基于ATmega8单片机的端口控制系统
一、产品概述：
通过对ATmega8单片机的初步学习，掌握了其部分功能。此次作品主要是以ATmega8单片机的普通I/O端口和同步串行接口（SPI）对外围电路进行控制。如用PD3~PD7端口对5位流水灯进行控制；用PB2、PB3、PB5 端口加上74HC595芯片控制5位数码管。此外，利用光栅扫描，让蜂鸣器进行音乐演奏。总之，是以ATmega8单片机为主控，通过软件对外围电路进行操作。
二、主控部分原理图：
以下为Protel 99 SE中的截图
1. 主控部分SCH图
2. PCB图TopLayer（顶层）图
3. PCB图BottomLayer（底层）图
三、功能简介：
1. 此次作品的硬件系统结构如下图所示：
2. 主控芯片用的是贴片的mega8单片机，其引脚设置如下图所示。
3. 主控部分的供电模块
通过78L05先将5~18V的直流电源，转化为5V给外围电路供电，再用1117将5V电源转化为3.3V给单片机供电，在电源转化的过程中采用100uF和104的电容对其进行高通和低通的滤波。
4. 外围电路的控制
其它外围电路的功能都是基于主控部分而实现的。通过软件对ATmega8单片机的端口进行控制，使其实现5位流水灯的循环闪烁，即从第一位到第五位，然后再返回来，并且每个灯熄灭的时间是相同的；利用单片机的PB端口对74HC595芯片进行控制，使8段数码管显示“2009”，这样可以实现只用5根线对5个数码管进行控制；另外对光栅进行控制，当有障碍物位于光栅的发射端与接收端之间时，蜂鸣器响起，奏出“生日快乐”歌曲，当两个端口之间没有障碍物时，蜂鸣器铃声自动停止，这相当于一个报警系统。
四、部分程序源代码：
#include
#include
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar const DISP_TAB[16] =
// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,
//0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8, 0x80,0x90,
// A b C d E F
0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
void port_init()
{
DDRD=0xFF;
PORTD=0xFF;
PORTB |= 0x00; //éè??PB?ú
DDRB|=(1< } void delay_ms(int time) { int j; for(;time>0;time--) for(j=0;j<800;j++); } /*?óê±×ó3ìDò*/ void spi_init(void) { SPCR = 0X5a; //setup SPI ?÷?ú?￡ê?,0101,1000,SPE,DORD=0,MSTR,CPOL SPSR = 0x00; //setup SPI sck=7.3728MHz/16 } void spi_txd(uchar m)//·￠?í3ìDò { SPDR=m; while(!(SPSR&(1< void display() int T; for(T=2;T<8;T++) { PORTD=(1< delay_ms(800); } for(T=8;T>4;T--) { PORTD=(1< delay_ms(800); } PORTD=0x00; delay_ms(800); } void main() { long t; unsigned char a[5],i; port_init(); spi_init(); DDRD=0xFF; while(1) { display(); t=2009; a[0]=(t/10000)%10; a[1]=(t/1000)%10; a[2]=(t/100)%10; a[3]=(t/10)%10; a[4]=(t/1)%10; PORTB=(0< for(i=0; i<5; i++) { spi_txd(DISP_TAB[a[i]]); } PORTB=(1< delay_ms(200); if(t=99999) { t=0; } } } 五、制作体会： 通过亲自动手用Protel 99 SE画好原理图、转换为PCB图、用打印机和转印纸对图进行打印、用熨斗往覆铜板上转印、用三硫化铁对板进行腐蚀、打孔、选元器件进行焊接、写程序对电路进行调试，经过好多次，终于调试，终于初见成效，有说不出的欣喜。 在此过程中又熟悉了制作手工板的全过程，同时对与Protel 99 SE、ICCV7 for AVR、AVR Studio，以及ISIS 7 Professional仿真等软件的运用又有了新的提高。通过和队友合作，使自己有更好的团队协作精神，最重要的还是因为兴趣而辛勤的劳动之后的欣喜！ 由于是初学AVR单片机，同时对于单片机的编程不是很擅长，因此只能对主控模块的部分功能进行操作。相信在今后的学习过程中，会逐步对其功能进行扩展，在软件方面有所提高，同时继续在自己的兴趣指引下向新的更大的目标前进！ 第１讲单片机应用概述 教学目的： 1、初步了解单片机的发展历史, 基础知识以及应用范围； 2、通过演示单片机产品的实物来激发学生的学习兴趣； 3、了解单片机的发展方向和主流技术。 重点、难点： 1、单片机的概念和特点； 2、单片机的主要发展方向和主流技术； 3、几种常见的单片机产品。 教学方式、步骤： 一、课程介绍、学习的目标、学习本课程的方法 1、课程介绍 单片机是当今信息时代的产物，自20世纪70年代问世以来，以实时控制能力强，成本低，体积小，受到人们的重视和关注，应用很广，发展很快。尤其在电子产品、工业控制等领域的应用广泛，已对人类社会产生了巨大的影响。单片机技术开发和应用水平已成为衡量一个国家工业化发展水平的标志之一。 由于单片机的广泛使用使得社会对掌握单片机技术的人才的需求在不断增加，目前全国普通工科大学均已经将单片机课列为必修的专业（基础）课程。 