单片机(微控制器)课程设计指南

单片机（微控制器）课程设计指南

一、单片机课程设计的意义

1．单片机的应用范围

单片机作为微控制器的一种，在当今智能技术中具有广泛的应用，它是嵌入式系统的组成部分。单片机的最大特点是学习门槛底，应用范围广，制作成本底，功能强大，因此，在计算机技术几十年的发展中，单片机作为计算机技术的一个独立分支，得到保存并有着长足的发展。南京邮电大学作为一所信息与通信类学校，开设单片机课程已有几十年的历史，南邮学生借助这一技术的优势，在高校间的科技创新活动，电子竞赛中不断取得好成绩，一直享有很好的口碑。

单片机课程具有较强的实践性，通信学院把该课程作为本科通信工程系的限选课程，是单片机课程设计实践性环节的重要理论先导课。通过课程的学习，可以了解单片机的功能原理，单片机的硬件结构，指令系统和编程，系统扩展设计等方法，对单片机原理及应用有一定的了解，为必修的课程设计选课提供了必要的条件。

2．课程设计的目的

课程设计是多门课程学习结果的综合检验过程，是理论与实践相结合的过程。是学生本科四年学习中重要的实验实习环节。课程设计包括第6学期的软件设计和第7学期的课程设计II两个环节。整个课程设计阶段是前导理论的延续，是后续自主性实验和毕业设计动手能力培养的重要级段。软件设计侧重于学生的编程能力、软件应用和动手能力；课程设计II是软件设计的延续，是软件设计高级阶段，进行作品的制作实现，产品化测试，是知识交叉能力的培养，自律意识、团队精神和合作能力的培养。通过两个阶段的实践，使学生完成课题设计及制作的全过程。

3．课程设计实施条件

单片机课程是一门应用技能要求很高的课程，32学时的理论课程学习无法让学生真正熟练掌握单片机技术的应用，课程设计充分考虑了这个问题，通过大量综合性课题的实验操作训练，把理论与实际技术相结合，使学生的学习不再停留在理论研究阶段。所以课程设计是理论课程的延续，是学生动手能力培养的重要阶段。这一技术能可以帮助学生很好地完成毕业设计等专业技术工作的实现。课程设计的主体是动手和实践，所以参与单片机课程设计学生希望是有单片机课程理论学习的经历，有学习的兴趣和热情。这是很好完成课程设计的重要条件。

二、单片机课程设计的结构

1．单片机课程设计结构

控制类单片机，又称微控制器，是单片机中重要的一蔟，已经发展得相当成熟，有了非常广泛的应用。MSC51系列单片机是控制类单片机中最经典的一种，代表了当前单片机发展的主流。通过51内核的扩展，又发展出种种新型的单片机系列，本课程设计就是以MCS51单片机为核心，研究单片机的基本原理和主要功能，并以此为基础对目前几种典型的单片机系统展开设计，一方面能了解当前单片机发展的趋势，另一方面可以解决大量学生集中于同一系统的问题。

目前，单片机作为一种控制型微处理器，主要向几个方面的技术发展：通用性、低成本、高性能和低功耗。本课程设计根据以上情况，同时根据软硬件系统条件选择几种不同的设计模块：其中软件设计包括：51单片机模块（通用型）、A VR单片机模块（高性能）和MSP430模块（低功耗）。硬件课程设计II包括：51单片机模块（通用型）、A VR单片机模块（高性能类）、MSP430模块（低功耗类）和凌阳单片机（语音处理类）。

2．单片机课程设计间的关系

由于课程设计的两个阶段包含了多个模块，其中软件设计的每一模块需要相应的前导理论课程要求，并且软件设计中成绩优秀者可以直接进入与之相关的课程设计II模块，进行专业管道式培养。软件设计成绩交差者，在进入课程设计II时必须面临二次选课，需要通过更大的努力完成实验。学生学习的每一阶段都可参加自主性实验，单片机自主性实验的内容只要与本课程设计有相关性，多有助于本课程设计的水平提高。单片机课程设计的实验路线参考图1（单片机课程设计流图）。

图1 单片机课程设计流图

三、单片机课程设计的选课要求

1．前导课要求

选择单片机课程设计的学生希望具有先修或选修过《单片机原理与应用》、《模拟和数字逻辑电路》、《可编程逻辑设计》等课程的经历，或参与过各类课外科技活动，参加过各类电子技术赛事等。

