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2012单⽚机课程设计指导书-⾃动化2010《单⽚机原理及应⽤》课程设计指导书班级：⾃动化2010-2、3班时间：2012.12.24-2013.1.4 指导教师：孙秀娟王传江⼀、设计⽬的1、通过综合运⽤单⽚机原理及接⼝技术的知识，对所学的内容做⽐较系统的设计，提⾼学⽣综合运⽤本课程和先修专业课程的能⼒，以及分析问题和解决问题的能⼒。
2、进⼀步巩固所学的课堂教学理论基础，通过硬件的设计及软件的编程，提⾼学⽣的实验⽔平，加强学⽣的实践技能的培养，提⾼他们的应⽤能⼒。
3、使学⽣在树⽴正确的⼈⽣观、养成严谨、踏实的⼯作作风等思想素质⽅⾯受到教育和培养。
⼆、内容及时间安排本次课程设计的题⽬定为下⾯4个，学⽣可以结合⾃⾝特点⾃由组合，3⼈⼀组选择任意⼀题（也可以是以下题⽬的组合或其它感兴趣的课题）进⾏设计。
课题1：简易时钟/秒表计时器（LED数码管或液晶显⽰）课题2：电⼦⽇历时钟的设计与调试（可选⽤时钟芯⽚DS1302）课题3：多路温度检测系统设计（可选⽤温度传感器DS18B20）课题4：简易交通灯控制系统设计时间为2周学习⽇，⼤体安排如下：（⼀）第⼀阶段：12⽉24⽇（18周周⼀）上午：布置课题，任务介绍，设计分组；12⽉24⽇（18周周⼀）下午：查阅资料，拟定⽅案，绘制硬件原理草图；12⽉25⽇（18周周⼆）：⽅案确定，熟悉硬件原理，画出原理图，确定软件流程。
（⼆）第⼆阶段12⽉26⽇（18周周三）：实物配备、调试显⽰电路，编写显⽰软件，熟悉LED静态、动态显⽰或LCD液晶显⽰的⼯作原理；12⽉27⽇（18周周四）：编写键盘软件，调试键盘电路；12⽉28、29⽇（18周周五、周六）：编制其它功能软件，开始系统程序调试；12⽉30（18周周⽇）：优化程序、系统软硬件联合调试，记录并观察重要数据。
（三）第三阶段12⽉31⽇（19周周⼀）：实物验收、考核；2013年1⽉12⽇（20周周六）：考核、上交设计报告。
单片机应用课程设计指导书第一章课程设计的教学组织一．性质与目的课程设计是单片机课程教学的重要环节，是对学生进行全面的系统的训练。
为了使学生能很好地通过这一教学环节得到锻炼，达到预期效果，要为每一课题编写设计任务书，事先下达给学生。
设计应重视动手实验的内容，做到实验与设计两者并重；对于单片机应用课程设计，则又应软、硬件结合和兼顾。
课程设计的选题，可选择已完成了的真实课题，经教师裁剪增删，在符合教学、符合学生水平、符合实验室条件的情形下，供学生试设计。
考虑到设计时间较短促、学生的独立工作能力还较差，且教师将同时指导整个班级，因此要学生完成的内容要精选，工作量不宜太大；学生可编组进行设计，但提倡个人有独到的见解，并应独立写出设计说明书。
本教学环节的目的，大体为：(1)训练学生正确地应用单片微机，培养解决工业控制、工业检测等领域具体问题的初步能力。
(2)让学生通过所做课题，“解剖麻雀”，熟悉单片微机应用系统开发、研制的过程，软硬件设计的工作方法、工作内容、工作步骤。
(3)对学生进行基本技能训练，例如组成系统、编程、调试、查阅资料、绘图、编写说明书等；使学生理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。
单片微机课程设计可利用实验室现有单片微机实验装置作为学生动手实践的基本装置。
但除此以外，结合每一课题，宜另制作一定数量的、配套的辅助性装置或电路模块，以模拟工业应用实际情况，提高课题的真实性，扩大学生的实践内容和收获。
在课程设计教学中，应以自编为主体，充分发挥自己的自主性和创造精神。
教师的指导作用主要体现在工作方法，思维方法的引导。
为保证顺利完成设计院任务，应注意如下要求：(1)认真阅读设计任务书，保质保量地完成任务书的规定的工作。
(2)在总体方面确定过程中，要求多想，多查资料，少问。
(3)程序设计时，先画框图再编程，无论是自上而下，还是自下而上，必须一步一步调试，做到可性好，主要语句一定要写注释。
一、基本控制语句应用——简单广告牌霓虹灯设计1. 实验目的：a．理解左移RL、右移RR指令的功能。
b．延时程序DELAY的具体执行过程、延时量控制等。