2、学习的目标 通过对孝感周边相关电子企业（亚光电子公司、○六六集团、四四○四厂等）的毕业生跟踪调查和人才需求调研，相关工作岗位都对单片机应用能力都提出了一定的要求。且不同的岗位对单片机应用能力要求的高低不同。要求较高的岗位如电路联调岗和电子线路设计助理工程师岗，对单片机的应用能力要求如下： 掌握常见单片机芯片及外围芯片的功能和引脚分布； 理解掌握单片机系统结构、存储器结构、指令系统，中断、定时器、串行口、接口技术等重要概念和基本知识； 具备一定的电子线路基本知识，能看懂典型单片机外围硬件的原理图，并具备相应的硬件线路调试的基本技能； 能看懂程序流程图，掌握程序调试的基本技能； 具有基本的单片机编程能力； 掌握单片机软硬件联调的基本技能； 掌握单片机产品开发的基本流程和工艺。 课程标准： 作为一门核心的专业基础课程，本课程的专业目标定位为：通过基于实际工作过程（项目制作）的项目导向、任务驱动的理论实践一体化教学模式，教、做、学三者合一，使学生在做中学，学中做，在理解掌握单片机系统结构、存储器结构、指令系统，中断、定时器、串行口、接口技术和单片机初步应用知识的基础上，掌握智能电子应用相关岗位所需要的单片机应用系统的初步的应用分析和软硬件设计能力，掌握基本的编程和程序调试能力，掌握单片机典型外围硬件线路的分析与初步设计能力、硬件调试能力，掌握单片机系统的安装和软硬件联调、故障诊断维护技能，掌握单片机产品开发的基本流程和工艺。在以上述单片机应用能力培养为主线的教学过程中，还要注重学生职业能力的培养，使学生毕业后能够直接适应单片机相关岗位的工作。 《单片机应用技术（C语言版）》试卷A一、单项选择题(每题1.5分，共30分) 1、51单片机的CPU主要由（）组成。 A、运算器、控制器 B、加法器、寄存器 C、运算器、加法器 D、运算器、译码器 2、程序是以（）形式存放在程序存储器中。 A、C语言源程序 B、汇编程序 C、二进制编码 D、BCD码 ——引脚（）3、单片机8031的EA。 A、必须接地 B、必须接+5V电源 C、可悬空 D、以上三种视需要而定 4、单片机上电复位后，PC的内容为（）。 A、0x0000 B、0x0003 C、0x000B D、0x0800 5、外部扩展存储器时，分时复用做数据线和低8位地址线的是（） A、P0口 B、P1口 C、P2口 D、P3口 6、单片机的ALE引脚是以晶振振荡频率的（）固定频率输出正脉冲，因此它可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。 A、1/2 B、1/4 C、1/6 D、1/12 7、下面叙述不正确的是（）。 A、一个C源程序可以由一个或多个函数组成。 B、一个C源程序必须包含一个主函数main( )。 C、在C程序中，注释说明只能位于一条语句的后面。 程序的基本组成部分单位是函数。C、D 8、在C语言中，当do-while语句中的条件为（）时，循环结束。 A、0 B、false C、true D、非0 9、下面的while循环执行了（）次空语句。 While（i=3）； A、无限次 B、0次 C、1次 D、2次 10、C程序总是从（）开始执行的。 A、主函数 B、主程序 C、子程序 D、主过程 11、在C51程序中常常把（）作为循环体，用于消耗CPU运行时间，产生延时效果。 A、赋值语句 B、表达式语句 C、循环语句 D、空语句 12、在单片机应用系统中，LED数码管显示电路通常有（）显示方式。 A、静态 B、动态 C、静态和动态 D、查询 13、共阳极LED数码管加反相器驱动时显示字符“6”的段码是（） A、0x06 B、0x7D C、0x82 D、0xFA 14、51单片机的定时器T1用做定时方式时，采用工作方式1，则工作方式控制字为（） A、0x01 B、0x05 C、010 D、0x50 15、启动T0开始计数是使TCON的（）。 《单片机技术与应用》课程标准课程名称：单片机技术与应用 适用专业：通信技术 开设学期：第2学年第1学期 学时： 48 学分： 3 （一）课程性质与作用 随着电子设备智能化的不断发展和日益普及，单片机作为电子设备智能的核心其应用日益广泛，在包括各种通信设备在内的电子应用领域中随处可见单片机的应用。因此，高职院校信息电子类专业大都开设了单片机应用的相关课程。我院通信技术专业作为一个信息电子类专业，特开设《单片机技术与应用》课程，作为一门专业选修课程，以培养学生单片机应用相关的技能，并为后继通信设备相关课程的学习打下基础，同时有效拓宽学生的就业方向。 《单片机技术与应用》课程主要讲述单片机及其应用技术，该门课程的主要作用在于通过单片机相关知识的讲解和单片机应用系统开发过程的训练，使学生具备单片机使用方面的基本知识和技能，以为后继的通信专业设备课程的学习打下一定的基础。同时本课程也和本专业的《电路分析与制作》、《通信电子技术与实践》共同构成电子相关技能培养的课程体系，为学生毕业后到电子相关岗位就业打下较好的基础，以拓宽学生的就业方向。 （二）课程设计思路 本课程标准的总体设计思路是：根据高职学生的学习特点，并结合本课程的性质及教学内容，以及我国高职教育的发展方向，力求课程的教学在本课程标准的指导下能够最大限度地激发学生的学习兴趣、调动学生的学习主动性和积极性，以更好地达到本课程的教学目的和要求。为此，引导本课程的教学由传统的学科式知识组织方式转换为基于工作过程的任务引领式知识组织方式，以“交通信号灯控制器设计”这一单片机实际应用系统作为教学项目，以该项目的实现过程为主线串起相应的知识要点讲解和技能训练，并将该项目的实现过程分解成由简到繁的多个工作任务，紧紧围绕完成工作任务的需要来选择课程内容；同时变知识学科本位为职业能力本位，从“任务与职业能力”分析出发，为每一个工作任务设定职业能力培养目标；变书本知识的传授为动手能力的培养，打破传统的知识传授方式，以工作 13个基于STM32的经典项目设计实例，全套资料STM32单片机现已火遍大江南北，各种教程资料也是遍布各大网站论坛，可谓一抓一大把，但大部分都差不多。