单片机原理与技术课程实验报告要求

单片机原理与技术课程实验报告要求第一篇：单片机原理与技术课程实验报告要求单片机原理与技术课程实验报告要求单片机课程的实验要求每个实验提交一篇实验报告。实验内容要求在实验课前做预习，实验程序要求在实验课前编写好，在实验课中主要进行实验程序的调试，在实验结束的同时上交实验报告。实验报告要求有下面的几个部分：一、实验目的二、实验内容三、实验说明四、实验数据记录分析五、实验原理图（只针对硬件实验）六、实验参考程序清单和流程图第二篇：单片机课程实验报告《单片机原理及应用》课程实验报告实验名称：步进电机综合控制实验一、摘要：本实验利用8051单片机达到控制步进电机的启动、停止、正转、反转、点动、转过指定角度、状态显示和数据指示的目的，使步进电机控制更加灵活。步进电机驱动芯片采用ULN20XX，ULN20XX具有大电流、高电压，外电路简单等优点。利用ZLG7290模块驱动LED数码管显示速度设定值。通过这个单片机控制系统的设计来掌握步进电机的工作原理和驱动过程以及LED显示原理和ZLG7290模块的使用方法，用LED数码管显示实验要求的状态结果，设计电路的硬件接线图和实现上述要求的程序。关键词：51单片机步进电机ZLG7290ULN20XX二、设计内容与要求：1、任务介绍：实现步进电机按规定的速度正转、反转，转过指定的角度，要有点动功能。所有命令通过键盘输入，步进电机在运行过程中要有状态和数据指示。2、每套设计文档应包括：系统原理说明、程序框图、电路原理图和程序清单。三、实验器件介绍及原理：本实验采用单片机来控制步进电机，实现了软件与硬件相结合的控制方法。在单片机环境下，ULN20XX驱动芯片驱动步进电机，用ZLG7290芯片作用下用的按键控制步进电机的运行，从而达到实验要求。其控制框图（图一）为：ZLG7290ULN20XXA按键控制驱动芯片驱动芯片单片机80C51共阴极数码管步进电机图一：控制框图1、系统硬件介绍1.1步进电机1.1.1相关的技术指标：a、相数：指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机，本实验用的是四相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同。b、步距角：表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。本实验程序运行前要先测量步进电机的步距角。c、拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态，或指电机转过一个步距角所需脉冲数。本实验用四相八拍运行方式，为A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A1.1.2工作原理：步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。1.1.3步进电机的驱动：步进电机的驱动可以选用专用的电机驱动模块，比如L298、FT5754等，这类驱动模块接口简单，操作方便，它们既可以驱动步进电机，同时也可以驱动直流电机。但本实验使用ULN20XXa驱动器，下面介绍该芯片。图二：步进电机及其驱动电路1.2ULN20XXA芯片ULN是集成达林顿管IC，内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTLCOMS,由达林顿管组成驱动电路。ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,它的输出端允许通过电流为20XXA，饱和压降VCE约1V左右，耐压BVCEO约为36V。用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。