《单片机原理与接口技术》课程设计教学大纲.doc

《单片机原理与接口技术》课程设计教学大纲
课程编号：
课程英文名称：Course Design of Micro-controller Principle and Interface Technology
学时数： 学分数：
使用层次和专业：本科 电气工程及其自动化、电子信息工程、机械设计制造及其自动化等专业
一、 课程设计的性质、目的
《单片机原理及接口技术》课程设计是在基本学完该课程之后，综合运用所学单片机知识，完成一个单片机应用系统设计，从而加深对单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验，为走出校门从事单片机应用的相关工作打下基础。
通过该课程设计，主要达到以下目的：
1、巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解，使学生增进对单片机系统的感性认识，加深对单片机理论方面的理解，为顺利完成毕业设计打下基础。
2、使学生掌握对单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、片内外存贮器、I/O口和串行口通讯等，进一步深化和巩固所学基础理论、专业知识及实验技能，培养学生综合运用所学专业知识分析问题和解决问题的能力，。
3、 培养学生根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料的能力，了解与课题有关的硬件元器件的工程规范，能按课程设计任务书的要求编写课程设计说明书，学会方案论证的比较方法，初步掌握工程设计的基本方法，能正确反映设计和实验成果，能用计算机绘制电路图和流程图。使学生了解和掌握单片机应用系统的软、硬件设计过程、方法及实现，提高学生的技术应用能力，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。
4、 这一环节对掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会软、硬件的设计和调试方法，掌握单片机技术在生产实践中的应用，提高学生的工程实践能力、动手能力、创新能力，使学生树立正确的人生观，养成严谨、踏实的工作作风。

二、 课程设计的内容
课程设计主要内容包括：理论设计、调试及写出总结报告等，其中理论设计又包括选择总体方案、硬件系统设计和软件系统设计。硬件设计包括单元电路、选择元器件及计算参数等；软件设计包括模块化层次结构图、程序流程图等。程序设计是课程设计的关键环节，通过调试，进一步完善程序设计，使之达到课题所要求的指标，使理论设计更接近于实际产品。课程设计的最后要写出设计总结报告，把理论设计内容，调试的过程及性能指标的测试结果进行全面的总结，把实践内容上升到理论高度。
以下8个设计题目每组学生可任选一项：
题目一 智能交通灯控制系统设计
1、设计要求
（1）用发光二极管模拟交通信号灯，用按键开关模拟车辆检测信号。
（2）A、B两车道交叉组成十字路口，A是主车道，B是支道。正常情况下，A、B两车道轮流放行，A放行50s，B放行30s，各含5s警告时间。
（3）交通繁忙时，该系统应有手受控开关缓解交通拥挤状况，其中一车道放行期间，另一车道繁忙，可通过开关获得15s放行时间。
（4）有紧急车辆通过时，另需一开关设置两车道均禁止通行20s。
2、主要功能模块
智能交通灯控制系统主要功能模块包括电源电路、单片机主控电路、按键控制电路和道路显示电路组成。根据具体情况选择合适型号的单片机，发光二极管，开关等硬件设备进行设计。
题目二 温度控制系统设计
1、设计要求
（1）用单片机控制一个由1kw电炉加热的电烤箱，最高温度不超过120℃。
（2）电烤过程恒温控制，温度可通过系统设置，误差不超过±2℃。
（3）实时显示温度和设置温度，显示精确为1℃。
（4）温度超出设置温度±5℃时发超限报警，对升温和降温过程不作要求。
2、主要功能模块
温度控制系统的主要功能模块包括温度测量（温度传感器、放大器、ADC转换器）、温度控制（光电隔离、驱动电路、可控硅电路、电炉）、温度给定（按键）、温度显示和报警等几部分。根据具体情况选择合适型号的单片机，温度传感器、ADC转换器等硬件设备进行设计。
题目三 点阵LED电子显示屏的设计
1、设计要求
（1）设计4个16×16的LED电子显示屏，能稳定、清晰地显示图形或文字。
（2）图形或文字显示通过编程能实现静止、左移和右移等多种显示方式。
（3）采用动态扫描方式，保证在目测条件LED显示屏可亮度均匀地显示图形和文字，并且稳定、清晰、无串扰。
2、主要功能模块
LED电子显示屏系统的主要功能模块包括单片机主控模块、16×16的点阵显示、行驱动电路、列驱动电路、译码电路几部分。根据具体情况选择合适型号的单片机等硬件设备进行设计。
题目四 密码锁设计
1、设计要求
（1）要求密码锁可以设置8位密码，每位密码值范围为1~8，用户可以自行设定和修改密码。
（2）若输入的8位开锁密码不正确，则报警5s，连续错3次要报警1分钟，报警期间输入密码无效；输入的8位开锁密码完全正确才能开锁，开锁时有1s提示音
（3）锁内有备用电池，内部上电复位时才能设置或修改密码；电磁锁的电磁线圈每次通电5s，然后恢复初态；密码键盘上只允许有8个密码按键，密码设定完毕后要有2s的提示音。
2、主要功能模块
密码锁系统主要功能模块包括主控模块、按键扫描模块、蜂鸣器、电源电路、复位电路、晶振电路、驱动电路几部分。根据具体情况选择合适型号的单片机，三极管等硬件设备进行设计。
题目五 LED点阵显示电子钟设计
1、设计要求
（1）时钟的显示由LED点阵构成。
（2）能正确显示时间，上电显示为12点，时间能够由按键调整。
（3）误差小于1s。
2、主要功能模块
LED点阵显示电子钟系统主要功能模块包括主控模块、LED点阵扫描模块、电子钟模块组成。其中电子钟由显示电路、行驱动电路、列驱动电路、按键电路和复位电路、晶振电路、驱动电路几部分组成。根据具体情况选择合适型号的单片机，锁存驱动器、译码器等硬件设备进行设计。
题目六 智能抢答器设计
1、设计要求
（1）设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手获8个代表队参加比赛，分别使用一个按钮，编号从0~7。
（2）设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答开始。
（3）抢答器具有数据锁存功能、显示功能和声音提示功能。抢答开始后，有选手按动抢答按钮，锁存对应编号，并在LED数码管上显示选手的编号，同时灯亮且伴随声音提示。同时锁存电路，禁止其他选手抢答，显示编号一直保持到系统清零。
2、主要功能模块
智能抢答器系统主要功能模块包括主控模块、复位电路、电源电路、选手按键、控制开关按钮，声音提示和数码显示等部分组成。根据具体情况选择合适型号的单片机，蜂鸣器、数码管等硬件设备进行设计。
题目七 比赛记分牌设计
1、设计要求
（1）启动时显示为0分，计分范围为0~100分。
（2）得分时加上相应的分数，失分时剪去相应的分数。
（3）刷新分数的按键按下时，伴随提示音。
2、主要功能模块
比赛记分牌系统主要功能模块包括单片机主控模块、显示模块、按键模块、电源模块等部分组成。根据具体情况选择合适型号的单片机，蜂鸣器、数码管等硬件设备进行设计。
题目八 学习型红外线遥控器设计
1、设计要求
（1）适用于编码式红外线遥控型家用电器。
（2）可遥控多台家用电器。
（3）具有一个学习/控制复用键。
（4）可通过一个设备选择键和各个功能控制键实现对多台设备的常用功能的学习和控制。
（5）成本低，抗干扰能力强。
2、主要功能模块
学习型红外线遥控器控制系统主要功能模块包括单片机主控模块、红外接收及发射电路、复位电路、按键及状态指示电路等部分组成。根据具体情况选择合适型号的单片机、一体化红外遥控接收器等硬件设备进行设计。