今天总结了几篇电路城上关于STM32 的制作，不能说每篇都是经典，但都是在其他地方找不到的，很有学习参考意义的设计实例。尤其对于新手，是一个学习stm32单片机的“活生生”的范例。 1.开源硬件-基于STM32的自动刹车灯设计 自动刹车灯由电池供电并内置加速度传感器，因此无需额外连接其他线缆。使用两节5号电池时，设计待机时间为一年以上(待机功耗66微安)，基本可以实现永不关机，即装即忘。 2.基于STM32F407的openmv项目设计资料 本项目是一个openmv，通过摄像头可以把图像实时传输给显示屏显示。MCU选择的是STM32F407（STM32F407数据手册），ARM Cortex-M4内核，最高频率可达180Mhz，包含一个单精度浮点DSP，一个DCMI（数字相机接口）。 3.STM32无线抢答器 无线抢答器采用STM32F302（STM32F302数据手册）芯片主控，同时用蓝牙，语音模块，数码管，七彩灯等部件构成，当主持人按下抢答键时，数码管进入倒记时，选手做好准备，当数码管从9变为0时，多名选手通过手机上虚拟按键进行抢答，同时语音播报抢答结果，显示屏上显示选手的抢答时间。 4.基于ARM-STM32的两轮自平衡小车 小车直立和方向控制任务都是直接通过控制小车两个电机完成的。假设小车电机可以虚拟地拆解成两个不同功能的驱动电机，它们同轴相连，分别控制小车的直立平衡、左右方向。 5.基于STM32F4高速频谱分析仪完整版（原创） 本系统是以STM32F407（STM32F407数据手册）进行加Blackman预处理，再做1024个点FFT进行频谱分析，最后将数据显示在LCD12864上，以便进行人机交互！该系统可实现任意波形信号的频谱显示，以及可以自动寻找各谐波分量的幅值，频率以及相位并进行8位有效数据显示。 6.基于STM32F4的信号分析仪设计（有视频，有代码） 这次基于discovery的板子做一个信号分析仪，就是练手，搞清楚STM32F4（STM32F4系列数据手册）中的USB固件编写，USB驱动的开发，上位机UI开发等一整套流程，过一把DIY的瘾。 7.基于STM32F4的解魔方机器人-stm32大赛二等奖（有视频） 本系统是基于Cortex-M4内核的STM32微控制器的解魔方机器人，在硬件方面主要有OV7670摄像头，LCD，舵机，在软件方面主要有OV7670的驱动，摄像头颜色识别算法，解魔方算法和舵机动作算法。整个设计过程包括电子系统的设计技术及调试技术，包括需求分析，原理图的绘制，制版，器件采购，安装，焊接，硬件调试，软件模块编写，软件模块测试，系统整体测试等整个开发调试过程。 MCS-51在通常应用情况下，使用振荡频率为的6MHz或12MHz的晶振，如果系统中使用了单片机的串行口通信，则一般采用振荡频率为11.059MHz的晶振。 1.11 答： 规定一个机器周期的宽度为12个振荡脉冲周期，因此机器周期就是振荡脉冲的十二分频。 当振荡脉冲频率为12 MHz时, 一个机器周期为1μs；当振荡脉冲频率为6 MHz时，一个机器周期为2 μs。 1.12 答： （a）上电复位电路（b）按键复位电路 单片机常见的复位电路 图（a）为上电复位电路，它是利用电容充电来实现的。在接电瞬间，RST 端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，RST的电位逐渐下降。只要保证RST为高电平的时间大于两个机器周期，便能正常复位。 图（b）为按键复位电路。该电路除具有上电复位功能外，若要复位，只需按图（b）中的RESET键，此时电源VCC经电阻R1、R2分压，在RST端产生一个复位高电平。 习题2答案 2.1 单项选择题 （1）C （2）A （3）B （4）A （5）D 2.2 答： 单片机开发过程所用的设备与软件称为单片机开发系统或开发工具。 单片机开发系统包括计算机、单片机在线仿真器、开发工具软件、编程器等。连接方法如下图所示。 单片机开发系统连接方法示意图 2.3 答：单片机应用系统的开发过程如下： 设计电路图→制作电路板→程序设计→硬软件联调→程序下载→产品测试2.4 答： 1.在线仿真功能 在线仿真器（In Circuit Emulator，简称ICE）是由一系列硬件构成的设备，它能仿真用户系统中的单片机，并能模拟用户系统的ROM、RAM和I/O口。因此，在线仿真状态下，用户系统的运行环境和脱机运行的环境完全“逼真”。 2.调试功能 1）运行控制功能 开发系统应能使用户有效地控制目标程序的运行，以便检查程序运行的结果，对存在的硬件故障和软件错误进行定位。 2）单片机状态查看修改功能 单片机C语言编程实例 前言 INTEL公司的MCS-51单片机是目前在我国应用得最广泛的单片机之一.随着 单片机应用技术的不断发展,许多公司纷纷以51单片机为内核,开发出与其兼容的 多种芯片,从而扩充和扩展了其品种和应用领域。 C语言已成为当前举世公认的高效简洁而又贴近硬件的编程语言之—。将C语言向单片机上的移植，始于20世纪80年代的中后期。经过十几年的努力，C语言终于成为专业化单片机上的实用高级语言。用C语言编写的8051单片机的软件，可以大大缩短开发周期，且明显地增加软件的可读性，便于改进和扩充，从而研制出规模更大、性能更完善的系统。因此，不管是对于新进入这一领域的开发者来说，还是对于有多年单片机开发经验的人来说，学习单片机的C语言编程技术都是十分必要的。. C语言是具有结构化.模块化编译的通用计算机语言,是国际上应用最广.最多的计算语言之一。C51是在通用C语言的基础上开发出的专门用于51系列单片机编程的C语言.与汇编语言相比,C51在功能上.结构上以及可读性.可移植性.可维护性等方面都有非常明显的优势。目前 最先进、功能最强大、国内用户最多的C51编译器是Keil Soft ware公司推出的KeilC51。第 一章单片机C语言入门 1.1建立您的第一个C项目 使用C语言肯定要使用到C编译器，以便把写好的C程序编译为机器码， 这样单片机才能执行编写好的程序。