采用集电极开路输出，输出电流大，故可直接驱动继电器或固体继电器，也可直接驱动低压灯泡。通常单片机驱动ULN20XX时，上拉2K的电阻较为合适，同时，COM引脚应该悬空或接电源。ULN20XX是一个非门电路，包含7个单元，但独每个单元驱动电流最大可达350mA.资料的最后有引用电路，9脚可以悬空。比如1脚输入，16脚输出，负载接在VCC与16脚之间，不用9脚。图三：ULN20XXA原理图1.2.1ULN20XX的作用：ULN20XX是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。输入5VTTL电平，输出可达500mA/50V。ULN20XX是高耐压、大电流达林顿陈列,由七个硅NPN达林顿管组成。ULN20XX的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器。ULN20XX是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。1.2.3ULN20XXA功能及引脚图:功能：ULN20XX是高耐压、大电流、内部由七个硅NPN达林顿管组成的驱动芯片。经常在以下电路中使用，作为显示驱动、继电器驱动、照明灯驱动、电磁阀驱动、伺服电机、步进电机驱动等电路中。ULN20XX的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN20XX工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。ULN20XX的封装采用DIP—16或SOP—16。ULN20XX可以驱动7个继电器,具有高电压输出特性，并带有共阴极的续流二极管使器件可用于开关型感性负载。每对达林顿管的额定集电极电流是500mA，达林顿对管还可并联使用以达到更高的输出电流能力。显示电路主要包括大型LED数码管BSI20XX(共阳极，数字净高12cm)和高电压大电流驱动器ULN20XX，大型LED数码管的每段是由多个LED发光二极管串并联而成的，因此导通电流大、导通压降高。ULN20XX是高压大电流达林顿晶体管阵列电路，他具有7个独立的反相驱动器，每个驱动器的输出灌电流可达500mA，导通时输出电压约1V，截止时输出电压可达50V。ULN20XX的1～7脚为信号输入脚，依次对应的输出端为16～10脚，8脚为接地端。当驱动电源电压为+12V时，若要求数码管每段导通电流为40mA，则每段的限流电阻为50。则一块ULN20XX恰好驱动一个LED数码管的7段。大数码管采用共阳极接法，低电平有效。锁存器输出的电平经NPN三极管9014反相后，再由ULN20XX放大后推动大数码管显示图四：ULN20XXA引脚图1.3ZLG7290芯片1.3.1ZLG7290作用及其功能介绍ZLG7290能够直接驱动8位共阴式数码管（或64只独立的LED），同时还可以扫描管理多达64只按键。其中有8只按键还可以作为功能键使用，就像电脑键盘上的Ctrl、Shift、Alt键一样。另外ZLG7290B内部还设置有连击计数器，能够使某键按下后不松手而连续有效。采用I2C总线方式，与微控制器的接口仅需两根信号线。可控扫描位数，可控任一数码管闪烁。引脚说明如下图：图五：ZLG7290引脚图1.3.2ZLG7290使用说明ZLG7290B是基于I2C总线接口的芯片。主控单片机ADUC831作为主器件时，内部没有I2C总线功能，因此需用SPI总线的引脚来模拟I2C总线。具体连接如下：ZLG7290BADUC831GNDDGNDSDAMOSISCLSCLOCK/INTINT0VCCDVDD但是，这种连接不是唯一的，只是在所写的软件里需要这样连接。其实中断可以根据自己所选的中断而定。地（GND）和电源（VCC）也可以另外从电源上接过来。所用电源为5V。编译软件使用的是WSD，这个软件主要是用于AD系列芯片的。