《單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計》教學(xué)大綱 - 南京工程學(xué)院

1、單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計教學(xué)大綱課程編號：0806933207課程名稱：單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計英文名稱：Course Design of SCM Principle & Application課程類型：專業(yè)基礎(chǔ)課設(shè)計周數(shù)：1 學(xué)分：1開設(shè)學(xué)期：第4學(xué)期適用對象：自動化（系統(tǒng)集成）專業(yè)的本科生先修課程：模擬電子技術(shù)及其實驗、數(shù)字電子技術(shù)及其實驗一、 目的和基本要求單片機原理及應(yīng)用是一門實踐性很強的課程。如何培養(yǎng)和提高學(xué)生的動手能力，讓學(xué)生在學(xué)好基礎(chǔ)理論知識的同時，迅速掌握應(yīng)用設(shè)計技術(shù)，教學(xué)中的課程設(shè)計環(huán)節(jié)起著非常重要的作用。單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計教學(xué)目的及要求如下： 1、掌握單片機的結(jié)構(gòu)、指

2、令系統(tǒng)、單片機擴展方法及接口技術(shù)； 2、提高綜合運用所學(xué)的理論知識獨立分析和解決實際問題的能力； 3、掌握匯編語言程序設(shè)計及調(diào)試方法；4、掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計思想。二、課程設(shè)計內(nèi)容課程設(shè)計項目（可任選）：1、交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計（方案一） 目的： （1）掌握單片機P1輸出口的使用方法和交通燈的控制方法； （2）掌握延時子程序的編寫； （3）掌握外部中斷技術(shù)的應(yīng)用； （4）初步學(xué)會單片機實時控制系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試方法。 要求： （1）設(shè)A道為東西方向，B道為南北方向。A道和B道上均有車輛要求通過時，A、B道輪流放行。A道放行5min（分鐘）（調(diào)試時可改為5S），B道放行4min（分鐘）（調(diào)試時改

3、為4S） 。 （2）一道有車而另一道無車（調(diào)試時用開關(guān)K1和K2控制）時，交通燈控制系統(tǒng)應(yīng)能立即讓有車道放行。 （3）A車道與B車道之間的切換時間為2S（即：黃燈閃的時間）。 （4）以單片機為核心，設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)。用P1口作輸出口接交通燈。（5）用中斷技術(shù)使系統(tǒng)滿足急救車優(yōu)先通過的要求：有急救車時，A、B道紅燈亮，以禁止普通車輛通過并讓急救車穿紅燈而過。只有當(dāng)急救車通過后，交通燈才恢復(fù)到中斷前的狀態(tài)?？捎瞄_關(guān)K8來模擬急救車通過的中斷申請, 用十二只發(fā)光二極管（L1L12）模擬交通燈。2、交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計（方案二） 目的： （1）掌握用8255芯片擴展單片機I/O口的方法和交通燈的控制方

4、法； （2）掌握延時子程序的編寫； （3）掌握外部中斷技術(shù)的應(yīng)用； （4）初步學(xué)會單片機實時控制系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試方法。 要求： （1）設(shè)A道為東西方向，B道為南北方向。A道和B道上均有車輛要求通過時，A、B道輪流放行。A道放行5min（分鐘）（調(diào)試時可改為5S），B道放行4min（分鐘）（調(diào)試時改為4S） 。 （2）一道有車而另一道無車（調(diào)試時用開關(guān)K1和K2控制）時，交通燈控制系統(tǒng)應(yīng)能立即讓有車道放行。 （3）A車道與B車道之間的切換時間為2S（即：黃燈閃的時間）。 （4）單片機控制8255接口芯片，使交通燈按要求變化。8255的B口、C口接交通燈（紅綠黃），設(shè)8255芯片的控制端口地址為F

5、F2BH。（5）用中斷技術(shù)使系統(tǒng)滿足急救車優(yōu)先通過的要求：有急救車時，A、B道紅燈亮，僅急救車可通過。只有當(dāng)急救車通過后，交通燈才恢復(fù)到中斷前的狀態(tài)?？捎瞄_關(guān)K8來模擬急救車通過的中斷申請, 用十二只發(fā)光二極管（L1L12）模擬交通燈。3、工業(yè)順序控制系統(tǒng) 目的：掌握工業(yè)順序控制程序的簡單編程，中斷的使用。 要求：設(shè)計并且制作以51單片機為核心的工業(yè)順序控制系統(tǒng)，由P1.0P1.6控制注塑機的七道工序，可以利用七只發(fā)光二極管模擬注塑機的七道工序，低電平有效點亮，編制工業(yè)順序控制系統(tǒng)監(jiān)控程序；編制順序控制軟件，要求每道工序時間延時可以設(shè)定，P3.4為開關(guān)啟動開關(guān)，高電平啟動。P3.3為外部故障輸

