单片机外围电路设计
52单片机课程设计
52单片机课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握52单片机的基本结构、工作原理及其功能特性；2. 学会使用C语言编写52单片机的程序，实现基础的控制功能；3. 掌握单片机外围电路的设计方法，能结合实际需求搭建简单电路系统。
技能目标：1. 能够独立操作52单片机开发环境，完成程序的编写、编译、下载及调试；2. 通过实际操作，学会使用52单片机进行简单的信号输入输出控制，具备初步的控制系统设计能力；3. 能够运用所学知识解决实际问题，具备一定的创新意识和实践能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生积极主动探索新知识、新技术，养成良好的学习习惯；2. 增强学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力；3. 培养学生具备工程意识，认识到技术对生活、生产的意义，激发他们对电子科技事业的热爱。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标将注重理论与实践相结合，以学生为中心，充分调动学生的主观能动性。
通过课程学习，使学生在掌握基础知识的同时，提高实践操作能力和创新能力，培养具备现代电子科技素养的人才。
二、教学内容1. 52单片机概述：介绍52单片机的基本结构、性能特点及发展应用；- 教材章节：第一章 单片机概述2. 52单片机硬件结构：详细讲解内部资源、引脚功能及工作原理；- 教材章节：第二章 52单片机硬件结构3. C语言编程基础：回顾C语言基础知识，重点讲解与52单片机相关的编程语法；- 教材章节：第三章 C语言编程基础4. 52单片机编程与下载：介绍开发环境搭建、程序编写、编译、下载及调试过程；- 教材章节：第四章 52单片机编程与下载5. 基础控制功能实现：学习并实践I/O口输入输出控制、定时器、中断等基础功能；- 教材章节：第五章 基础控制功能实现6. 外围电路设计：学习常用外围电路设计方法，结合实际需求进行电路搭建；- 教材章节：第六章 外围电路设计7. 综合实例分析：分析实际案例，使学生了解52单片机在实际控制系统中的应用；- 教材章节：第七章 综合实例分析8. 创新实践：鼓励学生进行创新设计，培养实际操作能力和创新意识；- 教材章节：第八章 创新实践教学内容安排和进度根据课程目标和学时要求进行详细规划，确保学生能够循序渐进地掌握52单片机的相关知识，为后续课程学习及实际应用打下坚实基础。
MCU及常见MCU外围电路解读
在电子设计中使用单片机
输入处理
处理电路
输出驱动
电源
单片机
键盘显示
电子系统设计与实践
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2019/2/27
MCU的架构
CISC （复杂指令集架构 ） Complex Instruction Set Computer 早期MCU采用 RISC （精简指令集架构） Reduced Instruction Set Computer 新开发的MCU Core绝大多数为RISC
CPU
RAM ROM
外设 外设 I/O
一个典型的计算机系统
电子系统设计与实践 4 2019/2/27
电子系统设计与实践
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2019/2/27
电子系统设计与实践
6
2019/2/27
电子系统设计与实践
7பைடு நூலகம்
2019/2/27
电子系统设计与实践
8
2019/2/27
电子系统设计与实践
9
2019/2/27
–
电子系统设计与实践
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2019/2/27
ARM微处理器的应用领域
– – – – – –
工业控制领域 无线通讯领域 网络应用 智能手机 消费类电子产品 成像和安全产品
电子系统设计与实践
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2019/2/27
ARM体系结构的特点
体积小、低功耗、低成本、高性能。 – 支持 Thumb(16 位)/ARM(32 位)双指令集，能很好的兼 容8/16 位器件。 – 大量使用寄存器，指令执行速度更快。 – ARM处理器共有37个寄存器，分为若干个组（BANK）。 – 大多数数据操作都在寄存器中完成。 – ARM处理器有7种不同的处理器模式 – 寻址方式灵活简单，执行效率高。 – 指令长度固定。
单片机课程设计评语
单片机课程设计评语一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握单片机的基本结构、工作原理及其在各行各业的应用。
