单片机应用设计与实践

单片机应用设计与实践课程设计指导

廖京盛

茂名学院计算机与电子信息学院

电工电子实验中心

第一章单片机工程实践方法

1.1 单片机工程实践的内容

1.1.1 单片机工程实践的目的与要求

单片机工程实践是单片机技术课程的实践教学环节，是对学生学习单片机的综合性训练，这种训练是通过学生独立进行某一课程的设计、制作、调试来完成的．单片机的工程实践应主要体现在对实际工程应用系统或产品的研制来说，从课题任务的提出到定型生产或投入使用，都要经过方案的总体认证、系统设计、软件及硬件的开发、联机调试等若干步骤．因此，单片机工程实践是以工程项目和工程应用为课题．着重培养学生工程实践能力、独立工作能力及创新能力。

(1)单片机工程实践应达到的基本要求

a.综合运用单片机技术课程中所学到的理论知识学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过方案比较，确定总体方案．然后对方案中以单片机为核心的电路进行设计计算，包括元器件的选择和电路参数的计算，并画出总体电路图．

b.硬件电路制作设计方案经指导教师审查通过后，学生可向指导教师领取所需元器件等材料，并制作电路．

c.软件的编制与仿真根据已设计出的软件系统框图，用MCS-51汇编语言编制出各功能模块的子程序及整机软件系统的主程序，程序设计时，要充分考虑与所设计硬件电路的连接及有关定量的要求．

d.撰写实践总结报告

(2)实践总结报告的要求

书写高质量的工作总结也是反映工作实践素质高低的一个重要方面，工程技术人员应能用书面形式系统、完整、清晰地表达

自己的研究成果，其目的是让人很容易地看懂所研究课题的内容、方案、原理、实现方法等．因此，书写实践总结报告也是单片机工程实践主要内容之一．实践总结报告的要求如下．

a.根据课题名称独立完成一个课题的设计、制作任务．

b.通过查阅手册和文献资料，培养使用工具书和上网查询的能力．

c.进一步熟悉单片机、电子元器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则．

d.学会以单片机为核心的电子电路的制作与调试技能．

e.学会仿真器的正确使用方法．

f.进一步熟悉单片机软件的编程．

g.学会撰写实践总结报告．

(二) 单片机工程实践的教学过程

单片机工程实践应安排在单片机技术结束后进行，教学时数为1～2周，以班级为单位，1～5人一组，每组一个课题。

(1)单片机工程实践过程

①方案选择与设计．

②设计任务和要求．

③方案选择与论证．

④硬件电路原理图，电路原理说明，元器件选择与参数计算．

⑤软件程序框图，软件程序清单，软件程序设计思想．

⑥软、硬件调试．对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析．

⑦收获及体会。

(2)成绩评定方法

①设计方案正确性与合理性．

②实践动手能力，包括安装工艺水平，焊接工艺水平．

③设计成果，达到的指标．

④调试中分析和解决问题的能力，创新精神．

⑤题目的难易程度，题目根据难易程度分为优(满分100分)、良(满分80分)，及格(满分60分)三个档次．

⑥独立工作能力，实践工作态度．

⑦总结报告完成的质量。

1.1.2 设计实践选题

一、自选课题设计

二、“数字电子技术”课程设计课题用单片机系统实现。

三、可供选择课题

(1)低频信号发生器

设计制作低频信号发生器，要求利用单片机产生正弦波、方波及三角波等波形。

①正弦波

频率范围：O.01Hz～lOkHz

频率误差：<0.1％

电压范围：O～20V(峰—峰值)

失真率：r≤1％

②方波

频率范围；0.O1Hz～lOOkHz

频率误差：<0.1％

电压范围：0～1OV

③三角波

频率范围：O.01Hz～lOkHz

频率误差：<0.1％

电压范围：O～20V(峰—峰值)

失真率：r≤3％

（2）火灾报警器

设计制作火灾报警器，要求如下．

①装置对火灾能自动探测报警和控制．

②装设感烟传感器及感温的差温传感器，能对室内的烟雾及温度的突变进行报警．

③对传感器的布线故障、内部元件的损坏能进行声、光报警。

④如果两个传感器中有一个动作表示室内有异常现象(如烟雾浓度过大或室内温差大于设定值)，装置能发出异常报警信号，令值班人员到现场处理．、

⑤如烟感、温感同时动作，说明有火灾，装置能发出火灾报警。

⑥火灾报警10s后不解除，则控制启动灭火器．灭火器喷气前，

还能发出停机、关门等顺序动作信号．

⑦故障、异常、火灾报警声音各不相同，有明显的区别。

(3)电话自动报警系统

设计制作一个利用电话通信业务实现自动报警的装置、要求如下．

①语音迅速通报有关信息，接着是自动火警电话，送出火灾地点及求援信息，还可通过BP机或手机通知其他相关人员．

②医疗急救报警，按下床边(或其他某个地方)的相关按钮，便能通过电话或BP机通知家属，急救医生等．

③防盗报警：通过检测有人入屋，若在一定时间内不能消除报警，则拨通主人事先留下的电话，循环送出信息，若电话三次接不通，则自动拨通主人事先留下的备用电话，同时可用BP机告知信息． (4)多输入端报警电路

设计制作一个多输入端报警电路，要求如下．

①有报警输入控制端16个，报警音响信号输出端1个．

②报警输入端中的任意一端出现报警信号时，电路自动发出类似警报的音响信号．

③报警音响信号持续11s自动停止．如果输入信号继续存在，报警音响信号又重新启动．

④音调、频率、响度、持续时间等参数，均可通过“↑”，“↓”键调整。

（5）低频波发生器

设计制作低频波发生器，要求如下：

a.用单片机实现锯齿波、方波、三角波和正弦波的输出。

b.输出的每一种波形都有1Hz、10Hz、100Hz、1kHz、10kHz 5种可

选频率。

c.输出电压范围为0～5V可调（峰峰值）。

d.用6位数码管显示频率。

e.频率误差<1％

(6) 数字频率计

设计并制作单片机控制的数字频率计，要求如下。

a.测量频率范围直流耦合为0～200MHz；交流耦合（1M ）为

30Hz～200MHz；交流耦合（50Ω）为3～200MHz。