單片機課程設(shè)計任務(wù)書（第一階段）設(shè)計題目：單片機系統(tǒng)的硬件設(shè)計、制作和軟件編程設(shè)計任務(wù)：本次課程設(shè)計分為兩個階段的設(shè)計任務(wù)：第一階段:設(shè)計并制作基于單片機的數(shù)字電子鐘（第一周完成）具體要求如下：要求設(shè)計具有“時”、“分"顯示的電子鐘（23小時59分),通過小時個位的小數(shù)點閃爍進行秒計數(shù)顯示，要求具有分鐘和小時的校時功能。可進行功能擴展(比如增加整點報時功能:59分鐘開始LED燈閃爍1分鐘或蜂鳴器響10秒鐘）。要求利用protel99se軟件畫該單片機電子鐘的硬件電路原理圖，反映到課程設(shè)計報告中。要求制作該硬件電路的實物（2人一組，萬能板焊接），并進行硬件調(diào)試、軟件編程以及系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試.要求編寫程序時畫出程序的流程圖，體現(xiàn)到設(shè)計報告。主要器件：STC89C58RD+單片機（DIP40）4位共陰數(shù)碼顯示管,1個470歐9針排阻，1個晶振:11。0592MHz，1個瓷片電容:30PF,2個10K電阻，1個按鍵開關(guān)：5個電阻、單排插針、0.1uF電容、10uF電解電容：若干第二階段：利用Proteus軟件和Keil軟件，根據(jù)下述設(shè)計題目（任選其一完成即可,學(xué)有余力者可多選）及具體設(shè)計要求，完成Proteus仿真運行,根據(jù)實驗室現(xiàn)有元器件庫存情況進行實物驗證。設(shè)計題目：一、基于單片機的數(shù)字電壓表具體要求:(1)要求Proteus仿真采用ADC0804或ADC0808和AT89S51單片機。（2）AD轉(zhuǎn)換器采集0—5V的模擬電壓,在4位數(shù)碼顯示管上顯示，精確到小數(shù)點后3位。(3）要求誤差不要超過+/—20mV。二、基于單片機的數(shù)字密碼鎖具體要求:（1）要求Proteus仿真主要器件采用AT24C08和AT89S51單片機。（2）通過3—6個按鍵輸入數(shù)字密碼（3位到6位密碼均可），通過“ENTER”鍵確認，輸入正確綠色指示燈長亮，輸入錯誤紅色指示燈閃爍。（3)根據(jù)自身編程的實際能力,對輸入密碼進行數(shù)碼顯示管或液晶顯示器的指示。三、基于單片機的信號發(fā)生器具體要求：(1)要求Proteus仿真主要器件采用DAC0832、TL082和AT89S51單片機。（2）通過按鍵輸入選擇輸出正弦波、方波、三角波的類型,可對輸出信號的頻率進行粗調(diào).(3）根據(jù)自身編程的實際能力，對輸出波形的類型、頻率等參數(shù)通過數(shù)碼顯示管或液晶顯示器進行指示。四、基于單片機的智能溫度計具體要求：(1）要求Proteus仿真主要器件采用DS18B20和AT89S51單片機。(2）要求測溫范圍在-30攝氏度到110攝氏度，誤差在+/—0。5攝氏度以內(nèi),用LED數(shù)碼管直讀顯示。（3）根據(jù)自身編程的實際能力，對溫度數(shù)值利用液晶顯示器進行指示.備注：上述可選題目要求撰寫設(shè)計報告時，請畫出主程序、子程序、中斷服務(wù)程序的流程圖。課程設(shè)計報告要求課題名稱內(nèi)容摘要設(shè)計內(nèi)容及摘要（分階段寫）比較和選定設(shè)計的系統(tǒng)方案，畫出系統(tǒng)框圖（分階段寫）單元電路設(shè)計、參數(shù)計算和器件選擇(分階段寫）畫出完整的電路圖，并說明電路的工作原理（分階段寫）利用Proteus軟件對電路進行仿真調(diào)試（分階段寫）組裝調(diào)試的內(nèi)容.包括：（實際調(diào)試僅寫第一階段）(1）使用的主要儀器和儀表（2）調(diào)試電路的方法和技巧（3）測試的數(shù)據(jù)和波形并與計算結(jié)果比較分析（4）調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法(5)總結(jié)設(shè)計電路的特點和方案的優(yōu)缺點，指出課題的核心及實用價值,提出改進意見和展望。(6)列出系統(tǒng)需要的元器件（7）列出參考文獻（8）收獲、體會附件1：簡易心電圖儀黃小娜劉全才孫紅梅指導(dǎo)老師：陳錕摘要：本設(shè)計是由以下幾個功能模塊組成:直流穩(wěn)壓電源、前置放大電路、雙T陷波電路、主放大電路、單片機最小系統(tǒng)等組成，實現(xiàn)了對心電弱信號的提取和放大，在示波器上能比較清晰的顯示其波形。通過單片機最小系統(tǒng)對波形進行存儲和回放，并提供簡單的人機交互界面，方便用戶操作.關(guān)鍵詞：心電圖儀雙T陷波一.方案比較與論證1.微小信號放大方案一采用低噪聲，高精度的運算放大器來構(gòu)建放大電路。