题目1 智能电子钟（LCD显示）
题目2 电子时钟（LCD显示）
题目3 秒表
题目2 电子时钟（LCD显示） 题目4 定时闹钟
1. 设计要求 题目5 音乐倒数计数器
以AT89C51单片机为核心的时钟，在LCD显示器题目6 基于数字温度传感器的数字温度计
上显示当前的时间： 题目7 基于热敏电阻的数字温度计
使用字符型LCD显示器显示当前时间。显示格式为题目8 十字路口交通灯控制
“时时：分分：秒秒”。 题目9 波形发生器设计
用4个功能键操作来设置当前时间。功能键K1～K4题目10 电容、电阻参数单片机测试系统的设计
功能如下。 题目11 数字频率计
? K1—进入设置现在的时间。 题目12 8位竞赛抢答器的设计
? K2—设置小时。 题目13 单词记忆测试器程序设计
? K3—设置分钟。 题目14 数字电压表设计
? K4—确认完成设置。 题目15 可编程作息时间控制器设计
程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执题目16 节日彩灯控制器的设计
行，LCD显示“00：00：00”，然后开始计时。 题目17 双机之间的串行通信设计
2. 实验原理 题目18 电子琴设计
题目难点在于键盘的指令输入，由于每个按键都具有相题目19 数字音乐盒的设计
应的一种或多种功能，程序中需要大量使用do{}while题目20 单片机控制步进电机
或while{}循环结构，以检测是否有按键按下。 题目21 单片机控制直流电动机
题目3 秒表
1. 设计要求
用AT89C51设计一个2位的LED数码显示作为“秒
题目1 智能电子钟（LCD显示） 表”：显示时间为00—99秒，每秒自动加1，另设计一1. 设计要求 个“开始”键和一个“复位”键。 以AT89C51单片机为核心，制作一个LCD显示的智能电子钟：2. 实验原理 (1) 计时：秒、分、时、天、周、月、年。 题目难点在于通过对键盘的扫描对时钟的走时/停 (2) 闰年自动判别。 止进行控制，项目采用定时器T0作为计时器，每10ms (3) 五路定时输出，可任意关断（最大可到16路）。 发生一次中断，每100次中断加1s。在此期间，如“开 (4) 时间、月、日交替显示。 始”按键按下，程序方将TR0置为1，从而开启中断， (5) 自定任意时刻自动开/关屏。 时钟开始走时；如复位”按键按下，程序将TR0置为0， (6) 计时精度：误差≤1秒/月（具有微调设置） 同时将存储时间的变量清零，从而中断停止，并实现复(7) 键盘采用动态扫描方式查询。所有的查询、设置功能均由功位。 能键K1、K2完成。 本题目采用专用数码管显示控制芯片MAX7219。2. 工作原理 MAX7219是美国MAXIM公司生产的串行输入/输出本设计采用市场上流行的时钟芯片DS1302进行制作。DS1302是共阴极显示驱动器，该芯片最多可驱动8位7段数字DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含一个实时时钟/日历和LED显示器或个LED和条形图显示器。其引脚图及引31字节静态RAM，可以通过串行接口与计算机进行通信，使得管脚功能参见有关参考资料。 脚数量减少。实时时钟/日历电路能够计算2100年之前的秒、分、
时、日、星期、月、年的，具有闰年调整的能力。
题目4 定时闹钟 DS1302时钟芯片的主要功能特性：
1. 设计要求 (1) 能计算2100年之前的年、月、日、星期、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小时使用AT89C51单片机结合字符型LCD显示器设计一
个简易的定时闹钟LCD时钟，若LCD选择有背光显格式。
示的模块，在夜晚或黑暗的场合中也可使用。 (2) 31B的8位暂存数据存储RAM。
定时闹钟的基本功能如下： (3) 串行I/O口方式使得引脚数量最少。
? 显示格式为“时时：分分”。 (4) DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通
? 由LED闪动来做秒计数表示。 信，仅需3根线。
? 一旦时间到则发出声响，同时继电器启动，可(5) 宽范围工作电压2.0-5.5V。
以扩充控制家电开启和关闭。 (6) 工作电流为2.0A时，小于300nA。
? 程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开(7) 功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW
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。 本题目最大难点是实现音乐的播放。作者利用定时计数 (2) K2—显示闹钟设置的时间。 器，通过载入不同的计数初值，产生频率不同的方波， (3) K3—设置闹铃的时间。 输入到蜂鸣器（SOUNER）中，使其发出频率不同的 (4) K4—闹铃ON/OFF的状态设置，设置为ON时连续三次发出声音。本设计中单片机晶振为1.0592MHz，通过计算“哗”的一声，设置为OFF发出“哗”的一声。 各音阶频率，可得1、2、3、4、5、6、7共7个音应赋设置当前时间或闹铃时间如下。 给定时器的初值为64580、64684、64777、64820、64898、 (1) K1—时调整。 64968、65030。 (2) K2—分调整。 在此基础上，可将乐曲的简谱转化为单片机可以(3)K3—设置完成。 “识别”的“数组谱”，进一步加入对音长、休止符等的控(4) K4—闹铃时间到时，发出一阵声响，按下本键可以停止声响。 制量后，可以实现音乐的播放。 本项目的难点在于4个按键每个都具有两个功能，以最终实现菜题目6 基于数字温度传感器的数字温度计 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1. 设计要求 盘输入。以对小时的设置的流程为例，其流程如下页图。 利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测
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，控制器使用单片机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，实现温度显示。 2. 实验原理
从温度传感器DS18B20可以很容易直接读取被测温度值，进行转换即满足设计要求。
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度，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可以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。 题目5 音乐倒数计数器 零待机功耗。 1. 设计要求 温度以9或12位的数字读数方式。 利用AT89C51单片机结合字符型LCD显示器设计一个简易的倒数用户可定义报警设置。 计数器，可用来煮方便面、煮开水或小睡片刻等。做一小段时间倒报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度计数，当倒计数为0时，则发出一段音乐声响，通知倒计数终了，报警条件）的器件。 该做应当做的事。 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热定时闹钟的基本功能如下。 而烧毁，但不能正常工作。
