單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案

1、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱一、課程名稱：單片機(jī)實(shí)驗(yàn)Si ngle-Chip Microcomputer Lab二、課程編號：三、學(xué)分學(xué)時：1學(xué)分/16學(xué)時四、使用教材：自編教材單片機(jī)實(shí)驗(yàn)五、課程屬性：實(shí)踐/必修六、教學(xué)對象：應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)本科生七、開課單位：理學(xué)院八、 先修課程：模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、微 機(jī)原理及接口技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)九、教學(xué)目標(biāo)：單片機(jī)在物理量的采集、處理、控制等各方面有著十分廣泛的應(yīng)用，單片機(jī)技術(shù)涉及硬件、軟件，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)。指導(dǎo)學(xué)生通過單片機(jī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步了解單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，熟悉單片機(jī)指令系統(tǒng)和編程語言、加深對單片機(jī)工作原理的理解。培養(yǎng)與提高學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)

2、計能力，其中包括：通過閱讀實(shí)驗(yàn)教材或資料著手進(jìn)行單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的能力； 簡單應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計能力； 簡單應(yīng)用系統(tǒng)的軟件 編程能力；正確使用計算機(jī)開發(fā)平臺的能力；完成簡單設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的能力等。培養(yǎng)與提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，要求學(xué)生具有理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度，主動探索的進(jìn)取精神，遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作和愛護(hù)公共財物的優(yōu)良品質(zhì)。十、課程要求：通過HHXX2.0實(shí)驗(yàn)板的焊接，安裝調(diào)試和一系列和綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，了解單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，指令系統(tǒng)、編程語言，學(xué)習(xí)掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)配置、接口技術(shù)、程序設(shè)計和軟、硬件 的調(diào)試，培養(yǎng)和提高獨(dú)立開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究工作的素質(zhì)和能力，具體要求為：指導(dǎo)學(xué)生

3、通過本課程完成 16學(xué)時共4個設(shè)計性單片機(jī)實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生加深對單片機(jī)軟、硬件系統(tǒng)的理解與掌握；通過實(shí)驗(yàn)熟悉單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法和調(diào)試過程；通過實(shí)驗(yàn)掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。I一、教學(xué)內(nèi)容:實(shí)踐教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和學(xué)時分配如下:序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱內(nèi)容提要實(shí)驗(yàn)類型必修/選修4卄 參考學(xué)時1HHXX2.0 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板硬件 電路的焊接及 制作學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)板工作原理，認(rèn)識熟 悉元件布局，焊接制作HHXX2.0 實(shí)驗(yàn)板。為后繼實(shí)驗(yàn)提供硬件 平臺。綜合性必修22HHXX2.0 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板硬件 電路的調(diào)試測 試調(diào)試焊接制作的實(shí)驗(yàn)板，對實(shí) 驗(yàn)板性能進(jìn)行測試，掌握在開 發(fā)環(huán)境中進(jìn)行程序編輯、編譯、

4、 下載、運(yùn)行的方法。為后繼實(shí) 驗(yàn)提供編程平臺，學(xué)習(xí)利用軟 件測試硬件性能的方法。綜合性必修23匯編語言、C 語言、BASIC 語言編程實(shí)驗(yàn)通過“秒節(jié)拍顯示器”設(shè)計和 編程，學(xué)習(xí)、掌握和使用 AVR 免費(fèi)開發(fā)平臺AVR Studio。在 該開發(fā)平臺的支持下，完成匯 編源程序的編寫，以及程序的 軟件模擬調(diào)試等開發(fā)的過程。通過“秒節(jié)拍顯示器”設(shè)計和 編程，學(xué)習(xí)、掌握C語言開發(fā) 軟件平臺CVAVR的基本應(yīng)用。 在該開發(fā)平臺的支持下，完成 C語言程序的編寫，編輯、編 譯、下載、運(yùn)行等過程。通過“秒節(jié)拍顯示器”設(shè)計和 編程，學(xué)習(xí)、掌握BASIC語言 開發(fā)軟件平臺BASCOMR的基 本應(yīng)用。在該開發(fā)平臺的支

5、持 下，完成BASIC語言程序的編 寫，編輯、編譯、仿真、下載、 熔絲位燒錄、程序運(yùn)行、調(diào)試 等過程。綜合性必修44按鍵輸入和 LED數(shù)碼管掃 描顯示實(shí)驗(yàn)設(shè)計一個LED數(shù)碼管的動態(tài)掃 描實(shí)驗(yàn)，通過動態(tài)掃描方法驅(qū) 動6位LED數(shù)碼管依次顯示數(shù) 子09,每個數(shù)子從右往左移 動，消失后右邊出現(xiàn)下一個數(shù) 字冋樣從右往左移動，依此類 推循環(huán)不斷，控制每個數(shù)字移 動時間約1秒左右。畫出完整的硬件工作原理圖。 用C語言或BASIC語言完成源 程序編寫，選擇一種語言即可。綜合性選修4利用HHXX20實(shí)驗(yàn)板下載運(yùn)行 該程序，實(shí)現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)。5步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)AVR單片機(jī)通用10 口應(yīng) 用，學(xué)習(xí)10輸出能力擴(kuò)展