2．课程设计要求

软件课程设计以单片机仿真软件（protues）为主要工具，另加程序编译软件（KeilC、MedWin等），开发工具软件（A VR单片机、MSP430单片机等开发工具），原理图绘制软件（Protel等）等相关工具软件。通过课题选题、课题研究、课题设计、程序调试和仿真完成软件设计要求。

课程设计II采用相关的单片机实验板，通过对实验板的资源分析、系统模块测试、驱动程序设计与调试等完成基本功能。通过对课题要求和实验板资源匹配、程序调整和修改、程序调试和下载完成整个课题设计。

课程设计的每一阶段都有不同的要求，一般分为基本要求、提高要求和发挥要求，每个学生都可以根据自己的实际情况和能力完成一定的设计。完成的越好，成绩越优秀。

所以希望有意参与单片机课程设计的同学应尽早选择《单片机原理与应用》先修课程。3．课程设计的级联

课程设计分为两大部分，软件设计和课程设计II，单片机课程设计对选课的同学有一定的要求，首先希望先修过《单片机原理与应用》课程学生参与，其次对于有模拟和数字逻辑

基础，可编程逻辑电路设计经验，有过参加各类电子大赛经历的学生也可参加。目的是希望参加单片机课程设计的同学有一定的技术基础，已此提高设计的效率。

软件课程设计和课程设计II有级联关系。软件课程设计主要是系统设计、编程和系统仿真，课程设计II是把软件设计的结果，根据实际硬件系统的差异，进行修改后，在硬件系统上实现。课程设计阶段是通过两个过程完成课题的系统设计。

4．课程设计的作用

通过选择有一定理论基础的学生参与单片机的课程设计，可以使学生一方面很快的进入设计任务，另一方面把原理论课程没能完成的工作继续完成。通过整个课程设计的锻炼，对单片机的原理、系统设计和实现方法都有了全面的了解，使学生有能力运用单片机这门技术去解决后续毕业设计或其他科技活动中的技术问题，提高学生的单片机技术的应用能力。培养出有单片机专业技术的应用人才。

四、单片机课程设计的实施办法

1．选课和录用

单片机课程设计的选课是面向该年级符合条件的所有同学，对于选修过《单片机原理与应用课程》课程的同学可优先录用，欢迎具有一定课程基础的同学及早报名。对无基础的学生建议选择其他模块，本模块对于一经录用的同学要求相同。欠缺的课程知识须自行补课。2．设计和验收

课程设计以学生为主体，老师指导为辅，独立完成的原则。课程设计开始，老师将通过集中授课的形式，介绍课程设计的共性问题和设计细节。课程设计期间，希望学生可以利用实验设备，网络和图书资料等一切资源，独立解决设计中遇到的问题。同时也鼓励学生相互讨论和研究，积极寻求指导老师帮助，以最好、最快的方式完成设计，达到课程设计的要求。

课程设计期间，指导老师轮流值班辅导，并通过值班表的形式事先公告，学生也可通过其他途经联系老师解决特殊问题。

课程设计的验收是成绩评定的最主要依据，在满足实验时间要求的前提下，学生通过老师的现场实验操作验收和实验报告情况获得相应的成绩等级。现场验收包括学生实验演示、老师现场提问、学生现场系统修改操作等部分组成。

3．成绩评定和升级

课程设计的成绩分软件设计和课程设计II两部分，两部分成绩的评定是相互独立的。但两本分的课程设计有一定的相关性。

课程设计最终提交成绩主要由实验时间记录指标、实验验收和实验报告。其中实验时间记录是验收条件，实验验收是成绩的主体，实验报告是成绩的参考。

软件课程设计和课程设计II具有级联关系，见图1。软件设计的成绩可以作为课程设计II选课的参考。在单片机软件课程设计中成绩较好者，可以不需选课直接升级到相应的单片机课程设计II模块中继续深造。

对于软件设计中验收不合格或成绩较差者，课程设计II将面临重新选课。

对于可以直升的学生，允许在课程设计II时重新选择其它模块深造。

对于直升后多余的实验空位允许其他同学自由选择，加入单片机课程设计II模块。五、注意点

●课程设计是必修课

●希望有技术基础的学生选择相应的课程设计模块

●软件设计的成绩影响课程设计II的选课

●自主性实验有助于学生的课程设计的选课

●实验时间记录、实验验收和实验报告决定成绩