【正文】 單片機原理及應(yīng)用課程結(jié)構(gòu)設(shè)計一、課程設(shè)計的目的與意義“單片機原理及應(yīng)用”課程是電子信息專業(yè)的一門重要的工程技術(shù)理論基礎(chǔ)課，是一門實踐性和實用性都很強的課程, 課程設(shè)計是本課程不可缺少的重要教學環(huán)節(jié)。學習的目的在于應(yīng)用，本課程設(shè)計是配合單片機原理及應(yīng)用課堂教學的一個重要的實踐教學環(huán)節(jié),它能起到鞏固課堂和書本上所學知識,加強綜合能力,提高系統(tǒng)設(shè)計水平,啟發(fā)創(chuàng)新思想的效果。最終應(yīng)能達到每個學生都能自己動手獨立設(shè)計完成一個典型的單片機應(yīng)用系統(tǒng)。學習了《單片機原理及應(yīng)用》課程之后，專門安排一段時間運用本課程所學到的知識，進行有實際意義的設(shè)計。通過完成一個課題的理論設(shè)計和實際調(diào)試工作，既能加深對所學知識的理解，又能培養(yǎng)綜合的實踐技能，從而提高分析問題和解決問題的能力。通過本課程設(shè)計可以達到以下幾個目的：（1）、鞏固和加強對匯編語言和c51程序設(shè)計的掌握，以及對接口芯片種類、使用方法的了解并適當拓寬學生在工控領(lǐng)域的知識面。（2）初步掌握接口芯片在系統(tǒng)中的設(shè)計、使用方法。能根據(jù)系統(tǒng)的要求擬訂設(shè)計方案；選用合適的接口器件并進行系統(tǒng)設(shè)計。（3）培養(yǎng)獨立工作能力，獨立設(shè)計、準備、調(diào)試，在實踐中提高對單片機系統(tǒng)及接口技術(shù)的掌握，加強運用所學理論知識解決實際問題的能力。二、課程設(shè)計內(nèi)容安排及教學要求(一)課程設(shè)計內(nèi)容和進度安排：內(nèi)容：兩部分組成，自選設(shè)計題目+上機實驗題目。進度：第1天：設(shè)計動員，教師講述設(shè)計內(nèi)容、要求和注意事項，學生根據(jù)自己的情況來選擇設(shè)計題目和上機實驗題目；確定總體設(shè)計方案。第24天：查資料，初步完成設(shè)計題目的資料收集整理；完成上機題目程序的編寫、調(diào)試，同時上機進行實際測試驗收工作；第57天：完成電路設(shè)計，程序編寫，同時上機進行匯編、通訊、調(diào)試并修改程序的操作；實現(xiàn)上機題目的調(diào)試工作。第89天：整理設(shè)計說明書，并交給指導(dǎo)教師，教師安排好答辯時間及順序；第10天：答辯。(二)教學要求1鞏固和加深對MCS—51基本知識的理解，培養(yǎng)學生根據(jù)設(shè)計課題的需要，選用參考文獻
資料、查閱有關(guān)工程手冊的技術(shù)數(shù)據(jù)圖表、上網(wǎng)查閱相關(guān)文章、從網(wǎng)上下載相應(yīng)的軟硬件資
料等的能力，提高學生綜合運用所學知識和獨立解決工程問題的能力。2掌握偉福仿真器的正確使用，學會簡單系統(tǒng)的實驗調(diào)試和測試方法，提高學生的動手能力；并能在教師的指導(dǎo)下，完成設(shè)計任務(wù)。3通過課程設(shè)計實踐，幫助學生逐步建立正確的科研觀點、經(jīng)濟觀點、全局觀點。4初步掌握有關(guān)工程設(shè)計的方法、步驟，逐步熟悉開展技術(shù)設(shè)計的基本程序，為以后參與設(shè)計及研制新產(chǎn)品打下初步基礎(chǔ)。 三、單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)過程設(shè)計一個單片機應(yīng)用系統(tǒng),可以分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個部分,從設(shè)計草圖開始到樣機調(diào)試成功,常常要將硬件,軟件結(jié)合起來考慮,它們的硬,軟件結(jié)構(gòu)各有不同,但系統(tǒng)研制的方法和步驟是基本相同的,其研制過程可以歸納為以下所述的四個步驟.(一) 確定任務(wù) 如同任何一個新產(chǎn)品設(shè)計一樣, 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程也是以確定應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)開始的。