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1、CDIO 二级项目“小型数字系统设计（1） （2） ”实施方案（计算机 2011 级）计算机科学与技术系2013.11.21小型数字系统设计 实施方案一、设计目的与要求一、设计目的与要求小型数字系统设计（1）作为 CDIO 三级项目的实施是计算机科学与技术专业集中实践性环节之一，是学习完“数字逻辑” “单片机原理及应用” “汇编语言” “计算机组成原理”等课程后进行的一次全面的综合性实践课程。总的目标要求是：（1）完成一具体的嵌入式计算机应用系统（产品）设计（包括硬件设计和软件设计）并实现其基本功能要求；（2）提交完整的设计报告（含电子版）并答辩通过；（3）调试并完成硬件产品，实现功能。硬件课
2、程设计其目的在于进一步加深对基础理论和基本知识的理解，掌握相关软硬件应用系统设计开发的基本方法，提高解决实际问题和创新实践的能力。同时，进一步拓展学生在生产工艺及工程设计方面的实际知识。针对计算机科学与技术专业学生特点和本届学生实际情况，实施中具体要求学生关注意了解熟悉掌握以下几个方面的知识点：（1）根据需求确定整体软硬件实现方案的能力；（2）应用虚拟仿真工具（如 Proteus）进行硬件电路设计及数字系统仿真及元器件选型、采购等方面的知识；（3）熟练使用硬件电路调试常用仪器仪表及工具；（4）根据硬件原理进行软件驱动编程及软硬件联调方面的综合训练；（5）通过实际编程，加深对软件算法在系统中的核
3、心地位的认识，明确以后努力方向；（6）其它方面的工程训练，如温度传感器的类型、价格，几层板、工艺、工具等。二、设计选题要求二、设计选题要求课程设计选题分学生自选和指定题目两种：（1）自选题目：要求提前报名并提交简单的开题报告，经统一审核。按先后顺序，先报先批。原则上不允许出现相同题目。接近的题目，要求功能设计和硬件或软件设计上均应有所不同。（2）指定题目：由指导教师另行发布题目清单按要求进行分组选题 三、设计步骤三、设计步骤1 根据选题，分析系统功能需求，确定系统软硬件实现方案；2 查找资料准备阶段：可通过上网、图书馆、实验室查找各种图书、杂志、产品说明书等资料，裁剪、划分软硬件，设计出硬件原
4、理图；3 按小组制作、调试系统硬件（所需元器件材料先自己选择，最后由老师确定） ；4 根据硬件原理图和功能要求，进行软件系统设计，完成软件编程；5 进行软硬件联调，最终完成设计功能；6 完成课程设计说明书（编写工作从一开始就应积极准备材料） 。四、进度安排四、进度安排 此次课程设计时间为 1 周，分散在后面各周，有同学自行安排，主要分五个阶段完成： 1、分组选题并确定各分组学生名单，要求明确设计任务和选题项目功能要求（集中在 13 周完成） ；2、方案设计阶段主要是确定系统软硬件划分设计方案（要求在 14 周完成） ； 3、软硬件设计及仿真调试阶段（要求在 15-16 周完成） ；4、硬件制作
5、和软硬件联调阶段（要求在 17 周完成） ；5、答辩考核及成绩评定阶段 （在争取在 21 周周五结束） 。另外，课程设计报告利用业余时间撰写，分别随各阶段同时进行五、设计最后所交材料五、设计最后所交材料课程结束，应提交：1、课程设计报告（纸质+电子版） ，每人一份课程设计报告要求：总结报告包括功能要求、方案设计、硬件设计、软件设计、仿真及调试、总结及体会、参考资料等。2、软件文档（以文件夹形式提交，文件夹按“学号+姓名”命名）主要包括：仿真通过的原理图、调试通过的源代码文件、可执行文件及小组测试报告。3、硬件成品，对制作完成的有实际意义的设计成品，将予以保留存展六、考核办法六、考核办法考核以功
6、能要求、设计方案、电路图设计、硬件成品、软件编程等几方面综合给出成绩。课程设计报告不得出现抄袭、雷同现象，凡不符合以上要求者，则本次设计以不及格记。对特别优秀者，如果成品完成并经考核确属独立完成者，实行一票定优。七、参考资料七、参考资料1、任何单片机类相关教材、书籍、报刊、杂志，图书馆或网上资源；2、重点参考：课程教材、关键词“何立民” “凌阳单片机” “周力功” 3、采购制作方面只是参考：淘宝网“单片机”4、仿真设计百度“Proteus”等八、经费预算八、经费预算 学生需动手制作电路拟购买元器件材料，见附录清单。九、实施方案说明九、实施方案说明本次课程设计为计算机科学与技术专业 2011 级
7、（包括科信学院）共计 5 个班共 133 名学生（本部 80+科信 53） 。根据现有实验室条件拟按班一个班一个班进行。每 2 人一组，安排在 A03-407 嵌入式实验室进行软硬件仿真调试。其他班安排在 CDIO 空间进行。十、指导教师十、指导教师计 1101 班： 生龙计 1102 班： 崔继馨计 1103 班： 赵建明 周向宁计 1121 班： 赵建明 周向宁计 1122 班： 生龙硬件课程设计时间安排硬件课程设计时间安排 (14(14 周：任务布置周：任务布置) )星期一星期一星期二星期二星期三星期三星期四星期四星期五星期五上午上午 (8.00- 12.00)下午下午(14.00- 1
8、8.00)(21(21 周：结题验收周：结题验收) )星期一星期一星期二星期二星期三星期三星期四星期四星期五星期五上午上午 (8.00- 12.00)下午下午(14.00- 18.00)计计 0909 课程设计安排课程设计安排设计教室统一安排在计算机技术实验室进行，具体分配如下：设计教室统一安排在计算机技术实验室进行，具体分配如下：405405406406407407408408二、设计题目二、设计题目数字显示温度控制器数字显示温度控制器(学生：每组学生：每组 5 人）人） 1、拟实现系统描述 用 ARM 嵌入式系统设计制作一个环境温度检测显示装置。要求温度误差0.5 度，分辨率 0.1 度。
