第一篇：淺論單片機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計性實驗的開設(shè)論文

［論文關(guān)鍵詞］單片機原理與接口技術(shù) 設(shè)計性實驗 教學(xué)改革

［論文摘要］文章分析了電子信息工程專業(yè)單片機原理與接口技術(shù)課程教學(xué)的現(xiàn)狀，認(rèn)為提高設(shè)計性實驗開設(shè)的質(zhì)量是教學(xué)改革的重點，指出設(shè)計性實驗開設(shè)中要注意理論與實驗的銜接、驗證性實驗與設(shè)計性實驗的銜接、課堂與課外的銜接，并不斷完善適合設(shè)計性實驗的評價體系，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

電子信息工程專業(yè)作為實踐性、應(yīng)用性非常強的理工科專業(yè)，學(xué)生必須具備扎實的基礎(chǔ)理論知識，具有較強的實驗技能，今后才能順利地從事電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的維護(hù)和研發(fā)。要實現(xiàn)這個目標(biāo)，必須十分重視相關(guān)課程的建設(shè)，搞好實驗教學(xué)改革。而單片機原理與接口技術(shù)課程作為電子信息專業(yè)的一門專業(yè)主干課程，其應(yīng)用性非常強，設(shè)計性實驗開設(shè)質(zhì)量對于學(xué)生今后就業(yè)、工作至關(guān)重要。

一、教學(xué)現(xiàn)狀

單片機原理與接口技術(shù)課程是電子信息工程專業(yè)核心課程之一，理論的重要性不言而喻，但在實驗教學(xué)方面大都還是停留在傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ缴希x培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力和創(chuàng)新精神還有差距。很多學(xué)生反映，課程學(xué)習(xí)下來理論基本掌握了，驗證性實驗也能順利完成，但要真正完成一個實際項目時，卻無從入手。出現(xiàn)這種現(xiàn)象原因是多方面的，筆者認(rèn)為主要有：

1.教學(xué)模式方面的原因。傳統(tǒng)教學(xué)方式中，教師主要注重于理論的完整性和知識結(jié)構(gòu)的完備性。理論上從單片機的結(jié)構(gòu)講起，然后講匯編指令和C語言編程，再講硬件接口及相關(guān)的程序編寫，最后講一兩個實例，課時也就差不多用完了，再想講其他東西就沒有時間了。實驗也注重基本原理和基本方法的訓(xùn)練，為了讓學(xué)生認(rèn)識單片機的基本組成和基本指令，所開出的實驗就占了大部分實驗課時，最后只能做幾個綜合性實驗或做一個簡單的設(shè)計，這樣就結(jié)束了整個課程的學(xué)習(xí)。

2.教師方面的原因。自從高校擴招以后，學(xué)生的數(shù)量劇增，而教師并沒有同比例增長，教師承擔(dān)的課時量太大，教學(xué)壓力過重。具體到單片機原理與接口技術(shù)這類專業(yè)性和實驗性都非常強的課程，存在著精力投入不夠的問題。如果要改革實驗教學(xué)的模式，以設(shè)計性實驗為主的話，教師就要投入非常多的精力。

3.評價體系方面的原因。就評價體系而言，目前通行的仍然是以分?jǐn)?shù)的高低來評價學(xué)生學(xué)習(xí)成績的好壞。一般采用平時成績、實驗成績、考試成績各占總成績的一定比例來得到學(xué)生課程的最后得分。對有些課程來說這種方法是比較科學(xué)的，但對單片機原理與接口技術(shù)課程，就會存在這些問題：學(xué)生成績不低，但一旦面臨實際問題時，無從入手，沒有達(dá)到本課程的教學(xué)目標(biāo)。

二、解決對策

為提高單片機原理與接口技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，筆者認(rèn)為，提高設(shè)計性實驗開設(shè)的質(zhì)量是教學(xué)改革的重點，應(yīng)該從以下幾點來改革：

1.教學(xué)模式。提出和采用新的教學(xué)模式，實驗開設(shè)要特別注重開出的設(shè)計性實驗質(zhì)量。新的教學(xué)模式主要包含理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩個方面。在理論教學(xué)中，單片機的結(jié)構(gòu)和基本指令講解要精，應(yīng)通過實例來將相關(guān)的知識串起來，力求通過具體實例的講解達(dá)到以較少的理論課時就讓學(xué)生真正掌握單片機的結(jié)構(gòu)和指令的目的。在實驗方面，則采用以開設(shè)設(shè)計性實驗為主、驗證性實驗為輔的方法，并提高實驗課的課時數(shù)。適量開設(shè)驗證性實驗，在課堂內(nèi)只做1～2個，而將大部分實驗內(nèi)容放在課堂外，由學(xué)生通過開放實驗室單獨完成。增加較多的設(shè)計性實驗，供學(xué)生選做，在教師精心指導(dǎo)下，讓學(xué)生在課外準(zhǔn)備，課內(nèi)完成，切實提高學(xué)生的實戰(zhàn)技能。

2.教師自身的定位。教師應(yīng)自覺提高自身做項目的能力，并保證足夠的精力投入到教學(xué)中去。教師要注重平時積累，一方面，要自己動手，精心制作好幾個作品。另一方面，也可以通過提出選題，指導(dǎo)學(xué)生去做，將完成后的作品及文檔全部存檔。只要通過2～3年的積累，就可以形成難度、層次區(qū)分較為合理的項目選題庫和作品庫，既為后續(xù)班級的教學(xué)創(chuàng)建了良好的條件，對后續(xù)學(xué)生的實驗起到示范和引領(lǐng)作用，又為今后的教學(xué)工作減輕了負(fù)擔(dān)。要做好這些，就要求教師充分明確自身職責(zé)，牢固樹立以教學(xué)為中心的觀念，保證有足夠的精力投入教學(xué)中。

3.評價體系。作為評價體系，要改變傳統(tǒng)的基本是以分?jǐn)?shù)論英雄的模式。單片機原理與接口技術(shù)課程如果只是掌握了一些理論知識而沒有實戰(zhàn)能力，分?jǐn)?shù)再高都不能算是學(xué)好。作為對學(xué)生的評價，筆者認(rèn)為一定確立以實踐能力為主體的評價體系，通過對學(xué)生做的項目難易程度、項目完成的效果等驗收情況來給出合適的評價。

三、設(shè)計性實驗開設(shè)與評價體系建立中要注意的幾個問題

想搞好單片機原理與接口技術(shù)課程建設(shè)，提高學(xué)生的實戰(zhàn)能力，就要以設(shè)計性實驗的開設(shè)為重點來進(jìn)行整體設(shè)計。筆者認(rèn)為需要特別注意抓好以下四個銜接：

1.理論與實驗的銜接。理論教學(xué)是單片機原理與接口技術(shù)課程教學(xué)中必不可少的組成部分，但其開設(shè)方式不能采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，而應(yīng)設(shè)計出一種項目教學(xué)或稱為專題講授的形式來進(jìn)行。首先，要講透基礎(chǔ)部分，筆者認(rèn)為可以分成單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、單片機的指令系統(tǒng)、程序編寫的基本思想、硬件接口構(gòu)建等四個專題進(jìn)行。其次，要針對課程特點，做好五個簡單項目，如外部中斷的使用、定時器中斷的使用、并口的擴展、串口通信、AD和DA轉(zhuǎn)換。最后，要對相關(guān)知識點全面整合，綜合演練，實戰(zhàn)2～3個較為復(fù)雜的綜合性項目，進(jìn)行原理圖分析、算法設(shè)計和程序分析，并制作出作品進(jìn)行演示。按這種思路設(shè)計，理論教學(xué)大致課時數(shù)為36～48個課時，實驗課時數(shù)為24～36個課時。