只要下载扩展名为HEX的文件即可。1.3.3ZLG7290工作原理ZLG7290的核心是一块ZLG7290B芯片，它采用I2C接口，能直接驱动8位共阴式数码管，同时可扫描管理多达64只按键，实现人机对话的功能资源十分丰富。除具有自动消除抖动功能外，它还具有段闪烁、段点亮、段熄灭、功能键、连击键计数等强大功能，并可提供10种数字和21种字母的译码显示功能，用户可以直接向显示缓存写入显示数据，而且无需外接元件即可直接驱动数码管，还可扩展驱动电压和电流。此外，ZLG7290B的电路简单，使用也很方便。用户按下某个键时，ZLG7290的INT引脚会产生一个低电平的中断请求信号，读取键值后，中断信号就会自动撤销。正常情况下，微控制器只需要判断INT引脚就可以得到键盘输入的信息。微控制器可通过两种方式得到用户的键盘输入信息。其一是中断方式，该方式的优点是抗干扰能力强，缺点是要占用微控制器的一个外部中断源。其二是查询方式，即通过不断查询INT引脚来判断是否有键按下，该方式可以节省微控制器的一根I／O口线，但是代价是I2C总线处于频繁的活动状态，消耗电流多并且不利于抗干扰。1.3.4ZLG7290驱动数码管及按键开关连接线路图图六：ZLG7290电源部分接线图图七：ZLG7290驱动数码管电路图图八：ZLG7290驱动按键开关电路图在本实验运用了十个按键其中：S1按键控制步进电机的运转方向，S2控制步进电机的启动，S3控制步进电机的关断，S4控制步进电机的单步运行键，S5为步数加键，S6为步数减键，S7为速度加键，S8为速度减键，S9为连续运行与指定步数运行切换键。1.4总电路图：电路图中包含最小系统、驱动电路和显示电路第三篇：《单片机与接口技术》实验报告《单片机与接口技术》实实验报告SUNES59PA班班级：____________________学学号：____________________姓姓名：____________________得得分：____________________指指导：____________________日日期：____________________合肥工业大学宣城校区实验一XXXXXXXXXXXXX一、实验目的二、实验设备三、实验内容四、实验步骤五、实验现象六、实验程序（必须带注释）第四篇：《单片机原理及应用》实验报告实验一：单片机开发装置使用方法（小2号，加粗）一、实验目的（3号，加粗）内容（楷体，4号，不加粗）字符和数字用TimesnewRoman二、实验内容三、实验步骤四、实验结果五、实验分析六、实验总结第五篇：《单片机原理及应用》课程《单片机原理及应用》课程自评报告陕西理工学院电气工程系《单片机原理及应用》课程组二○一○年三月目录第一部分课程简介第二部分课程内容与体系的改革第三部分实验教材第四部分自评结果和评分依据第五部分存在的主要问题及整改措施附件：自评评分依据《单片机原理及应用》课程自评报告第一部分课程简介单片机技术广泛地应用于工业控制、智能仪器仪表、机电一体化产品、家用电器等各个工业领域。因此，单片机原理及应用是工科院校各专业学生的一门重要的应用技术课程，对电类学生尤为重要，通过该课程可以了解工业高新技术，培养综合的工程设计能力。学生在课程设计、毕业设计、科研项目中会广泛应用到单片机知识，而且，进入工作后，更会广泛接触到单片机的工程项目。近几年，一些用人单位直接把单片机应用技术测试作为人才选用的条件。显然，提高该门课程的教学质量，对培养学生的综合应用能力，提升学生在人才需求市场中的竞争能力，具有重要意义。《单片机原理及应用》课程是自动化、电气工程及其自动化、计算机科学与技术等专业的一门专业技术基础课。单片机应用技术包含着广泛的内容（基本原理、接口技术、开发方法、开发工具、控制技术等），而且构成完整的知识体系。也就是说，缺少某一个方面或某一个环节的知识，将会影响实践应用能力。再者，单片机产品及其应用技术发展日新月异。