c．掌握通过设置程序的跳转来实现程序循环的方法。
2．实验设备使用：计算机一台、单片机实验箱一套、Keli C软件一套。
3．实验基本原理：Array (1)源程序及流程图：ORG 0000HAJMP MAINORG 0030HMAIN: MOV P0,#00HMOV A,#01HLOOP: MOV P0,ARL AJMP LOOPEND(2)电路原理图：4．实验内容：a. 编写一程序，可实现数据左移并通过I/O口输出显示。
b. 加入延时程序，观察实验现象是否有所变化。
c. 实现左移及右移的循环输出。
d．实现16盏LED的移位显示。
5．实验步骤：(1) 基本步骤：a. 读懂程序，分析程序中哪一句为控制语句，起到什么控制作用以及最终实现何功能。
b. 运行程序，观察结果是否与程序相符，如不相符请分析出现问题的原因所在。
c. 试着向源程序中加入延时语句，观察现象是否有所改变。
ORG 0000HAJMP MAINORG 0030HMAIN: MOV P0,#00HMOV A,#01HLOOP: MOV P0,ARL AACALL DELAYJMP LOOP；*****延时子程序******；DELAY:MOV R2,#10HLOOP1:MOV R1,#0FFHLOOP2:DJNZ R1,LOOP2DJNZ R2,LOOP1RETENDd. 适当修改延时量，使LED闪烁更为明显，易于肉眼观察。
e. 适当修改程序，使程序最终实现一只LED作流水状移动。
(2)发挥部分：①能自左向右——自右向左——自左向右反复循环来控制一只发光管如反弹状移动。
②能通过两组I/O口组合实现16只LED的流水灯效果。
6．实验报告要求：a．记录实验每一步骤的具体过程及实验现象。
b．叙述实验步骤中发挥部分程序的具体构思，同时将调试过程作详细记录。
单片机课程设计指导书一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握单片机的基本原理，理解其内部结构和功能。
2. 使学生掌握单片机编程的基本方法，能编写简单的控制程序。
3. 帮助学生了解单片机在现实生活中的应用，拓宽知识视野。
技能目标：1. 培养学生动手操作单片机的能力，能够独立完成基本的硬件连接和程序下载。
2. 提高学生编程能力，能运用所学知识解决实际问题。
3. 培养学生团队协作能力，能够在小组合作中发挥自己的作用。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对单片机及电子技术的兴趣，培养其探究精神。
2. 引导学生关注科技创新，认识到单片机在现代社会中的重要性。
3. 培养学生严谨、细致的学习态度，提高自我管理和自我约束能力。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在让学生在理论学习的基础上，通过动手实践，提高对单片机的认识和编程能力。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础知识，对单片机有一定了解，但编程能力参差不齐。
教学要求：注重理论与实践相结合，强化动手实践，关注学生个体差异，分层教学，提高教学质量。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 单片机原理概述：介绍单片机的发展历程、内部结构、工作原理及性能特点。
教材章节：第一章 单片机概述内容安排：2课时2. 单片机编程基础：讲解单片机编程语言（如C语言）、编程规范及编程技巧。
教材章节：第二章 单片机编程基础内容安排：4课时3. 单片机硬件连接：介绍单片机硬件电路设计、接口技术及外围设备。
教材章节：第三章 单片机硬件系统内容安排：4课时4. 单片机程序下载与调试：讲解程序下载方法、调试技巧及故障排查。
教材章节：第四章 单片机程序下载与调试内容安排：2课时5. 单片机应用实例：分析典型的单片机应用案例，引导学生学以致用。
教材章节：第五章 单片机应用实例内容安排：4课时6. 单片机课程设计：指导学生进行课程设计，培养实际操作能力和团队协作能力。