據(jù)此分析，實驗教學(xué)則應(yīng)充分重視設(shè)計性實驗的開設(shè)。與理論教學(xué)相對應(yīng)，每講完一個項目，就要依托該項目開設(shè)一個設(shè)計性實驗，每個實驗3～5個課時。通過簡單的5個項目和較復(fù)雜的2～3個項目的訓(xùn)練后，學(xué)生能掌握單片機開發(fā)和設(shè)計與實物制作的基本方法和技能。當(dāng)積累了2～3年后，有了很多已成功的項目可參照時，不同的學(xué)生就可以選做不同的設(shè)計性項目。在進(jìn)行單片機原理與接口技術(shù)的課程設(shè)計時，則應(yīng)要求學(xué)生在設(shè)計性實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化，將多個部分綜合在一起設(shè)計制作一個更復(fù)雜、具有較完備功能的實際系統(tǒng)。這是一個由理論出發(fā)，通過基礎(chǔ)實驗、簡單的設(shè)計性實驗、復(fù)雜的設(shè)計性實驗，最后完成復(fù)雜的課程設(shè)計過程，符合循序漸進(jìn)的教學(xué)規(guī)律，實現(xiàn)了該課程理論與實踐的完美結(jié)合。在此過程中，設(shè)計性實驗的開設(shè)基本覆蓋了單片機原理與接口技術(shù)課程的所有知識點，使學(xué)生牢固掌握基本理論，熟練掌握基本設(shè)計思路，綜合應(yīng)用基本設(shè)計方法，從而達(dá)到學(xué)以致用的根本目的。

2.驗證性實驗與設(shè)計性實驗的銜接。驗證性實驗是指為驗證已經(jīng)學(xué)習(xí)過的理論知識所設(shè)置的實驗；設(shè)計性實驗是指給定實驗?zāi)康囊蠛蛯嶒灄l件，由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗。驗證性實驗作為一種傳統(tǒng)的教學(xué)方法，在現(xiàn)在的實驗教學(xué)中也還有一定的作用，可為設(shè)計性實驗的開設(shè)提供一些必要的基礎(chǔ)。現(xiàn)在的驗證性實驗一般是在相應(yīng)的實驗箱上完成，通過開設(shè)1~2個驗證性實驗可讓學(xué)生了解單片機的基本構(gòu)成和基本工作原理，所以在開設(shè)設(shè)計性實驗前開設(shè)驗證性實驗是非常必要的。同時，一些設(shè)計性實驗的開設(shè)可在實驗箱上對驗證性實驗進(jìn)行改造而成，特別是對于開始的簡單的設(shè)計性實驗更是如此。比如一些驗證性實驗，所有的電路硬件在實驗箱中是現(xiàn)成的，同時給出相應(yīng)的實驗程序范例，學(xué)生就可以在實驗箱上進(jìn)行驗證，對所做實驗的功能進(jìn)行分析。教師只需要在理論教學(xué)時將程序流程圖和涉及的算法講述清楚，最后要求學(xué)生去編寫程序，然后再進(jìn)行功能驗證即可。采用這么一種由驗證性實驗作為基礎(chǔ)并進(jìn)行改造的方法對于以基本原理的掌握為目標(biāo)的簡單的設(shè)計性實驗具有很強的可操作性，有利于驗證性實驗到設(shè)計性實驗的自然銜接。

3.課堂與課外的銜接。設(shè)計性實驗開設(shè)要做好課堂與課外的銜接。因為設(shè)計性實驗是要學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗，所有的實驗方案不可能僅在幾個課時的實驗課上完成，主要工作要在課外完成。一方面，實驗方案的制訂、原理圖的設(shè)計、實物的制作等主要在課外完成，實驗課中主要是在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行調(diào)試和測試。另一方面，設(shè)計性實驗很難一次性成功，往往需要多次嘗試、反復(fù)修正才行，這些必須在課外完成。要使設(shè)計性實驗真正達(dá)到較好的效果，除了在理論教學(xué)中要注重和實驗教學(xué)銜接外，課外的銜接尤其重要，要做好實驗室開放，讓學(xué)生在課外能夠較方便地利用實驗室的資源，也應(yīng)鼓勵學(xué)生采購一些比較簡單的單片機開發(fā)工具，如簡易開發(fā)版、燒錄器等。

4.評價標(biāo)準(zhǔn)的再定位與評價體系建立的思路。驗證性實驗往往只涉及一門課程的一個章節(jié)或一個知識點的內(nèi)容，學(xué)生通過驗證性實驗，可以使所學(xué)理論知識具體化和形象化，加深對所學(xué)知識的理解與掌握，培養(yǎng)基本動手能力。設(shè)計性實驗突出它的自主設(shè)計性，可以是單一知識的運用，也可以是多知識點的綜合運用，給出實驗?zāi)康摹⒁蠛蛯嶒灄l件，由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)，所以設(shè)計性實驗帶有試探性、研究性，在時間上也需要課內(nèi)與課外相結(jié)合。

由于驗證性實驗與設(shè)計性開設(shè)的目標(biāo)不同，所以最終的考核方式也不同。對于驗證性實驗，教師可以直接根據(jù)學(xué)生所做的實驗報告評判其實驗成績。傳統(tǒng)的做法是百分制。一般每個實驗成績包括三個部分：實驗預(yù)習(xí)（20分）、實驗操作（40分）、實驗報告（40分）。使用傳統(tǒng)的百分制，可以評價學(xué)生是否掌握了基本理論和設(shè)計方法。但設(shè)計性實驗所涉及的知識點數(shù)量不同，綜合運用的效果不同，設(shè)計方案是否得當(dāng)，步驟是否簡易可行，實驗的成本、效率是否令人滿意等等，都不能一概而論，因此需要結(jié)合各方面進(jìn)行綜合的評定。設(shè)計性實驗的考核要貫穿這樣一個原則：淡化結(jié)果，注重過程。對于設(shè)計性實驗我們更重視學(xué)生在整個設(shè)計過程中的表現(xiàn)，而測定結(jié)果只作為考核的次要因素。學(xué)生在設(shè)計方案中是否有獨到新穎的想法，整個實驗思路邏輯是否清楚，實驗過程是細(xì)節(jié)嚴(yán)密還是顧此失彼，結(jié)果是否可信等都是評定設(shè)計實驗成績的重要因素。考核中要充分鼓勵和肯定學(xué)生在設(shè)計過程中所表現(xiàn)出的敢于挑戰(zhàn)、主動學(xué)習(xí)、大膽創(chuàng)新的精神，以及由此帶來的思維水平和實踐水平的全面提高。

因此，設(shè)計性實驗不宜采用傳統(tǒng)的百分制，筆者認(rèn)為，宜采用優(yōu)、良、中、及格、不及格5個檔次來進(jìn)行評定。首先明確“優(yōu)”和“及格”的標(biāo)準(zhǔn)，在“優(yōu)”的標(biāo)準(zhǔn)下，適當(dāng)下降一點作為“良”的標(biāo)準(zhǔn)，“及格”標(biāo)準(zhǔn)高一點作為“中”，達(dá)不到“及格”標(biāo)準(zhǔn)的就判定為“不及格”。比如，每一個項目都設(shè)定多個指標(biāo)，完全達(dá)到指標(biāo)并有所創(chuàng)新的評為“優(yōu)”；完全達(dá)到指標(biāo)而無創(chuàng)新的可評為“良”；實現(xiàn)主要指標(biāo)可評為“中”；實現(xiàn)部分指標(biāo)，能體現(xiàn)設(shè)計者掌握了基本相關(guān)基礎(chǔ)知識則可評為“及格”；沒有實現(xiàn)任何指標(biāo)，或沒有做的評定為“不及格”。這樣就應(yīng)在設(shè)定實驗指標(biāo)上著手，針對具體的實驗進(jìn)行不同的設(shè)定，才能比較準(zhǔn)確地定性評價學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ@一點仍需在實踐中不斷探索和改進(jìn)。

四、結(jié)語

單片機原理與接口技術(shù)課程是電子信息工程專業(yè)至關(guān)重要的專業(yè)核心課程之一，必須更加重視設(shè)計性實驗教學(xué)的改革，提高設(shè)計性實驗開設(shè)的質(zhì)量，做好理論與實驗的銜接，驗證性實驗與設(shè)計性實驗的銜接，課堂與課外的銜接，完善設(shè)計性實驗的評價體系，才能培養(yǎng)出符合社會發(fā)展需要的高素質(zhì)人才。

［參考文獻(xiàn)］

何深知，崔純瑩，段薇，等.在設(shè)計性實驗中培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力［J］.實驗技術(shù)與管理，2009（6）.