KEIL uVISION2是众多单片机应用开发软 件中优秀的软件之一，它支持众多不同公司的MCS51架构的芯片，它集编辑， 编译，仿真等于一体，同时还支持PLM、汇编和C语言的程序设计，它的界面 和常用的微软VC++的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真 方面也有很强大的功能。因此很多开发51应用的工程师或普通的单片机爱好者，都对它十分喜欢。 以上简单介绍了KEIL51软件，要使用KEIL51软件，必需先要安装它。KEIL51是一个商业的软件，对于我们这些普通爱好者可以到KEIL中国代理周 立功公司的网站上下载一份能编译2K的DEMO版软件，基本可以满足一般的个 1 习题1答案 1.2 填空题 （1）单片级应用系统是由硬件系统、软件系统组成的 （2）除了单片机和电源外，单片机最小系统包括时钟电路、复位电路 （3）除了电源和电线引脚外，XTAL1、XTAL2、RST、EA引脚信号必须连接相应电 路 （4）51系列单片机的存储器主要有4个物理存储空间，即片内数据存储器、片内程序存储器、片外数据存储器、片外程序存储器 （5）51系列单片机的XTAL1和XTAL2引脚是时钟电路 （6）51系列单片机的应用程序一般存放在程序存储器 （7）片内RAM低128单元，按其用途划分为工作寄存器组、位寻址区、用户RAM区（8）但振荡脉冲频率为12MHz时，一个机器周期为1us，当振荡脉冲频率为6MHz时，一个机器周期为2us （9）51系列单片机的复位电路有两种，即上电复位电路、按键复位电路 （10）输入单片机的复位信号需延续2个机器周期以上的高电平即为有效。 1.3 （4）什么是机器周期？机器周期和晶振频率有何关系？当晶振频率为6MHz时，机器周期是多少？ 答： 规定一个机器周期的宽度为12个振荡脉冲周期，因此机器周期就是振荡脉冲的十二分频。 当振荡脉冲频率为6 MHz时，一个机器周期为2 μs。 （5）51系列单片机常用的复位方法有哪几种？画电路图并说明其工作原理。 答： （a）上电复位电路（b）按键复位电路 单片机常见的复位电路 图（a）为上电复位电路，它是利用电容充电来实现的。在接电瞬间，RST端的电位 与VCC相同，随着充电电流的减少，RST的电位逐渐下降。只要保证RST为高电平的时间大于两个机器周期，便能正常复位。 图（b）为按键复位电路。该电路除具有上电复位功能外，若要复位，只需按图（b）中的RESET键，此时电源VCC经电阻R1、R2分压，在RST端产生一个复位高电平。 习题3 答案 3.2 填空题 （2）用C51编程访问51单片机的并行I/O口是，可以按字节，寻址操作，还可以按位操作（4）C51中定义一个可位寻址变量FLAG访问P3口的P3.1引脚的方法是s bit FLAG=P3^1; （10）下面的while循环执行了无限次空语句。 i=3； While（i！=0）； （15）在以下的数组定义中，关键字“code”是为了把tab数组存储在程序存储器ROM中 Unsigned char code b[]=｛｝； 3.3 上机操作题 （1） //xiti3_3_1.c——第三章习题3.3上机操作题（1） #include 单片机及其应用的文献综述 摘要：单片机由于其特点和突出的性能被广泛应用于各个领域，随着社会的发展和技术的进步，各种新型单片机层出不穷，片内集成的功能模块越来越多，整体性能也越来越强大。本文主要介绍了单片机的种类、特点、主要的生产厂家和应用领域等，概述介绍了单片机应用技术的进展和动向。 关键词:单片机；分类；应用；发展 引言 单片微型计算机（Single Chip Microcomputer），又称微控制器（Micro controller Unit）或嵌入式控制器（Embedded Controller）。通常是将组成计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上而形成的微型计算机，其片内常含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。据统计，目前全世界单片机（嵌入式处理器）的品种总量已经超过1000多种，流行体系结构约30个系列，其中8051 体系仍占有半壁江山。 1.分类 依据分类方法的不同，单片机可以分为不同的类型。根据数据总线的宽度分类，可分为4位、8位、16位、32位机等，如下表1所示： 表1 根据位宽分类 分类名称简介应用场所 4位单片机功能单一性能较低。如OKI公司的 MSM64164C、MSM64481，NEC 公司的75006X 系列，EPSON公司的SMC62系列等。 输入装置(鼠标、游戏杆)、电池充电器、 带液晶显示的音、视频产品控制器、家 用电器的控制及遥控器、玩具控制、记 时器、时钟、表、计算器、多功能电话、 LCD 游戏机。 8位单片机功能强大，品种最为丰富、应用最为广泛。 MCS-51 系列及其兼容机型：ATMEL、PHILIPS、 WINBOND 是MCS-51 单片机生产的老牌厂 家，ST 新推出的μPSD 系列等； MOTOROLA68HC05/08 系列、MICROCHIP 的 PIC 单片机以及ATMEL 的AVR 单片机。 自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、 通信、家用电器 16位单片机十六位单片机操作速度及数据吞吐能力在性 能上比8 位机有较大提高。 主要应用于工业控制、智能仪器仪表、 便携式设备等场合。 32位单片机高性能和低功耗。以更低的时钟频率、非常低 的功耗，达到很强的运算处理能力。 