第1章 单片机课程设计概述

两周集中课程设计时间后要求提交的材料包括课程设计说明书， 调试成功的多孔电路板实物作品、PCB板实物作品(可选)及整个 设计过程的视频。 设计说明书要求用word软件排版，从方案设计到器件选型，从 程序开发到调试，都总结成文字材料，使学生充分体验设计工作 的系统性，对学生的工程素质进行全面的训练； 原理图与PCB图要求用Altium Design软件绘制； 最后再安排一到两天时间进行课程设计答辩，通过自述与提问方 式深入了解学生对课题的掌握情况。
P2.1 21
P2.0
5V 2k
STC89C52
图1-3单片机最简应用系统硬件原理图
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1.2 课程设计在学习过程中的作用
随着单片机内部存储容量的不断扩大和内部功能的不断完善， 单片机“单片”应用的情况更加普遍，这是发展趋势。
但由于控制对象的多样性和复杂性，常常会出现单片机内部资 源不够用的情况，而且多数单片机内部没有集成A/D和D/A等芯 片，对模拟量的处理非常不方便。
不当等原因，还处于实物调试阶段
集中课程设计的两周时间内，继续完成电路焊接与调试等电子设
计的全过程，要求学生充分调试软件，鼓励他们编写不同的程序
实现题目所要求的功能，真正对软件与硬件融会贯通，完成设计
说明书的撰写，鼓励有余力的同学完成PCB板的设计与实物作品
调试。
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1.3 课程设计的内容与组织方式
在日常生活中也可以到处接触到采用单片机进行自动化控制 的家用电器，如空调、冰箱、电饭煲、洗衣机等。
在引导高等学校注重培养学生实践能力、创新能力、协作精 神和理论联系实际学风的全国大学生电子设计竞赛中，几乎所 有的作品都要用单片机才能完成设计。
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1.1 为什么要安排课程设计
单片机课程已成为高校电气类、电子信息类、计算机类、机电 一体化类专业的重要专业基础课程，该课程的教学应为培养学 生的实践和创新能力提供一个良好的平台。
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1.2 课程设计在学习过程中的作用
单片机的编程结构与引脚功能属于单片机本身的知识。 但仅有一块单片机集成芯片，即使它内部包含的资源再多，功 能再强大，也不能发挥作用，必须要将单片机和外围设备组成单 片机应用系统，才能发挥单片机的作用，能获得应用的是单片机 应用系统，而绝不仅仅是单片机本身。
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1.2 课程设计在学习过程中的作用
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用1602LCD设计的秒表
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用LCD1602显示的电压表
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用单片机控制的报警器与旋转灯
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单片机控制的超声波测距器
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单片机控制的交通灯系统
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1.3 课程设计的内容与组织方式
学生思想上对课程设计高度重视，因为要完成实物作品，学生 学习积极性也大大提高。
通过连续八年的实践，每一届所有同学均可以做出符合预期要 求的作品，有相当一部分同学在课程设计集中时间段开始之前就 完成了规定的任务，剩余时间他们还完成了自己感兴趣的创新设 计，创新能力得到了提高，在校级、省级或国家级的大学生竞赛 中取得了优良的成绩。
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课程设计作品
八路抢答器
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单片机控制的交通灯
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单片机控制的电梯数字显示屏
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电子密码锁
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多台设备自动循环控制系统
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可调式电子钟
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秒表
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数字电压表
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顺序控制系统
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温度显示器
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音乐演奏器
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用1602LCD设计的可调式电子日历与时钟
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用1602LCD设计的可调式电子钟
1 P1.0
2 3
4
P1.1 P1.2 P1.3
5
6
P1.4 P1.5
7 P1.6
8 9
P1.7
10 RESET
11 RXD(P3.0)
12 TXD(P3.1)
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INT0 (P3.2) INT1(P3.3)
14 15
T0(P3.4) T1(P3.5)
16 WR (P3.6)
17 RD(P3.7)