第二篇：《單片機原理與接口技術(shù)》課程設(shè)計教學(xué)大綱

《單片機原理與接口技術(shù)》課程設(shè)計教學(xué)大綱

課程編號：

課程英文名稱：Course Design of Micro-controller Principle and Interface Technology 學(xué)時數(shù)：18

學(xué)分?jǐn)?shù)：1 使用層次和專業(yè)：本科

電氣工程及其自動化、電子信息工程、機械設(shè)計制造及其自動化等專業(yè)

一、課程設(shè)計的性質(zhì)、目的

《單片機原理及接口技術(shù)》課程設(shè)計是在基本學(xué)完該課程之后，綜合運用所學(xué)單片機知識，完成一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，從而加深對單片機軟硬知識的理解，獲得初步的應(yīng)用經(jīng)驗，為走出校門從事單片機應(yīng)用的相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。

通過該課程設(shè)計，主要達(dá)到以下目的：

1、鞏固和加深對單片機原理和接口技術(shù)知識的理解，使學(xué)生增進(jìn)對單片機系統(tǒng)的感性認(rèn)識，加深對單片機理論方面的理解，為順利完成畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)。

2、使學(xué)生掌握對單片機的內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用，如定時器/計數(shù)器、中斷、片內(nèi)外存貯器、I/O口和串行口通訊等，進(jìn)一步深化和鞏固所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識及實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)專業(yè)知識分析問題和解決問題的能力。

3、培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)課題需要選學(xué)參考書籍、查閱手冊和文獻(xiàn)資料的能力，了解與課題有關(guān)的硬件元器件的工程規(guī)范，能按課程設(shè)計任務(wù)書的要求編寫課程設(shè)計說明書，學(xué)會方案論證的比較方法，初步掌握工程設(shè)計的基本方法，能正確反映設(shè)計和實驗成果，能用計算機繪制電路圖和流程圖。使學(xué)生了解和掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計過程、方法及實現(xiàn)，提高學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力，為以后設(shè)計和實現(xiàn)單片機應(yīng)用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。

4、這一環(huán)節(jié)對掌握常用儀器、儀表的正確使用方法，學(xué)會軟、硬件的設(shè)計和調(diào)試方法，掌握單片機技術(shù)在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用，提高學(xué)生的工程實踐能力、動手能力、創(chuàng)新能力，使學(xué)生樹立正確的人生觀，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、踏實的工作作風(fēng)。

二、課程設(shè)計的內(nèi)容

課程設(shè)計主要內(nèi)容包括：理論設(shè)計、調(diào)試及寫出總結(jié)報告等，其中理論設(shè)計又包括選擇總體方案、硬件系統(tǒng)設(shè)計和軟件系統(tǒng)設(shè)計。硬件設(shè)計包括單元電路、選擇元器件及計算參數(shù)等；軟件設(shè)計包括模塊化層次結(jié)構(gòu)圖、程序流程圖等。程序設(shè)計是課程設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過調(diào)試，進(jìn)一步完善程序設(shè)計，使之達(dá)到課題所要求的指標(biāo)，使理論設(shè)計更接近于 1

實際產(chǎn)品。課程設(shè)計的最后要寫出設(shè)計總結(jié)報告，把理論設(shè)計內(nèi)容，調(diào)試的過程及性能指標(biāo)的測試結(jié)果進(jìn)行全面的總結(jié)，把實踐內(nèi)容上升到理論高度。

以下8個設(shè)計題目每組學(xué)生可任選一項： 題目一 智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計

1、設(shè)計要求

（1）用發(fā)光二極管模擬交通信號燈，用按鍵開關(guān)模擬車輛檢測信號。

（2）A、B兩車道交叉組成十字路口，A是主車道，B是支道。正常情況下，A、B兩車道輪流放行，A放行50s，B放行30s，各含5s警告時間。

（3）交通繁忙時，該系統(tǒng)應(yīng)有手受控開關(guān)緩解交通擁擠狀況，其中一車道放行期間，另一車道繁忙，可通過開關(guān)獲得15s放行時間。

（4）有緊急車輛通過時，另需一開關(guān)設(shè)置兩車道均禁止通行20s。

2、主要功能模塊

智能交通燈控制系統(tǒng)主要功能模塊包括電源電路、單片機主控電路、按鍵控制電路和道路顯示電路組成。根據(jù)具體情況選擇合適型號的單片機，發(fā)光二極管，開關(guān)等硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)計。

題目二 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計

1、設(shè)計要求

（1）用單片機控制一個由1kw電爐加熱的電烤箱，最高溫度不超過120℃。（2）電烤過程恒溫控制，溫度可通過系統(tǒng)設(shè)置，誤差不超過±2℃。（3）實時顯示溫度和設(shè)置溫度，顯示精確為1℃。

（4）溫度超出設(shè)置溫度±5℃時發(fā)超限報警，對升溫和降溫過程不作要求。

2、主要功能模塊

溫度控制系統(tǒng)的主要功能模塊包括溫度測量（溫度傳感器、放大器、ADC轉(zhuǎn)換器）、溫度控制（光電隔離、驅(qū)動電路、可控硅電路、電爐）、溫度給定（按鍵）、溫度顯示和報警等幾部分。根據(jù)具體情況選擇合適型號的單片機，溫度傳感器、ADC轉(zhuǎn)換器等硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)計。

題目三 點陣LED電子顯示屏的設(shè)計（第8章）

1、設(shè)計要求

（1）設(shè)計4個16×16的LED電子顯示屏，能穩(wěn)定、清晰地顯示圖形或文字。（2）圖形或文字顯示通過編程能實現(xiàn)靜止、左移和右移等多種顯示方式。

（3）采用動態(tài)掃描方式，保證在目測條件LED顯示屏可亮度均勻地顯示圖形和文字，并且穩(wěn)定、清晰、無串?dāng)_。

2、主要功能模塊

LED電子顯示屏系統(tǒng)的主要功能模塊包括單片機主控模塊、16×16的點陣顯示、行驅(qū)動電路、列驅(qū)動電路、譯碼電路幾部分。根據(jù)具體情況選擇合適型號的單片機等硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)計。題目四 密碼鎖設(shè)計

1、設(shè)計要求

（1）要求密碼鎖可以設(shè)置8位密碼，每位密碼值范圍為1~8，用戶可以自行設(shè)定和修改密碼。

（2）若輸入的8位開鎖密碼不正確，則報警5s，連續(xù)錯3次要報警1分鐘，報警期間輸入密碼無效；輸入的8位開鎖密碼完全正確才能開鎖，開鎖時有1s提示音

（3）鎖內(nèi)有備用電池，內(nèi)部上電復(fù)位時才能設(shè)置或修改密碼；電磁鎖的電磁線圈每次通電5s，然后恢復(fù)初態(tài)；密碼鍵盤上只允許有8個密碼按鍵，密碼設(shè)定完畢后要有2s的提示音。

2、主要功能模塊

密碼鎖系統(tǒng)主要功能模塊包括主控模塊、按鍵掃描模塊、蜂鳴器、電源電路、復(fù)位電路、晶振電路、驅(qū)動電路幾部分。根據(jù)具體情況選擇合適型號的單片機，三極管等硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)計。

題目五 LED點陣顯示電子鐘設(shè)計

1、設(shè)計要求

（1）時鐘的顯示由LED點陣構(gòu)成。

（2）能正確顯示時間，上電顯示為12點，時間能夠由按鍵調(diào)整。（3）誤差小于1s。

2、主要功能模塊

LED點陣顯示電子鐘系統(tǒng)主要功能模塊包括主控模塊、LED點陣掃描模塊、電子鐘模塊組成。其中電子鐘由顯示電路、行驅(qū)動電路、列驅(qū)動電路、按鍵電路和復(fù)位電路、晶振電路、驅(qū)動電路幾部分組成。根據(jù)具體情況選擇合適型號的單片機，鎖存驅(qū)動器、譯碼器等硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)計。題目六 智能搶答器設(shè)計