2. 使学生了解并熟练运用单片机编程语言，完成简单的程序编写和调试。
3. 帮助学生理解单片机与其他电子元件的协同工作原理，培养电路设计与系统集成能力。
技能目标：1. 培养学生运用单片机进行创新设计的能力，能独立完成简单的单片机项目。
2. 提高学生动手实践能力，熟练使用编程软件、开发板等工具，具备初步的故障排查和问题解决能力。
3. 培养学生团队协作精神，学会在项目中进行有效沟通与分工合作。
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，培养科技创新精神。
2. 培养学生严谨、细心的学习态度，提高自主学习能力。
3. 引导学生关注单片机在现实生活中的应用，认识到科技对社会发展的推动作用，增强社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重理论联系实际，培养学生动手能力、创新能力及团队协作能力。
学生特点：本年级学生具备一定的电子基础知识，对新技术、新事物充满好奇，但实践经验不足，需要通过本课程加强实践操作能力的培养。
教学要求：教师应结合学生特点，以实践为主线，注重启发式教学，引导学生主动探索，提高课堂教学效果。
同时，关注学生个体差异，因材施教，确保每个学生都能在课程中取得实际进步。
通过课程目标分解，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 单片机基础理论：- 单片机的结构组成与工作原理- 单片机编程语言（C语言基础）- 单片机指令系统与寻址方式2. 单片机编程与调试：- 常用编程软件的使用方法- 单片机程序设计步骤与技巧- 程序调试与故障排查3. 单片机外围电路设计：- 常用电子元件的原理与应用- 单片机与外围电路的接口技术- 电路设计与系统集成4. 实践项目：- 简单的交通灯控制系统- 数字温度计设计- 智能小车控制教学大纲安排：第一周：单片机基础理论及编程语言介绍第二周：单片机指令系统与寻址方式学习第三周：编程软件使用及程序设计基础第四周：外围电路设计原理及实践第五周：实践项目一：简单交通灯控制系统设计与实现第六周：实践项目二：数字温度计设计第七周：实践项目三：智能小车控制教材章节关联：第一章：单片机概述第二章：单片机结构与原理第三章：单片机编程语言第四章：单片机指令系统第五章：单片机外围电路设计第六章：单片机实践项目教学内容确保科学性和系统性，以实践为导向，结合教材章节，分阶段逐步提升学生的理论水平和实践能力。
单片机的外围电路
键盘电路设计要点
1 2
去抖处理
消除按键按下时的抖动，确保一次只识别一个按 键。
独立按键与矩阵按键的选择
根据按键数量和单片机I/O口资源选择合适的键 盘形式。
3
接口类型
根据单片机和键盘的接口类型选择合适的连接方 式，如直接连接或通过I2C、SPI等通信协议连接。
05
通信接口电路
通信接口电路的作用与类型
寻址方式
每个设备具有唯一的地址，通过地址码进行访问。
数据传输速率
最高可达400kHz。
06
外围电路的干扰与防护
外围电路的干扰来源与影响
01
02
03
04
电源噪声
由于电源线路上的电压波动和 电流脉冲，可能导致单片机工
作异常。
信号线耦合
信号线之间的电磁场相互作用 ，可能导致信号的畸变或噪声
。
接地回路
不同电路之间的地线连接可能 形成地线回路，导致噪声和干
扰。
空间辐射
来自其他电子设备或自然界的 电磁波可能对单片机产生干扰
。
干扰的防护措施
电源滤波
在电源入口处加入滤波 器，减少电源噪声的干
扰。
隔离与屏蔽
对容易受到干扰的信号 线进行隔离或屏蔽，降 低信号线耦合的影响。
合理的接地
采用单点接地、多点接 地或混合接地方式，减
少地线回路的干扰。
空间滤波
在单片机周围加装电磁 屏蔽材料，减少空间辐
单片机外围电路
• 单片机外围电路概述 • 电源电路 • 输入输出接口电路 • 显示与键盘电路 • 通信接口电路 • 外围电路的干扰与防护
01
单片机外围电路概述
定义与作用
定义
MCU及常见MCU外围电路
电子系统设计与实践
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2020/3/21
NVIC 中的尾链
Cortex-M 处理器通过在 NVIC 硬 件中实现尾链技术简化了活动中断 和挂起的中断之间的转换
电子系统设计与实践
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2020/3/21
NVIC 对迟到的较高优先级中断的响应
如果在为上一个中断执行堆栈推送 期间较高优先级的中断迟到， NVIC 会立即提取新的矢量地址来 为挂起的中断提供服务
电子系统设计与实践
43
2020/3/21
Cortex-M核芯片
飞思卡尔 -- Freescale
