西南科技大学网络教育《单片机课程设计》课程设计指导书

西南科技大学网络教育

《单片机课程设计》课程设计指导书

一、课程基本信息

【课程设计名称】单片机课程设计

【课程归属】信息工程学院

【适用专业】供用电技术、电子信息工程

【专业基础课程】单片机原理及应用

二、课程设计目的

通过《单片机课程设计》的实践技能训练，让学生进一步理解《单片机原理及应用》课程中的知识点，并初步掌握单片机应用系统的一般设计方法，同时，培养学生分析问题、解决问题的综合能力。

三、设计概况及要求

设计题目具备工程实践的背景，要求学生独立完成整个课程设计。

四、设计内容、步骤及要求

本设计用8051单片机构建应用系统。该系统监测8路0~5V的模拟量输入（各路信号分别编号为#1~#8），当监测到下面的情况发生时，系统做出对应的反应：

1）正常情况下，当某路信号超过4.5V时（记为超限信号），系统报警，并将超限信号的编号显示在显示器上。

2）正常情况下，当有多路信号都超过4.5V时（记为超限信号），系统报警，并将超限信号中最小的编号显示在显示器上。

3）在第一种情况发生后，如果该路信号小于3V，则关闭报警，熄灭显示器，回复正常。

4）在第二种情况发生后，如果所有的超限信号都小于3V，则关闭报警，熄灭显示器，回复正常；反之，系统继续报警，将新的超限信号中最小的编号显示在显示器上。

设计步骤按下述进行：

1）分析任务，分别从硬件和软件两个方面考虑能够完成任务要求的各种途径和方法。

2）对第1步骤得出的不同方法进行比较，讨论各自的优缺点，得出拟将实施的方案。

3）分别从硬件和软件两方面对第2步骤得出的方案进行具体的、详细的设计。

4）利用仿真软件对第3步骤得出的软件和硬件进行仿真，对仿真中出现的问题进行分析、解决。（提示：由于在硬件仿真中，仿真软件可能无法对设计中的硬件进行完

整地仿真，此时，可适当采用一些替代方法完成仿真。例如，系统中的模拟信号可

用仿真软件提供的信号源来模拟提供；系统的报警器可用简单的指示灯来模拟）5）制作实物验证系统符合设计要求。（无制作实物条件的地区除外）

6）撰写设计报告

五、时间安排

本课程设计在第3学期前2周内进行。参照上述设计步骤的时间安排如下

1）任务分析及方案准备2天

2）确定实施方案1天

3）方案具体设计3天

4）仿真测试3天

5）实物制作1天

6）撰写报告1天

六、评分标准

主要依据学生撰写的设计成果评定成绩，成绩共分五级：

优：完成所有内容。硬件设计简洁、优化、性价比高，软件架构合理、模块化设计、可移植性好。报告撰写规范、详实，无错误。制作了实物，实物运行满足要求（无制作实物条件的地区除外）。

良：完成所有内容。硬件设计复杂、性价比一般，软件架构合理、模块化能力不足。报告撰写规范，一般性错误数量少，无原则性错误。

中：基本完成所有内容。硬件设计性价比一般，软件设计混乱、有不明显的缺陷。报告撰写规范，一般性错误数量较少，无原则性错误。

及格：基本完成所有内容。硬件设计性价比不好，软件设计混乱、有较明显的缺陷。报告撰写规范，一般性错误数量多，无原则性错误。

不及格：未完成一半以上的内容。硬件和软件设计混乱、有明显的缺陷。报告撰写不规范，有原则性错误。

七、参考资料

《单片机原理及接口技术》（第3版），北京航空航天大学出版社

《单片机外围器件实用手册》输入通道器件分册，北京航空航天大学出版社

八、设计范例

第1步骤：

硬件部分：

1）单片机：主要涉及：时钟、端口、存储器。

2）AD器件。主要涉及：类型、精度、转换时间、所需配套元件和电路。

3）滤波。主要涉及：滤波的方法。

4）电源。主要涉及：电压、功率。

5）显示。主要涉及：显示器件、所需配套元件和电路。

6）报警。主要涉及：报警元件、驱动电路需求。

软件部分：

1）软件滤波处理方法。

2）信号轮询的方法和时间间隔实现方法。

3）显示软件处理方法。

4）系统软件的组织方法。

第2步骤：

依据任务要求，对比各种实现方法的特点进行选择。在选择中要充分考虑每种方法的难易性和复杂程度，实现的成本和时间需求，以及所需器材市场购买的便利性（不制作实物除外）。

注：在对比的时候，可能需要在任务要求中没有明确提供的信息（例如：系统检测的精度范围），此时，设计者可自行假定条件。

第3步骤：

硬件部分：

在对拟定方案的具体设计中，可借鉴参考资料中提供的信息。在实现系统功能的基

础上，尽可能做到简洁、优化、可靠性和性价比高（比如，如果选择了需要外部输

入转换时钟的AD器件，在满足性能要求的情况下，可考虑直接使用8051的ALE

信号作为AD器件的时钟信号）。

软件部分：

尽可能采用结构化程序设计方法，详细明确每个模块的任务、入口参数、出口参数、

寄存器和存储器的使用。

第4步骤：

应首先进行软件的调试。单一模块应最先调试，使其符合设计要求；然后是相关模块间的联合调试，测试它们之间是否可以配合工作；最后才是整体软件的调试，判断是否能够实现系统功能。在调试过程中一旦发现错误，应立即修正。

一般来说，在软件调试基本完成之后，才进行对硬件电路的调试。硬件电路按对象进行调试，调试对象的先后顺序，采取先核心（基础）后外围（上层）的原则。在调试时，应首先断开无关的线路，然后配合软件（可以是上述已经通过调试的软件或专门编写的测试软件）运行，判断是否符合要求。在调试中发现错误，应首先在硬件上修正，若硬件无法修正时，可通过软件的修改来适应硬件的需求。

第5步骤：

实物系统制作完成后，可将程序代码下载到实物系统中运行，此时可观测到系统的真实性能，特别是系统的准确性和可靠性。系统的可靠性可通过在系统的附近施加干扰来简单测试，常用的干扰源可选择电吹风或手机。

第6步骤：

报告的正文应在6000字左右，正文中应包含必要的图表（软件部分的流程图是非常重要的）。报告可参照下述顺序来撰写。

1）任务介绍（由设计内容分解出技术上要实现的任务）

2）方案论证（各种实现方法及其特点，以及实施方案的确立）

3）方案设计（具体设计的说明）

4）调试（调试方案的设计、实施过程及测试结果）

5）结论（任务完成情况、评价、改进的方向和措施）

下面是设计报告的例子：

家用车库门控制器设计

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