴開環(huán)放大倍數(shù)非常高，一般為幾千，甚至可高達10萬。在正常情況下，運算放大器所需要的輸入電壓非常小。

⑵輸入阻抗非常大。運算放大器工作時，輸入端相當(dāng)于一個很小 的電壓加在一個很大的輸入阻抗上，所需要的輸入電流也極小。

⑶輸出阻抗很小，所以，它的驅(qū)動能力非常大。2.DAC0832的外部連接

DAC0832的外部連接線路如圖10.10所示。

3.運算放大電路和低通濾波電路

LM324的5管腳與DAC0832的（IOUT2）12管腳相連，LM324的6管腳與DAC0832的（IOUT1）11管腳相連，LM324的7管腳與DAC0832的REF（9）管腳相連.第一級運算放大器的作用是將DAC0832輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為 電壓信號V1，第二級運算放大器的作用是將V1通過反向放大電路-（R2/R1）倍。

實驗表明，輸出波形效果不錯

四、系統(tǒng)軟件的設(shè)計

本程序的程序流程圖如下所示

13

五、參考文獻

[1] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）.高等教育出版社，2005年.[2] 閻 石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）.高等教育出版社，2005年.[3] 劉愛華 滿寶元.傳感器原理與應(yīng)用技術(shù).人民郵電出版社，2011年.[4] 馬 彪.單片機應(yīng)用技術(shù).同濟大學(xué)出版社，2010年.[5] 郭天祥.51單片機C語言教程.北京: 電子工業(yè)出版社，2012年.[6] 劉建清.輕松玩轉(zhuǎn)51單片機C語言.北京航空航天大學(xué)出版社，2011年.[7] 彭 偉.單片機C語言程序設(shè)計實例100例.北京: 電子工業(yè)出版社，2011年.六、結(jié)論

本方案的系統(tǒng)設(shè)計符合2011 年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽試題（H）題的要求。通過單片機控制一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832將采集到的數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)并經(jīng)過運算放大器LM324可以將其電流輸出線性地轉(zhuǎn)換成電壓輸出到外部設(shè)備示波器進而實現(xiàn)波形的采集存儲與回放。附錄??????????????? 附錄 1 程序代碼???????????

/*******adc.h文件******/ #ifndef __ADC_H__ #define __ADC_H__ void DelayUs2x(unsigned char t);void DelayMs(unsigned char t);bit LCD_Check_Busy(void);void LCD_Write_Com(unsigned char com);void LCD_Write_Data(unsigned char Data);void LCD_Clear(void);void LCD_Write_String(unsigned

char x,unsigned char y,unsigned char *s);void LCD_Write_Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data);void LCD_Init(void);void init1602(void);void Delay_Ms(unsigned int a);void ADC_Init(unsigned char CHA);unsigned char ADC_Read(void);#endif /*----------------名稱：LCD1602.h 論壇：

修改：無

內(nèi)容：

引腳定義如下：1-VSS 2-VDD 3-V0 4-RS 5-R/W 6-E 7-14 DB0-DB7 15-BLA 16-BLK-----------------*/ #ifndef __eeprom_H__ #define __eeprom_H__

bit LCD_Check_Busy(void);void LCD_Write_Com(unsigned char com);void LCD_Write_Data(unsigned char Data);void LCD_Clear(void);void LCD_Write_String(unsigned

char x,unsigned char y,unsigned char *s);void LCD_Write_Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data);void LCD_Init(void);#endif /*---

STC

International

Limited----------------一個完整的EEPROM 測試程序，用宏晶的下載板可以直接測試

STC12C5AxxAD 系列單片機 EEPROM/IAP 功能測試程序演示

STC12C52xxAD 系列單片機 EEPROM/IAP 功能測試程序演示

STC11xx 系列單片機 EEPROM/IAP 功能測試程序演示

STC10xx 系列單片機 EEPROM/IAP 功能測試程序演示---STC

International

Limited---------------------宏晶科技

設(shè)計 2009/1/12 V1.0--------------------

Mobile: Fax:

*** 0755-82944243-------------------------------------------------------

Tel: Web:

0755-82948412 004km.cn---------------------------------------------本演示程序在STC-ISP Ver 3.0A.PCB 的下載編程工具上測試通過,EEPROM 的數(shù)據(jù)

在P1 口上顯示, 如果要在程序中使用或在文章中引用該程序,請在程序中或文章中 注明使用了宏晶科技的資料及程序 */

#include #include #include “adc.H” unsigned int i=0,j;unsigned char guanji,cy,cy0,huifang=1;sbit kep1=P1^7;

typedef unsigned char INT8U;typedef unsigned int INT16U;//定義Flash 操作等待時間及允許IAP/ISP/EEPROM 操作的常數(shù)

//#define ENABLE_ISP 0x80 //系統(tǒng)工作時鐘<30MHz 時，對IAP_CONTR 寄存器設(shè)置此值 //#define ENABLE_ISP 0x81 //系統(tǒng)工作時鐘<24MHz 時，對IAP_CONTR 寄存器設(shè)置此值 //#define ENABLE_ISP 0x82 //系統(tǒng)工作時鐘<20MHz 時，對IAP_CONTR 寄存器設(shè)置此值

