《单片机原理及应用课程设计》教学大纲 - 南京工程学院

1、单片机原理及应用课程设计教学大纲课程编号：0806933207课程名称：单片机原理及应用课程设计英文名称：Course Design of SCM Principle & Application课程类型：专业基础课设计周数：1 学分：1开设学期：第4学期适用对象：自动化（系统集成）专业的本科生先修课程：模拟电子技术及其实验、数字电子技术及其实验一、 目的和基本要求单片机原理及应用是一门实践性很强的课程。如何培养和提高学生的动手能力，让学生在学好基础理论知识的同时，迅速掌握应用设计技术，教学中的课程设计环节起着非常重要的作用。单片机原理及应用课程设计教学目的及要求如下： 1、掌握单片机的结构、指

2、令系统、单片机扩展方法及接口技术； 2、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决实际问题的能力； 3、掌握汇编语言程序设计及调试方法；4、掌握单片机应用系统的设计思想。二、课程设计内容课程设计项目（可任选）：1、交通灯控制系统设计（方案一） 目的： （1）掌握单片机P1输出口的使用方法和交通灯的控制方法； （2）掌握延时子程序的编写； （3）掌握外部中断技术的应用； （4）初步学会单片机实时控制系统的设计和调试方法。 要求： （1）设A道为东西方向，B道为南北方向。A道和B道上均有车辆要求通过时，A、B道轮流放行。A道放行5min（分钟）（调试时可改为5S），B道放行4min（分钟）（调试时改

3、为4S） 。 （2）一道有车而另一道无车（调试时用开关K1和K2控制）时，交通灯控制系统应能立即让有车道放行。 （3）A车道与B车道之间的切换时间为2S（即：黄灯闪的时间）。 （4）以单片机为核心，设计交通灯控制系统。用P1口作输出口接交通灯。（5）用中断技术使系统满足急救车优先通过的要求：有急救车时，A、B道红灯亮，以禁止普通车辆通过并让急救车穿红灯而过。只有当急救车通过后，交通灯才恢复到中断前的状态。可用开关K8来模拟急救车通过的中断申请, 用十二只发光二极管（L1L12）模拟交通灯。2、交通灯控制系统设计（方案二） 目的： （1）掌握用8255芯片扩展单片机I/O口的方法和交通灯的控制方

4、法； （2）掌握延时子程序的编写； （3）掌握外部中断技术的应用； （4）初步学会单片机实时控制系统的设计和调试方法。 要求： （1）设A道为东西方向，B道为南北方向。A道和B道上均有车辆要求通过时，A、B道轮流放行。A道放行5min（分钟）（调试时可改为5S），B道放行4min（分钟）（调试时改为4S） 。 （2）一道有车而另一道无车（调试时用开关K1和K2控制）时，交通灯控制系统应能立即让有车道放行。 （3）A车道与B车道之间的切换时间为2S（即：黄灯闪的时间）。 （4）单片机控制8255接口芯片，使交通灯按要求变化。8255的B口、C口接交通灯（红绿黄），设8255芯片的控制端口地址为F

5、F2BH。（5）用中断技术使系统满足急救车优先通过的要求：有急救车时，A、B道红灯亮，仅急救车可通过。只有当急救车通过后，交通灯才恢复到中断前的状态。可用开关K8来模拟急救车通过的中断申请, 用十二只发光二极管（L1L12）模拟交通灯。3、工业顺序控制系统 目的：掌握工业顺序控制程序的简单编程，中断的使用。 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P1.0P1.6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

6、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。 4、智能数据采集系统 目的：（1）掌握A/D转换与单片机接口的方法； （2）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。 要求：设计并且制作基于51单片机的数据采集系统，配置AD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

7、高数据采集精度的方法及必要性，AD转换器的种类及各自的特性，改变AD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、步进电机控制 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。 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。 6、小直流电机调速系统 目的：掌握单片机数控直流电机的速度。 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。 思考问题：电机的调节速度有哪些因素决定？ 7、单片机RS232RS4

8、85串行发送（双机通讯）* 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。 要求：用两台8051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？ 8、单片机RS232RS485串行接收（双机通讯）* 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。 要求：用两台8051进行双机通讯，一台接收，一台发送。 思考问题：提高串行通信的主要技术指标有哪些？如何提高串行通信的抗干扰能力？ 9、彩灯控制（方案一） 目的： （1）掌握MCS-51单