1、設(shè)計要求

（1）設(shè)計一個智力競賽搶答器，可同時供8名選手或8個代表隊參加比賽，分別使用一個按鈕，編號從0~7。

（2）設(shè)置一個控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零和搶答開始。

（3）搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能、顯示功能和聲音提示功能。搶答開始后，有選手按動搶答按鈕，鎖存對應(yīng)編號，并在LED數(shù)碼管上顯示選手的編號，同時燈亮且伴隨聲音提示。同時鎖存電路，禁止其他選手搶答，顯示編號一直保持到系統(tǒng)清零。

2、主要功能模塊

智能搶答器系統(tǒng)主要功能模塊包括主控模塊、復(fù)位電路、電源電路、選手按鍵、控制開關(guān)按鈕，聲音提示和數(shù)碼顯示等部分組成。根據(jù)具體情況選擇合適型號的單片機，蜂鳴器、數(shù)碼管等硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)計。題目七 比賽記分牌設(shè)計

1、設(shè)計要求

（1）啟動時顯示為0分，計分范圍為0~100分。（2）得分時加上相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，失分時剪去相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。（3）刷新分?jǐn)?shù)的按鍵按下時，伴隨提示音。

2、主要功能模塊

比賽記分牌系統(tǒng)主要功能模塊包括單片機主控模塊、顯示模塊、按鍵模塊、電源模塊等部分組成。根據(jù)具體情況選擇合適型號的單片機，蜂鳴器、數(shù)碼管等硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)計。題目八 學(xué)習(xí)型紅外線遙控器設(shè)計

1、設(shè)計要求

（1）適用于編碼式紅外線遙控型家用電器。（2）可遙控多臺家用電器。（3）具有一個學(xué)習(xí)/控制復(fù)用鍵。

（4）可通過一個設(shè)備選擇鍵和各個功能控制鍵實現(xiàn)對多臺設(shè)備的常用功能的學(xué)習(xí)和控制。（5）成本低，抗干擾能力強。

2、主要功能模塊

學(xué)習(xí)型紅外線遙控器控制系統(tǒng)主要功能模塊包括單片機主控模塊、紅外接收及發(fā)射電路、復(fù)位電路、按鍵及狀態(tài)指示電路等部分組成。根據(jù)具體情況選擇合適型號的單片機、一體化紅外遙控接收器等硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)計。

三、課程設(shè)計的要求

1、課程設(shè)計的組織形式：將班級分成若干組，每組3~5人，自行分工完成一個題目。

2、課程設(shè)計流程：

（1）審題、查閱相關(guān)資料，確定系統(tǒng)總體方案；

（2）完成硬件設(shè)計，畫出硬件設(shè)計原理圖（包括設(shè)備模塊選擇、搭接線路、計算參數(shù)等）

（3）根據(jù)所完成的任務(wù)、硬件原理圖繪制系統(tǒng)軟件框圖，編制程序；

（4）系統(tǒng)調(diào)試，認(rèn)真客觀地記錄和觀察實驗結(jié)果，對實驗結(jié)果進(jìn)行深入的分析，寫出實驗心得；

（5）撰寫課程設(shè)計報告及答辯。

3、課程設(shè)計報告的編寫要求：（1）設(shè)計任務(wù)書一份；

（2）硬件設(shè)計原理圖一份（A4圖紙）；（3）設(shè)計模塊說明；（4）軟件調(diào)試說明；

（5）實驗結(jié)果分析（包括硬件設(shè)計和軟件調(diào)試分析）。

四、成績考核方式

1、硬件設(shè)計成績（20%）；

2、軟件設(shè)計成績（20%）；

3、實驗調(diào)試（40%）；

4、實驗報告和平時成績（20%）。

五、教材和參考文獻(xiàn)

1、推薦教材

[1]楊居義.單片機課程設(shè)計指導(dǎo).清華大學(xué)出版社.2009年9月.[2]李海濱.單片機技術(shù)課程設(shè)計與項目實例.中國電力出版社.2009年10月.2、教學(xué)參考書

[1]付家才.單片機實驗與實踐.高等教育出版社.2006年3月.[2]李廣第.單片機基礎(chǔ).北京航空航天大學(xué)出版社.2005年9.[3]朱珍.單片機原理.石油工業(yè)出版社.2001年6.[4]胡錦.單片機技術(shù)實用教程.高等教育出版社

2004.6.[5]薛鈞義.微機控制系統(tǒng)及應(yīng)用.西安交通大學(xué)出版社.2003年2.[6]彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo).高等教育出版社.1999年10月.大綱制定人：李娜、吳澤、趙忠彪

大綱審定人：白政民

修訂日期：2012.3

第三篇：單片機原理及接口技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)書

長 沙學(xué)院

課程設(shè)計指導(dǎo)書（部）

業(yè)

級單片機原理及接口技術(shù)機電工程系機械設(shè)計制造及其自動化

年月日 課程設(shè)計名稱系專班

課程名稱：《單片機原理及接口技術(shù)》課程設(shè)計

課程編號：JX010146

主 筆 人：程立志

主 審 人：許焰

1、課程設(shè)計的目的通過《單片機原理及接口技術(shù)》課程設(shè)計，使學(xué)生初步具備以下能力：

1.1、加深對《單片機原理及接口技術(shù)》所學(xué)知識的理解；

1.2、掌握單片機內(nèi)部資源的使用方法和步驟；

1.3、掌握單片機應(yīng)用的環(huán)節(jié)和步驟；

1.4、進(jìn)一步熟悉在proteus軟件里進(jìn)行硬件設(shè)計和編程調(diào)試；

1.5、能使用匯編語言或C語言編程環(huán)境Keil編寫程序、編譯、仿真和修改程序；

1.6、能初步判斷分析單片機系統(tǒng)的簡單故障；

1.7、能對自己的實踐工作進(jìn)行總結(jié)，具備編寫實習(xí)報告書能力；

1.8、初步具備辯證思維和邏輯分析的能力；

1.9、培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)，實事求是的學(xué)風(fēng)和創(chuàng)新意識、精神，合作精神。

2、課程設(shè)計的題目

單片機的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，就其基本的控制原理和實現(xiàn)方法無外乎是對一些常見的如：距離或位移（米）、重量（千克）、時間（秒）、電流或電壓（安培）、溫度（開爾文）、等物理量進(jìn)行測量控制，鑒于單片機當(dāng)前的應(yīng)用狀態(tài)和學(xué)員對其應(yīng)掌握的程度，本次課程設(shè)計題目的設(shè)定主要是以貼近現(xiàn)實生活為主，提出了一些在教學(xué)、工業(yè)控制和科研等領(lǐng)域基本常見的課題，其目的是要讓學(xué)員們拓寬視野，著重體會其學(xué)習(xí)基本的原理及控制編程基礎(chǔ)的重要性，以期達(dá)到培養(yǎng)學(xué)員們的興趣和今后再學(xué)習(xí)的愿望。

2.1、；LED流水燈控制設(shè)計：

拓展：廣告燈的左移右移控制設(shè)計；汽車尾燈模擬控制設(shè)計；城市景觀燈的控制設(shè)計；…

2.2、電子日歷、數(shù)字鐘設(shè)計：

拓展：智能晨起系統(tǒng)控制設(shè)計；智能全自動洗衣機控制設(shè)計；秒表/時鐘計時器控制設(shè)計；…

2.3、數(shù)字溫度計的控制設(shè)計：

拓展：新生兒恒溫箱監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計；多點溫度的控制設(shè)計；傳導(dǎo)系數(shù)測量儀的應(yīng)用設(shè)計；…