#define ENABLE_ISP 0x83 //系統(tǒng)工作時鐘<12MHz 時，對IAP_CONTR 寄存器設(shè)置此值

//#define ENABLE_ISP 0x84 //系統(tǒng)工作時鐘<6MHz 時，對IAP_CONTR 寄存器設(shè)置此值

//#define ENABLE_ISP 0x85 //系統(tǒng)工作時鐘<3MHz 時，對IAP_CONTR 寄存器設(shè)置此值

//#define ENABLE_ISP 0x86 //系統(tǒng)工作時鐘<2MHz 時，對IAP_CONTR 寄存器設(shè)置此值

//#define ENABLE_ISP 0x87 //系統(tǒng)工作時鐘<1MHz 時，對IAP_CONTR 寄存器設(shè)置此值

#define DEBUG_DATA 0x5A //本測試程序最終存儲在 EEPROM 單元的數(shù)值 #define

DATA_FLASH_START_ADDRESS 0x00 //STC5Axx 系列 EEPROM 測試起始地址

union union_temp16 { INT16U un_temp16;INT8U un_temp8[2];}my_unTemp16;

INT8U Byte_Read(INT16U add);//讀一字節(jié)，調(diào)用前需打開IAP 功能

void Byte_Program(INT16U add, INT8U ch);//字節(jié)編程，調(diào)用前需打開IAP 功能

void Sector_Erase(INT16U add);//擦除扇區(qū)

void IAP_Disable();//關(guān)閉IAP 功能 void Delay();void main(void){ unsigned char ram[100]={0};unsigned char b=0,c=0,a=0;// a = Byte_Read(0);//讀EEPROM的值, 存到read_eeprom

//EA=1;//全局中斷開 //EX0=1;//外部中斷0開 //IT0=1;//邊沿觸發(fā) //EX1=1;//外部中斷1開 // IT1=1;//IT1=1表示邊沿觸發(fā) init1602();ADC_Init(0);// ADC_Read();LCD_Write_String(1,0,“zhou yi chen ”);LCD_Write_String(1,0,“zhou yi chen ”);// LCD_Write_Char(3,1,'o');while(1){ for(i=0;i<100;i++){ ram[i]=Byte_Read(i);//讀EEPROM的值,存到read_eeprom } LCD_Write_String(1,0,“U==4V ”);LCD_Write_String(1,1,“PINLV 1.017 KHZ ”);while(huifang==1&&kep1==1){ for(i=0;i<100;i++){ ADC_Init(1);a= ADC_Read();P3=ram[i];

//讀read_eeprom } } while(kep1==0){ for(i=0;i<100;i++){ //if(i==0)//Sector_Erase(0);//區(qū)

ADC_Init(1);

a= ADC_Read();P3=a;ram[i]=a;//Byte_Program(i,a);//將EEPROM

EEPROM的值,存到擦除整個扇DEBUG_DATA 寫入23

} }

for(i=0;i<100;i++){ if(i==0)Sector_Erase(0);//擦除整個扇區(qū)

Byte_Program(i,ram[i]);//將 DEBUG_DATA 寫入 EEPROM } } }

//讀一字節(jié)，調(diào)用前需打開IAP 功能，入口:DPTR = 字節(jié)地址，返回:A = 讀出字節(jié) INT8U Byte_Read(INT16U add){ IAP_DATA = 0x00;IAP_CONTR = ENABLE_ISP;//打開IAP 功能, 設(shè)置Flash 操作等待時間 IAP_CMD

= //IAP/ISP/EEPROM 字節(jié)讀命令

0x01;

my_unTemp16.un_temp16 = add;IAP_ADDRH IAP_ADDRL

//EA = 0;IAP_TRIG = 0x5A;//先送 5Ah,再送A5h 到ISP/IAP 觸發(fā)寄存器,每次都需如此

IAP_TRIG = 0xA5;//送完A5h 后，ISP/IAP 命令立即被觸發(fā)起動 _nop_();//EA = 1;IAP_Disable();//關(guān)閉IAP 功能, 清相關(guān)的特殊功能寄存器,使CPU 處于安全狀態(tài), //一次連續(xù)的IAP 操作完成之后建議關(guān)閉IAP 功能,不需要每次都關(guān) return(IAP_DATA);}

//字節(jié)編程，調(diào)用前需打開IAP 功能，入口:DPTR =

= =

my_unTemp16.un_temp8[0];my_unTemp16.un_temp8[1];//設(shè)置目標(biāo)單元地址的高8 位地址 //設(shè)置目標(biāo)單元地址的低8 位地址 字節(jié)地址, A= 須編程字節(jié)的數(shù)據(jù)

void Byte_Program(INT16U add, INT8U ch){ IAP_CONTR = ENABLE_ISP;//打開 IAP 功能, 設(shè)置Flash 操作等待時間 IAP_CMD

my_unTemp16.un_temp16 = add;IAP_ADDRH IAP_ADDRL

IAP_DATA = ch;//要編程的數(shù)據(jù)先送進IAP_DATA 寄存器 //EA = 0;IAP_TRIG = 0x5A;//先送 5Ah,再送A5h 到ISP/IAP 觸發(fā)寄存器,每次都需如此

IAP_TRIG = 0xA5;//送完A5h 后，ISP/IAP 命令立即被觸發(fā)起動 _nop_();

