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1、本科生毕业论文本科生毕业论文题题 目目单片机教学实验板电路设计 系系 别别计算机与信息工程学院 班班 级级 电子信工程 姓姓 名名学学 号号 答辩时间答辩时间 目 录摘要11. 单片机实验平台的现状.41.1 单片机课程的实际应用 4 1.2 单片机教学实验的重要性 4 1.3 目前采用的单片机实验平台 4 1.4 教学实验平台一般存在的问题 52. 自作实验板的必要性和优点.63. 单片机常做教学实验.63.1 I/O 口直接使用和简单的 I/O 口扩展实验.6 3.2 显示器接口实验 7 3.3 A/D 转换器实验.7 3.4 D/A 转换器实验.7 3.5 定时器计数器实验 7 3.6
2、存储器实验 8 3.7 灯模拟实验 94. 硬件系统设计.94.1 STC98C52RC 的简单介绍9 4.2 DA 模块.11 4.3 AD 模块.13 4.4 显示和输出模块 .14 4.5 复位模块 .16 4.6 电源模块 .16 4.7 晶振模块 .17 4.8 键盘模块 .18 4.9 温度传感器模块 .18 4.10 串行通信模块 195. 软件设计205.1 PROTEUS 软件20 5.2 KEIL 软件.21 5.3 程序设计 .21 5.3.1 蜂鸣器程序 .21 5.3.2 矩阵键盘程序 .22 5.3.3 流水灯程序 .23 5.3.4 数模转换程序 .24 5.3.
3、5 数码管动态扫描程序 .25 5.3.6 温度测试程序 .266. 仿真和实物演示277. 总结28谢 辞.30参考文献.31附录 1 .32附录 2 .53单片机教学实验板电路设计摘要: :随着大规模集成电路的发展，组成微型计算机的各功能部件：中央处理器、存储器、串/并行输入输出接口、定时器/计数器、中断控制器，以及许多特殊功能单元，对于系统研发和调试人员来说，必须具有一套功能强大，操作方便的单片机实验板，才能方便有效的完成单片机应用系统的研制和系统调试。对于学生来说我们应该设计一个功能强大，方便携带的单片机教学实验板。本文首先对单片机实验平台做了简述，并介绍了自制实验板的必要性，然后对单
4、片机常做的教学实验进行了分析，其次根据硬件系统的设计介绍了 DA 模块、AD模块、显示输入输出模块、复位模块、电源模块、晶振模块、键盘模块、温度传感器模块、串行通信模块。接着对实验板所需软件和程序进行了分析。最后测试自制实验板并演示出效果，经过测试本系统基本满足要求。关键词：单片机；教学实验板；STC89C52RC;模块Single-Chip Computer Teaching Experiment in Circuit DesignAbstract: As the development of LSI microcomputer, consisting of different functi
5、onal parts: CPU, memory, serial / parallel input output interface, timer / counter, interrupt controller, as well as many special function unit, for system development and debugging personnel, must have a set of powerful function, convenient operation of the board, in order to facilitate the effecti
6、ve completion of SCM application system design and system debugging. For the students, we should design a powerful function, convenient carrying the single-chip computer teaching experiment board. Based on SCM experimental platform to do a paper, and introduced the experimental board of necessity, a
7、nd then the SCM often do the experimental teaching were analyzed, based on the design of hardware system introduced DA module, AD module, display module, input and output reset module, power supply module, crystal oscillator module, keyboard module, temperature the sensor module, serial communicatio
8、n module. Then the experimental board required software and procedures are analyzed. The final test experiment board and demonstrate the effect, after testing the system to meet the basic requirements.Key words:Single-Chip Computer; Teaching Experiment Board; STC89C52RC；Modular随着大规模集成电路的发展，组成微型计算机的各