单片机课程设计指导书单片机课程设计指导书 (1)实验须知 (2)前言 (3)实验一熟悉单片机以及开发环境 (4)实验二点亮LED (17)实验三焊接 (20)实验四流水灯、按键实验 (26)实验五内部AD采样实验 (29)实验六定时器以及SPWM和捕获实验 (33)实验七控制HD7279点亮数码管实验 (41)综合实验单片机及其外围电路实验 (45)实验须知一、在实验之前，必须先预习实验指导书，弄清实验原理以及所要做的工作。
二、在实验过程中，必须按照规范来使用各种仪器，特别注意以下事项：1. 电源的正负极不能接反。
2. 在把电源接到实验板之前，必须要用万用表测量电压在正确的范围之内。
3. 在安装最小板的时候应该确保方向没有弄错。
4. 对芯片的方向要特别注意，不能把方向弄错。
5. 在使用示波器测量的时候，必须保证良好的接地。
6. 示波器探头的衰减系数要和通道上的衰减系数设置必须一致。
三、在实验结束时，应该整理好实验器材，整齐的摆放在桌面上，以便于指导老师整理，实验器材如有损坏，应及时报告指导老师。
四、实验做完之后，必须写出实验报告，实验报告采用正规实验报告纸，写清楚姓名、学号、专业、日期等。
五、实验报告一般包括以下几个部分：1. 实验目的2. 实验设备描述实验的硬件环境3. 实验内容描述实验步骤及中间的结果或现象。
在实验中做了什么事情，怎么做的，发生的现象和中间结果。
4. 实验结果描述最终得到的结果，并进行分析说明。
六、实验成绩评定办法实验成绩由两部分组成：1. 实验完成情况 50%2. 实验报告撰写 50%前言本课程主要介绍了MSP430单片机的CPU结构和存储器组织结构、指令系统和片内外设原理及使用方法。
通过本课程的学习，学生应该掌握MSP430单片机的基本原理，指令系统以及MSP430单片机的基本片内外围模块的原理和使用方法，包括各种端口、定时器、通用串行通信模块、数模转换模块，并在此起基础上掌握MSP430单片机的设计和开发方法。
单片机课程设计指导书I 目的与意义微型计算机问世以来，虽然时间短暂，但其发展的速度是惊人的，它以其显著的优越性、体积小、重量轻、功耗省、价格低、灵活可靠及使用方便等特点，迅速地得到了极其广泛的应用。
目前，它几乎已经渗透到所有领域，包括日常家庭生活之中，对社会产生着巨大的影响。
微机系统的应用面非常广泛，这里我们主要通过MCS-51系列单片微机的应用实践，加深对单片微机工作原理的理解，培养学生的动手能力，提高对微机应用系统中硬件及软件的初步设计能力，掌握微机应用系统设计的一般步骤，开拓微机应用在智能、监测和控制方面的视野，为今后应用微机解决生产实际问题起到一个提供思路和方法的入门作用。
II 实习内容这里我们仅提供微机在如下四个方面应用的参考系统，学生可以根据个人的具体情况与爱好进行选择、开发和研制。
题目一：智能显示屏的制作一、目的与要求了解显示屏的构造和工作原理，掌握串行口方式0的具体应用，掌握显示图案、文字等程序的设计和调试方法，提高单片机应用系统的设计和调试水平。
二、工作原理显示屏可用大量的发光器件（灯泡、发光二极管等）按矩阵排列而成，可以根据需要分成若干组基本单元，控制显示屏上各个发光器件的状态就能显示出各种文字和图案，各种显示屏的结构、大小不尽相同，但工作原理是一样的，都以一组开光量来控制屏幕上的显示内容，可采用动态扫描或静态显示的方式，用单片机作为显示屏的控制器，能使显示的信息丰富、形色多变、操作方便。
本制作中8031串行口设置为方式0，工作于移位寄存器I/O方式，数据从Rxd端串行输出，Txd端输出移位脉冲信号，通过74LS164移位寄存器将串行输入的数据转换为并行输出，采用动态显示的方法，一列一列点亮发光二极管。
三、开发环境及工具材料1、TA598实验系统一台2、计算机一台3、万能插件板一块4、14脚片座4个、16脚片座2个、40脚片座1个5、74LS164 1片、74LS07 3片6、100Ω电阻32只7、导线、焊锡若干8、烙铁、烙铁架、钳子一套四、电路原理74LS07100Ω×8电路原理示意图五、点阵工作原理及示意图六、8051简介及串行口工作原理8051是一种8位元的单芯片微控制器，属于MCS-51单芯片的一种，由英特尔公司于1981年制造。
《单片机课程设计》指导书一、课程设计的总体目标《单片机》课程是一门专业基础课，单片机课程设计是单片机课程理论教学之后的一个实践教学环节。