= 0x02;//IAP/ISP/EEPROM 字節(jié)編程命令

= =

my_unTemp16.un_temp8[0];my_unTemp16.un_temp8[1];//設(shè)置目標(biāo)單元地址的高8 位地址 //設(shè)置目標(biāo)單元地址的低8 位地址 //EA = 1;IAP_Disable();//關(guān)閉IAP 功能, 清相關(guān)的特殊功能寄存器,使CPU 處于安全狀態(tài), //一次連續(xù)的IAP 操作完成之后建議關(guān)閉IAP 功能,不需要每次都關(guān) }

//擦除扇區(qū), 入口:DPTR = 扇區(qū)地址 void Sector_Erase(INT16U add){ IAP_CONTR = ENABLE_ISP;//打開IAP 功能, 設(shè)置Flash 操作等待時間 IAP_CMD

my_unTemp16.un_temp16 = add;IAP_ADDRH IAP_ADDRL

//EA = 0;

= 0x03;//IAP/ISP/EEPROM 扇區(qū)擦除命令

= =

my_unTemp16.un_temp8[0];my_unTemp16.un_temp8[1];//設(shè)置目標(biāo)單元地址的高8 位地址 //設(shè)置目標(biāo)單元地址的低8 位地址 IAP_TRIG = 0x5A;//先送 5Ah,再送A5h 到ISP/IAP 觸發(fā)寄存器,每次都需如此

IAP_TRIG = 0xA5;//送完A5h 后，ISP/IAP 命令立即被觸發(fā)起動 _nop_();//EA = 1;IAP_Disable();//關(guān)閉IAP 功能, 清相關(guān)的特殊功能寄存器,使CPU 處于安全狀態(tài), //一次連續(xù)的IAP 操作完成之后建議關(guān)閉IAP 功能,不需要每次都關(guān) }

void IAP_Disable(){ //關(guān)閉IAP 功能, 清相關(guān)的特殊功能寄存器,使CPU 處于安全狀態(tài), //一次連續(xù)的IAP 操作完成之后建議關(guān)閉IAP 功能,不需要每次都關(guān)

IAP_CONTR = 0;//關(guān)閉IAP 功能 IAP_CMD = 0;//清命令寄存器,使命令寄存器無命令,此句可不用

IAP_TRIG = 0;//清命令觸發(fā)寄存器, 使命令觸發(fā)寄存器無觸發(fā),此句可不用 IAP_ADDRH = 0;IAP_ADDRL = 0;}

void Delay(){ INT8U i;INT16U d=5000;while(d--){ i=255;while(i--);} } 附錄 2 硬件原理圖???????????

附錄 3 PCB圖（部分）?????????

第二篇：51單片機語音回放系統(tǒng)課程設(shè)計報告

課 程 設(shè) 計 報 告

.語音存儲與回放系統(tǒng)

摘要

基于微控制器的語音存儲與回放系統(tǒng)具有錄制方便、回放靈活、無磨損、可靠性強等優(yōu)點，在實際生活中得到了廣泛的應(yīng)用，如公共設(shè)備、智能儀器儀表、小家電等。

語音存儲與回放系統(tǒng)的實現(xiàn)具有多種方式，一種是利用單片集成的語音存儲與回放芯片，如美國ISD公司的ISD1420等；一種是以微控制器為核心，輔以A./D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換以及大容量的存儲器。單片集成的語音存儲與回放芯片一般智能性較差，不容易解決音量的問題，同時存放錄制時間有限，不能靈活的變化。因此，在多數(shù)需要語音存儲與回放的場合中，采用了微控制器的語音存儲與回放系統(tǒng)。

一、系統(tǒng)總體描述和設(shè)計

1.1 系統(tǒng)描述 1.1.1 系統(tǒng)功能簡介

語音存儲與回放系統(tǒng)能夠?qū)⒄Z音先行錄制，然后再回放，適合應(yīng)用在一些需要語音播報功能的設(shè)備上，如公交車報站器、智能小家電、智能玩具等。

在一些實際應(yīng)用中，一般錄制是在產(chǎn)品出廠時，由專業(yè)人員進行錄制，而在實際應(yīng)用中只需要播放，如公交車報站器。但在一些實際應(yīng)用中，則需要用戶既能隨意錄制，也能隨意播放，如智能玩具。

語音存儲與回放系統(tǒng)比較重要的兩個指標(biāo)是語音的最大錄制時間和語音回放的質(zhì)量。語音的最大錄制時間是由語音存儲與回放系統(tǒng)的存儲設(shè)備的容量來決定的，一般采用RAM，即為系統(tǒng)的存儲容量。在一般的單片機系統(tǒng)中，RAM的容量非常有限，需要擴展一定容量的RAM。而語音回放的質(zhì)量主要由系統(tǒng)中A/D以及D/A來決定，A/D與D/A的精度越高，語音的質(zhì)量越好，同時系統(tǒng)的噪聲抑制能力，如帶通濾波器的優(yōu)劣等，也會影響到語音的質(zhì)量。1.1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計

語音存儲與回放系統(tǒng)的總體原理圖如圖1-1所示。

語音存儲與回放系統(tǒng)

麥克風(fēng)前置放大器帶通濾波器A/D鍵盤控制微控制器外擴存儲器喇叭后置放大器帶通濾波器D/A

圖1 語音存儲與回放系統(tǒng)總體原理

語音存儲與回放系統(tǒng)主要包括微控制器、系統(tǒng)供電電源、鍵盤、麥克風(fēng)、前置放大器、A/D、外擴存儲器、D/A、后置放大器和喇叭。下面將介紹各個部分的總體設(shè)計與選型。