2.4、16×16 點陣LED漢字顯示設(shè)計：

拓展：機場、車站、碼頭、商場、銀行、政務(wù)等公共服務(wù)場所信息指示牌設(shè)計；…

2.5、1602液晶顯示屏顯示設(shè)計：

拓展：機場、車站、碼頭、商場、銀行、政務(wù)等公共服務(wù)場所信息指示牌設(shè)計；…

2.6、128×64點陣LED漢字顯示設(shè)計：

拓展：機場、車站、碼頭、商場、銀行、政務(wù)等公共服務(wù)場所信息指示牌設(shè)計；…

2.7、直流電機控制設(shè)計：

拓展：傳送帶單控與順序控制設(shè)計；電子裝配生產(chǎn)線部件移動控制設(shè)計；多層電梯控制設(shè)計；…

2.8、步進(jìn)電機控制設(shè)計：

拓展：機械手動作行程控制設(shè)計；安防監(jiān)控自動尋跡云臺的控制設(shè)計；條碼打印機的控制設(shè)計；…

2.9、AD/DA轉(zhuǎn)換控制設(shè)計：

拓展：簡易數(shù)字電壓表設(shè)計；簡易數(shù)字壓力計設(shè)計；吊車懸臂角度的控制設(shè)計；超聲波測距器的設(shè)計…

2.10、邏輯算法控制設(shè)計：

拓展：搶答器控制設(shè)計；交通燈設(shè)計；多層電梯控制設(shè)計；4×4 矩陣鍵盤計算器設(shè)計…

2.11、遙控設(shè)計：

拓展：無線電遙控升降系統(tǒng)控制設(shè)計、紅外遙控升降系統(tǒng)控制設(shè)計、紅外遙控多路開關(guān)控制設(shè)計；…

2.12、PWM方式控制設(shè)計：

拓展：直流電機調(diào)速控制設(shè)計；城市立交橋景觀帶的控制設(shè)計；…

2.14、電子琴設(shè)計；

拓展：報警發(fā)生器控制設(shè)計；函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計；

3、課程設(shè)計內(nèi)容（主要技術(shù)關(guān)鍵的分析、解決思路和方案比較等）

要求學(xué)生根據(jù)所選課題，結(jié)合實際工程應(yīng)用情況參照以下幾例給出的具體實現(xiàn)功能和控制參數(shù)完成課題的設(shè)計任務(wù)書。

3.1、簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計

利用MCS-51系列單片機設(shè)計簡易數(shù)字電壓表測量0～5v的8路輸入電壓值，并在四位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示。測量最小分辨率為0.019V，測量誤差約為±0.02V

3.2、秒表/時鐘計時器的設(shè)計

秒表/時鐘計時器要求使用六位LED數(shù)碼顯示管顯示時、分、秒，以24（小時）計時方式。使用按鍵開關(guān)可實現(xiàn)時分調(diào)整、秒表/時鐘功能轉(zhuǎn)換功能。

3.3、電子日歷的設(shè)計

電子日歷上能顯示陽歷年，月，日，星期，時，分，秒和陰歷年、月，使用按鍵開關(guān)可實現(xiàn)調(diào)整。

3.4、超聲波測距器的設(shè)計

設(shè)計一個超聲波測距器，可以應(yīng)用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān)控，也可用于如液位、井深、管道長度的測量等場合。要求測量范圍在0.10-4.00m，測量精度1cm，測量時與被測物體無直接接觸，能夠清晰穩(wěn)定地顯示測量結(jié)果。

3.5、DS18B20數(shù)字溫度計的設(shè)計

利用89C51單片機、DS18B20溫度傳感器，制作數(shù)字溫度計。要求測溫范圍為-50～110℃，精度誤差在0.1℃以內(nèi)，LED數(shù)碼管直接顯示測量溫度值。

3.6、1602液晶顯示屏設(shè)計

設(shè)計一個室內(nèi)用1602液晶顯示屏，要求在目測條件下LED顯示屏個點亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形或文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。

3.7、六路數(shù)字搶答器的設(shè)計

1）、搶答器同時供6名選手或6個代表隊比賽，分別用6個按鈕S0 ~ S5表示。

2）、設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。

3）、搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

4）、搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動“開始”鍵后，定時器進(jìn)行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右。

5）、參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

6）、如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。

3.8、機械手動作行程控制

1）、設(shè)“單步”、“單程”、“往返”、“連續(xù)”4個按鈕及4個鍵值燈；

2）、設(shè)“左上”、“左下”、“右上”、“右下”4個電磁位置開關(guān)及4個指示燈。

3）、設(shè)“左上”為初始位置，根據(jù)不同的選擇按鈕，驅(qū)動相應(yīng)的（3臺）直流電機正反轉(zhuǎn)，完成相應(yīng)的行程動作。

3.9、三層樓電梯呼叫控制

1）、第一層只設(shè)“上”、第二層設(shè)“上”、“下”、第三層只設(shè)“下”共四個按鈕；

2）、每層都設(shè)一個電磁位置開關(guān)，轎廂上下指示燈；共享一臺直流電機正反轉(zhuǎn)。

3）、電梯轎廂內(nèi)設(shè)“1”、“2”、“3”三個樓層鍵及鍵位指示燈，轎廂上下指示燈，開關(guān)門指示燈，電梯根據(jù)當(dāng)前層位和樓層選擇按鈕的先后順序，決定向上或向下，電機以正反轉(zhuǎn)時延2秒完成層間動作。

3.10、16×16 點陣LED漢字顯示設(shè)計。

1）、點陣顯示漢字“長沙大學(xué)機電系”；

2）、實現(xiàn)自定義滾動效果，如左滾屏，有滾屏，上、下卷簾等。

單片機的應(yīng)用系統(tǒng)隨著用途不同，它們的硬件和軟件結(jié)構(gòu)差別很大，但系統(tǒng)設(shè)計的方法和步驟基本上是相同的。一般包括總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、仿真調(diào)試、固化程序、應(yīng)用系統(tǒng)獨立運行等步驟。

課程設(shè)計由于時間安排、學(xué)生水平、實驗條件等諸方面的限制，僅要求學(xué)生完成仿真調(diào)試即可,同時根據(jù)實際情況，在試驗箱上調(diào)試通過。

由于設(shè)計時間緊迫，不要在完成全部設(shè)計后再編寫設(shè)計說明書。而應(yīng)在設(shè)計過程中逐步完成。一開始不可能設(shè)計出滿意的主程序框圖。因此，總體設(shè)計部分在完成全部設(shè)計任務(wù)后再寫。而硬件部分和軟件部分可以在設(shè)計過程同步完成。

4、注意事項

4.1、充分調(diào)研相關(guān)文獻(xiàn)，針對課題需要進(jìn)行系統(tǒng)詳細(xì)的論證，不能盲目生搬硬套，嚴(yán)謹(jǐn)抄襲；

4.2、以小組為單位（原則上是3人一組），小組內(nèi)成員分工明確，各司其職，按照所分配的任務(wù)在規(guī)定的時間內(nèi)合理的完成好。

4.3、課程設(shè)計報告要包括：設(shè)計功能要求，設(shè)計控制參數(shù)，硬件電路設(shè)計（元件選型，硬件電路布局），系統(tǒng)程序的設(shè)計（注意總結(jié)出現(xiàn)的問題、疑難以及解決的方法和思路，對以后的借鑒作用等），調(diào)試及性能分析，課程設(shè)計小結(jié)、控制源程序清單等；圖包括設(shè)計方案框圖、硬件原理圖（要求有描述）、程序流程圖等。

第四篇：單片機接口技術(shù)與實驗課程總結(jié)

《單片機接口技術(shù)與實驗》課程總結(jié)

姓名：史慧學(xué)號：年級：

專業(yè)：電氣工程及其自動化

1226409016 2009級

2011年秋季學(xué)期

實驗一

1.功能要求

本實驗要求向芯片中寫入 10 個字節(jié)，然后再讀出顯示。

2.硬件設(shè)計思路

P2引腳連接8LED燈，顯示讀出的數(shù)據(jù)。

3.軟件程序流程

其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號為預(yù)先規(guī)定的使能信號時（高電位或低電位），對此芯片的操作才有效。這就允許在同一總線上連接多個SPI設(shè)備成為可能。接下來就負(fù)責(zé)通訊的3根線了。通訊是通過數(shù)據(jù)交換完成的，這里先要知道SPI是串行通訊協(xié)議，也就是說數(shù)據(jù)是一位一位的傳輸?shù)摹＿@就是SCLK時鐘線存在的原因，由SCK提供時鐘脈沖，SDI，SDO則基于此脈沖完成數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)輸出通過 SDO線，數(shù)據(jù)在時鐘上升沿或下降沿時改變，在緊接著的下降沿或上升沿被讀取。完成一位數(shù)據(jù)傳輸，輸入也使用同樣原理。這樣，在至少8次時鐘信號的改變（上沿和下沿為一次），就可以完成8位數(shù)據(jù)的傳輸。