? 字符型LCD（16 ? 2）显示器。 采用3引脚PR-35封装或8引脚SOIC封装 ? 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，发出一阵音乐声。 题目7 基于热敏电阻的数字温度计 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1. 设计要求 K1～K4动作如下。 使用热敏电阻类的温度传感器件利用其感温效应，将随 K1—可调整倒计数的时间1～60分钟。 被测温度变化的电压或电流用单片机采集下来，将被测 K2—设置倒计数的时间为5分钟，显示“0500”。 温度在显示器上显示出来： K3—设置倒计数的时间为10分钟，显示“1000”。 ? 测量温度范围?50℃～110℃。 K4—设置倒计数的时间为20分钟，显示“2000”。 ? 精度误差小于0.5℃。 复位后LCD的画面应能显示倒计时的分钟和秒数，此时按K1键，? LED数码直读显示。 则在LCD上显示出设置画面。此时，若： 2 . 实验原理 a. 按操作键K2—增加倒计数的时间1分钟。 本题目使用铂热电阻PT100，其阻值会随着温度的变化 b. 按操作键K3—减少倒计数的时间1分钟。 而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧 c. 按操作键K4—设置完成。 姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。厂家提供有
键盘实现菜单功能的方法，已在题目4详细说明，不再赘述。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输入稳恒电流，再通过A/D转 换后测PT100两端电压，即得到PT100的电阻值，进而算出当前的故通过测定方波信号的频率可以比较精确的测定C的
值。测定方波信号频率的方法，请见题目11 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搭建的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，计算出当前温度值。
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；运放电题目11 数字频率计 路并非绝对线性。如使用12位ADC芯片，采用“四线制”的PT1001. 设计要求
接法，采用查表法测定温度值，将极大提高温度的测量精度。 设计一个以单片机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，题目8 十字路口交通灯控制 外部扩展6位LED数码管，要求累计每秒进入单片机1. 设计要求 的外部脉冲个数，用LED数码管显示出来。
设计一个十字路口交通灯控制器。用单片机控制LED灯模拟指示。(1)被测频率fx＜110Hz，采用测周法，显示频率××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×. ×××；fx＞110Hz，采用测频法，显示频率××80s，南北向通行时间为60s，缓冲时间为3s。 ××××。 2. 实验原理 (2)利用键盘分段测量和自动分段测量。
本项目为典型的LED显示和中断定时电路。利用定时器T0产生每(3)完成单脉冲测量，输入脉冲宽度范围是100?s～10ms一次的中断，每100次中断为1s。对两个方向分别显示红、0.1s。 绿、黄灯，已经相应的剩余时间即可。值得注意的是，需要意识到， (4)显示脉冲宽度要求如下。 A方向红灯时间=B方向绿灯时间+黄灯缓冲时间这一常识。 Tx＜1000?s，显示脉冲宽度×××。 本项目使用的MAX7219芯片使用方法请参考题目3 Tx＞1000?s，显示脉冲宽度××××。
2. 实验原理
测量频率有测频法和测周法两种。
题目9 波形发生器设计
(1)测频法，利用外部电平变化引发的外部中断，测
1. 设计要求
算1s内的波数，从而实现对频率的测定；
设计一个能产生正弦波、方波、三角波、梯形波、锯齿波的波
(2)测周法，通过测算某两次电平变化引发的中断之
形发生器。
间的时间，实现对频率的测定。简而言之，测频法是直
2. 实验原理
接根据定义测定频率，测周法是通过测定周期间接测定
产生指定波形可以通过DAC来实现，不同波形产生实质上是
频率。
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
理论上，测频法适用于较高频率的测量，测周法适用于
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
较低频 率的测量。
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
经过调校，在测量低频信号时，本项目中测频法精
依次减1，并实时将数字信号经D/A转换得到；锯齿波信号是将输
度已高于测 周法，故舍弃测周法，全量程采用测频法。
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时保持一题目12 8位竞赛抢答器的设计 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1.设计要求 到的； 以单片机为核心，设计一个8位竞赛抢答器：同时 正弦波是利用MATLAB将正弦曲线均匀取样后，得到等间隔时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0～
1.44刻的y方向上的二进制数值，然后依次输出后经f?D/A转换得到。 S7表示。 C(RA?2RB)
设置一个系统清除和抢答控制开关S，开关由主持
人控制。
题目10 电容、电阻参数单片机测试系统的设计
抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮，锁存
1. 设计要求
相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持
设计一个能测量电容、电阻参数的测试系统。
人将系统清除为止。
2 实验原理
抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主
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
持人设定（如30秒）。
源上，根据串联分压原理，利用ADC测定电阻两端电压后，即可
当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同
得到其阻值。对电容的测量，可将其与已知阻值的电阻RA和RB
时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间为0.5s左
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
右。
为 ：
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，并保持到主持人将系统清除为止。