1.微控制器

微控制器主要負責(zé)錄音、回放中對外部命令的響應(yīng)，同時需要對存儲器進行讀寫操作。本語音存儲與回放系統(tǒng)采用51系列單片機，負責(zé)控制與協(xié)調(diào)其他各個模塊的工作，并進行簡單的數(shù)字信號處理。在整個語音存儲與回放系統(tǒng)中，微控制器是系統(tǒng)的控制中心，其工作效率的高低關(guān)系到系統(tǒng)效率的高低以及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。而51系列單片機具有成本低，穩(wěn)定性好，且運行速度基本能滿足該系統(tǒng)的要求。在本系統(tǒng)中，將采用Atmel公司的AT89S52。

2.鍵盤

在語音存儲與回放系統(tǒng)中，需要采用鍵盤對語音的錄制以及回放進行控制。在分段錄制與播放中，同時還需要段號的輸入等。在本系統(tǒng)中需要的按鍵數(shù)量比較多，可以采用鍵盤管理芯片ZLG728。

3.麥克風(fēng)

麥克風(fēng)的選擇對語音質(zhì)量影響比較明顯。麥克風(fēng)的作用是將語音信號轉(zhuǎn)化成電信號?？紤]到駐極體話筒的靈敏度較高，方向性差，若采用單端放大，會有比較大的噪音，因此采用兩只（配對）話筒分別接入差分放大器的正負端，可以較好的抑制背景噪聲。

4.前置放大器

通常情況下，拾音器輸出的是微弱的電信號，因此在拾音器的后端需要將該信號進行放大處理，能完成此功能的電路稱為前置放大器。一般情況下，拾音器的輸出為毫伏級的電壓信號，需要進行放大到伏級的電壓信號。在本系統(tǒng)中，采用運算放大器NE5532。

語音存儲與回放系統(tǒng)

5.A/D 由奈奎斯特采樣定理可知，A/D的采樣頻率必須滿足信號的最高頻率的2倍以上，即滿足如下關(guān)系：

fs?fH（1）其中，fs為采樣頻率，fH為被采樣信號的最高頻率。

一般語音信號的最高頻率為3.4kHz，因此在語音存儲與回放系統(tǒng)中，A/D的采樣頻率fs必須滿足：

fs?2fH?2?3.4kHz?6.8kHz（2）

因此我們可以選用ADC0809，ADC0809轉(zhuǎn)換器的分辨率為8位，典型轉(zhuǎn)換時間為100μs，單5V電源供電。

6.外擴存儲器

在語音存儲與回放系統(tǒng)中，需要錄制10s以上的語音，假設(shè)采樣頻率為8kHz，分辨率為8位，那么1秒鐘的時間至少需要8kB的存儲空間，而單片機的內(nèi)置存儲器無法滿足要求，需要外擴存儲器。

外擴存儲器可以選用256k*8位的SRAM，這樣就可以錄制至少30s的語音。也可以采用多片32k*8位的SRAM，但是需要分頁存儲技術(shù)來擴展容量。

7.D/A 語音的回放需要將存儲的數(shù)字化信號進行D/A轉(zhuǎn)換，恢復(fù)為模擬信號才能進行播放。我們可以選用DAC0832來完成數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換，DAC0832的分辨率為8位，其輸出穩(wěn)定時間為1μs，滿足系統(tǒng)要求。

8.后置放大器

D/A輸出的信號經(jīng)過后置帶通濾波器后，其輸出通常情況下不能滿足喇叭對功率的要求。完成D/A輸出到喇叭的功率驅(qū)動的放大電路稱為后置放大器，即為一個功率放大器，我們可以采用低電壓音頻功率放大器LM386來實現(xiàn)。

9.喇叭

喇叭是語音播放回路的最后輸出階段，喇叭質(zhì)量的好壞也會關(guān)系到語音輸出的質(zhì)量，因此，喇叭的選擇也是很重要的一個方面。我們可以選用8歐姆，0.5W的普通喇叭。

如圖3所示。1.主控制器設(shè)計

三、單元電路設(shè)計

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計

成的后置功率放大電路，以及狀態(tài)指示等。

語音存儲與回放系統(tǒng)

圖2 語音存儲與回放系統(tǒng)的總體硬件框圖

系統(tǒng)的總體硬件框圖如圖2所示，主要有AT89S52單片機系統(tǒng)，DC/DC、7812等組成的系統(tǒng)供電電源電路，NE5532組成的前置放大器，NE5532與R、C組成的前置/后置帶通濾波器，ADC0809組成的A/D轉(zhuǎn)換電路，IS61LV2568組成的數(shù)據(jù)存取電路，DAC0832組成的D/A轉(zhuǎn)換電路，LM386組主控制器即為一個51系列單片機最小系統(tǒng)，單片機選擇了Atmel公司的89S52，主控制電路

語音存儲與回放系統(tǒng)

2.前置放大電路設(shè)計

由一級電壓跟隨器和一級同相放大器組成。

3.后置功率放大設(shè)計

語音頻率的范圍一般為300Hz~3.4kHz，因此需要在輸入與輸出回路中設(shè)計帶通濾波器來濾除語音頻率范圍以外的頻率成分，以便進一步提高語音回放的質(zhì)量。