3.實驗體會

SPI接口在內(nèi)部硬件實際上是兩個簡單的移位寄存器,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為8位,在主器件產(chǎn)生的從器件使能信號和移位脈沖下,按位傳輸,高位在前,低位在后。在SCLK的下降沿上數(shù)據(jù)改變,同時一位數(shù)據(jù)被存入移位寄存器。要注意的是，SCLK信號線只由主設(shè)備控制，從設(shè)備不能控制信號線。同樣，在一個基于SPI的設(shè)備中，至少有一個主控設(shè)備。這樣傳輸?shù)奶攸c：這樣的傳輸方式有一個優(yōu)點，與普通的串行通訊不同，普通的串行通訊一次連續(xù)傳送至少8位數(shù)據(jù)，而SPI允許數(shù)據(jù)一位一位的傳送，甚至允許暫停，因為SCLK時鐘線由主控設(shè)備控制，當(dāng)沒有時鐘跳變時，從設(shè)備不采集或傳送數(shù)據(jù)。也就是說，主設(shè)備通過對SCLK時鐘線的控制可以完成對通訊的控制。SPI還是一個數(shù)據(jù)交換協(xié)議：因為SPI的數(shù)據(jù)輸入和輸出線獨立，所以允許同時完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出。

實驗二

1功能要求

本實驗要求向芯片中寫入 10 個字節(jié)，然后再讀出顯示。2.硬件設(shè)計思路

P2引腳連接8LED燈，顯示讀出的數(shù)據(jù)，P1.0和P1.1分別作為24C02的SCL和SDA端，WP接地。

3.軟件程序流程

單片機作為發(fā)送端時，當(dāng)它發(fā)送完一字節(jié)的數(shù)據(jù)后，需要執(zhí)行的語句是：SDA=1;SCL=1;SCL=0，即將SDA拉高，等待接收端發(fā)送ACK信號，當(dāng)單片機作為接收端時，如果接收多個數(shù)據(jù)，那么，在每接收完一字節(jié)的數(shù)據(jù)后，都要執(zhí)行以下語句：SDA=0,ACL=1;SCL=0,向等待ACK的2402發(fā)送ACK信號，如果只接受一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，那么就不發(fā)送ACK，這個時候，就要把SDA置高，即執(zhí)行語句：SDA=1 4.實驗體會

SDA和SCL都是雙向I/O線，通過上拉電阻接正電源。當(dāng)總線空閑時，2根線都是高電平。連接總線器件的輸出級必須是開漏或集電極開路，以具有線“與”功能。I2C總線上數(shù)據(jù)傳誦的最高速率為100Kb/s，連到總線上器件數(shù)量僅受總線電容400pF的限制。送到SDA線上的每個字節(jié)必須為8位，每次傳送的字節(jié)數(shù)不限，每個字節(jié)后面必須跟1個響應(yīng)位。數(shù)據(jù)傳送時，先傳最高位。如果接收器件不能接收下一個字節(jié)（例如正在處理一個內(nèi)部中斷，在這個中斷處理完前就不能接收I2C總線上的數(shù)據(jù)字節(jié)），可以使時鐘保持低電平，迫使主器件處于等待狀態(tài)。當(dāng)從機準(zhǔn)備好接收下一個數(shù)據(jù)字節(jié)釋放SCL線后繼續(xù)傳送。

數(shù)據(jù)傳送過程中，確認(rèn)數(shù)據(jù)是必須的。認(rèn)可位對應(yīng)于主器件的一個時鐘，在此時鐘內(nèi)發(fā)送器件釋放SDA線，而接收器件必須將SDA線拉成低電平，使SDA在該時鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。

通常被尋址的接收器件必須在收到每個字節(jié)后作出響應(yīng)，若從器件正在處理一個實時事件不能接收而不對地址認(rèn)可時，從器件必須使SDA保持高電平，此時主器件產(chǎn)生一個結(jié)束信號使傳送異常結(jié)束。

實驗三

1功能要求

本實驗要求測量溫度并將溫度顯示。

2硬件設(shè)計思路

P2引腳連接數(shù)碼管位選端，顯示讀出的數(shù)據(jù)。P1作為段選輸出，18B20的DQ接P3.2.3.軟件程序流程

程序1.1 總線復(fù)位

uchar Reset(void)

{

uchar tdq;

DQ=0;//主機拉低總線

delay480μs();//等待480μs

DQ=1;//主機釋放總線

delay60μs();//等待60μs

tdq=DQ;//主機對總線采樣

delay480μs();//等待復(fù)位結(jié)束

return tdq;//返回采樣值

}

1-Wire總線的寫操作

由于只有一條I/O線，主機1-Wire總線的寫操作只能逐位進(jìn)行，連續(xù)寫8次即可寫入總線一個字節(jié)。如程序1.2所示，當(dāng)MCS-51單片機的時鐘頻率為12MHz時，程序中的語句_nop_();可以產(chǎn)生 1μs的延時，調(diào)用此函數(shù)時需包含頭文件“intrins.h”。向1-Wire總線寫1bit至少需要60μs，同時還要保證兩次連續(xù)的寫操作有1μs 以上的間隔。若待寫位wbit為0則主機拉低總線60μs然后釋放，寫0操作完成。若待寫位wbit為1，則主機拉低總線并在1～15μs內(nèi)釋放，然后等待60μs，寫1操作完成。

程序1.2 向總線寫1bit

void Writebit(uchar wbit)

{

_nop_();

//保證兩次寫操作間隔1μs以上

DQ=0;

_nop_();

//保證主機拉低總線1μs以上

if(wbit)

{

//向總線寫1

DQ=1;

delay60μs();

}

else

{

//向總線寫0

delay60μs();

DQ=0;

}

}

1-Wire總線的讀操作

與寫操作類似，主機對1-Wire總線的讀操作也只能逐位進(jìn)行，連續(xù)讀8次，即可讀入主機一個字節(jié)。從1-Wire總線讀取1bit同樣至少需要60μs，同時也要保證兩次連續(xù)的讀操作間隔1μs以上。如程序 1.3所示，從總線讀數(shù)據(jù)時，主機首先拉低總線1μs以上然后釋放，在釋放總線后的1～15μs內(nèi)主機對總線的采樣值即為讀取到的數(shù)據(jù)。

程序1.3 從總線讀1bit

uchar Readbit()

{

uchar tdq;

_nop_();

//保證兩次連續(xù)寫操作間隔1μs以上

DQ=0;

_nop_();

//保證拉低總線的時間不少于1μs

DQ=1;

_nop_();

tdq=DQ;

//主機對總線采樣

delay60μs();

//等待讀操作結(jié)束

return tdq;

//返回讀取到的數(shù)據(jù)

} 4.實驗體會

作為一種單主機多從機的總線系統(tǒng)，在一條1-Wire總線上可掛接的從器件數(shù)量幾乎不受限制。為了不引起邏輯上的沖突，所有從器件的1-Wire總線接口都是漏極開路的，因此在使用時必須對總線外加上拉電阻（一般取5kΩ 左右）。主機對1-Wire總線的基本操作分為復(fù)位、讀和寫三種，其中所有的讀寫操作均為低位在前高位在后。

實驗四

1功能要求

本實驗要求編寫程序，利用 7279 及鍵盤顯示接口電路，編程實現(xiàn)按鍵的讀取，并將按鍵值顯示在數(shù)碼管上。2硬件設(shè)計思路

(1).HD7279A應(yīng)連接共陰式數(shù)碼管。(2).應(yīng)用中，無需用到的鍵盤和數(shù)碼管可以不連接。

(3).應(yīng)用中，串入DP及SA—SG連接的8只電阻為200歐。

(4).應(yīng)用中, 8只下拉電阻和8只鍵盤連接位選線DIG0－DIG7的電阻，應(yīng)遵從一定的比例關(guān)系，典型值為10倍,下拉電阻的取值 范圍是10K—100K，位選電阻的取值圍是1K—10K。