➢ Kinetis L系列（M0+） ➢ Kinetis X系列、K系列（M4）
第三讲 MCU及常见MCU外围电路
盛庆华
电子系统设计与实践
1
2020/3/21
MCU MCU分类
电子系统设计与实践
2
2020/3/21
单片机（Microcontroller）
MCU ： Microcontroller Unit 微控制器
电子系统设计与实践
3
2020/3/21
MCU结构
外设 外设
电子系统设计与实践
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2020/3/21
MCU ARM Cortex-M 内核
电子系统设计与实践
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2020/3/21
ARM体系结构概述
– ARM，英文全称为Advanced RISC Machines。 – ARM首先是一个公司的名称 。 – 其次，ARM是对一类微处理器的通称。 – 宽泛地说，ARM是一种技术的名字，即采用ARM
➢ ST STM32 ➢ TI（Luminary Micro） 的LM3xxxx系列 ➢ NXP(Philips) LPC2xxx系列、LPC17xx系列 ➢ Samsung 44B0 （ARM7） ➢ Atmel AVR32系列 AT32xxx （AVR32内核） ➢ （ARM Cortex内核）Cortex-M3/Cortex-M4,有ST的STM32
简述单片机系统的开发流程
简述单片机系统的开发流程单片机系统是指由单片机芯片、外围电路和软件程序组成的一种嵌入式系统。
单片机系统的开发流程包括硬件设计、软件开发和系统调试等多个阶段。
1. 硬件设计阶段硬件设计是单片机系统开发的第一步，主要包括电路设计和PCB设计两个部分。
(1) 电路设计：根据系统需求，选择合适的单片机芯片和外围器件，设计电路原理图。
在电路设计过程中，需要考虑功耗、时钟频率、IO口数量、通信接口等因素，并根据需求进行电源供应、时钟电路、外设接口电路等设计。
(2) PCB设计：根据电路原理图，进行PCB的布线设计。
通过布线设计，将电路原理图中的元器件进行合理的布局和连接，以满足信号传输、电源供应等要求。
在PCB设计过程中，需要注意信号完整性、电源稳定性、阻抗匹配等问题。
2. 软件开发阶段软件开发是单片机系统开发的核心部分，主要包括编写程序和调试两个环节。
(1) 编写程序：根据系统需求和硬件设计，选择合适的开发工具和编程语言，编写单片机的软件程序。
在编写程序过程中，需要了解单片机的指令集、寄存器配置、中断处理等相关知识，并根据需求实现系统的各项功能。
(2) 调试：将编写好的软件程序下载到单片机芯片中，通过调试工具进行调试。
调试过程中，可以通过单步执行、断点调试等方式，逐步检查程序的运行情况，发现并解决程序中的错误和问题。
调试完成后，可以对系统的功能进行验证和优化。
3. 系统调试阶段系统调试是单片机系统开发的最后一步，主要包括硬件调试和软件调试两个环节。
(1) 硬件调试：通过仪器设备和测试工具，对硬件电路进行测试和验证。
主要包括电源稳定性、信号传输、外设功能等方面的测试。
在硬件调试过程中，可以使用示波器、逻辑分析仪等工具对信号进行观测和分析，发现并解决硬件电路中的问题。
(2) 软件调试：在硬件调试完成后，对软件程序进行全面的功能测试。
通过输入不同的参数和数据，验证系统的各项功能是否正常运行。
在软件调试过程中，可以使用调试工具和仿真器对程序进行调试和测试，以确保系统的稳定性和可靠性。
单片机课程设计摘要
单片机课程设计摘要一、课程目标知识目标：1. 让学生理解单片机的基本概念、结构组成及其工作原理。
2. 使学生掌握单片机编程的基础知识，如指令系统、寻址方式等。
3. 帮助学生掌握单片机外围电路的设计和应用，如传感器、执行器的接入。
技能目标：1. 培养学生运用单片机解决实际问题的能力，如设计简单的自动控制系统。
2. 培养学生进行单片机程序设计和调试的能力，提高编程技巧。
3. 提高学生的动手实践能力，能够独立完成单片机实验和课程设计。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对单片机技术的兴趣和热情，激发学生继续深入学习相关领域知识的动力。
2. 培养学生的团队合作意识，使学生能够在课程设计和实践中相互协作，共同解决问题。
3. 引导学生认识到单片机技术在日常生活和国家发展中的重要作用，增强学生的社会责任感和使命感。
课程性质分析：本课程为电子技术相关专业的单片机原理与应用课程，旨在让学生掌握单片机的基础知识和应用技能，培养学生在电子技术领域的实际操作能力。
学生特点分析：学生为高中年级，已具备一定的电子技术基础和编程能力，对新技术和新知识充满好奇心，动手实践欲望较强。