DVD、VCD、数码相机(DSC)、数字式电 视机DTV、导航系统、便携式信息终端、 空调机、洗衣机、电冰箱、打印机等 根据程序存储方式的不同分类，单片机可分为MASKROM类、EPROM类、OTPROM类（一次可编程）、ROM less类、Flash ROM（MTPROM）类五种，如下表2所示： 表2 根据程序存储方式分类 分类名称特点 MASKROM 类程序在芯片封装过程中用掩膜工艺制作到ROM区中，如80C51，适合于大批量生产 EPROM 类紫外线可擦写存储器类，如87C51（价格较贵） ROMless类无ROM存储器，如80C31，电路扩展复杂，现在较少用 OTPROM类可一次性写入程序 Flash ROM 可多次编程写入存储器，如芯片89C51、89S51 等，其成本低，开发调试方便，可 电子技术应用专业 《单片机应用技术》课程标准 增加附录:51或52单片机说明书,编程软件烧程序软件使用说明,增加实验中使用的各种器件说明 修改任务内容:去掉任务ISP下载线制作 增加点阵及液晶显示 一、概述 (一)课程性质 单片机技术是现代电子工程领域一门飞速发展的技术，其在教学及产业界的技术推广仍然是当今科学技术发展的热点。学习单片机并掌握其应用已经成为电子类学生必须具备的技能，也是现代工科学生就业的一个基本条件。 《单片机应用技术》是电子技术应用专业的一门职业技术课。它以模拟电子技术、数字电子技术、C语言等课程为基础。后续课程如电子产品装调技术、电子产品检测技术及相关实训课程，一般都要应用到单片机系统的应用。它可以充分体现学生利用自己所掌握的知识解决实际工程问题的能力。单片机知识在电子类专业整个课程体系中处于承上启下的核心地位。 通过本课程的学习，使学生掌握单片机技术及其在工业控制、经济建设和日常生活中的应用，培养学生实践能力、创新能力，为将来从事相关产品的检测和维护等工作奠定坚实的基础，为学生将来在电子类专 业领域进一步发展打下良好基础。 (二)课程基本理念 本课程的设计突破了学科体系模式，打破了原来各学科体系的框架，将各学科的内容按“项目”进行整合。本课程的“项目”以职业实践活动为主线，因而，它是跨学科的，且理论与实践一体化。强调学生个人适应劳动力市场变化的需要。因而，本课程的设计兼顾了企业和个人两者的需求，着眼于人的全面发展，以培养全面素质为基础，以提高综合职业能力为核心。 本课程包含了单片机应用技术的五个项目，每个项目均由若干个具体的典型工作任务组成，每个任务均将相关知识和实践（含实验）过程有机结合，力求体现“做中学”、“学中做”的教学理念；本课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力。 (三)课程设计思路 本课程标准注重培养分析问题、解决问题的能力，强化学生动手实践能力，遵循学生认知规律，紧密结合应用电子专业的发展需要，为将来从事应用电子产品的设计、检测奠定坚实的基础。将本课程的教学活动分解设计成若干项目或工作情景，以项目为单位组织教学，并以典型设备为载体，通过具体案例，按单片机项目实施的顺序逐步展开，让学员在掌握技能的同时，引出相关专业理论知识，使学生在技能训练过程中加深对专业知识、技能的理解和应用，培养学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。 二、课程目标 1、总目标 本课程先修要求：学生已学习《模拟电子技术》、《数字电子技术》等相关专业基础理论课程，有一定的电路识图、分析能力后进行本专业能力实训。通过实训学生应达到： （一）应使学生熟悉单片机的原理与结构，通过试验实训的训练和一些简易单片机项目制作，掌握单片机控制的基本原理、接口技术，掌 思考与练习题1 1.1单项选择题 （1）单片机又称为单片微计算机，最初的英文缩写是（ D ） A.MCP B.CPU C.DPJ D.SCM （2）Intel公司的MCS-51系列单片机是（ C ）的单片机。 A.1位 B.4位 C.8位 D.16位 （3）单片机的特点里没有包括在内的是（ C ） A.集成度高 B.功耗低 C.密封性强 D.性价比高 （4）单片机的发展趋势中没有包括的是（ B ） A.高性能 B.高价格 C.低功耗 D.高性价比 （5）十进制数56的二进制数是（ A ） A.00111000B B.01011100B C.11000111B D.01010000B （6）十六进制数93的二进制数是（ A ） A.10010011B B.00100011B C.11000011B D.01110011B （7）二进制数11000011的十六进制数是（ B ） A. B3H B.C3H C.D3H D.E3H （8）二进制数11001011的十进制无符号数是（ B ） A. 213 B.203 C.223 D.233 （9）二进制数11001011的十进制有符号数是（ B ） A. 73 B.-75 C.-93 D.75 （10）十进制数29的8421BCD压缩码是（ A ） A.00101001B B.10101001B C.11100001B D.10011100B （11）十进制数-36在8位微机中的反码和补码是（ D ） A.00100100B、11011100B B.00100100B、11011011B C.10100100B、11011011B D.11011011B、11011100B （12）十进制数+27在8位微机中的反码和补码分别是（ C ） A.00011011B、11100100B B.11100100B、11100101B C.00011011B、00011011B D.00011011B、11100101B （13）字符9的ASCII码是（ D ） A.0011001B B.0101001B C.1001001B D.0111001B （14）ASCII码1111111B的对应字符是（ C ） A. SPACE B.P C.DEL D.{ （15）或逻辑的表达式是（ B ） A.A?B=F B. A+B=F C. A⊕B=F D.(A?B)=F （16）异或逻辑的表达式是（ C ） A.A?B=F B. A+B=F C. A⊕B=F D.