9、功能部件：中央处理器、存储器、串/并行输入输出接口、定时器/计数器、中断控制器，以及许多特殊功能单元，单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜，为学习和应用以及开发提供了便利条件。单片机的基础知识和技能的学习内容，蕴含着数学、物理、计算机信息技术、数字信息技术、电子技术都学科知识的联系，有利于多方面的教育内容和学生综合视野的形成。这些内容具有广泛的生长点，有利于内容
10、的横向和纵向联系。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。所以作为一名电子专业的学生学习单片机是非常有必要的。1. 单片机实验平台的现状1.1 单片机课程的实际应用单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两个分支。通用计算机系统主要用于海量高速数值运算，不必兼顾控制功能，其数据总线的宽度不断增加，从8位、16位迅速过渡到32位，并且不断提高运算速度和完善通用操作系统，以突出其高速海量数值运算的能力，在数据处理、模拟仿真、人工智能、图像处理、多媒体、网络通信中得到了广泛应用；单片机作为最典型的嵌入式系统，由于其微小的体积和极低的成本，广泛应用于家用电器、机
11、器人、仪器仪表、工业控制单元、办公自动化设备及通信产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。1.2 单片机教学实验的重要性“单片机原理与应用”是一门许多工科专业学生必修的专业基础课，是一门理论性和实践性都很强的课程。这门课程介绍单片机的硬件结构、工作原理、汇编语言程序设计及接口技术内容，比较抽象，逻辑性强。在教学中学生需要做大量的软硬件实验。目前采用的教材多属于CS-51系列，程序源代码用汇编语言书写，教学内容与实际产品严重脱离。因此单片机课程在教学内容和教学方法等方面越来越不能适应单片机技术领域的发展需求，不加以改进，势必影响我们培养应用型人才的培养目标。当前国家积极倡导的素质教育和创新
12、工程，旨在提高受教育者的素质，培养将所学知识转化为生产力、创造力和经济效益的能力。为了更好地适应发展潮流和就业需要，培养学生的实践能力和创新能力，就必须要有一个很好的实验环境，而要有一个好的实验环境就必须创建一个较好的平台。单片机本身就是一个知识平台，在这个知识平台上如果总是简单地进行重复别人的劳动，即不能调动学生学习的积极性，也很难实现对学生能力的培养。1.3 目前采用的单片机实验平台目前，国内单片机教学实验平台种类繁多，总体上分为两类：(1)综合型单片机实验平台，典型特征是把全部实验项目集中在一块实验电路板上。这种单片机综合实验平台的优点是学生进行实验时连接线较少，在时间上可快速进入实验状
13、态，减少因学生接错连接线和连接线接触不良的情况；缺点是实验项目基本固定，不易扩展，实验的灵活性较差。如浙江省澉浦恒坚电器设备厂出品的HJPC-A型单片机综合实验箱；湖北省单片机实验室开发的MCS-51B型综合单片机实验平台；江苏省启东计算机总厂开发的DICE-598K超强型三合一单片机微机开发实验平台；北京金一倍科技发展有限公司开发的DP-51PRo单片机综合仿真实验平台等。(2)模块化单片机实验平台，典型特征是采用积木式结构，由一块主板连接一块或多块实验板组成。主板是在单片机基本系统的基础上扩展多样化的接口和总线，具有驱动多个外围接口芯片的能力，提供单片机的基本功能实验。一块实验板对应1-3
14、个扩展实验项目，实验板与主板之间用电缆连接，可以互相通信。如清华大学科教仪器厂生产的TMD-1型模块化单片机实验平台。这种模块化单片机实验平台的优点是主板可单独或与一块及以上实验板相连，电路简单，元器件少，容易消化理解，降低了初学的难度和实验项目灵活，根据学生专业和程度可方便地扩展实验，可较好地用在学生的课程实验、毕业设计和电子设计竞赛等各个不同的实验与实践阶段。缺点是连接电缆经常拔插，易出现接触不良和连接错误及连接电缆花费时间较多的情况。1.4 教学实验平台一般存在的问题(1)功能全面，系统复杂的单片机实验平台对作为学生的初学者来说并不适宜。虽然有着非常丰富的实验项目，但这些项目一般都是相互
15、独立的，或者说联系不紧密，没有像一个实际应用项目那样成为一个完整的控制系统，学生学完过后只有一些片面的认识，不能形成系统的概念，不能有效培养学生开发简单实用的单片机应用系统的能力,同时是也使得学生的动手能力得不到很大的提高，市场化的单片机枯燥，难以激发学生学习的兴趣。(2)市场化的单片机实验平台为了最大限度的降低生产成本，往往采用廉价相对落后的器件和工艺，不符合电子技术的发展方向，导致学生在学习过程当中不能了解到先进的技术和工艺。如大量使用CT74LS系列和4000系列器件，很少用更加先进的CT74HC系列器件；普遍采用像8279、8255等落后甚至淘汰的元件，很少采用先进的HD7279A等元件；大量使用直插式元件，较少采用贴片元件和工艺。(3)普遍没有考虑系统在干扰情况下的稳定性。(4)现在的市场单片机都是独立的，缺少扩展，在没有扩展的情况下，在实验中我们就不能很好的完成我们想要实现的内容，这样的局限性不是我们教学中所需要的。2. 自作实验板的必要性和优点单片机课程的实验包括编程和硬件接口两大类，对于编程软件部分我们可以采用 Keil 软件进行编译。但是实验和实习都必须需要可靠的接口电路或开发产品电路。这些电路如果是在实验和实习中使用面包版插接，插接的元件和连线都很多。这样一方面由于学生很难掌握插接的走线，不可避免地存在走线的松散、紊乱、短路、开路都现象；另一方面面包板长期的反