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单片机课程设计可让学生对单片机应用系统“解剖麻雀”，真 正理解与掌握单片机的内涵，熟悉单片机应用系统设计、开发 与研制的全过程，熟悉软、硬件设计的方法、内容与步骤。
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1.2 课程设计在学习过程中的作用
单片机实物
单片机的内部结构
单片机的学习如何下手？ 7
1.2 课程设计在学习过程中的作用
单片机的学习可从两个方面来下手：
单片机实物
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1.1 为什么要安排课程设计
单片机可通过执行使用者编写的程序，控 制芯片的各个引脚在不同的时间输出不同 的电平，从而控制与单片机各个引脚相连 的外围电路的电气状态。
单片机在各种控制场合获得了广泛的应用！
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1.1 为什么要安排课程设计
单片机广泛应用在工业控制、汽车电子系统、机器人、能源 、通信、军事等众多领域，已经成为电子技术智能化最普遍的 使用手段。
单片机课程设计是培养单片机系统设计师的关键一步。
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1.3 课程设计的内容与组织方式
课程设计时间有限，一般不多于两周； 选题很关键； 可以选择一些对单片机接口或内部资源进行简单应用的题目，如 流水灯、交通灯、数码管显示器、液晶显示器、点阵显示器、定 时器应用的秒表或时钟、键盘应用、A/D转换、D/A转换设计方 面的题目，工作量不宜太大； 对学有余力的同学可以安排一些复杂的题目； 最好是一人一题，没有条件的也可两人一题，但要求个人有独到 的见解。
19 X2
20
X1 GND
VCC 40 P0.0 39
38 P0.1 P0.2 37
P0.3 36
P0.4 35
P0.5 P0.6
34 33
P0.7 32 EA / Vpp 31
30
ALE / PROG 29
PSEN
P2.7
28 27
P2.6 26
P2.5 25 P2.4 24 P2.3 23
P2.2 22
单片机课程设计仿真与实践指导
第1章 单片机课程设计概述
1.1 为什么要安排课程设计 1.2 课程设计在学习过程中的作用 1.3 课程设计的内容与组织方式
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1.1 为什么要安排课程设计
单片机是指在一块半导体芯片上，集成了微处理器、 存储器、输入/输出接口、定时器/计数器以及中断系 统等功能部件，构成一台完整的微型计算机。
盐城工学院单片机课程：理论教学64学时，实验教学16学时，理 论课与实验课在16周内完成，课程设计在理论和实验结束后的两 周内进行。 理论课进行了两周，布置课程设计题目，随后的两周，要求学生 资料收集，论证方案，由班级统一购买单片机最简应用系统所需 元器件及必需的电工工具，每人一套。 理论课进行到四分之一学时后，要求每位学生都完成单片机最小 应用系统的焊接与调试。 理论课进行到一半学时后，要求每位学生完成课题的Proteus仿 真调试。
一是掌握编程结构。所谓编程结构，即是从编程人员角度所看到 的单片机内部结构，即单片机包括几大组成部分，每一部分用哪 些寄存器去控制，寄存器的设置方法等等。编程结构便于我们从 软件编程的角度去了解单片机系统的操作和运行，不必了解单片 机内部复杂的电路结构、电气连接或开关特性。
二是引脚功能。单片机功能的实现要靠程序控制其各个引脚在不 同的时间输出不同的电平，进而控制与单片机各个引脚相连接的 外围电路的电气状态，因此要学习单片机，必须掌握它的引脚功 能。
还需要考虑人机接口、参数检测、系统监控、超限报警等应 用需求，此时单片机最简应用系统就不能满足要求了，在进行系 统设计时要进行更复杂的系统扩展，构成功能更强大的单片机应 用系统。
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1.2 课程设计在学习过程中的作用
单片机学习的最高境界：将学习的单片机知识、数电、模电、电 力电子等多学科的知识融合起来，设计出单片机应用系统。 第一步：进行单片机理论和实验课的学习，熟悉单片机的内部资 源、软件编程的汇编语言或C语言工具； 第二步：参加课程设计一类的实践环节，动手做一个不太复杂的 单片机应用系统，熟悉单片机应用系统设计的全部流程； 第三步：实践中通过对多个较复杂应用系统的开发，获得设计经 验。
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1.3 课程设计的内容与组织方式
理论课进行到四分之三学时后，要求每位学生自行完成在网上电
子商城购买课题所需的其他元器件，随后鼓励、指导并督促学生
在万用电路板上调试出课程设计实物作品。
理论课结束时，大部分都能完成单片机课程设计的实物作品调试
，少部分同学可能由于焊接问题、元器件性能不熟悉、元件使用
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1.3 课程设计的内容与组织方式
课程设计可和理论教学同步进行，即便是安排在课程结束后集 中时间段进行，也要在理论课进行期间早日将设计题目布置给每 位同学，提前完成最简应用系统的设计和调试、完成设计方案的 论证与仿真，在仿真的指导下，购买好元器件，到最后两周才有 可能真正完成课程设计作品。
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1.3 课程设计的内容与组织方式
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.3 课程设计的内容与组织方式
课程设计的考核根据学生实物完成、视频制作、设计说明书与 答辩情况综合评分，评分比例为： 1、实物作品+视频制作40%； 2、设计说明书30%； 3、创新性15%； 4、答辩15%。 单片机课程设计安排为一门独立的课程，如果考核不通过，当 年没有补考机会，只能等下一学年跟下一届同学一起重做。
为了缩小体积，单片机集成度很高，这样单片机工作的一些必 须功能电路，如晶振电路与复位电路就没有办法集成到单片机内 部去，只能在外面通过引脚接进去。使单片机获得应用的最简应 用系统(也称最小应用系统)，由单片机本身、电源、晶振与复位 电路构成。
复位 电路
5V
10μF