其目的是训练学生综合运用学过的单片机原理的基础知识，独立进行查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告，进一步加深对单片机基本理论的理解，提高运用基本技能的能力，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
《单片机》课程设计是配合变流电路理论教学，为自动化和电气工程及其自动化专业开设的专业基础技术技能设计，课程设计是一个非常重要的实践教学环节。
通过设计，使学生巩固、加深对单片机基本理论的理解，提高学生运用电路基本理论分析和处理实际问题的能力，培养学生的创新精神和创新能力。
二、适用专业自动化，电气工程及其自动化。
三、先修课程电路、电子技术、单片机、微机原理等。
四、课程设计课时分配课程设计时间为一周。
基本课时分配如下：调研、查资料1天；总体方案设计2天；单元电路设计2天（画原理图，参数计算）；撰写设计报告及验收1天。
五、课程设计的总体要求（1）熟悉单片机的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。
（2）掌握基本电路的数据分析、处理；（3）能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。
（4）广泛收集相关技术资料。
（5）独立思考，刻苦钻研，严禁抄袭。
（6）按时完成课程设计任务，认真、正确地书写课程设计报告。
六、课程设计的内容（1）明确设计任务，对设计任务进行具体分析，充分了解系统性能、指标内容及要求。
（2）制定设计方案。
（3）进行具体设计：单元电路的设计；器件选择；绘制电路原理图。
（4）撰写课程设计报告（说明书）：课程设计报告是对设计全过程的系统总结，也是培养综合科研素质的一个重要环节。
课程设计报告的主要内容如下：（1）课题名称，介绍课题研究现状、前景及研究意义（2）设计的任务、指标内容及要求，应完成的任务。
（3）设计方案选择及论证。
（4）总体电路的功能框图及其说明。
（5）功能块及单元电路的设计、计算与说明。
单片机原理及其应用 课程设计指导书（2012级本一执行）南通大学电气工程学院自动化系2014年12月目录第一章集成开发环境简介1.1 Keil C51简介 (1)1.2 uVision5 集成开发环境 (1)第二章设计内容2.1 键盘和数码管显示设计 (12)2.2串行口收发设计 (13)2.3 数字电压表设计 (14)2.4 实时时钟设计 (15)2.5 音乐播放器设计 (16)附录 1 字模生成软件简要说明 (18)更多参考资料：网盘“2012级单片机学习”—〉“20周本一课程设计”文件夹下资料。
其中：1、谱曲学习--课程设计优必要条件：用于2.5 音乐播放器设计；2、硬件验证用文件夹资料，用于硬件验证，主要有：（1）串口调试助手UartAssist3.6；（2）STC单片机ISP下载工具STC-ISP-V4.83；（3）CH340 USB-232驱动；第一章 集成开发环境简介1.1 Keil C51简介Keil C51软件是原德国Keil 公司（现已并入ARM 公司）开发的功能完善的C51开发软件，近年来在国内得到了迅速普及。
Keil 包括以下几个部分：uVision5 IDE 、C51编译器、A51汇编器、LIB 库管理器、BL51连接器/定位器、uVision 硬件调试器、RTX51实时多任务操作系统。
用户可以向ARM 公司或国内代理商购买正版软件或索取Demo 版本，也可以直接到 网站下载评估版本（2K 代码限制）。
1.2 uVision5 集成开发环境uVision5集成开发环境如图1-1所示，有编辑、项目、输出等窗口和File 、Edit 、View 、Project 、Debug 、Periherals 、Tools 、SVCS 、Windows 、Help 等下拉菜单。
图1-1 uVision5 集成开发环境项目名称栏 工具菜单栏 快捷图标 存储器观察输出信息窗程序编辑区 工程项目窗口1.2.1 创建、保存工程文件在uVision5环境下，使用工程来管理各个文件。