在一门课程的有限教学时间内，如何让学生比较系统全面的掌握单片机应用知识，同时能反映比较新的应用技术，培养学生的工程设计能力，必须加强课程建设力度，在课程内容与课程体系上进行重大改革。《单片机原理及应用》课程在自动化、电气工程及其自动化、计算机科学与技术3个本、专科专业中开设学时为40-60学时。多年来，该课程组师资队伍建设稳步提高，教学和实验条件逐步完善，现已形成了相对稳定的较高教学水平的师资队伍和完全满足实验教学条件的实验平台。目前，《单片机原理及应用》课程组共有6名课程主讲教师和多位实验技术人员，其中教授1人、副教授2人、讲师3人，研究生5人，实验师多人，承担校内相关3个专业本、专科学生的单片机原理及应用课程教学与实验任务。《单片机原理及应用》课程组在多年的具体教学与实践过程中，在课程建设和教学改革方面取得了较为显著的成效。从20XX年开始，课程改革小组注重教育思想和教学观念的转变，开展了课程教学内容、课程体系、教学方法及教学手段的改革研究与实践，对课程的教学内容与体系进行了优化。目前已初步建立了以培养学生工程素质和综合应用能力为教学目标的新的课程体系，在教材建设、实践性教学环节建设方面取得了可喜的成果。李建忠教授把课程组研究的理论成果变成了现实成果，编著的《单片机原理及应用》（第二版被评为国家十一五规划教材）一书被全国30多个省市的100多所高校采用，在国内产生较大影响。组织的实践教学环节在本院多届学生中也取得了显著的成效。《单片机原理及应用》教学仪器设备丰富，实验开出率100%，同时开设一定的设计性、综合性实验。实验室规章制度健全，管理人员到位，教学服务及时，为实验课程教学提供了有力保障。随着“单片机原理及应用”课程内容和课程体系改革的进行，课程教学质量逐步明显提高。伴随着教学质量的提高，浮现出了许多科研项目。例如，智能型家用有毒气体探测语音报警呼救装置、机车防带电过分相装置、消失模浇注充型速度的微机化测试的研制，科研项目的进行又推动了教学质量的进一步提高。教师在教学中，结合自己的科研生动地讲解原理、方法、技术。近几年课程组成员结合自己的科研项目，在单片机应用技术方面发表论文多篇。第二部分课程内容与体系的改革教材是教育思想、教育理念体现的载体，是一门课程教学内容与体系、教学方法及手段的集中表现。一本好的教材不能局限在知识的传递上，还应表现在科学思维方法、获取知识的方法、综合能力和创新设计能力培养方法的传递上，便于运用新的教学方法和手段组织实施教学。这是课程组改革研究的一个理论成果。在理论研究的指导下，确定以教材建设为龙头进行课程内容与体系的优化。由于单片机应用技术知识包含的内容广泛，单片机产品及其应用技术发展速度快，如何在有限的计划课时内让学生比较完整的掌握单片机应用技术知识体系，同时了解一些比较新应用技术，吸取了国内外先进的教学思想和教学经验，广泛收集和查阅国内外优秀教材和有关教学资料，又结合我们多年积累的教学经验和教训，比较全面地考虑了各种因素，对课程内容与课程体系进行整体优化，编著了《单片机原理及应用》（第二版被评为国家十一五规划教材）、《单片机原理及应用实践教程》，形成了一套新的课程教学体系。教材内容体系进行了优化组合。既体现了系统全面，包含了基本原理、接口技术、开发方法、开发工具、控制技术等，又进行了浓缩精练，论述严谨透彻。教材内容的组织上采用“以点见面，触类旁通”的精练浓缩方法。例如，在每一章节前都概述出相关的一般性内容和方法，然后再以具体的内容或典型的实例进行说明。始终贯穿应用观点。例如，在单片机原理的讲解中，着重强调站在应用角度，掌握单片机的功能特性和配置结构。即用户站在单片机芯片外部看它所提供给用户的使用功能和资源，达到正确、合理的使用单片机所提供的硬、软件资源。这不仅给学生强调了达到应用的学习目标，而且给学生树立了一个学习掌握应用知识的正确学习方法界面。这一点经教学实践检验，取得了良好的教学效果。