（5).HD7279A需要一外接的RC振蕩電路以供系統(tǒng)工 作，其典型值分別為R＝1.5KΩ，C＝15pF。

3.軟件程序流程

檢測到有鍵按下時邊顯示鍵碼邊執(zhí)行相應(yīng)的功能，如譯碼/不譯碼及消隱和閃爍屬性，（循環(huán)）左移/（循環(huán)）右移，段點亮和段關(guān)閉。

4實驗體會

編寫功能函數(shù)方便調(diào)用，注意按鍵之間的實時性處理。

實驗五

1功能要求

本實驗要求利用實驗箱產(chǎn)生0-5V 的模擬電壓。編寫程序，采集該模擬電壓并將轉(zhuǎn)換的結(jié)果用數(shù)碼管顯示。

2硬件設(shè)計思路

P2.7和RD經(jīng)過或非門連接到0809的OE端，P2.7和WR經(jīng)過或非門連接到0809的ALE和START端,CLK 為時鐘輸入信號線。因ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。

3.軟件程序流程

ST 為轉(zhuǎn)換啟動信號。當(dāng)ST 上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST 應(yīng)保持低電平。EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng)EOC 為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。OE 為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0 為數(shù)字量輸出線。

4實驗體會

使用總線模式，硬件電路比較復(fù)雜，還要注中斷的處理和數(shù)據(jù)的處理。分析總線和IO模式的區(qū)別。

（1）． ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51 單片機直接相連。（2）． 初始化時，使ST 和OE 信號全為低電平。（3）． 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C 端口上。（4）． 在ST 端給出一個至少有100ns 寬的正脈沖信號。（5）． 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC 信號來判斷。

（6）． 當(dāng)EOC 變?yōu)楦唠娖綍r，這時給OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機了。

實驗六

1功能要求

本實驗要求軟件編程使DAC0832 轉(zhuǎn)換模塊循環(huán)輸出三角波。

2硬件設(shè)計思路

WR接0832的WR1和WR2，ILE接5V電源，P0-P7接到D0-D7.3.軟件程序流程

unsigned char dat;dat=0x00;while(1){ for(dat=0;dat<255;dat++){ DAC0832=dat;} for(dat=255;dat>0;dat--){ DAC0832=dat;} } 以此來實現(xiàn)三角波。

4實驗體會

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。數(shù)字量的值是由每一位的數(shù)字權(quán)疊加而得的。D/A轉(zhuǎn)換器品種繁多，有權(quán)電阻DAC、變形權(quán)電阻DAC、T型電阻DAC、電容型DAC和權(quán)電流DAC等。為了掌握數(shù)/模轉(zhuǎn)換原理，必須先了解運算放大器和電阻譯碼網(wǎng)絡(luò)的工作原理和特點。

總的實驗總結(jié)

接口實驗很重要的就是時序問題，每一個外圍器件都有其特定的工作時序，多數(shù)情況下必須嚴(yán)格按照時序進(jìn)行程序的編寫，否則就沒有結(jié)果。每個器件發(fā)送和接受數(shù)據(jù)的順序也不一樣，在編程時要注意低位在前還是高位在前，硬件電路的分配也很重要，又是程序是好使的，但電路不好用，就會浪費我們很多時間。

第五篇：單片機原理與接口技術(shù)教案

《單片機原理與接口技術(shù)》教案

班級：05電子（1）（2）

日期：2007.3.8

課題：單片機硬件系統(tǒng) 教學(xué)目的：使學(xué)生理解單片機的結(jié)構(gòu)、硬件原理和工作特性等基礎(chǔ)知識 重點難點：單片機硬件組成和數(shù)據(jù)存儲區(qū)分配

第一章 單片機硬件系統(tǒng)一、概述

（一）單片機及單片機應(yīng)用系統(tǒng)

單片機應(yīng)用系統(tǒng)是以單片機為核心，配以輸入、輸出、顯示、控制等外圍電路和軟件，能實現(xiàn)一種或多種功能的實用系統(tǒng)。

（二）MCS-51單片機系列

二、MCS-51單片機結(jié)構(gòu)和原理

（一）單片機的內(nèi)部組成及信號引腳

組成：CPU、內(nèi)部RAM、內(nèi)部ROM、定時/計數(shù)器、并行I/O口、串行口、中斷系統(tǒng)、時鐘電路等。

（二）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 1.寄存器區(qū) 2.位尋址區(qū) 3.用戶RAM區(qū)

4.特殊功能寄存器區(qū)

（三）內(nèi)部程序存儲器

三、并行輸入/輸出口電路結(jié)構(gòu)

組成結(jié)構(gòu)：P0口、P1口、P2口、P3口

四、時鐘電路與復(fù)位電路

常用晶體振蕩器時鐘電路（最大12MHz）、復(fù)位電路（RST引腳高電平產(chǎn)生復(fù)位）。

小結(jié)：單片機硬件電路和工作原理是學(xué)好本課的基礎(chǔ)。

班級：05電子（1）（2）

日期：2007.3.22

課題：單片機開發(fā)系統(tǒng) 教學(xué)目的：使學(xué)生理解單片機硬件和軟件調(diào)試的方法 重點難點：單片機開發(fā)軟件的應(yīng)用

第二章 單片機開發(fā)系統(tǒng)一、開發(fā)系統(tǒng)的功能

在線仿真、輔助調(diào)試、輔助設(shè)計、程序固化。

二、單片機應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試

調(diào)試方法：單步、跟蹤、全速運行、設(shè)置斷點

小結(jié)：調(diào)試方法和調(diào)試軟件是單片機系統(tǒng)設(shè)計的必要工具。班級：05電子（1）（2）

日期：2007.3.28

課題：單片機指令系統(tǒng) 教學(xué)目的：使學(xué)生掌握單片機指令的含義和使用方法 重點難點：邏輯和位操作指令

第三章 MCS-51單片機指令系統(tǒng)一、尋址方式

包括：寄存器尋址、直接尋址、立即數(shù)尋址、寄存器間接尋址、變址尋址、相對尋址和位尋址。

二、指令系統(tǒng)

共111條指令。

數(shù)據(jù)傳送指令（29條）

算術(shù)運算指令（24條）

邏輯運算指令（24條）

控制轉(zhuǎn)移指令（17條）位操作指令（17條）

三、常用偽指令

包括：定位偽指令、定義字節(jié)偽指令、定義空間偽指令、定義符號偽指令、數(shù)據(jù)賦值偽指令、數(shù)據(jù)地址賦值偽指令、匯編結(jié)束偽指令。

小結(jié)：本章是整個課程的重點，應(yīng)將使用方法以舉例的方式詳細(xì)講解。

作業(yè)：3.3~3.16

班級：05電子（1）（2）

日期：2007.4.11

課題：單片機編程方法 教學(xué)目的：使學(xué)生掌握單片機匯編語言的編程方法 重點難點：分支程序、循環(huán)程序和子程序設(shè)計

第四章 MCS-51單片機匯編語言程序設(shè)計

一、簡單程序設(shè)計

順序控制程序。編程前，要分配內(nèi)存工作區(qū)及有關(guān)端口地址。

二、分支程序設(shè)計

分支程序就是按照分支條件，判斷程序流向，并執(zhí)行。1.兩分支程序設(shè)計（單入口、兩出口）2.三分支程序設(shè)計

3.多分支程序設(shè)計（散轉(zhuǎn)程序）

三、循環(huán)程序設(shè)計

1.單重循環(huán)程序設(shè)計

2.雙重循環(huán)程序設(shè)計（延時程序設(shè)計）3.數(shù)據(jù)傳送程序

4.循環(huán)程序結(jié)構(gòu)（初始化、循環(huán)體、循環(huán)控制）

四、查表程序（主要用于數(shù)碼管顯示子程序）

表格是預(yù)先定義在程序的數(shù)據(jù)區(qū)中，然后和程序一起固化在ROM中的一串常數(shù)。

五、子程序設(shè)計與堆棧技術(shù)

1.子程序調(diào)用和返回過程 2.子程序嵌套

3.參數(shù)傳遞與現(xiàn)場保護(hù)和恢復(fù)