其由運算放大器NE5532與R、C組成，采用的是一級低通濾波器和一級高通濾波器的級聯(lián)。由于帶通濾波器的通頻帶范圍為300Hz~3.4kHz，因此低通濾波器的上限截止頻率為3.4kHz，高通濾波器的下限截止頻率為300Hz。

語音存儲與回放系統(tǒng)

4.A/D采樣電路設(shè)計

5.數(shù)據(jù)存取電路設(shè)計（62256兩片）

語音存儲與回放系統(tǒng)

6.D/A轉(zhuǎn)換電路設(shè)計

語音存儲與回放系統(tǒng)

開始初始化是否錄音？啟動AD程序，并存儲語音。是否放音？啟動DA程序，并循環(huán)放音結(jié)束8

四、軟件設(shè)計

1、流程圖

語音存儲與回放系統(tǒng)

2、時序圖

ADC0809時序圖:

語音存儲與回放系統(tǒng)

DAC0832時序圖: 存儲器62256時序圖：

讀數(shù)據(jù)：

語音存儲與回放系統(tǒng)

寫數(shù)據(jù)：

五、結(jié)束語

1.所設(shè)計的系統(tǒng)基本要求:

（1）放大器1的增益為46dB，放大器2的增益為40dB，增益均可調(diào)；

（2）帶通濾波器：通帶為300Hz～3.4kHz ；

（3）ADC：采樣頻率f s＝8kHz，字長＝8位；

（4）語音存儲時間≥10秒；

（5）DAC：變換頻率f c＝8kHz，字長＝8位；

（6）回放語音質(zhì)量良好。

語音存儲與回放系統(tǒng)

2.實驗心得體會: 對于這種動手性很強的電路設(shè)計和焊接實驗，覺得與平時必修課的實驗很不同。必修課的實驗都是一些經(jīng)典實驗，條件成熟且被反復(fù)驗證，只要按照講義的步驟去做，便會順利得到預(yù)期的結(jié)果。但動手性實驗，沒有老師的監(jiān)督和強迫，全靠我們自覺完成。動手性實驗就像為我們打開了一扇窺探科研之路的門，讓我們學(xué)到了許多在經(jīng)典實驗中無法學(xué)到的知識和思維方式。

我們首先查閱了芯片手冊，了解了關(guān)于電路各模塊的原理的結(jié)構(gòu)。對這個課題有了基本了解后，我們又查閱了關(guān)于如何實現(xiàn)芯片具體功能的方法，并結(jié)合我們的目標(biāo)物，制訂了嘗試方案。在實驗過程中，我們碰到了許多以前在經(jīng)典實驗中不曾出現(xiàn)的問題。后來向老師了解到，其實是原理圖和實物并不相對應(yīng)。我們才發(fā)現(xiàn)，講義上給我們做的經(jīng)典實驗，條件都是很成熟的，基本不會出現(xiàn)什么偏差，而我們所要探索的問題是很難達到這種理想效果的。由于我們的知識是有限的，所以我們遇到的困難比較多，正因為如此，我也收獲良多。

首先我們明白到團結(jié)合作的重要性。由于我們組只有兩個人，而所作的工作又較多，所以對我們來說時間是緊迫的，而且團結(jié)也顯得尤為重要，同時加上有老師的熱心幫助和提點，我們的實驗進度也大大加快了。

其次我們學(xué)會了科研的思維方式。在實驗過程中，我們會遇到各種各樣意想不到的問題，這時必須靜下心來分析可能出錯的步驟，可能出現(xiàn)的故障，逐步排除，直到找出真正的原因，再對癥下藥，解決問題。另外，以我們現(xiàn)在的知識，也許不可能一下子就創(chuàng)造出一個前無古人的大發(fā)明，但我們可以在已有的儀器設(shè)備或?qū)嶒灧椒ㄉ献鲆恍└纳乒ぷ?，使其更方便、更完善。通過這些小設(shè)計或創(chuàng)新，可以培養(yǎng)和提高我們的能力。

這一次的動手性實驗不但鍛煉了我們的實驗?zāi)芰?，培養(yǎng)了我們的科研思維，而且讓我們體會到科研當(dāng)中的辛苦與快樂。我們會把這一次的寶貴經(jīng)驗運用到以后的科研工作中，為電子事業(yè)貢獻自己的一份力量。

語音存儲與回放系統(tǒng)

六、參考文獻

[1] 郭天祥。新概念51單片機C語言教程——入門、提高、開發(fā)、拓展。北京：電子工業(yè)出版社，2009-1-1。

附錄

程序設(shè)計代碼: #include #include #include #define ramaddress XBYTE[0x0000] //外部存儲器地址 #define uchar unsigned char

#define mdata XBYTE[0x0000] #define adnum 32768 sbit we=P3^6;sbit cs=P3^2;sbit flag1=P3^1;//錄音控制鍵 sbit flag2=P3^0;//放音控制鍵 sbit eoc=P3^3;sbit start=P3^4;sbit oe=P3^5;int temp=0;int luyinstop = 0;int fangyinstop = 0;

語音存儲與回放系統(tǒng)

uchar buffer=0;uchar xdata *pt,*pt1;unsigned char sum;sbit ck = P2^7;void Timer0_Init();void main(){ unsigned char addr[8]={0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01};pt=&ramaddress;//首地址

pt1 = pt;//定義存放首地址

P1=0xff;//打開P1口

ck = 0;//打來62256片選

Timer0_Init();//定時器初始化

while(1){

if(luyinstop>adnum)