9、片机内部I/O的使用； （2）掌握8255的扩展应用方法； （3）掌握单片机内部定时器和外部中断的应用方法。 要求： （1）用开关K1启动彩灯工作：十二个彩灯中按双灯轮流点亮。每隔2秒钟，彩灯状态转为同色灯一起闪烁，按红、绿、黄顺序依次轮流进行，喇叭发出声音报警。同时，使继电器动作。须达到某条件（如开关K6断电）时，喇叭停止报警，继电器归位，彩灯恢复到中断前的状态继续双灯轮流点亮。 （2）利用定时器以中断方式完成2秒的定时中断。 （3）用十二只发光二极管（L1L12）模拟彩灯，设8255芯片的控制端口地址为FF2BH。 10、彩灯控制（方案二） 目的： （1）掌握MCS-51单片机内部I/O的

10、使用； （2）掌握用8255扩展单片机I/O口的方法； （3）掌握单片机内部定时器和外部中断的应用方法。 要求： （1）用开关K1启动彩灯工作：十二个彩灯轮流点亮。每隔2秒钟，所有彩灯一起闪烁，喇叭发出声音，然后自动恢复到轮流点亮状态。 （2）利用定时器以中断方式实现2秒的定时中断。 （3）用十二只发光二极管（L1L12）模拟彩灯，设8255芯片的控制端口地址为FF2BH。 11、彩灯控制（方案三） 目的： （1）掌握MCS-51单片机内部I/O的使用； （2）掌握用8255扩展单片机I/O口的方法； （3）掌握单片机内部定时器和外部中断的应用方法。 要求： （1）正常情况下，十二个彩灯轮流点

11、亮，不断重复进行，可以人为控制彩灯的启动和停止。 （2）一旦故障发生，引起中断，自动使所有红灯闪烁，其它灯全灭，同时，喇叭发出声音报警。只有当故障排除后报警才停止，彩灯恢复到故障前的状态继续按轮流点亮的方式工作。 （3）用十二只发光二极管（L1L12）模拟彩灯。设8255的控制端口地址为FF2BH。 12、电脑时钟设计 目的： （1）进一步加深对MCS-51单片机内部结构和使用方法的理解； （2）掌握用8155等接口芯片的应用方法； （3）掌握定时器和中断技术的应用； （4）提高学生的综合应用程序设计能力。 要求： （1）利用MCS-51内部定时器T0功能，编写一个能在LED上显示时、分、秒的

12、电脑时钟程序。 （2）编写一个能对上述程序进行校时的程序。 （3）8155芯片的控制端口地址为FF20H。 13、单片机音乐程序设计 目的： （1）掌握MCS-51单片机内部结构及其使用方法； （2）掌握定时器和中断技术的应用； （3）掌握计算机发出不同音调声调的编程方法。 要求： （1）利用MCS-51内部定时器产生不同频率的方法，组成乐谱由单片机进行信息处理，经过放大利用单片机的I/O口线输出音乐。 （2）音频脉冲的产生：根据某一音频的周期（1/频率），利用定时器计时此半周期时间，在输出口线上得到此频率的脉冲。改变定时初值，以产生不同的频率。 （3）每一个音符使用一个字节，字节的高4位代表

13、音符的高低，低4位代表音符的节拍。 （4）歌曲可自己任选，通过查资料获取相应的音乐控制码。三、课程设计基本步骤1、选择项目，查找相关资料；2、设计硬件电路，绘制原理图；3、列出元器件清单，完成硬件电路并调试； 4、软件设计：绘制流程图，写程序清单，并完成调试工作；5、完善项目中要求的功能； 6、回答项目中的思考问题；7、最后撰写课程设计报告。 课程设计报告要包括如下内容： （1）项目名称、目的、任务和要求；（2）总体设计方案分析，绘制完整的硬件原理图； （3）绘出总体程序框图和中断服务程序框图； （4）写程序清单，并加注释，以及程序说明； （5）调试小结； （6）总结收获和体会。四、进程安排序号内 容时间（天）1选定设计课题，下达设计任务课外时间2教师讲解0.53学生查资料，完成方案设计，教师审查4学生完成课题软硬件详细设计和调试2.55验收并考查0.56撰写课程设