(A?B)=F （17）二进制数10101010B与00000000B的“与”、“或”和“异或”结果是（ B ） A.10101010B、10101010B、00000000B B.00000000B、10101010B、10101010B C.00000000B、10101010B、00000000B D.10101010B、00000000B、10101010B （18）二进制数11101110B与01110111B的“与”、“或”和“异或”结果是（ D ） A.01100110B、10011001B、11111111B B.11111111B、10011001B、01100110B C.01100110B、01110111B、10011001B D.01100110B、11111111B、10011001B （19）下列集成门电路中具有与门功能的是（ D ） A.74LS32 B.74LS06 C.74LS10 D.74LS08 《单片机应用技术（C 语言版）》试卷B 一、 单项选择题(每题1.5分，共30分) 1、51单片机的CPU 主要由（ ）组成。 A 、运算器、控制器 B 、加法器、寄存器 C 、运算器、加法器 D 、运算器、译码器 2、PSW 中的RS1和RS0用来（ ） 。 A 、选择工作方式 B 、指示复位 C 、选择定时器 D 、选择工作寄存器组 3、单片机8031的EA —— 引脚（ ）。 A 、必须接地 B 、必须接+5V 电源 C 、可悬空 D 、以上三种视需要而定 4、单片机上电复位后，PC 的内容为（ ）。 A 、0x0000 B 、0x0003 C 、0x000B D 、0x0800 5、单片机的4个并行I/O 端口作为通用I/O 端口使用，在输出数据时，必须外接上拉电阻的是（ ） A 、P0口 B 、P1口 C 、P2口 D 、P3口 6、单片机的ALE 引脚是以晶振振荡频率的（ ）固定频率输出正脉冲，因此它可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。 A 、1/2 B 、1/4 C 、1/6 D 、1/12 7、下面叙述不正确的是（ ）。 A 、一个C 源程序可以由一个或多个函数组成。 B 、一个 C 源程序必须包含一个主函数main( )。 C 、在C 程序中，注释说明只能位于一条语句的后面。 D 、C 程序的基本组成部分单位是函数。 8、在C51语言的if 语句中，用做判断的表达式为（ ）。 A 、关系表达式 B 、逻辑表达式 C 、算术表达式 D 、任意表达式 9、下面的while循环执行了（）次空语句。 While（i=3）； A、无限次 B、0次 C、1次 D、2次 10、C程序总是从（）开始执行的。 A、主函数 B、主程序 C、子程序 D、主过程 11、在C51程序中常常把（）作为循环体，用于消耗CPU运行时间，产生延时效果。 A、赋值语句 B、表达式语句 C、循环语句 D、空语句 12、在单片机应用系统中，LED数码管显示电路通常有（）显示方式。 A、静态 B、动态 C、静态和动态 D、查询 13、在共阳极数码管使用中，若要仅显示小数点，则其相应的字段码是（）。 A、0x80 B、0x10 C、0x40 D、0x7F 14、51单片机的定时器T1用做定时方式时，采用工作方式1，则工作方式控制字为（） A、0x01 B、0x05 C、0x10 D、0x50 15、MCS-51系列单片机串行口发送/接收中断源的工作过程是：当串行口接收或发送完一帧数据时，将SCON中的（），向CPU申请中断。 A、RI或TI置1 B、RI或TI置0 C、RI置1或TI置0 D、RI置0或TI置1 16、在定时/计数器的计数初值计算中，若设最大计数值为M，对于工作方式1下的M值为（）。 A、M=213 = 8192 B、M=28 = 256 C、M=24 = 16 D、M=216 = 65536 17、51单片机的串行口是（）。 A、单工 B、全双工 C、半双工 D、并行口 18、表示串行数据传输速率的指标为（）。 A、USART B、UART C、字符帧 D、波特率 19、串行口的控制寄存器为（）。 A、SMOD B、SCON C、SBUF D、PCON 20、串行口的发送数据和接收数据端为（）。 A、TXD和RXD B、TI和RI C、TB8和RB8 D、REN 二、填空题(每空1.5分，共30分) 项目调研报告 调研名称:单片机开发技术市场调研 院系：计算机科学与工程学院 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 调研时间：2015.01.22至2015.01.30 学年短学期 常熟理工学院计算机科学与工程学院制 目录 1引言 0 2单片机开发环境及技术 (2) 2.1单片机开发环境 (2) 2.2开发技术介绍 (3) 3市场调研分析 (4) 3.1市场使用情况分析 (4) 3.2开发技术优缺点分析 (5) 4系统设计 (6) 5系统实现 (9) 5.1系统实现 (9) 5.3系统配置 (14) 5.4系统测试 (14) 参考文献 (15) 1引言 调研期间，我查阅了网上相关资料，关于单片机开发环境、技术、市场主流开发技术等。单片机技术作为计算机技术的一个分支，广泛地应用于工业控制、智能仪器仪表、机电一体化产品、家用电器等各个领域。单片微型计算机从诞生到现在从体积到功能不断得到完善。其中一个重要的应用就是单片机仿真软件。电气工程电路及其组成的系统主要功能是能源变换、传递过程的控制。要变换的是电力形态，控制方法靠电子线路。计算机仿真具有效率高、精度高、可靠性高和成本低等特点，已经广泛应用于电力电子电路( 或系统) 的分析和设计中。计算机仿真不仅可以取代系统的许多繁琐的人工分析，减轻劳动强度，提高分析和设计能力，避免因为解析法在近似处理中带来的较大误差，还可以与实物试制和调试相互补充，最大限度地降低设计成本，缩短系统研制周期。 2开发环境及技术介绍 2.1 单片机开发环境 目前一些市场常用的单片机仿真软件： 1.PSpice 仿真软件 PSPICE是由SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。