{

pt=&ramaddress;

luyinstop = 0;

}

if(fangyinstop>adnum)

{

pt1=&ramaddress;

fangyinstop = 0;}

} cs=1;

語音存儲與回放系統(tǒng)

}

void Timer0_Init()//定時器初始化 { TMOD|=0x01;TH0=(65536-3)/256;TL0=(65536-3)%256;EA=1;;ET0=1;TR0=1;}

void timer_0()interrupt 1 {

TH0=(65536-3)/256;TL0=(65536-3)%256;if(flag2==1 && flag1==0)//錄音

{

if(luyinstop

{

start=0;//ad初始化

start=1;

start=0;

while(!eoc);//等待空閑 cs=0;//打開da片選

語音存儲與回放系統(tǒng)

we=0;//打開62256位選

buffer=P1;

*pt=buffer;//數(shù)據(jù)放入軟件寄存器

pt++;

luyinstop++;

}

} if(flag2==0 && flag1==1)//放音

{

if(fangyinstop

{ start=0;//停止ad buffer=*pt1;//數(shù)據(jù)放入軟件寄存器

P1=buffer;

pt1++;

fangyinstop++;

}

}

}

第三篇：FPGA數(shù)據(jù)采集與回放系統(tǒng)設(shè)計論文

FPGA數(shù)據(jù)采集與回放系統(tǒng)設(shè)計論文

在個人成長的多個環(huán)節(jié)中，大家或多或少都會接觸過論文吧，論文是我們對某個問題進行深入研究的文章。怎么寫論文才能避免踩雷呢？下面是小編為大家整理的FPGA數(shù)據(jù)采集與回放系統(tǒng)設(shè)計論文，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。

1系統(tǒng)及其原理

基于通用信號處理開發(fā)板，利用FPGA技術(shù)控制AD9233芯片對目標(biāo)模擬信號采樣，再將采樣量化后的數(shù)據(jù)寫入USB接口芯片CY7C68013的FIFO中，F(xiàn)IFO寫滿后采用自動觸發(fā)工作方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機。利用VC＋＋6．0軟件編寫上位機實現(xiàn)友好的人機交互界面，將傳輸?shù)絇C機上的數(shù)據(jù)進行儲存和實時回放。本系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下兩大功能：1）ADC模塊對目標(biāo)模擬信號進行采樣，利用FPGA技術(shù)將采樣后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)経SB接口芯片CY7C68013的FIFO中存儲。2）運用USB2．0總線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，將雷達回波信號數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機實時回放。分為應(yīng)用層、內(nèi)核層和物理層3部分。應(yīng)用層和內(nèi)核層主要由軟件實現(xiàn)。應(yīng)用層采用VC＋＋6．0開發(fā)用戶界面程序，為用戶提供可視化操作界面。內(nèi)核層基于DriverWorks和DDK開發(fā)系統(tǒng)驅(qū)動程序，主要起應(yīng)用軟件與硬件之間的橋梁作用，把客戶端的控制命令或數(shù)據(jù)流傳到硬件中，同時把硬件傳輸過來的數(shù)據(jù)進行緩存。物理層主要以FPGA為核心，對USB接口芯片CY7C68013進行控制，通過USB2．0總線實現(xiàn)對中頻信號采集。系統(tǒng)設(shè)計采用自底向上的方法，從硬件設(shè)計開始逐步到最終的應(yīng)用軟件的設(shè)計。

2硬件設(shè)計

FPGA在觸發(fā)信號下，控制ADC采樣輸入信號，并存入FIFO中。當(dāng)存滿時，將數(shù)據(jù)寫入USB接口芯片CY7C68013，同時切換另一塊FIFO接收ADC轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)乒乓存儲，以提高效率。FPGA模塊的一個重要作用是控制USB接口芯片CY7C68013。當(dāng)ADC采樣后，數(shù)據(jù)進入FPGA模塊，F(xiàn)PGA控制數(shù)據(jù)流將其寫入CY7C68013的FIFO中，以便于USB向PC機傳輸。CY7C68013的數(shù)據(jù)傳輸模式采用異步slaveFIFO和同步slaveFIFO切換模式。通過實測，前者傳輸速度約為5～10Mbit／s，后者傳輸速度最高可達20Mbit／s，傳輸速度的提高可通過更改驅(qū)動程序的讀取方式實現(xiàn)。

3軟件設(shè)計

3．1USB驅(qū)動程序設(shè)計

USB2．0總線傳輸技術(shù)最高速率可達480Mbit／s。本系統(tǒng)采用批量傳輸?shù)膕laveFIFO模式。CY7C68013芯片內(nèi)部提供了多個FIFO緩沖區(qū)，外部邏輯可對這些端點FIFO緩沖區(qū)直接進行讀寫操作。在該種傳輸模式下，USB數(shù)據(jù)在USB主機與外部邏輯通信時無需CPU的干預(yù)，可大大提高數(shù)據(jù)傳輸速度。Cypress公司為CY7C68013芯片提供了通用的驅(qū)動程序，用戶可根據(jù)需求開發(fā)相應(yīng)的固件程序。