又例如，在应用技术的讲解中，大多数选自生产和科研中的应用实例，使学生学后就能用。注重科学思维方法、获取知识的方法、综合能力和创新设计能力的培养方法的传递。掌握一门学科知识的学习方法，其实质是找出并抓住学科知识的内在联系，形成一个完整体系。该书突出了这方面的特色。例如，在指令系统的讲述中，大多数教材采取按功能类逐条指令罗列讲解，使初学者很难理解记忆。其实，指令系统中有一些操作指令的子集合是具有特征规律的，不同操作指令的子集合之间也具有一些可比性特征规律，在该书的讲述中用归纳、类推、类比方法进行纵向归类，横向类推、比较。这不仅能使学生掌握知识，而且学习了科学思维方法和学习方法。在讲解基础知识的基础上，反映新的应用技术成果。例如，紧密结合基础知识讲解了单片机应用程序开发设计方法。第三部分实验教材在广泛调研现有实验教材经验与问题的基础上，引入新的教育理念，针对现代工程人才的培养模式、人才素质及能力的要求，课程组认为实验教材不能局限在对基础知识的验证上、不能局限在基本实验的操作指导上、不能局限在某一门课程知识的动手实践能力的培养上、不能局限在理论教材的辅助功能作用上，还应给学生提供广阔的、自由灵活的动手实践空间，要培养学生在基本理论知识的基础上能够吸收、使用新技术方法，培养学生一般的工程实践能力和创新设计能力，使实验教材成为相对独立的综合实践能力培养的指导书。在这样的思想指导下，组织编写了《单片机原理及应用实践教程》的，于20XX年5月在本院内部印刷使用。在多年的使用中取得了良好的效果。《单片机原理及应用实践教程》一书主要具有以下特色：（1）知识的系统完整性与实践过程的系统完整性并重实验内容的编写上紧密结合理论教学，按照单片机原理及应用课程知识的内在联系，保持了知识的系统完整性。从宏观结构上，实验内容分为单片机系统功能、单片机系统扩展、单片机系统配置和综合应用四大实验组。在每个实验组中又按照基础→综合→工程应用的方式安排了多个实验项目，每个实验项目中又按照基本原理、知识提要、基本技术、方法论证、实验结果分析的方式进行组织。这样，使该书成为学习、掌握单片机原理及应用知识的很有价值的参考书。从实践应用过程看，该书宏观上反映了单片机应用系统的开发环境、开发方法、开发过程。在每一个实验项目中，又反映出了一个单片机应用系统立题概要分析、功能结构论证分析、器件选择、硬软件设计、系统调试、性能分析与测试、文档收集与整理的全过程。使学生能够学习、掌握到一个单片机应用系统开发设计过程中各个环节的技术方法。（2）知识掌握和科学思维能力培养并重在每个实验项目中都提示出所依据的基本原理知识，所采用的方法和技术，通过实验来加深对基本知识的理解，达到熟练掌握。在每个实验项目后，提出一些很有价值的思考问题，主要围绕实验现象观察与分析，培养学生科学细致地观察与分析问题的方法和能力。每个实验既给出了参考方案，又要求学生在参考方案的基础上自行设计、调试，充分发挥学生的主观能动性和创造力、有意识地培养学生对工程问题的分析与设计方法。每个实验都要求学生按照严格的格式写出实验报告，在实验报告中深入细致地分析、论证有关实验现象与结果，通过实验报告的书写，培养学生严谨求实的科学方法和态度。（3）既面向验证性实验又面向开放性、设计性实验根据单片机原理与应用的知识结构，实验内容分为单片机系统功能、单片机系统扩展、单片机系统配置和综合应用四个实验组。每个实验组又按照基本原理、技术、方法的应用，综合应用、工程设计的思路方式安排了多个实验项目，为学生提供了广泛的实验内容，即可以供课程实验使用，也可以供开放实验、设计实验使用。（4）实验教学的目标确定在以下几个方面：验证基本理论、方法和技术。通过验证性实验，使学生加深对基本理论、方法和技术理解，能够熟练应用，并使学生进一步认识到：基本理论、方法和技术来源于实践，又对实践有强大的推动作用，在实践中得到发展，得到创新。基本实践能力的培养。基本实践能力包含：掌握小型单片机应用系统开发研制所采用的基本环境、方法、手段及所使用的仪器设备。