確定應(yīng)用系統(tǒng)的功能指標和技術(shù)參數(shù),這是系統(tǒng)設(shè)計的起點和依據(jù),它將貫穿于系統(tǒng)設(shè)計的全過程,必須認真做好這個工作,在確定任務(wù)的階段中必須明確:1) 本應(yīng)用系統(tǒng)需要達到的主要目標是什么,有多少個回路,有幾個參數(shù)需要進行檢測和控制 檢測和控制的精度為多少； 2) 本應(yīng)用系統(tǒng)有多少輸入信號和輸出信號， 輸入信號的形式和電壓等級及變化頻率情況,輸出信號的形式,電壓等級和驅(qū)動功率有何要求； 3) 本應(yīng)用系統(tǒng)需要提供哪些人一機對話功能,如:小鍵盤要多少個按鈕,顯示器應(yīng)有幾位等；4) 本應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境情況，如:溫度、濕度、供電質(zhì)量、電磁干擾等,是否需要采用特殊的安全保護和抗干擾措施； 5) 本應(yīng)用系統(tǒng)的經(jīng)濟指標,特別是對新產(chǎn)品的開發(fā),應(yīng)當綜合考慮成本,可靠性,可維護性以及經(jīng)濟效益和社會效益,參考國內(nèi)外同類產(chǎn)品的資料,提出比較合理的技術(shù)指標,使所開發(fā)的產(chǎn)品具有最佳的性能價格比。(二) 總體設(shè)計本階段的任務(wù)便是通過調(diào)查研究,查閱資料來初定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的總體方案,其中主要涉及到硬件和軟件的功能劃分。應(yīng)用系統(tǒng)中硬件和軟件具有一定的互換性,即某些功能既可以用硬件實現(xiàn)也可以用軟件來完成。一般說來,用硬件實現(xiàn)的優(yōu)點是可以提高工作速度,但使電路復(fù)雜,增加了硬件成本,而用軟件代替某些硬件的功能可以使電路簡化,硬件成本降低,但軟件工作量增大?？傮w設(shè)計時,必須在硬件和軟件之間權(quán)衡,分工明確,然后分頭開始設(shè)計。(三) 硬件設(shè)計過程 將整個硬件系統(tǒng)劃分為若干功能單元電路,繪出整個系統(tǒng)邏輯電路圖,注明各單元電路間接口信號,并畫出一些重要控制信號的時序圖。 完成各單元電路設(shè)計:包括選擇合適的各類元器件和電路板設(shè)計(元器件布局和走線等)。各單元電路板裝配,分調(diào)。整個硬件聯(lián)機調(diào)試,完成后準備與軟件聯(lián)調(diào)。(四) 軟件設(shè)計過程采用模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件,首先將整個軟件分成若干功能模塊。對各模塊設(shè)計寫一個詳細的程序流程圖。根據(jù)流程圖,編寫源程序。上機調(diào)試各模塊程序。各程序模塊聯(lián)調(diào)。與硬件一起聯(lián)調(diào),最后完成全部調(diào)試工作。四、課程設(shè)計選題原則 課程設(shè)計是對理論教學進行消化、吸收并發(fā)展的一個教學環(huán)節(jié)，它可以幫助學生進一步理解理論知識，并能與實踐結(jié)合起來，達到學以致用的效果。所以，課程設(shè)計的選題顯得尤為重要。 課程設(shè)計的選題一般應(yīng)遵循以下幾個原則：課題內(nèi)容綜合教學要求 課題內(nèi)容應(yīng)與單片機原理及應(yīng)用課程理論教學內(nèi)容相符，可適當深化與拓寬知識面。課題內(nèi)容的難度應(yīng)適當 課題內(nèi)容的難易程度應(yīng)保證大多數(shù)學生在規(guī)定時間內(nèi)通過努力能完成設(shè)計。同時，課題內(nèi)容也應(yīng)多樣化，以便不同層次、不同水平、不同興趣的學生有選擇的余地。課題內(nèi)容應(yīng)具有較強的實踐性讓學生有較多的機會進行調(diào)整、測試，從而鍛煉動手能力。同時，也應(yīng)有一定的實用性，以利于調(diào)動學生對課程設(shè)計的積極性。課題內(nèi)容應(yīng)適當反映該課程在工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。五、課程設(shè)計題目 本課程設(shè)計題目分兩大類：（一）、設(shè)計實現(xiàn)類：進行軟、硬件設(shè)計，并上機編程、聯(lián)線、調(diào)試、實現(xiàn)；（二）、應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計類：不須上機，查資料完成軟、硬件設(shè)計畫圖。（一）、設(shè)計實現(xiàn)類（上機實驗課題） 該類題目既要進行硬件設(shè)計，又要進行軟件設(shè)計。硬件設(shè)計不用自己制作電路板，而是使用單片機綜合實驗箱。該系統(tǒng)中，CPU與各種接口芯片均已連接好，我們在使用時，只需選擇實驗系統(tǒng)提供的模塊選擇開關(guān)，切換到89s52端即可。 上機實驗的設(shè)計題目如下：至少完成三個實驗。課題一：液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計要求：顯示課程設(shè)計名稱和本人名字。