单片机课程设计仿真与实践指导 第2版 课件第1章 单片机课程设计概述

单片机课程设计仿真与实践指导盐城工学院电气工程学院张兰红2为什么要安排课程设计1.1课程设计在学习过程中的作用1.2课程设计的内容与组织方式1.3第1章单片机课程设计概述31.1为什么要安排课程设计单片机是指在一块半导体芯片上，集成了微处理器、存储器、输入/输出接口、定时器/计数器以及中断系统等功能部件，构成一台完整的微型计算机。单片机实物41.1为什么要安排课程设计单片机可通过执行使用者编写的程序，控制芯片的各个引脚在不同的时间输出不同的电平，从而控制与单片机各个引脚相连的外围电路的电气状态。单片机在各种控制场合获得了广泛的应用！51.1为什么要安排课程设计单片机广泛应用在工业控制、汽车电子系统、机器人、能源、通信、军事等众多领域，已经成为电子技术智能化最普遍的使用手段。

在日常生活中也可以到处接触到采用单片机进行自动化控制的家用电器，如空调、冰箱、电饭煲、洗衣机等。

在引导高等学校注重培养学生实践能力、创新能力、协作精神和理论联系实际学风的全国大学生电子设计竞赛中，几乎所有的作品都要用单片机才能完成设计。61.1为什么要安排课程设计

单片机课程设计可让学生对单片机应用系统“解剖麻雀”，真正理解与掌握单片机的内涵，熟悉单片机应用系统设计、开发与研制的全过程，熟悉软、硬件设计的方法、内容与步骤。

单片机课程已成为高校电气类、电子信息类、计算机类、机电一体化类专业的重要专业基础课程，该课程的教学应为培养学生的实践和创新能力提供一个良好的平台。71.2课程设计在学习过程中的作用单片机的学习如何下手？单片机的内部结构单片机实物81.2课程设计在学习过程中的作用单片机的学习可从两个方面来下手：一是掌握编程结构。所谓编程结构，即是从编程人员角度所看到的单片机内部结构，即单片机包括几大组成部分，每一部分用哪些寄存器去控制，寄存器的设置方法等等。编程结构便于我们从软件编程的角度去了解单片机系统的操作和运行，不必了解单片机内部复杂的电路结构、电气连接或开关特性。二是引脚功能。单片机功能的实现要靠程序控制其各个引脚在不同的时间输出不同的电平，进而控制与单片机各个引脚相连接的外围电路的电气状态，因此要学习单片机，必须掌握它的引脚功能。91.2课程设计在学习过程中的作用

单片机的编程结构与引脚功能属于单片机本身的知识。但仅有一块单片机集成芯片，即使它内部包含的资源再多，功能再强大，也不能发挥作用，必须要将单片机和外围设备组成单片机应用系统，才能发挥单片机的作用，能获得应用的是单片机应用系统，而绝不仅仅是单片机本身。101.2课程设计在学习过程中的作用

为了缩小体积，单片机集成度很高，这样单片机工作的一些必须功能电路，如晶振电路与复位电路就没有办法集成到单片机内部去，只能在外面通过引脚接进去。使单片机获得应用的最简应用系统(也称最小应用系统)，由单片机本身、电源、晶振与复位电路构成。图1-3单片机最简应用系统硬件原理图111.2课程设计在学习过程中的作用