三、课程设计的要求
1、课程设计的组织形式：将班级分成若干组，每组3~5人，自行分工完成一个题目。
2、课程设计流程：
（1）审题、查阅相关资料，确定系统总体方案；
（2）完成硬件设计，画出硬件设计原理图（包括设备模块选择、搭接线路、计算参数等）
（3）根据所完成的任务、硬件原理图绘制系统软件框图，编制程序；
（4）系统调试，认真客观地记录和观察实验结果，对实验结果进行深入的分析，写出实验心得；
（5）撰写课程设计报告。
3、课程设计报告的编写要求：
（1）设计任务书一份；
（2）硬件设计原理图一份（A3图纸）；
（3）设计模块说明；
（4）软件设计及调试说明；
（5）课程设计总结。
四、成绩考核方式
1、硬件设计成绩（20%）；
2、软件设计成绩（20%）；
3、调试（20%）；
4、设计报告（20%）；
5、平时成绩（20%）。
五、教材和参考文献
1、推荐教材
[1]杨居义.单片机课程设计指导.清华大学出版社. 2009年9月.
[2]李海滨. 单片机技术课程设计与项目实例.中国电力出版社. 2009年10月.
2、教学参考书
[1]付家才.单片机实验与实践.高等教育出版社. 2006年3月.
[2]李广第.单片机基础.北京航空航天大学出版社.2005年9.
[3]朱珍.单片机原理.石油工业出版社. 2001年6.
[4]胡锦. 单片机技术实用教程.高等教育出版社 2004.6.
[5]薛钧义.微机控制系统及应用.西安交通大学出版社.2003年2.
[6]彭介华.电子技术课程设计指导. 高等教育出版社. 1999年10月.

大纲制定人：李娜、吴泽、赵忠彪
大纲审定人：白政民
修订日期：2012.3
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