課題二：電子時鐘設(shè)計要求：（1）在LED上顯示分秒數(shù),每隔一秒秒數(shù)加1。（2）定時時間為1秒；（3）用中斷完成時間的處理；課題三：點陣顯示設(shè)計要求：顯示本人名字，兩個漢字。課題四：鍵盤液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計要求：按下鍵并在液晶上顯示出鍵值。課題五：A/D,D/A控制系統(tǒng)設(shè)計要求：能簡單實現(xiàn)模數(shù)，數(shù)模的采集輸出。課題六：18b20溫度采集顯示課題七：電子音樂發(fā)聲（自己選曲）課題八：電機調(diào)速（二）、設(shè)計應(yīng)用類課題 選題采用教師指定和自選題目兩種方式。題目不須上機實現(xiàn)，要求能正確完成硬件電路和軟件程序設(shè)計。參考題目如下：測量類：相關(guān)傳感器，信號調(diào)理，單片機數(shù)據(jù)接收和處理，顯示，測量精度 工頻頻率的測量工頻電壓、電流相位差及功率因數(shù)的測量工頻電壓、電流瞬時值測量及有功P和無功Q的測量有、無功電量的測量2．熱敏電阻式溫度檢測 熱敏電阻溫度轉(zhuǎn)換原理，基本電路，程序設(shè)計3．電感電容電阻參數(shù)檢測4. 超聲波測距儀5. IC卡智能水表6. 酒精測試儀7. 電子羅盤系統(tǒng)8. 無線多路數(shù)據(jù)(溫度)采集系統(tǒng)9. 數(shù)字頻率計10. 出租車計價器系統(tǒng)控制類：1．恒溫箱控制2. 大棚溫濕度控制3．自動澆灌機的設(shè)計4．交通信號燈模擬控制 定時交通信號燈控制有時間顯示定時交通信號燈控制主支線路口的交通信號燈控制有急救車優(yōu)先的交通信號燈控制5．智能小車控制器設(shè)計、智能循跡小車6．LED彩燈控制器設(shè)計 7．作息時間控制系統(tǒng)8. 汽車防撞報警系統(tǒng)9. 閥門定位控制系統(tǒng)10. 智能煤氣監(jiān)控報警系統(tǒng)11. 紅外防盜報警器12. 自動停車收費系統(tǒng)13. 全自動洗衣機設(shè)計14. 水塔水位控制系統(tǒng)15. 照明系統(tǒng)節(jié)能控制其他：1．函數(shù)發(fā)生器 單片函數(shù)發(fā)生器的原理和線路真、有效值轉(zhuǎn)換電路，A／D轉(zhuǎn)換器的接口電路利用軟件來提高儀器的準確度，單片機的最小系統(tǒng)2．波形發(fā)生 硬件電路及原理，系統(tǒng)軟件3. 數(shù)控直流電源以上題目僅供參考。可以自己查資料選題目。六、課程設(shè)計報告格式（一）封面范例:【就是填寫課程設(shè)計任務(wù)書】《單片機原理及應(yīng)用》課程設(shè)計報告題目：姓名:班級: 學號:完成日期:2015年1月2日（二）報告內(nèi)容1. 設(shè)計題目、任務(wù)與要求2. 硬件框圖與電路圖 3. 軟件及流程圖 （1）主要模塊流程圖 （2）源程序清單與注釋4. 總結(jié)5. 參考資料 實驗上機調(diào)試內(nèi)容七、考核及成績評定辦法課程設(shè)計的成績采用平時考勤、檢查進度完成情況和答辯考核相結(jié)合；（一）考核方法：1每天指定時間考勤、檢查進度、根據(jù)情況給分；2不按規(guī)定時間考勤者，當天成績以0分計；3考勤累計2天不來者，視為不及格處理；（二）成績評定方法：報告質(zhì)量占30％，答辯占50％，平時表現(xiàn)占20％。 設(shè)計成績采用比例方式，即按班級人數(shù)劃分，優(yōu)秀≤30%，良好≤50%，中等、及格和不及格適當分配。八、課程設(shè)計的要求１、不允許遲到及早退。遲到或早退累計達四次時按曠課一次處理。２、不允許曠課。如果曠課學時達到三分之一，不允許參加答辯，成績按“未考試”計。３、一旦進入實驗室，就不允許打游戲、看電影等違反紀律的活動。違反一次，成績降一檔。４、課程設(shè)計報告（包括代碼在內(nèi)）一律手寫，代碼必須上機編譯通過！５、封面用“課程設(shè)計任務(wù)書”，封底用“考核表”。答辯前必須填好。６、報告一律使用Ｂ５紙。一、封面課程設(shè)計任務(wù)書的填寫課程設(shè)計時間: 2014年12月22日~ 2015年1月2日題目:自選題題目，課程名稱：《單片機原理及應(yīng)用》課程設(shè)計任務(wù)書的填寫時間：2014年12月22日姓名后面寫上學號。地點: 老圖書館四樓3４０３（每天上午8:30~11:30及下午1:00~4:00）設(shè)計任務(wù)：概括的填寫自選題的內(nèi)容。時間安排：　　第1天：查閱資料，確定題目?！　〉?4天：進實驗室做實驗，連接硬件并編寫程序作相關(guān)的模塊實驗?！　〉?7天：編寫程序，并調(diào)試通過。觀察及總結(jié)硬件實驗現(xiàn)象和結(jié)果?！　〉?9天：整理資料，撰寫課程設(shè)計報告，準備答辯?！　〉?0