单片机原理及应用课程设计教学大纲课程设计名称：单片机原理及应用课程设计编号：E1010020课程设计学分：2.0 课程设计周（时）数：2周课程设计授课单位：测控技术及仪器指导方式: 集体辅导与个别辅导相结合课程设计适用专业：测控技术与仪器、自动化、电气工程及其自动化课程设计教材及主要参考资料：《单片机原理及应用》，张毅刚，高等教育出版社，2004年，《单片机教程》，蔡惟铮编，东北大学出版社，2001年，服务课程名称：单片机原理服务课程编号：T1010020服务课程讲课学时：40 服务课程学分：2.5一、课程设计教学目的及基本要求1．了解并掌握单片机的原理、结构、指令、运行模式、功能模块及应用开发方法。

2．提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。

3．掌握汇编语言的设计和调试。

4. 掌握C－51语言的设计和调试。

二、课程设计内容及安排1．掌握各种进制数的特点及其转换方法。

2．掌握MCS-51单片机的硬件结构的特点，详细了解MCS-51单片机的各种资源。

3．了解单片机的指令系统、指令格式及其意义。

4．理解中断的基本概念，了解单片机的中断响应。

5．掌握存储器的分类，熟练掌握存储器的扩展。

6．了解单片机的接口技术及其串行通讯方式。

7．编写课程设计报告，掌握汇编语言的设计和调试方法。

设计题目:1．交通灯控制系统实验目的：（1）学习输出口的使用方法；（2）学习延时子程序的编写；（3）交通灯的控制规律实验要求：设计并且制作交通灯控制系统，编制控制系统监控软件；交通灯控制软件，要求以单片机为核心，P1口输出口接三只发光二极管（红绿黄），编写程序，使发光二极管按交通灯的控制规律点亮。

思考问题：改变延时常数，使发光二极管闪亮时间改变。

红绿灯不允许同时点亮，红绿灯交换时黄灯闪烁，考虑车流量情况，改变交通灯指挥状况，单路口/多路口情况，寻求最佳交通流量。

2．工业顺序控制系统实验目的：掌握工业顺序控制程序的简单编程，中断的使用实验要求：设计并且制作以51单片机为核心的工业顺序控制系统，由P1.0—P1.6控制注塑机的七道工序，可以利用七只发光二极管模拟注塑机的七道工序，低电平有效点亮，编制工业顺序控制系统监控程序；编制顺序控制软件，要求每道工序时间延时可以设定，P3.4为开关启动开关，高电平启动。

P3.3为外部故障输入模拟开关，低电平报警，P1.7为报警声音输出，设定六道工序只有一位输出。

思考问题：修改程序，使每道工序中有多位输出，考虑注塑机正常使用状态的控制；在此基础上，考虑异常情况时的保护、报警措施。

3．I／O口扩展与应用实验目的：学习单片机系统中扩展I／O口的方法；掌握I／O口的控制逻辑，学习数据输入输出的种类及程序的编制方法。

实验要求：了解常用的I/O口芯片，硬件扩展，读取开关状态，输出数据并且驱动发光二极管显示出来。

思考问题：查询与中断的比较，带有握手信号的并口的控制，输入输出信号的可靠性及保护。

4．智能数据采集系统实验目的：(1)掌握A/D转换与单片机接口的方法；（2）通过实验了解单片机如何进行数据采集。

（3）查询与中断方式进行数据采集的比较；（4）简单数据处理。

实验要求：设计并且制作基于51单片机的数据采集系统，配置A／D转换芯片，编制数据采集系统监控软件，数据采集软件，电位器提供模拟输入量（传感器实验系统提供模拟量输入），将模拟量转换成数字量，通过数码管显示出来，分析数据采集精度。

问题思考：提高数据采集精度的方法及必要性，A／D转换器的种类及各自的特性，改变A／D转换器的基准源对转换的影响，查询与中断方式进行数据采集的比较。

5．智能信号发生器实验目的：（1）了解Ｄ／Ａ转换与单片机的接口方法；（2）了解Ｄ／Ａ转换芯片的性能及编程方法；（3）了解单片机系统中扩展Ｄ／Ａ转换的基本方法实验要求：利用数字序列输出一个从0V开始逐渐升至5V再降至0V的可变电压，循环并且利用示波器观测波形。

制作信号发生器，并且讨论精度及其提高的方法。

问题思考：数字信号发生器的精度取决于哪些因素，功率输出时配置的考虑，保护措施的考虑。

6．智能仪器设计实验目的：掌握8051系统中，扩展输入（键盘）及显示接口的方法实验要求：人机接口的设计，按下数字键，数码管上相应能显示数字，按下功能键，能相应执行程序问题思考：输入的方式有哪些，如何更有效的利用功能键，监控程序应该考虑哪些问题？7．通用打印机的驱动实验目的：掌握扩展芯片8255实验应用，通用打印机的初始化编程知识。

实验要求：编制程序，使通用打印机打印RAM区中的ASCⅡ码字符。

问题思考：使通用打印机打印汉字，数据库的建立，通用表格的生成8. 微型打印机打印字符／曲线／汉字实验目的：了解微型打印机和8051系统连接方法，掌握编程技巧。

实验要求：微型打印机打印实时数据和曲线。

9．日历时钟DS12887控制实验实验目的：了解日历时钟DS12887A的工作原理；掌握单片机与日历钟芯片的扩展编程。

实验要求：利用试验系统键盘设置日历、时钟；利用MC3的静态显示器显示年、月、日；利用试验系统的显示器显示时、分、秒。

思考问题：在利用单片机编写动态显示程序延迟时间时应该注意些什么？10．IC卡存储卡读写实验实验目的：熟悉IC卡工作原理及IC卡总线结构；利用单片机的I／O口线P3.0.P3.1产生IC总线SCL.SDA。