为了开始新的工程，选择“Project->New uVision Projiect ”选项，出现如图1-2所示界面。
然后选择此新工程要保存的路径，键入项目名称并保存，后缀“.uvproj ”系统会自动添加，如图1-3所示。
注意项目名称最好不要超过8个字符、与软件编程时变量的命名习惯一致（尽量不要采用中文、不要以数字开头，以免出现不可预料错误）。
图1-3 保存新工程图1-2 创建新工程1.2.2 MCU选择接着系统出现“Select Device for Target”界面，要求选择目标硬件系统的MCU，如图1-4所示。
选择要开发的目标硬件系统的MCU，点击“确定”即可。
教材所使用单片机，选择Atlmel的AT89S51。
1.2.3 添加源文件如图1-5所示，在“Target 1/Source Group 1”上点击右键，选择“/Add Existing Files to Group ‘Source Group 1’”后，出现如图1-6所示界面，选择添加所要的源程序。
图1-4 MCU选择图1-5 添加源文件源程序包括“*.C”、“*.ASM”、“*.LIB”、“*.A51”等，在“文件类型”中选择对应类型文件，再选择相应源程序文件即可，如图1-6所示。
图1-6 选择待添加的源文件1.2.4 目标硬件系统配置源程序添加完毕后，进行“Option for Target”的设定。
在菜单栏中，选择“Project/Option for Target…”，出现如图1-7所示界面。
图1-7 目标硬件系统配置1如果要调试AT89S51之类的双DPTR机型，在Target选项卡中，选中Use multiple DPTR registers 选项；如果仅使用片内程序存储器，勾选Use On-chip Rom(0x0-0xfff) 选项；如果是用C51编程，可以点击Memory Model、Code Rom Size的下拉框箭头进行选择；如果要用嵌入式实时操作系统，如RTX51，可点击Operating system下拉框箭头进行选择。
点击Output选项卡，选中Crest Hex File 选项，如图1-8所示，在编译时系统将会自动生成目标代码文件*.HEX；此文件通常用在：（1）用Proteus软件仿真时，作为源程序加载到仿真单片机中；（2）通过“编程器”，将此文件烧写到单片机程序存储器中（如AT89S51）；（3）通过ISP下载软件，将此文件写入到单片机程序存储器中（如STC89C52）。
图1-8 目标硬件系统配置21.2.5 Debug选项配置点击 Debug选项卡，如图1-9所示，可以选择各种仿真模式等。
图1-9 debug配置uVision5的仿真模式分为Use Simulator（软件仿真）和Use（硬件仿真）2种。
其中Use Simulator选项是将uVision5调试器设置成软件模拟仿真模式，在此模式下不需要实际的目标硬件就可以模拟8051单片机的很多功能。
Use Simulator中的“Load Application at Startup”是装入程序的复选框，“Run till main()”是表示从应用程序的主函数开始执行的复选框。
除非有特殊情况，一般都同时使用这两复选框。
Use选项有高级的GDI驱动（ICES仿真器）和各种仿真器硬件驱动。
运用此功能可以把Keil C51 嵌入到自己的系统中去，从而实现在目标硬件上调试程序。
选择“Load Application at Startup”，在启动时直接装载程序，选择“Run till main()”，在用C51开发时，装载后直接运行到main函数。
1、Proteus虚拟硬件仿真：选择Proteus VSM Monitor-51 Driver硬件驱动即可。
2、仿真器实际硬件仿真：一般选择Keil Monitor-51 Driver硬件驱动。
图1-10 硬件仿真驱动选择硬件仿真模式下还需配置波特率等，点击“Settings”选项，如图1-11所示。
图1-11 串口等配置选择“Serial Interrupt”，在前面打勾，否则装载过程中，仿真器会发出“嘀”一声长声报警，仿真结果将可能不正确。