于1972年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用FORTRAN语言开发而成，主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。 2.saber仿真软件 Saber是美国Analogy公司开发并于1987年推出的模拟及混合信号仿真软件。Saber可同时对模拟信号、事件驱动模拟信号、数字信号以及模数混合信号设备进行仿真。 Saber是美国Analogy公司开发并于1987年推出的模拟及混合信号仿真软件。Saber可同时对模拟信号、事件驱动模拟信号、数字信号以及模数混合信号设备进行仿真。利用Analogy公司开发的Calaversas算法，可以实现两个进程之间的信息交换。Saber适用包括电子学、电力电子学、电机工程、机械工程、电光学、光学、水利、控制系统以及数据采样系统等等。用于仿真对象能够用数学表达式进行描述的系统。 在Saber中，仿真模型可以直接用数学公式和控制关系表达式来描述。因此，Saber可以对复杂的混合系统进行精确的仿真，仿真对象不同系统的仿真结果可以同时获得。为了解决仿真过程中的收敛问题，Saber内部采用5种不同的算法依次对系统进行仿真，如某一种算法失败，Saber将自动采用下一种算法。Saber 工作在SaberDesigner图形界面环境下，能够实现与Cadence Design System、Mentor Graphics和Viewlogic的集成。通过上述软件可以直接调用Saber进行仿真。 3. Matlab 仿真工具包Simulink Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。 一、选择题 1、单片机8031的/EA引脚（C）。 A. 可悬空 B. 必须接+5V电源 C. 必须接地 D. 以上三种情况视需要而定 2、MCS-51单片机的4个并行I/O端口作为通用I/O端口使用，在输出数据时，必须外接上拉电阻的是（A）。 A. P0口 B. P1口 C. P2口 D. P3口 3、当MCS-51单片机应用系统需要扩展外部存储器或其它接口芯片时，（A）可作为低8位地址总线使用。 A. P0口 B. P1口 C. P2口 D. P0口和P2口 4、系统复位后，堆栈指针SP的内容是（B）。 A. 08H B. 07H C. 30H D. 50H 5、MCS-51单片机的位寻址区位于内部RAM的（ D ）单元。 A. 00H～7FH B. 20H～7FH C. 00H～1FH D. 20H～2FH 6、PSW中的RS1和RS0用来（A）。 A. 选择工作寄存器组 B. 指示复位 C. 选择定时器 D. 选择工作方式 7、MCS-51单片机规定一个机器周期共有（A）个节拍。 A. 12 B. 6 C. 8 D. 16 8、下面叙述不正确的是（C）。 A. 一个C源程序可以由一个或多个函数组成 B. 一个C源程序必须包含一个函数main() C. 在C51中，注释说明只能使用/*……*/注释 D. C程序的基本组成单位是函数 9、在C51程序中常常把（D）作为循环体，用于消耗CPU时间，产生延时效果。 A. 赋值语句 B. 表达式语句 C. 循环语句 D. 空语句 10、在单片机应用系统中，LED数码管显示电路通常有（C ）显示方式。 A. 静态 B. 动态 C. 静态和动态 D. 查询 11、共阳极LED数码管加反向器驱动时显示字符“6”的段码是（B）。 A. 06H B. 7DH C. 82H D. FAH 12、LED数码管若采用动态显示方式，下列说法错误的是（C）。 A. 将各位数码管的段选线并联 B. 将段选线用一个8位I/O端口控制 C. 将各位数码管的公共端直接连接在+5V或者GND上 D. 将各位数码管的位选线用各自独立的I/O端口控制 13、按键开关的结构通常是机械弹性元件，在按键按下和断开时，触点在闭合和断开瞬间会产生接触不稳定，为消除抖动引起的不良后果，常采用的方法有（C）。 A. 硬件去抖动 B. 软件去抖动 C. 硬、软件两种方法 D. 单稳态电路去抖方法 习题1答案 1.1 单项选择题 (1) A (2)C (3)A (4) A (5)A (6) A (7)C (8)C (9) D (10)C 1.2 填空题 （1）硬件系统、软件系统 （2）时钟、复位 （3）XTAL1、XTAL2、RST、 （4）片内数据存储器、片内程序存储器、片外数据存储器、片外程序存储器 （5）时钟电路 （6）程序存储器 （7）工作寄存器组、位寻址区、用户RAM区 （8）1us、2us （9）上电复位电路、按键复位电路 （10）2、高 1.3 答： 单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机，它的各种功能部件，包括CPU （Central Processing Unit）、随机存取存储器RAM（Random Access Memory）、只读存储器ROM（Read-only Memory）、基本输入/输出(Input/Output，简称I/O)接口电路、定时器/计数器等都制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机，可以实现微型计算机的基本功能。 单片机应用系统是以单片机为核心，配以输入、输出、显示、控制等外围电路和软件，能实现一种或多种功能的实用系统。 单片机应用系统是由硬件和软件组成的，硬件是应用系统的基础，软件则是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可。 1.4 答： 1.5 答：片内RAM低128单元的配置如下： 单元，既可作为一般RAM单元使用，进行字节操作，也可以对单元中每一位进行位操作；在内部RAM低128单元中，通用寄存器占去了32个单元，位寻址区占去了16个单元，剩下80个单元，这就是供用户使用的一般RAM区，其单元地址为30H～7FH。 片内RAM高128单元安排有21个特殊功能寄存器，其他空闲单元用户不能使用。 