6、入模擬開關(guān)，低電平報警，P1.7為報警聲音輸出，設(shè)定六道工序只有一位輸出。 思考問題：修改程序，使每道工序中有多位輸出，考慮注塑機正常使用狀態(tài)的控制；在此基礎(chǔ)上，考慮異常情況時的保護、報警措施。 4、智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 目的：（1）掌握A/D轉(zhuǎn)換與單片機接口的方法； （2）了解單片機如何進行數(shù)據(jù)采集； （3）查詢與中斷方式進行數(shù)據(jù)采集的比較； （4）簡單數(shù)據(jù)處理。 要求：設(shè)計并且制作基于51單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，配置AD轉(zhuǎn)換芯片，編制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)監(jiān)控軟件，數(shù)據(jù)采集軟件，電位器提供模擬輸入量（傳感器實驗系統(tǒng)提供模擬量輸入），將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過數(shù)碼管顯示出來，分析數(shù)據(jù)采集精度。 問題思考：提

7、高數(shù)據(jù)采集精度的方法及必要性，AD轉(zhuǎn)換器的種類及各自的特性，改變AD轉(zhuǎn)換器的基準源對轉(zhuǎn)換的影響，查詢與中斷方式進行數(shù)據(jù)采集的比較。 5、步進電機控制 目的：了解步進電機控制的基本原理，掌握步進電機的轉(zhuǎn)動編程方法。 要求：讀取顯示器上的正反轉(zhuǎn)命令，轉(zhuǎn)速（16級）和轉(zhuǎn)動步數(shù)后執(zhí)行，轉(zhuǎn)動步數(shù)減為零時停止轉(zhuǎn)動。 思考問題：怎樣利用單片機控制步進電機左轉(zhuǎn)60度后再右轉(zhuǎn)60度。 6、小直流電機調(diào)速系統(tǒng) 目的：掌握單片機數(shù)控直流電機的速度。 要求：利用DAC0832芯片進行數(shù)/?？刂?，輸出的電壓經(jīng)放大后驅(qū)動小直流電機的速度進行數(shù)字量調(diào)節(jié)。 思考問題：電機的調(diào)節(jié)速度有哪些因素決定？ 7、單片機RS232RS4

8、85串行發(fā)送（雙機通訊）* 目的：了解單片機8051串行口的工作原理以及收發(fā)方式；了解RS232以及RS485接口的工作原理及收發(fā)方式。 要求：用兩臺8051進行雙機通訊，一臺接收，一臺發(fā)送。 思考問題：單片機串行通信的原理和串行通信的校驗方法？ 8、單片機RS232RS485串行接收（雙機通訊）* 目的：了解單片機8051串行口的工作原理以及接收方式；了解RS232以及RS485接口的工作原理及接收方式。 要求：用兩臺8051進行雙機通訊，一臺接收，一臺發(fā)送。 思考問題：提高串行通信的主要技術(shù)指標有哪些？如何提高串行通信的抗干擾能力？ 9、彩燈控制（方案一） 目的： （1）掌握MCS-51單

9、片機內(nèi)部I/O的使用； （2）掌握8255的擴展應(yīng)用方法； （3）掌握單片機內(nèi)部定時器和外部中斷的應(yīng)用方法。 要求： （1）用開關(guān)K1啟動彩燈工作：十二個彩燈中按雙燈輪流點亮。每隔2秒鐘，彩燈狀態(tài)轉(zhuǎn)為同色燈一起閃爍，按紅、綠、黃順序依次輪流進行，喇叭發(fā)出聲音報警。同時，使繼電器動作。須達到某條件（如開關(guān)K6斷電）時，喇叭停止報警，繼電器歸位，彩燈恢復(fù)到中斷前的狀態(tài)繼續(xù)雙燈輪流點亮。 （2）利用定時器以中斷方式完成2秒的定時中斷。 （3）用十二只發(fā)光二極管（L1L12）模擬彩燈，設(shè)8255芯片的控制端口地址為FF2BH。 10、彩燈控制（方案二） 目的： （1）掌握MCS-51單片機內(nèi)部I/O的