教学要求：1. 结合实际应用，注重理论与实践相结合，提高学生的综合运用能力。
2. 采用任务驱动法，引导学生主动参与课程设计和实践，提高学生的自主学习能力。
3. 注重个体差异，因材施教，使每个学生都能在课程中取得进步。
二、教学内容1. 单片机基础知识：- 单片机概述、发展历程和分类- 单片机内部结构、工作原理及性能参数- 教材章节：第一章 单片机概述2. 单片机编程基础：- 指令系统、寻址方式及汇编语言- 程序设计方法、流程控制语句及子程序设计- 教材章节：第二章 单片机编程基础3. 单片机外围电路设计：- 常用传感器、执行器的原理及应用- 单片机与外围电路的接口设计- 教材章节：第三章 单片机外围电路设计4. 单片机应用实例：- 简单自动控制系统设计- 基于单片机的智能产品设计- 教材章节：第四章 单片机应用实例5. 实践教学环节：- 单片机编程与调试技巧- 单片机课程设计与实践- 教材章节：第五章 实践教学环节教学进度安排：1. 第1-2周：单片机基础知识学习2. 第3-4周：单片机编程基础学习3. 第5-6周：单片机外围电路设计学习4. 第7-8周：单片机应用实例分析与实践5. 第9-10周：课程设计、调试与总结教学内容科学性、系统性强，结合实践环节，使学生在掌握单片机基础知识和应用技能的同时，培养实际操作能力。
单片机外围电路设计
单片机外围电路设计单片机外围电路设计是嵌入式系统开发中的重要环节，它关乎到整个系统的稳定性和性能。
在本文中，我们将探讨单片机外围电路设计的基本原理和要点，以及一些常见的设计方案。
一、单片机外围电路的作用单片机外围电路的作用主要有三个方面：供电、信号输入与输出、与其他外部设备的通信。
首先，供电电路提供稳定的电源给单片机，确保其正常工作；其次，信号输入与输出电路将外部信号转化为单片机可以处理的电信号，或将单片机处理后的信号输出给外部设备；最后，通信电路用于单片机与其他外部设备的数据交互，例如串口通信、SPI通信等。
二、单片机外围电路的基本原理1.供电电路设计供电电路设计要求提供稳定、可靠的电源给单片机，通常采用稳压电路。
常见的稳压电路有线性稳压电路和开关稳压电路。
线性稳压电路简单易用，但效率低，散热大；开关稳压电路效率高，但设计和调试难度较大。
2.信号输入与输出电路设计信号输入电路通常需要考虑防抖和信号变换。
防抖电路用于消除开关输入引脚的抖动，常用的方法有RC电路、Schmitt触发器等。
信号变换电路用于将外部信号转化为单片机可以处理的电信号，例如模拟信号的AD转换和数字信号的电平转换。
信号输出电路一般需要考虑电流放大和电平转换。
电流放大电路用于驱动外部设备，例如LED、继电器等，常用的方法有三极管、MOS管等。
电平转换电路用于将单片机处理后的信号转化为外部设备可以接受的电平，例如TTL与RS232之间的电平转换。
3.通信电路设计通信电路设计要根据具体通信接口的特点来选择合适的电路方案。
例如，串口通信常用的电路方案有MAX232芯片、电容耦合等；SPI通信常用的电路方案有74HC595移位寄存器、74HC165移位寄存器等。
1.按键输入电路设计按键输入电路设计要考虑按键防抖和按键电平转换。
防抖电路可以采用RC电路或Schmitt触发器，电平转换电路可以采用三极管或MOS管。
2.数码管驱动电路设计数码管驱动电路设计要考虑数码管的电流和电压需求，常用的驱动芯片有74HC595移位寄存器。
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单片机外围电路设计及C语言编程视频教程介绍
这是一部学单片机革命性的视频教程，教程全部十二讲，每讲3小时左右，讲座从最基本的预备知识开始讲起，非常详细的讲解KEIL编译器的使用，包括软件仿真，测定时间，单步运行，全速运行，设置断点，调试，硬件仿真调试，变量观察等，整个过程全部用单片机的C语言讲解，从C语言的第一个主函数MAIN讲起，一步步一条条讲解每一个语法，每条指令的意思，即使对单片机一巧不能，对C语言一无所知，通过本课程十节课的内容也可以让你轻松掌握51单片机的C语言编程设计，全新的讲课风格跳过复杂的单片机内部结构知识，首先从单片机的应用讲起一步步深入到内部结构，让学生彻底掌握其实际应用方法，把51单片机的所有应用每个部分都讲解的非常仔细，在讲解单片机应用的同时将单片机的常用外围电路设计及电阻，电容选值等都讲的清清楚楚，教师在教室前面用电脑一条一条写程序，旁边用TX-1C单片机实验板一个实验一个的演示，给学员解释每条指令的意思及原理，通过十天的时间让学生完全掌握单片机的C语言编程及单片机外围电路设计的思想。
全程的屏幕，声音，用屏幕录像，实验板现象用摄像头拍摄，这部教程算是国内首个如此创新的以教师亲自实践为主，学员现场写程序，直接下载到实验板看现象，讲单片机的视频教程，只要你认真看，认真听，保证十天让你学
会单片机应用和C语言编程。
第六讲
第七讲。