3．2FPGA模塊程序設(shè)計

系統(tǒng)中FPGA模塊的'核心作用是控制AD9233芯片進行采樣。AD9233作為高速采樣芯片，其最高采樣速率達125Mbit／s，最大模擬帶寬為650MHz。通過改變采樣速率可使該系統(tǒng)采集不同速率需求的信號，擴展了該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。描述FPGA控制USB數(shù)據(jù)寫入接口芯片F(xiàn)IFO的狀態(tài)機如圖6所示。狀態(tài)1表示指向INFIFO，觸發(fā)FIFOADR［1：0］，轉(zhuǎn)向狀態(tài)2；狀態(tài)2表示若FIFO未滿則轉(zhuǎn)向狀態(tài)3，否則停留在狀態(tài)2；狀態(tài)3表示驅(qū)動數(shù)據(jù)到總線上，通過觸發(fā)SLWR寫數(shù)據(jù)到FIFO并增加FIFO的指針，然后轉(zhuǎn)向狀態(tài)4；狀態(tài)4表示若還有數(shù)據(jù)寫則轉(zhuǎn)向狀態(tài)2，否則轉(zhuǎn)向完成。

3．3上位機設(shè)計

為實現(xiàn)人機交互，利用VC＋＋MFC在PC機上編寫了可視化操作界面，即上位機。上位機既用于數(shù)據(jù)采集的控制，同時也用于采集數(shù)據(jù)的實時回放。上位機界面如圖7所示。上位機主要功能：

1）按下“檢測USB”按鈕，可檢測USB是否連接正常，并顯示USB基本信息。

2）按下“開始采集”按鈕，可將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機并實時回放數(shù)據(jù)波形；再次按下“開始采集”按鈕，可暫停數(shù)據(jù)波形回放。

3）按下“保存數(shù)據(jù)”按鈕，可將采集的數(shù)據(jù)以＊．dat文件的形式存儲到PC機硬盤。

4）按下“結(jié)束采集”按鈕，可關(guān)閉采集系統(tǒng)并退出界面；或按下“確定”和“取消”按鈕，也可直接退出界面。

4系統(tǒng)實測

為了測試數(shù)據(jù)采集與回放系統(tǒng)，利用通用信號處理開發(fā)板設(shè)計了DDS模塊。該DDS模塊產(chǎn)生一個正弦波作為測試信號，通過AD9744芯片轉(zhuǎn)換后變?yōu)槟M信號輸出，并將此輸出信號接至示波器以便驗證系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集與回放系統(tǒng)的實物圖及系統(tǒng)實測波形與回放波形。

5結(jié)束語

通過實際測試，基于FPGA的數(shù)據(jù)采集與回放系統(tǒng)達到了預(yù)期設(shè)計的要求。此系統(tǒng)能夠?qū)δ繕?biāo)模擬數(shù)據(jù)進行采集，并能對采集的數(shù)據(jù)實時回放，且可將數(shù)據(jù)以＊．dat文件的形式存入PC機硬盤；系統(tǒng)具有高速的采集傳輸功能，上位機能夠?qū)崟r、動態(tài)地回放數(shù)據(jù)；信號采集板和處理板共用一套硬件，避免了重復(fù)制板，在實際調(diào)試時可方便地在信號采集與信號處理的工作模式間來回切換，提高了工作效率。原驅(qū)動程序官方版本為了滿足通用性和穩(wěn)定性的要求，限制了傳輸速率，本設(shè)計開發(fā)了相應(yīng)的USB驅(qū)動程序，提高了傳輸速率。

第四篇：單片機數(shù)據(jù)采集與雙機通信系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)書

智能儀器設(shè)計實習(xí)

設(shè) 計 任 務(wù) 書

題目單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計專業(yè)、班級學(xué)號姓名主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：

主要內(nèi)容：

功能要求：完成單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1）使用單片機采集數(shù)據(jù)。

2）將采集到的數(shù)據(jù)送上微機顯示、處理。

上述內(nèi)容為基本要求，可按照自己的理解增加功能使之更完善。

基本要求：

? 明確設(shè)計任務(wù)，復(fù)習(xí)與查閱有關(guān)資料。

? 設(shè)計所用硬件芯片按給定使用。

? 按要求對設(shè)計進行簡要說明，總體設(shè)計方案，各部分的詳細設(shè)計。

? 寫出體會和總結(jié)。

要求全部使用A4紙打印稿，不少于5000字。

主要參考資料：

? 李朝青編．《單片機原理及接口技術(shù)》(簡明修訂版)．北京航空航天大學(xué)出版社，1998 ? 馮克．《MCS-51單片機實用子程序及其應(yīng)用實例》．黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1990 ? 楊欣榮等．《智能儀器原理、設(shè)計與發(fā)展》．中南大學(xué)出版社，2003 ? 孫傳友等．《感測技術(shù)基礎(chǔ)》． 電子工業(yè)出版社，2001

? 王福瑞等．《單片微機測控系統(tǒng)設(shè)計大全》．北京航空航天大學(xué)出版社，1999 ? 科技期刊：《單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》、《實用測試技術(shù)》、《自動化儀表》、《傳感器世界》、《測控技術(shù)》、《電子技術(shù)應(yīng)用》等2001年以后各期。