10、使用； （2）掌握用8255擴展單片機I/O口的方法； （3）掌握單片機內(nèi)部定時器和外部中斷的應(yīng)用方法。 要求： （1）用開關(guān)K1啟動彩燈工作：十二個彩燈輪流點亮。每隔2秒鐘，所有彩燈一起閃爍，喇叭發(fā)出聲音，然后自動恢復(fù)到輪流點亮狀態(tài)。 （2）利用定時器以中斷方式實現(xiàn)2秒的定時中斷。 （3）用十二只發(fā)光二極管（L1L12）模擬彩燈，設(shè)8255芯片的控制端口地址為FF2BH。 11、彩燈控制（方案三） 目的： （1）掌握MCS-51單片機內(nèi)部I/O的使用； （2）掌握用8255擴展單片機I/O口的方法； （3）掌握單片機內(nèi)部定時器和外部中斷的應(yīng)用方法。 要求： （1）正常情況下，十二個彩燈輪流點

11、亮，不斷重復(fù)進行，可以人為控制彩燈的啟動和停止。 （2）一旦故障發(fā)生，引起中斷，自動使所有紅燈閃爍，其它燈全滅，同時，喇叭發(fā)出聲音報警。只有當(dāng)故障排除后報警才停止，彩燈恢復(fù)到故障前的狀態(tài)繼續(xù)按輪流點亮的方式工作。 （3）用十二只發(fā)光二極管（L1L12）模擬彩燈。設(shè)8255的控制端口地址為FF2BH。 12、電腦時鐘設(shè)計 目的： （1）進一步加深對MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用方法的理解； （2）掌握用8155等接口芯片的應(yīng)用方法； （3）掌握定時器和中斷技術(shù)的應(yīng)用； （4）提高學(xué)生的綜合應(yīng)用程序設(shè)計能力。 要求： （1）利用MCS-51內(nèi)部定時器T0功能，編寫一個能在LED上顯示時、分、秒的

12、電腦時鐘程序。 （2）編寫一個能對上述程序進行校時的程序。 （3）8155芯片的控制端口地址為FF20H。 13、單片機音樂程序設(shè)計 目的： （1）掌握MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其使用方法； （2）掌握定時器和中斷技術(shù)的應(yīng)用； （3）掌握計算機發(fā)出不同音調(diào)聲調(diào)的編程方法。 要求： （1）利用MCS-51內(nèi)部定時器產(chǎn)生不同頻率的方法，組成樂譜由單片機進行信息處理，經(jīng)過放大利用單片機的I/O口線輸出音樂。 （2）音頻脈沖的產(chǎn)生：根據(jù)某一音頻的周期（1/頻率），利用定時器計時此半周期時間，在輸出口線上得到此頻率的脈沖。改變定時初值，以產(chǎn)生不同的頻率。 （3）每一個音符使用一個字節(jié)，字節(jié)的高4位代表

13、音符的高低，低4位代表音符的節(jié)拍。 （4）歌曲可自己任選，通過查資料獲取相應(yīng)的音樂控制碼。三、課程設(shè)計基本步驟1、選擇項目，查找相關(guān)資料；2、設(shè)計硬件電路，繪制原理圖；3、列出元器件清單，完成硬件電路并調(diào)試； 4、軟件設(shè)計：繪制流程圖，寫程序清單，并完成調(diào)試工作；5、完善項目中要求的功能； 6、回答項目中的思考問題；7、最后撰寫課程設(shè)計報告。 課程設(shè)計報告要包括如下內(nèi)容： （1）項目名稱、目的、任務(wù)和要求；（2）總體設(shè)計方案分析，繪制完整的硬件原理圖； （3）繪出總體程序框圖和中斷服務(wù)程序框圖； （4）寫程序清單，并加注釋，以及程序說明； （5）調(diào)試小結(jié)； （6）總結(jié)收獲和體會。四、進程安排序號內(nèi) 容時間（天）1選定設(shè)計課題，下達設(shè)計任務(wù)課外時間2教師講解0.53學(xué)生查資料，完成方案設(shè)計，教師審查4學(xué)生完成課題軟硬件詳細設(shè)計和調(diào)試2.55驗收并考查0.56撰寫課程設(shè)