但是從人體表提取的信號除了人體心臟的電信號外，還包括人體自身通過各種渠道從環(huán)境中拾取工頻50Hz交流電壓，還包含肌電、呼吸等信號帶來的干擾.其中共模干擾引起的共模信號是主要的,從而影響系統(tǒng)對心電信號的分析.因此,CMR(共模抑制比）是衡量心電圖儀性能的主要指標之一。心電圖儀要求運算放大器的CMR≥80dB。使用基本的差分放大電路可以抑制共模干擾，但是難以達到比較高的共模抑制比。電路原理圖如圖1所示.圖1三運放組成的差動電路方案二采用常見的同相放大電路，對信號進行放大。電路原理圖如圖2所示。根據(jù)理論公式進行計算可得電路的放倍數(shù)為Av=Vo/Vi=1+R1/R2。選擇不同的阻值可以得到不同的放大倍數(shù),但是此電路不適合小信號放大,也不能達到使電壓放大倍數(shù)為1000倍的要求.圖2同相放大電路原理圖方案三采用低功耗，高精度的儀表放大器—-INA128。其具有良好共模輸入抑制能力，CMR大于120dB，可以滿足心電圖儀對運算放大器的CMR≥80dB的要求。而且INA128電路連接簡單，只需一個外接電阻就可以調(diào)節(jié)增益，可以完成1～10000放大倍率的設(shè)定，滿足使電壓放大倍數(shù)為1000倍的要求。同時，INA128對直流電源的要求非常低，甚至只需2。25V的直流電源就可以正常工作,靜態(tài)電流只有700uA,功耗非常低。綜合上述分析與比較，在微小信號放大部分選擇儀表放大器INA128。2.心電信號處理部分由于心電信號屬于低頻小信號，易受干擾，而且?guī)挿秶^小,為0。05Hz~100Hz，所以必須對所采集的信號進行高通，低通,陷波處理。（1)濾波器的設(shè)計方案一采用二階無限增益多路反饋濾波器無限增益多路反饋電路中的集成運放為反相輸入接法，由于放大器的開環(huán)增益為無限大，故稱這種網(wǎng)絡(luò)為無限增益多路反饋。其優(yōu)點是使用元件較少，，但電路對元件的變化比較敏感，而且增益調(diào)節(jié)不太方便，對其他性能參數(shù)會有影響。方案二采用壓控電壓源濾波器，集成運放為同相輸入接法，因此濾波器的輸入阻抗很高，輸出阻抗很低，濾波器相當(dāng)于一個電壓源，其優(yōu)點是電路性能穩(wěn)定，對元件變化的敏感度較小，增益容易調(diào)節(jié).綜合上述分析與討論，考慮到本設(shè)計的功能和性能要求，在濾波器的設(shè)計上，選擇壓控電壓源濾波器.(2）陷波處理本系統(tǒng)要除去工頻50Hz的干擾，需要對混雜在心電信號里的50Hz作盡可能大的衰減處理。因此采用雙T網(wǎng)絡(luò)陷波電路。二。系統(tǒng)設(shè)計1．總體框圖圖3總體框圖2．總體電路圖圖4右腿屏蔽驅(qū)動電路圖5儀表放大電路圖6高通濾波器圖7100Hz低通濾波器圖8500Hz低通濾波器圖950Hz陷波電路圖10末級放大電路圖11電源電路3．單元電路設(shè)計及參數(shù)計算(1)穩(wěn)壓電源對本設(shè)計而言,電源需要極小的紋波。題目要求直流穩(wěn)壓電源輸出交流噪聲<3mv。因此,在電源輸入端接入電容，在電源的輸出端接入兩級LC濾波電路，可以減少紋波電壓,使電源穩(wěn)定工作。（2）前置放大電路前置放大電路如前所述，采用TI公司的INA128儀表放大器為核心，INA128的外部電阻設(shè)定腳上接入不同阻值的電阻,可以完成1~10000的放大倍率的設(shè)，其帶寬在增益Av=100時，達到200kHz，具有高增益帶寬積。INA128的放大倍數(shù)Av=1+50kΩ/Rｇ。由于皮膚表面與電極之間可能會形成原電池，使電極之間存在固定的電位差,因此第一級差分放大的增益不能太高，否則容易飽和，而且如果在前置放大環(huán)節(jié)中增益取得過高，引入的噪聲干擾也會很大.所以在前置放大中取Av＝50，則Rｇ＝1。02kΩ。此外本系統(tǒng)還采用兩個低噪聲運放OP07組成右腿驅(qū)動電路來提高前置放大電路的共模抑制比，如圖4所示.（3）濾波電路因為題目基本要求的帶寬范圍是0。05Hz～100Hz,而發(fā)揮部分的要求是心電信號放大器－3dB高頻截止頻率為500Hz，為了達到題目的要求,本系統(tǒng)設(shè)計了截止頻率為0.03Hz的高通濾波器和截止頻率分別為100Hz和500Hz的低通濾波器，在100Hz和500Hz的高通濾波器之間通過開關(guān)切換.電路原理圖如圖所示。（4)陷波電路本系統(tǒng)要除去工頻50Hz的干擾，因此要采用雙T網(wǎng)絡(luò)對混雜在心電信號里的50Hz信號作衰減處理.電路原理圖如圖所示。(5）波形的存儲與回放題目的發(fā)揮部分要求心電圖儀具有存儲、回放已測心電圖的功能。本系統(tǒng)通過單片機小系統(tǒng)完成，通過按鍵控制存儲和回放。在波形的輸出端通過A/D采樣，送到單片機，單片機把數(shù)據(jù)送到RAM62