1.6 答：有21个可寻址的特殊功能寄存器，它们不连续地分布在片内RAM的高128单元中，尽管其中还有许多空闲地址，但用户不能使用。另外还有一个不可寻址的特殊功能寄存器，即程序计数器PC，它不占据RAM单元，在物理上是独立的。 在可寻址的21个特殊功能寄存器中，有11个寄存器不仅可以字节寻址，也可以进行位寻址。 1.7 答： 程序状态字是一个8位寄存器，用于存放程序运行中的各种状态信息。其中有些位的状态是根据程序执行结果，由硬件自动设置的，而有些位的状态则由软件方法设定。PSW的位状态可以用专门指令进行测试，也可以用指令读出。PSW的各位定义下表所示。 PSW位定义 存放算术运算的进位标志，在进行加或减运算时，如果操作结果最高位有进位或借位，则CY由硬件置“1”，否则被清“0”；二是在位操作中，作累加位使用。位传送、位与位或等位操作，操作位之一固定是进位标志位。 ·AC（PSW.6）：辅助进位标志位。在进行加或减运算中，若低4位向高4位进位或借位，AC由硬件置“1”，否则被清“0”。在BCD码调整中也要用到AC位状态。 ·F0（PSW.5）：用户标志位。这是一个供用户定义的标志位，需要利用软件方法置位或复位，用来控制程序的转向。 ·RS1和RS0（PSW.4，PSW.3）：工作寄存器组选择位。它们被用于选择CPU当前使用的通用寄存器组。通用寄存器共有4组，其对应关系如下表所示。 工作寄存器组选择 这两个选择位的状态是由软件设置的，被选中的寄存器组即为当前通用寄存器组。但当单片机上电或复位后，RS1 RS0=00。 单片机发展趋势 单片微型计算机，简称单片机，就是将微处理器、存储器ROM和RAM、定时/计数器、中断系统、I/O接口、总线和其他多功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。由于单片机的重要领域为智能化电子产品，一般需要嵌入仪器设备内，故又称嵌入式微型控制器。由于其具有可靠性较高，便于扩展，体积小，成本低等等特点，单片机已经广泛的应用于民用电子产品，智能仪表，工业测控、军工等等领域。但是，单片机也存在着比如片内存储容量较小等等缺点。那么已经很发达的单片机技术未来将何去何从呢？下面我将根据目前的市场需求与单片机本身的特点，从内部器件的优化，外围器件电路的扩展优化，整体可靠性与集成度的提高三个方面简要描绘一下单片机的发展蓝图。 一、内部器件的优化 1、CPU的改进。CPU是单片机的核心，他的功能的发展与提高，势必会带动单片机的发展。目前单片机内大多数为单CPU结构，只有8根数据总线。未来单片机会采用双ＣＰＵ结构，增加数据总线，提高数据处理速度与能力；同时，采用流水线结构，提高处理和运算速度，以适应实时控制和处理的需要。 2、增大存储容量。目前的单片机片内容量较小，片内ROM一般小于８KB，RAM一般小于256B。虽然可以扩展但是这样一来会带来较多麻烦，如接口的扩展等等，而且程序很难保密。所以，片内EPROM的E2PROM化，以及程序的保密化成为单片机的发展潮流。 3、提高并行接口的驱动能力，以减少外围驱动芯片从而增加外围I/O的逻辑功能和控制的灵活性。 二、外围器件电路的优化 1、以串行方式为主的外围扩展任将为主导。串行扩展具有方便、灵活、电路系统简单，占有I/O接口资源少等等优点，可以大大降低远距离传送成本等等功效，所以，未来外围设备的扩展将以串行方式为主。 2、外围电路的内装化。由于集成电路工艺的不断改进和提高，越来越多的复杂外围电路集成到单片机中，如D/A转化器、A/D转化器、看门狗电路、？LCD 控制器等。这样使得单片机系统的体积大大减小，功能大大提高。 3、和互联网的连接。对于高度发达的信息时代，世界变小了。所以，异地 各位领导、专家、评委：你们好！ 我是自控系计算机控制技术教研室老师刘刚。我说课的课程是“单片机技术应用”。下面我从课程设置、课程内容、课程实施、课程评价等等六方面来汇报对课程的钻研情况和教学思想。恳请在座的专家、评委批评指正。 《单片机应用技术》课程在计算机控制技术专业人才培养方案中具有重要作用，，是“计算机控制工程综合能力”的重要构成部分，对学生职业能力的培养起到重要支撑作用。同时，《单片机技术应用》课程也是专业课程体系中的一个关键环节，对课程体系的构建起到了承上启下的关键作用，是前期《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《C语言程序设计》等课程的综合和提升，又是后续《计算机控制技术》、《自控理论》等课程的前提和基础。 经过调研我们得知本专业的学生将来大致的就业岗位：生产维修岗、设计研发岗以及技术支持岗，不同的岗位适应于不同的行业，对职业能力的需求也有所侧重。但总的来说都要求学生具有一定的理论基础与较强的实践应用能力。据此，我们将课程目标定位于：使学生了解单片机的特点、基本工作原理；了解单片机与微型计算机的区别与联系；掌握单片机的指令系统、中断系统、扩展系统、定时器、接口技术。掌握单片机应用程序的设计方法。并将课程目标细化为能力目标、知识目标和素质目标。 立足于课程的培养目标，我们以实际控制任务、高职培养目标、人的认识规律、以及单片机设计师职业资格要求等为依据精心选择、设计课程内容。 本课程以循环流水灯、电子钟、温度测量报警系统3个电子产品的设计制作过程为载体。根据产品的设计制作过程，结合单片机的知识点划分为10个教学任务，每个学习任务既是一项单片机应用技能的训练，又是整个产品设计制作的一个环节。 3个电子产品分别适用单片机学习的3个阶段：入门、基础、扩展。 循环流水灯涉及简单的开关量控制，是单片机控制的基础，设计制作简单，容易实现，有助于提高学生的积极性。 电子钟涉及单片机应用系统的常用电路，即显示电路和键盘电路，其设计制作过程涉及外部中断、定时/计数器应用，是进一步应用的基础。 温度测量报警系统是在前面制作的基础上，对并行接口芯片、串行单片机应用概述
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