实验要求：本实验以A T24C01A卡为例，根据A T24C01A卡的读写时序编写读写卡的程序，把写入IC卡的数据读到系统内存4000H～407EH单元中11．语音控制实验（录音）实验目的：熟悉语音芯片ISD1420录音工作原理；利用单片机控制语音芯片的分地址录音，增加系统的语音提示功能。

实验要求：把语音芯片ISD1420录音时间分成20段，每段一秒，调用录音子程序，录入语音，建立语音库。

12．语音控制实验（放音）实验目的：熟悉语音芯片ISD1420放音工作原理；利用单片机控制语音芯片的分地址录音，增加系统的语音提示功能。

实验要求：语音录入结束后，根据段地址，调用放音子程序，还原原来录入语音信号。

思考问题：怎样保证录音的质量？13．继电器控制实验目的：掌握用继电器的基本方法和编程实验要求：利用P1口输出高低电平，控制继电器的开合，以实现对外部的控制14．步进电机控制实验目的：了解步进电机控制的基本原理，掌握步进电机的转动编程方法实验要求：读取显示器上的正反转命令，转速（16级）和转动步数后执行，转动步数减为零时停止转动思考问题：怎样利用单片机控制步进电机左转60度后再右转60度。

15．8253方波实验目的：学会8253芯片和芯片接口方法，掌握8253定时器／计数器的工作方式和编程原理。

实验要求：8253的0通道工作方式3产生方波思考问题：利用示波器观察波形，算出方波的频率。

16. 小直流电机调速实验实验目的：掌握单片机数控直流电机的速度实验要求：利用DAC0832芯片进行数/模控制，输出的电压经放大后驱动小直流电机的速度进行数字量调节17. LED16*16点阵显示实验实验目的：利用单片机并行控制LED点阵显示；掌握单片机与LED点阵块之间接口电路设计及编程实验要求：利用取模软件建立标准字库，编制程序实现点阵循环左移显示汉字思考问题：要获得较高的刷新频率应该采用多高频率的时钟晶振？18. 128*64LCD液晶显示实验目的：掌握单片机与液晶显示器之间接口设计与编程；利用点阵式液晶显示器显示汉字或图形实验要求：编制程序，利用标准字库，在液晶上显示汉字。

20. 8250串口试验实验目的：系统扩展以8250为核心的可编程串行异步通信接口芯片；对扩展的串行通信接口实现自行收发实验要求：将寄存器B的内容从10H开始通过8250发送，接收，每次收发后自动加1，再将每次接收的数据，写到内存4000H～40EFH单元中，实现自发自收。

21. 8251可编程串口与PC机通讯实验目的：利用单片机内的8251芯片，实现与PC机通讯实验要求：利用机内的8353芯片的分频作为8251的收发时钟频率；利用机内的小键盘，每按动一次任意键，就把该键值发送给PC机接收，并在PC机屏幕上显示该键值。

22. 单片机RS232／RS485串行发送试验（双机通讯）实验目的：了解单片机8051串行口的工作原理以及收发方式；了解RS232以及RS485接口的工作原理及收发方式实验要求：用两台5103进行双机通讯，一台接收，一台发送。

思考问题：单片机串行通信的原理和串行通信的校验方法？23. 单片机RS232／RS485串行接收试验（双机通讯）实验目的：了解单片机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实验要求：用两台5103进行双机通讯，一台接收，一台发送。

24. 温度压力测试系统实验目的：了解热电偶，压力传感器的工作原理以及调整方法实验要求：温度测量实验；压力测量实验问题思考：应该选用什么样的温度传感器才能满足实验要求并保证一定的精度。

25. 测距仪实验目的：利用超声波传感器实现无接触式测距。

实验要求：完成以单片机为核心的硬件电路设计，包括单片机、超声波发射电路、超声波接收放大电路及显示电路；编写测距仪监控软件，距离测试软件。

问题思考：距离测量范围由哪些因素确定，测量的精度由什么决定，怎样才能保证测量的精度。

如果要加入精度电路，应该注意什么问题？26. GPS定位系统实验目的：掌握MCS－51汇编语言程序设计方法实验要求：通过单片机利用GPS接收板GPS15L-LVS接收GPS信息，包括经纬度信息，时间信息，及时速度并用LED将信息显示出来。

问题思考：怎样才能保证OEM的准确定位，在应用GPS系统时应注意些什么问题？27. 玩具机器人实验目的：掌握模块化编程方法，C语言编程的技巧。

实验要求：利用所给的各种传感器组装一个智能机器人，可以躲避障碍，沿着黑色线路走，利用红外探测障碍等功能。

实验的核心器件是单片机，他能完成对外部电路的管理和协调各种传感器的功能。

问题思考：怎样利用模块化方法编程，熟悉编程方法后利用模块化编程方法编制一个智能小车，使它能躲避障碍并在遇到障碍时能发出警报。

28. 脉冲计数（定时／计数器实验）实验目的：熟悉单片机内部定时／计数器功能，掌握初始化编程方法。

实验要求：把定时器0外部输入的脉冲计数，并送显示器显示思考问题：修改程序使显示器上可显示到999999个脉冲个数。

三、课程设计考核方法及成绩评定课程设计结束时，要求学生写出课程设计报告，硬件电路按设计要求调试；软件调试通过，完成相应功能，根据设计性能考虑的完善程度进行成绩评定。

课程设计成绩分两部分，设计报告占20%，设计作品占80%。

四、其他要求课程设计时间安排提前1－2周布置题目，学生自己熟悉查找相关资料3－5天设计电路完成硬件电路调试（必要时，利用周六、日的时间）5－7天完成软件编制、调试。