9、 2、功能描述（应具备以下基本功能） 1）能实时显示环境温度 2）具备上下限越限报警功能 3）能发出信号控制开关 3、实现关键技术提示1) 温度传感器的选择，可考虑用热电偶、热电阻或热敏电阻，利用 AD 采集实现；2）CPU 核心板，可选用实验设备自带的核心板；3）软件调试可以借助嵌入式系统实验设备完成。 4、其他说明可以参考一些图书馆和网上资料。在实现了上述的基本功能基础上，鼓励同学们进行创新 性的功能拓展。实习经费预算表实习经费预算表名称名称型号型号参考单价参考单价数量数量价格价格备注备注主板数显温控器主板（自制）78.00 1209360.00 详见附页清单液晶模块ZCM12232C35
10、.00 301050.00 温度传感 器DS18B2010.00 25250.00 温度传感 器红外测温模块70.00 5350.00 电源适配 器220VAC/5VDC，2.0A10.00 30300.00 电烙铁 5.00 30150.00 剥线钳 10.00 30300.00 镊子3.00 3090.00 保护垫 30cmX63cm20.00 30600.00 用于保护实验台合计：33012450.00 环境温度检测显示电路制作元器件清单环境温度检测显示电路制作元器件清单名称规格名称规格流水封装流水封装单价单价数量数量价格价格( (元）元） 备注备注CommentDescriptionD
11、esignatorFootprintUnit PriceQuantityPriceRemark100uFElectrolytic CapacitorC312RB.1/.20.10 10.10 104CapacitorC32008050.10 141.40 10K电位器R702POT3-35.00 15.00 10KResistorR_B206030.10 10.10 1KResistorR30208050.10 10.10 1KResistorR_B106030.10 10.10 1N4001DiodeD301D18120.10 40.40 3.0VBatteryBT101BATT13.00
12、13.00 47uFElectrolytic CapacitorC308RB.1/.20.10 80.80 74LS245SOICU245_1SOJ202.00 24.00 CONN144SO-DIMM-144-0.8-SOCKETJ107SO-DIMM-14415.00 115.00 FOXCONNAS1117-3.3SOICU302DSO-G32.00 12.00 BuzzerMagnetic Transducer BuzzerLSABSM-15743.00 13.00 Header 3Header, 3-PinJP3HDR1X30.50 10.50 IMP811TIMP811TU101S
13、OT1433.00 13.00 JTAGHeader 7X2J101FKV14SN3.00 13.00 LCDHeader, 8-Pin, Dual rowCN3HDR2X83.00 13.00 POWERLEDD302D-RB.1/.20.50 10.50 POWERJACKPOWERJACKJ301POWER-SW0.50 10.50 Q11PNP Bipolar TransistorPNPSO-G3/C2.50.50 10.50 RESETSW-PBS101BNL2.00 12.00 SW-DPDTSW-DPDTS301SWITCH6-22.00 12.00 SW-DPSTDouble-
14、Pole, Single-Throw SwitchKEY4DPST-42.00 48.00 PCB 板98.6mmX88.0mm 14.00 114.00 其它材料焊锡、排线、热塑管等 6.00 16.00 折算到每一 块 合 计：5278.00 （元）“小型数字系统设计（1） ”计划安排一、时间与形式一、时间与形式本次实施原计划 19 周，现提前至 13 周进行，设计时间为 1 周，原则上在规定的设计题目中选取，如需自由选题，需经过指导教师批准。每班分别按人数分组，最好 1-2 人一组。在设计周内每天安排实验 4 学时。 二、班级及指导教师二、班级及指导教师班级：计 09-13、科信计 01
15、-12。共计 5 班指导教师：本部 1 班 赵建明、2 班 王社国 3 班 楚荣珍科信 1 班 赵建明 高艳芬 2 班 王社国 及歆荣 三、实施方案、实施方案1、时间安排：将 13 周集中完成改为分散进行，最晚在 18 周答辩验收完毕。2、指导教师在设计期间负责所带班级学生的答疑和辅导，指导方式为面答或电信等。2、设计完成后每个学生均要单独进行演示和接受提问，即答辩。不合格者重新进行设计，直至合格。四、四、设计题目及要求设计题目及要求1、嵌入式系统数据采集通用模块设计内容：设计模数或数模转换接口模块设计要求：（1） 利用 ADC0809、DAC0832 芯片实现模拟量和数字量相互转换。（若有条
16、件可选用 MAX 系列芯片代替，比如：MAX197 等。 ）（2） 所设计模数模块具有多路电压模拟量输入实时转换功能，数模转换模块具有同步、异步实时转换功能。（3） 提示：模拟量经过 ADC0809 的 IN0-IN7 输入到 80C51 单片机中，经过单片机处理后，经过 P0 口输出，经过两片 DAC0832，输出到图形显示器。用到的芯片的有：80C51，74HC373，ADC0809，DAC0832，DQ 触发器及若干 门电路等。2、嵌入式系统数据通信模块设计内容：设计一个通用嵌入式计算机通信模块。设计要求：要求所设计的程序可完成以下功能：（1）能够实现单片机多机通信。（2）采用应答信号联络方式，支持 RS-232C、485。（4） 所编写程序应具有串口及并口自动转换