完成期限： 2013年12月16日

指導(dǎo)教師簽名：

2013年 12月16日

第五篇：《單片機系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用(公選)》教學(xué)大綱

《單片機系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用（校公選）》教學(xué)大綱

一、課程基本信息

1．課程英文名稱：Microcontroller system design and application

2．課程類別：技術(shù)基礎(chǔ)課程

3．課程學(xué)時：總學(xué)時32，實驗學(xué)時32

4．學(xué)分：2

5．先修課程：C語言

6．適用專業(yè)：所有理工類本?？粕?/p>

7．大綱執(zhí)筆：電氣信息實驗教學(xué)中心高鳳水

8．大綱審批：電氣信息學(xué)院學(xué)術(shù)委員會

9．制定時間：2011年12月

二、課程的目的與任務(wù)

本課程是獨立開設(shè)的實驗課，一切從實踐應(yīng)用出發(fā)，使學(xué)生初步掌握單片機電路設(shè)計和單片機程序開發(fā)的方法；掌握常用的單片機開發(fā)調(diào)試工具的使用方法；掌握單片機集成開發(fā)環(huán)境使用；熟悉常見單片機的性能指標(biāo)和選型方法；基本掌握單片機系統(tǒng)的設(shè)計、組裝和調(diào)試方法，為以后從事工程技術(shù)和科學(xué)研究等方面的工作，在實踐能力方面打下基礎(chǔ)。

三、課程的基本要求

本課程在不影響學(xué)生理解的前提下，盡量淡化繁復(fù)的單片機工作原理理論，從實際應(yīng)用出發(fā)，著重介紹單片機程序開發(fā)方法和硬件設(shè)計技巧。包括：常用的單片機設(shè)計開發(fā)平臺、單片機小系統(tǒng)設(shè)計方法、單片機程序調(diào)試方法和技巧、單片機設(shè)計原則和注意事項、常見單片機片上外設(shè)的使用、單片機外部器件擴展方法，等。

四、教學(xué)內(nèi)容、要求及學(xué)時分配

（一）理論教學(xué)

無

（二）實驗教學(xué)

1．單片機系統(tǒng)概述驗證性教學(xué)時數(shù)：2 實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)和認識什么是單片機；

（2）初步掌握單片機的基本工作原理；

（3）了解和認識單片機系統(tǒng)的硬件組成。

實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。

2．單片機開發(fā)平臺和調(diào)試工具使用驗證性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)常用的單片機集成開發(fā)環(huán)境和下載工具的使用；

（2）學(xué)習(xí)和認識單片機最小系統(tǒng)板的機構(gòu)和使用；

（3）學(xué)習(xí)單片機的IO訪問方法。

實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。

3．單片機片內(nèi)資源使用綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)和掌握單片機內(nèi)數(shù)據(jù)傳遞及運算的基本方法；

（2）學(xué)習(xí)和掌握利用SPI總線驅(qū)動七段數(shù)碼管的方法；

（3）學(xué)習(xí)和掌握單片機內(nèi)timer以及中斷系統(tǒng)的使用方法。

實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。

4．單片機片上外設(shè)使用綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

（1）認識和了解什么是單片機片上外設(shè)；

（2）學(xué)習(xí)利用單片機片載EEPROM存取數(shù)據(jù)。

實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。

5．單片機UART總線使用綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

（1）認識和學(xué)習(xí)什么是UART總線；

（2）學(xué)習(xí)利用RS232接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。

6．單片機I2C總線使用綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

(1)認識和學(xué)習(xí)什么是I2C總線；

（2）利用I2C總線實現(xiàn)外部存儲器的數(shù)據(jù)存儲。

實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。

7．用單片機做個數(shù)字溫度計綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)和掌握溫度的數(shù)字化測量方法；

（2）了解基于one-wire總線的數(shù)字溫度傳感器DS18B20的使用方法；

（3）初步掌握綜合性程序的設(shè)計調(diào)試方法。

實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。

8．單片機紅外接收實驗綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)和掌握什么是紅外遙控；

（2）初步掌握低速紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ?/p>

（3）初步掌握利用單片機接收、解碼紅外遙控信號的方法。

實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。

9.字符液晶使用綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)和掌握字符液晶的工作原理；

（2）初步掌握字符型液晶的單片機驅(qū)動方法和程序編寫。

實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。

10.單片機PWM波的產(chǎn)生綜合性

實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)什么是PWM波以及PWM波的簡單應(yīng)用；

（2）學(xué)習(xí)和掌握PWM的單片機產(chǎn)生方法。

實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。

11.單片機A/D轉(zhuǎn)換器使用綜合性

實驗?zāi)康模?/p>

（1）初步掌握單片機A/D轉(zhuǎn)換器的使用方法；

（2）利用單片機的片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器測量電壓。

實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。

12.單片機最小系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計性

實驗?zāi)康模?/p>

（1）學(xué)習(xí)基本的單片機的硬件設(shè)計方法；

（2）初步掌握單片機電路設(shè)計的基本原則；

（3）能夠設(shè)計基于單片機最小系統(tǒng)的硬件電路。

實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。

在所有設(shè)定的實驗項目中任選32學(xué)時實驗。

五、考試考核辦法

課程成績＝平時（作業(yè)、實驗、考勤）50%＋考試50%

六、教材及參考書

（一）教材

《單片機系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實驗指導(dǎo)書》自編

（二）參考書

教學(xué)時數(shù)：3 教學(xué)時數(shù)：3 教學(xué)時數(shù)：3 3

《單片機系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實例》，韓志軍，機械工業(yè)出版社