选择正确的串口号（真232串口一般是COM1，USB转成的232口可通过设备管理器查询），波特率一般取38400；缓存选择建议只选Cache Code。
1.2.6 程序编译、连接与下载使用“Project ”下拉菜单中的编译命令，“Build Target ”（）只编译和连接在项目窗口中的修改过的程序；“Rebuild all Target File ”（）编译和连接项目里所有的源程序文件。
编译等无误后，使用菜单栏中的“Debug ”下“/start/stop Debug Session ”或使用快捷方式()进入硬件调试系统，如图1-12所示。
“Debug ”下“Step ”或用快捷方式()进行单步（进子程序）调试；“Debug ”下“Step Over ”或用快捷方式()进行单步（不进子程序）调试；“Debug ”下“Run to Cursor Line ”或用快捷方式()进行运行到当前光标处调试；“Debug ”下“Run ”或用快捷方式()进行全速运行，直到下一个有效断点；“Debug ”下“Start/Stop Debug Session ”进入、退出硬件调试系统环境； “Debug ”下“Reset CPU ”复位CPU ，程序回到入口地址0000H ，等待操作。
图1-12 硬件调试系统界面第二章设计内容2.1 键盘和数码管显示设计按键和显示（通常称为人机接口）是单片机系统的最基础部分，单片机学习板上配备了4*4矩阵键盘和4位共阳数码管（只能采用动态显示），具体电路见学习板原理图。
一、预备知识有关LED数码管、矩阵键盘的具体编程原理见单片机课程教材。
二、设计目的掌握LED数码管、矩阵键盘的使用，熟悉单片机人机接口设计，提高实际应用能力。
三、设计内容1、设计键盘、LED数码管显示电路原理图；2、设计程序流程图；3、编程调试，按下某键，在4位数码管上显示按下键的键号（位置信息）。
四、Proteus仿真实现本部分设计内容先用Proteus仿真实现。
五、硬件验证本部分内容要求能在学习板上进行硬件验证，将*.hex文件下载到学习板上的STC89C52单片机中，上电实际运行。
2.2 串行口收发设计串行口是单片机系统与外部设备通信的常用手段，单片机学习板上配备了一个RS-232串行接口（DB9形式），具体电路见学习板原理图。
一、预备知识有关SCI串行口、TTL-232电平转换知识见单片机课程教材。
二、设计目的掌握SCI串行口、TTL-232电平转换的使用，熟悉单片机SCI串行通信接口设计，提高实际应用能力。
三、设计内容在“2.1 键盘和LED数码管显示设计”基础上，增加如下内容：1、SCI串行口、TTL-232电平转换部分电路原理图；2、相应程序流程图；3、编程调试，在2.1基础上，实现串口接收、发送功能，具体如下：（1）按下某键，通过串口送出按下键的键号（重复4字节）并在虚拟终端上显示；（2）在虚拟终端上输入4位要显示的数值，串行口接收后，在数码管上显示，数值输入数据格式为‘s’、‘0~9’、‘0~9’、‘0~9’、‘0~9’、‘e’。
四、Proteus仿真实现本部分设计内容先用Proteus仿真实现。
五、硬件验证本部分内容要求能在学习板上进行硬件验证，将*.hex文件下载到学习板上的STC89C52单片机中，上电实际运行，同时在PC机上运行“串口调试助手”软件，上下协调，观察程序运行结果。
2.3 数字电压表设计用I2C接口A/D转换器得到电位器电压值并显示在LED数码管上，实现数字电压表功能。
一、预备知识当前串行A/D转换器的使用越来越广泛，本设计利用I2C接口PCF8591串行A/D 转换器转换电位器输入模拟电压，有关PCF8591的详细使用说明见使用手册。
二、设计目的熟悉A/D转换原理，掌握I2C通信、串行A/D、LED数码管显示电路的工作原理及编程方法，提高实际应用能力。
三、设计内容（基本部分）1、设计A/D转换、LED数码管显示电路原理图；2、设计程序流程图；3、编程调试，利用PCF8591串行A/D转换器转换电位器输入模拟电压，并在LED 数码管上显示电压值（精确到2位小数），实现数字电压表功能。
四、设计内容（扩展部分）在基本部分基础上，利用PCF8591的D/A通道实现一个固定频率的方波（频率范围10~50Hz），并在虚拟示波器上输出。