4.子程序結(jié)構(gòu)（子程序名、子程序功能、入口參數(shù)、出口參數(shù)、占用資源）5.堆棧操作與堆棧功能

6.堆棧操作與RAM操作的比較

六、實用子程序舉例

1.代碼轉(zhuǎn)換（二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼）2.算術(shù)運算（雙字節(jié)無符號數(shù)乘法）3.查找、排序程序（冒泡排序法）

小結(jié)：匯編語言程序設(shè)計基本結(jié)構(gòu)包括順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和子程序結(jié)構(gòu)等。

作業(yè)：4.1~4.16

班級：05電子（1）（2）

日期：2007.4.12

課題：定時與中斷系統(tǒng) 教學(xué)目的：使學(xué)生掌握單片機定時/計數(shù)器與外部中斷的工作原理和編程方法 重點難點：定時工作方式與中斷系統(tǒng)原理

第五章 定時與中斷系統(tǒng)一、定時/計數(shù)器

1.定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu) 2.定時/計數(shù)器工作原理

3.定時/計數(shù)器的方式寄存器和控制寄存器

二、定時/計數(shù)器的工作方式

共4種定時工作方式：方式0、方式

1、方式

2、方式3。

三、定時/計數(shù)器的編程和應(yīng)用

定時初值的計算方法、方式設(shè)置、控制方式設(shè)置

四、中斷系統(tǒng)

1.中斷的概念和特點 2.中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 3.中斷源和中斷標(biāo)志 4.中斷處理過程

五、中斷系統(tǒng)的應(yīng)用

1.中斷系統(tǒng)的功能（中斷響應(yīng)、中斷處理、中斷返回）2.中斷請求的撤除、中斷響應(yīng)時間 3.外部中斷源的擴展

4.定時中斷控制信號燈閃爍功能的應(yīng)用實例

小結(jié)：定時中斷在單片機程序控制中，是很有用的，但中斷的概念對初學(xué)者比較難理解，需細(xì)講。

作業(yè)：5.4、5.5

班級：05電子（1）（2）

日期：2007.4.25

課題：單片機系統(tǒng)擴展 教學(xué)目的：使學(xué)生掌握單片機系統(tǒng)擴展的原理和相關(guān)集成電路的使用方法 重點難點：擴展電路接口與地址的控制方法

第六章 單片機系統(tǒng)擴展

一、程序存儲器擴展

1.單片機程序存儲器概述 2.EPROM程序存儲器擴展實例（2732）

3.常用程序存儲器類型（2716、27128、2864A）

二、數(shù)據(jù)存儲器擴展

1.單片機RAM概述

2.SRAM擴展（以一片2KB靜態(tài)6116為例）

三、并行I/O口擴展

1.MCS-51內(nèi)部并行I/O口及其作用

單片機內(nèi)部，P0口分時作為低8位地址線和數(shù)據(jù)線，P2口作為高8位地址線。2.簡單的I/O口擴展

以74LS244和74LS273分別作為擴展輸入和輸出端口，其地址的計算方法。3.采用8255擴展I/O口

8255的結(jié)構(gòu)、8255的控制字、8255與單片機的接口 4.采用8155擴展I/O口

8155的結(jié)構(gòu)、I/O口的工作方式、作外部RAM的使用方法、與單片機的接口

小結(jié)：本章的重點是學(xué)習(xí)對不同擴展電路，其地址的計算方法。但要首先了解相關(guān)控制的工作原理和控制方法，據(jù)此計算地址就容易很多。

班級：05電子（1）（2）

日期：2007.5.14

課題：單片機接口技術(shù) 教學(xué)目的：使學(xué)生掌握單片機系統(tǒng)常用外圍電路的接口技術(shù)和使用方法 重點難點：數(shù)碼管顯示、D/A、A/D轉(zhuǎn)換接口與編程

第七章 單片機接口技術(shù)

一、單片機與鍵盤接口

1.鍵盤的工作原理（鍵輸入原理、按鍵消抖的方法、按鍵編碼方法）2.獨立式按鍵（硬件結(jié)構(gòu)和軟件編程）

3.矩陣式按鍵（矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)、按鍵識別方法、鍵盤編碼、鍵盤掃描的工作方式）

二、單片機與數(shù)碼管顯示器的接口

1.8段碼數(shù)碼管工作原理

2.數(shù)碼管字形編碼方法（共陰極與共陽極兩種情況）3.靜態(tài)顯示接口（原理和編程方法）4.動態(tài)顯示接口（原理和編程方法）

三、D/A轉(zhuǎn)換器接口

1.D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)性能指標(biāo)（分辨率、建立時間、接口形式）2.典型D/A轉(zhuǎn)換器芯片DAC0832 3.單緩沖方式的接口與應(yīng)用 4.雙緩沖方式的接口與應(yīng)用

四、A/D轉(zhuǎn)換器接口

1.A/D轉(zhuǎn)換的工作原理

2.典型A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809 3.單片機與ADC0809接口 4.編程方法

小結(jié)：按鍵、LED數(shù)碼管顯示、A/D、D/A是單片機系統(tǒng)的常用外設(shè)電路，本章的學(xué)習(xí)對于提高單片機系統(tǒng)的設(shè)計水平很有幫助。

大作業(yè)：7.6

班級：05電子（1）（2）

日期：2007.6.20

課題：串行口通信技術(shù) 教學(xué)目的：使學(xué)生掌握單片機串行通信技術(shù)的原理和編程方法 重點難點：串行接口、程序設(shè)計

第八章 串行口通信技術(shù)

一、串行通信基礎(chǔ)

1.串行通信的分類

（1）異步通信（字符幀、波特率）（2）同步通信

2.串行通信的制式（單工、半雙工、全雙工）3.串行通信的接口電路

二、串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)及其接口

1.RS-232C接口

2.RS-449、RS-422A、RS-423A標(biāo)準(zhǔn)接口 3.20mA電流環(huán)路串行接口

三、MCS-51的串行接口

51系列單片機內(nèi)部有一個可編程全雙工串行通信接口，它具有UART的全部功能，該串行口有4種工作方式，幀格式有8位、10位和11位，并能設(shè)置各種波特率。

1.MCS-51串行口結(jié)構(gòu)（SBUF、SCON、PCON控制字的定義）2.串行工作方式（方式0、1、2、3）3.串行口的波特率

四、MCS-51單片機之間的通信

1.雙機通信硬件電路（RXD、TXD、公共地線）2.雙機通信軟件編程（查詢方式、中斷方式）3.多機通信

五、PC機和單片機之間的通信（接口設(shè)計、軟件編程）

小結(jié)：串行通信在現(xiàn)代社會應(yīng)用廣泛，單片機串行通信是通信技術(shù)的基礎(chǔ)。

作業(yè)：8.4

班級：05電子（1）（2）

日期：2007.7.4

課題：單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā) 教學(xué)目的：使學(xué)生從總體上了解單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法 重點難點：溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計

第九章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

一、單片機溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計

二、單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的一般方法

1.確定任務(wù)指標(biāo)和目標(biāo)

2.總體設(shè)計（選型、軟硬件分工）

3.硬件設(shè)計（程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和I/O口、地址譯碼電路、總線驅(qū)動能力、系統(tǒng)速度匹配、抗干擾措施）

4.軟件設(shè)計（監(jiān)控程序、功能程序）

5.系統(tǒng)調(diào)試（軟件調(diào)試、硬件調(diào)試、聯(lián)機調(diào)試）

三、單片機應(yīng)用系統(tǒng)實用技術(shù)

1.低功耗設(shè)計

2.加密技術(shù)（硬件加密、軟件加密）

四、抗干擾設(shè)計

1.電源、地線、傳輸干擾及其對策

2.硬件抗干擾措施（隔離技術(shù)、系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)）

3.軟件抗干擾措施（數(shù)字濾波提高數(shù)據(jù)采集的可靠性、控制狀態(tài)失常的軟件抗干擾措施、程序運行失常的軟件抗干擾措施）

小結(jié)：單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法，應(yīng)采取軟件和硬件相結(jié)合的方法，硬件設(shè)計、軟件設(shè)計與調(diào)試是對系統(tǒng)進(jìn)行完善的關(guān)鍵。