随着单片机内部存储容量的不断扩大和内部功能的不断完善，单片机“单片”应用的情况更加普遍，这是发展趋势。

但由于控制对象的多样性和复杂性，常常会出现单片机内部资源不够用的情况，而且多数单片机内部没有集成A/D和D/A等芯片，对模拟量的处理非常不方便。

还需要考虑人机接口、参数检测、系统监控、超限报警等应用需求，此时单片机最简应用系统就不能满足要求了，在进行系统设计时要进行更复杂的系统扩展，构成功能更强大的单片机应用系统。121.2课程设计在学习过程中的作用单片机学习的最高境界：将学习的单片机知识、数电、模电、电力电子等多学科的知识融合起来，设计出单片机应用系统。第一步：进行单片机理论和实验课的学习，熟悉单片机的内部资源、软件编程的汇编语言或C语言工具；第二步：参加课程设计一类的实践环节，动手做一个不太复杂的单片机应用系统，熟悉单片机应用系统设计的全部流程；第三步：实践中通过对多个较复杂应用系统的开发，获得设计经验。单片机课程设计是培养单片机系统设计师的关键一步。131.3课程设计的内容与组织方式课程设计时间有限，一般不多于两周；选题很关键；可以选择一些对单片机接口或内部资源进行简单应用的题目，如流水灯、交通灯、数码管显示器、液晶显示器、点阵显示器、定时器应用的秒表或时钟、键盘应用、A/D转换、D/A转换设计方面的题目，工作量不宜太大；对学有余力的同学可以安排一些复杂的题目；最好是一人一题，没有条件的也可两人一题，但要求个人有独到的见解。141.3课程设计的内容与组织方式

课程设计可和理论教学同步进行，即便是安排在课程结束后集中时间段进行，也要在理论课进行期间早日将设计题目布置给每位同学，提前完成最简应用系统的设计和调试、完成设计方案的论证与仿真，在仿真的指导下，购买好元器件，到最后两周才有可能真正完成课程设计作品。151.3课程设计的内容与组织方式盐城工学院单片机课程：理论教学64学时，实验教学16学时，理论课与实验课在16周内完成，课程设计在理论和实验结束后的两周内进行。理论课进行了两周，布置课程设计题目，随后的两周，要求学生资料收集，论证方案，由班级统一购买单片机最简应用系统所需元器件及必需的电工工具，每人一套。理论课进行到四分之一学时后，要求每位学生都完成单片机最小应用系统的焊接与调试。理论课进行到一半学时后，要求每位学生完成课题的Proteus仿真调试。161.3课程设计的内容与组织方式理论课进行到四分之三学时后，要求每位学生自行完成在网上电子商城购买课题所需的其他元器件，随后鼓励、指导并督促学生在万用电路板上调试出课程设计实物作品。理论课结束时，大部分都能完成单片机课程设计的实物作品调试，少部分同学可能由于焊接问题、元器件性能不熟悉、元件使用不当等原因，还处于实物调试阶段集中课程设计的两周时间内，继续完成电路焊接与调试等电子设计的全过程，要求学生充分调试软件，鼓励他们编写不同的程序实现题目所要求的功能，真正对软件与硬件融会贯通，完成设计说明书的撰写，鼓励有余力的同学完成PCB板的设计与实物作品调试。171.3课程设计的内容与组织方式两周集中课程设计时间后要求提交的材料包括课程设计说明书，调试成功的多孔电路板实物作品、PCB板实物作品(可选)及整个设计过程的视频。设计说明书要求用word软件排版，从方案设计到器件选型，从程序开发到调试，都总结成文字材料，使学生充分体验设计工作的系统性，对学生的工程素质进行全面的训练；原理图与PCB图要求用AltiumDesign软件绘制；最后再安排一到两天时间进行课程设计答辩，通过自述与提问方式深入了解学生对课题的掌握情况。181.3课程设计的内容与组织方式

课程设计的考核根据学生实物完成、视频制作、设计说明书与答辩情况综合评分，评分比例为：

1、实物作品+视频制作40%；2、设计说明书30%；3、创新性15%；4、答辩15%。

单片机课程设计安排为一门独立的课程，如果考核不通过，当年没有补考机会，只能等下一学年跟下一届同学一起重做。191.3课程设计的内容与组织方式

学生思想上对课程设计高度重视，因为要完成实物作品，学生学习积极性也大大提高。

通过连续八年的实践，每一届所有同学均可以做出符合预期要求的作品，有相当一部分同学在课程设计集中时间段开始之前就完成了规定的任务，剩余时间他们还完成了自己感兴趣的创新设计，创新能力得到了提高，在校级、省级或国家级的大学生竞赛中取得了优良的成绩。17:5620

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