综合工程实践能力的培养。综合工程实践能力包含：掌握复杂单片机工程应用系统开发研制所采用的先进的环境、方法、手段及所使用的仪器设备，并能进行工程决策分析。创新设计能力的培养。创新设计能力包含：在一些关键的技术环节上能够激发出超常的思想方法或采用前沿性的技术手段分析解决问题。（5）实验教学的实施方式根据现代工程人才的培养模式、人才素质及能力的要求，我们设计出了形式多样的实验教学方式。指导型实验。这类实验纳入单片机原理及应用课程的教学计划和教学大纲，在老师的指导下，进行规定要求实验，实验后要写出实验报告。实验目标是基本实践能力的培养。开放型实验。这类实验是学生根据自己的要求自发地进行实验，实验室必须随时满足学生的实验要求。在这种实验中，学生可根据自己的情况实现多种目标。设计型实验。这类实验学生带着自己的设计问题，进入实验室进行调试或测试，一般结合课程设计、毕业设计、大学生科技活动项目进行。实验要有明确的目标，主要培养学生综合工程实践能力和创新设计能力。第四部分自评结果和评分依据为了进一步提高课程教学质量，努力做好课程建设与评估，电气工程系专门成立了院系、教研室（课程组）两级评估领导小组，负责对申报课程的指导、监督和审查。课程组全体任课教师认真学习、领会相关课程建设与评估精神，认真对照精品课程建设评估指标体系的各项要求，总结多年来课程建设的成果，结合课程建设过程中存在的实际问题，进行了认真细致地资料整理、自查自评。通过本次自查自评活动，真正达到了“以评促改，以评促建”的目的。自评结果：Q=102分（≥100），符合并达到了校级精品课程的条件。详见附件：课程自评表。第五部分存在的主要问题及整改措施1.网络教学和资源共享方面还需进一步的丰富和完善。实现与本课程相关的信息查询、辅导答疑、作业练习等多种功能，方便学生网上学习。2.实验教学设备更新不够，试验教学手段还不够丰富、不够先进，理论教学内容和体系还需要进一步整合、优化；3.进一步加大教学改革力度，转变教育教学理念，探索高教理论，不断改进和提高教师的理论与实践教学方法和手段。同时还需要认清形势，剖析自我，虚心向兄弟院校学习先进的课程建设经验，弥补自己的差距和不足，加快课程建设步伐，使《单片机原理及应用》课程教学全面上台阶、上水平。附件：自评评分依据师资结构：19分/20XX.1师资结构：A级，4分/4课程组职称结构合理，有教授、副教授、讲师、高级实验师、实验师共8人，主要由教授、副教授、讲师上课。1.2教学水平：A级，5分/6教学水平高，高、中级职称教师均开课2门以上；教学工作量饱满，教案齐全；有教改及科研项目。1.3学术水平：A级，6分/6近3年发表论文篇，人均6篇；主编、参编教材9部；完成省厅级科研项目3项，校级科研基金项目3项，院教改项目7项。1.4教风建设：A级，4分/4教风良好；教研室制度健全，坚持教学研究活动，每年教研活动大于18次，有记录；能坚持相互听课、评教；能收集学生对教学的反馈信息，并改进教学；教学组无任何教学事故。教学条件：24分/252.1教学大纲：A级，6分/6教学大纲符合专业培养目标和教学计划的基本要求，并能结合教学计划适时修订、完善；大纲能反映课程体系结构，项目完整，层次清晰，重点、难点突出，要求明确；教学过程中能够严格执行大纲。2.2教材及教学参考书：A级，7分/7选用学校自编国家级规划教材及相应教学参考书，满足不同专业的培养计划要求，使用效果好。2.3课程教学管理及教学文件：A级，5分/6教学参考资料丰富、齐全，能反映本课程发展现状；课程有完整的教学工作总结，教师有教学日历和教案。2.4教学设备和手段：A级，6分/6使用多媒体、板书讲解和现场教学等手段；与实验室共同开发研制有相应的实验教学设备，且符合本校学生情况，使用效果好，完全能满足正常的教学需要。3考核：15分/173.1考试说明：A级，3分/3在教学大纲的指导下，能按要求进行命题考试工作，命题质量高，考分分