6、方 法，利用詩歌按鍵輸入，控制 四相步進(jìn)電機(jī)加速、減速、正 轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。設(shè)計性選修46AVR單片機(jī)數(shù) 據(jù)采集實(shí)驗(yàn)設(shè)計一個AD采樣實(shí)驗(yàn)，通過 ADO 口對05V模擬電壓進(jìn)行 采樣，調(diào)整AD電位器即可改變 輸入電壓，用動態(tài)掃描方法驅(qū) 動6位LED數(shù)碼管即時顯示采 集到的電壓信號畫出完整的硬件工作原理圖。 用C語言或BASIC語言完成源 程序編寫，選擇一種語言即可。 利用HHXX20實(shí)驗(yàn)板下載運(yùn)行 該程序，實(shí)現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)。用實(shí)驗(yàn)板演示AD采樣過程。設(shè)計性選修47霍爾傳感器計 數(shù)器實(shí)驗(yàn)掌握開關(guān)霍爾效應(yīng)傳感器的工 作原理掌握利用單片機(jī)和開關(guān)霍爾效 應(yīng)傳感器進(jìn)行周期測量的原理 和方法。完成周期測量硬件電路設(shè)計

7、和 軟件編程學(xué)習(xí)霍爾效應(yīng)應(yīng)用原理，學(xué)習(xí) 利用開關(guān)霍爾效應(yīng)傳感器進(jìn)行 周期測量的方法，利用 TCO或 TC1對內(nèi)部時鐘計數(shù)實(shí)現(xiàn)時間 測量，霍爾輸出信號通過INT2 口作為外部中斷，從而測出兩 次中斷的時間間隔，達(dá)到測量 周期的目的，用動態(tài)掃描方法 驅(qū)動6位LED數(shù)碼管即時顯示 周期。畫出完整的硬件工作原理圖。 用C語言或BASIC語言完成源 程序編寫，選擇一種語言即可。 利用HHXX20實(shí)驗(yàn)板下載運(yùn)行 該程序。用實(shí)驗(yàn)板演示運(yùn)行過程。在實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)動慣量儀或氣墊導(dǎo)設(shè)計性選修4軌實(shí)驗(yàn)中實(shí)際應(yīng)用。818B20數(shù)字溫度傳感器和一 總線串行接口 實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)掌握數(shù)字溫度傳感器18B20原理與應(yīng)用學(xué)習(xí)掌握單總線通信

8、技術(shù)原理 與應(yīng)用學(xué)習(xí)掌握利用單片機(jī)和18B20測量溫度的原理和方法。完成由AVR單片機(jī)和18B20構(gòu)成的溫度測量儀設(shè)計性選修4合計161、2、3、4為必修實(shí)驗(yàn)，58為選修實(shí)驗(yàn)，其中必須選修一個（4選一），學(xué)生實(shí)驗(yàn)2-4人為一組進(jìn)行。十二、設(shè)備及器材配置：單片機(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目按1020套儀器配置，每套儀器包括：計算機(jī)一臺，單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境軟件三套（集成匯編語言單片機(jī)開發(fā)環(huán)境、集成C語言單片機(jī)開發(fā)環(huán)境、集成BASIC語言 單片機(jī)開發(fā)環(huán)境）、編程器、HHXX2.0單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)板一套。1 .參考教材馬潮：基于AVR單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用實(shí)踐，清華大學(xué)出版社周建新，馬潮，耿德根，AVR單片機(jī)BASIC

9、語言編程及開發(fā)，清華大學(xué)出版社AVR單片機(jī)M16官方數(shù)據(jù)手冊（英）2. 參考文獻(xiàn)李朝青單片機(jī)原理及接口技術(shù)第三版，北京航空航天大學(xué)出版社顧濱主編單片微計算機(jī)原理、開發(fā)及應(yīng)用高等教育出版社耿德根等AVR高速嵌入式單片機(jī)原理與應(yīng)用北京航空航天大學(xué)出版社何立民單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計北京航空航天大學(xué)出版社，張茂青等AVR單片機(jī)高級語言 BASCOM程序設(shè)計與應(yīng)用北京航空航天大學(xué)AVRSTUDIO官方使用說明（中文）CODEVISIONA VR官方使用說明（英）AVRSTUDIO4.12軟件使用幫助（中，英）CODEVISIONA VR1.25.3軟件使用幫助（英）BASCOM1.11.8.2軟件使用幫助（

10、英）十四、考核方式:根據(jù)實(shí)驗(yàn)板焊接制作質(zhì)量、硬件電路設(shè)計能力、軟件編程能力、現(xiàn)場動手能力，設(shè)計性 實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成情況綜合評定成績。成績評定分優(yōu)、良、中、及格、不及格五個等級。1. 優(yōu)秀熟練掌握設(shè)計實(shí)驗(yàn)課題的基本原理，元件排列美觀，焊接質(zhì)量好，焊點(diǎn)光亮，硬件調(diào)試和軟件編程符合設(shè)計要求，硬件設(shè)計合理、軟件編程規(guī)范、巧妙、合理，設(shè)計性實(shí)驗(yàn)功能優(yōu)越、性能優(yōu)良，運(yùn)行穩(wěn)定，效果很好。2. 良掌握設(shè)計實(shí)驗(yàn)課題的基本原理，元件排列美觀，焊接質(zhì)量較好，焊點(diǎn)光亮，硬件調(diào)試和軟件編程符合設(shè)計要求，硬件設(shè)計合理、軟件編程規(guī)范、巧妙、合理，設(shè)計性實(shí)驗(yàn)功能良好、性能良好，運(yùn)行穩(wěn)定。3. 中等 基本掌握設(shè)計實(shí)驗(yàn)課題的基本原理，元件排列不夠美觀，焊接質(zhì)量一般，焊點(diǎn)光亮，能夠在老師的幫助下完成硬件調(diào)試和軟件編程，硬件設(shè)計不夠合理、 軟件編程不夠規(guī)范、，設(shè)計性實(shí)驗(yàn)功能一般，性能一般，運(yùn)行不夠穩(wěn)定。4. 及格