单片机课程设计大纲
单片机原理及应用课程设计教学大纲
课程设计名称：单片机原理及应用 课程设计编号：E1010020 课程设计学分：2.0 课程设计周（时）数：2周 课程设计适用专业： 测控技术与仪器、自动化、电气工程及其自动化 课程设计教材及主要参考资料：
《单片机原理及应用》， 张毅刚，高等教育出版社，2004年， 《单片机教程》，蔡惟铮编，东北大学出版社，2001年，
服务课程名称： 单片机原理 服务课程编号：T1010020 服务课程讲课学时：40 服务课程学分：2.5
一、课程设计教学目的及基本要求
1．了解并掌握单片机的原理、结构、指令、运行模式、功能模块及应用开发方法。
2．提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。
3．掌握汇编语言的设计和调试。
4. 掌握C －51语言的设计和调试。 课程设计授课单位：测控技术及仪器 指导方式: 集体辅导与个别辅导相结合
二、课程设计内容及安排
1．掌握各种进制数的特点及其转换方法。
2．掌握MCS-51单片机的硬件结构的特点，详细了解MCS-51单片机的各种资源。
3．了解单片机的指令系统、指令格式及其意义。
4．理解中断的基本概念，了解单片机的中断响应。
5．掌握存储器的分类，熟练掌握存储器的扩展。
6．了解单片机的接口技术及其串行通讯方式。
7．编写课程设计报告，掌握汇编语言的设计和调试方法。
设计题目:
1． 交通灯控制系统
实验目的：（1）学习输出口的使用方法；（2）学习延时子程序的编写；（3）交通
灯的控制规律
实验要求：设计并且制作交通灯控制系统，编制控制系统监控软件；交通灯控制
软件，要求以单片机为核心，P1口输出口接三只发光二极管（红绿黄），编写程序，使发光二极管按交通灯的控制规律点亮。
思考问题：改变延时常数，使发光二极管闪亮时间改变。红绿灯不允许同时点亮，
红绿灯交换时黄灯闪烁，考虑车流量情况，改变交通灯指挥状况，单路口/多路口情况，寻求最佳交通流量。
2．工业顺序控制系统
实验目的：掌握工业顺序控制程序的简单编程，中断的使用
实验要求：设计并且制作以51单片机为核心的工业顺序控制系统，由P1.0—P1.6
控制注塑机的七道工序，可以利用七只发光二极管模拟注塑机的七道工
序，低电平有效点亮，编制工业顺序控制系统监控程序；编制顺序控制
软件，要求每道工序时间延时可以设定，P3.4为开关启动开关，高电平
启动。P3.3为外部故障输入模拟开关，低电平报警，P1.7为报警声音输
出，设定六道工序只有一位输出 。
思考问题：修改程序，使每道工序中有多位输出，考虑注塑机正常使用状态的控制；
在此基础上，考虑异常情况时的保护、报警措施。
3． I ／O 口扩展与应用
实验目的：学习单片机系统中扩展I ／O 口的方法；掌握I ／O 口的控制逻辑，学习
数据输入输出的种类及程序的编制方法。
实验要求：了解常用的I/O口芯片，硬件扩展，读取开关状态，输出数据并且驱动
发光二极管显示出来。
思考问题：查询与中断的比较，带有握手信号的并口的控制，输入输出信号的可靠
性及保护。
4． 智能数据采集系统
实验目的：(1)掌握A/D转换与单片机接口的方法；（2）通过实验了解单片机如何进
行数据采集。（3）查询与中断方式进行数据采集的比较；（4）简单数据
处理。
实验要求：设计并且制作基于51单片机的数据采集系统，配置A ／D 转换芯片，编
制数据采集系统监控软件，数据采集软件，电位器提供模拟输入量（传
感器实验系统提供模拟量输入），将模拟量转换成数字量，通过数码管显
示出来，分析数据采集精度。
问题思考：提高数据采集精度的方法及必要性，A ／D 转换器的种类及各自的特性，
改变A ／D 转换器的基准源对转换的影响，查询与中断方式进行数据采
集的比较。
5． 智能信号发生器
实验目的：（1）了解Ｄ／Ａ转换与单片机的接口方法；（2）了解Ｄ／Ａ转换芯片的
性能及编程方法；（3）了解单片机系统中扩展Ｄ／Ａ转换的基本方法
实验要求：利用数字序列输出一个从0V 开始逐渐升至5V 再降至0V 的可变电压，
循环并且利用示波器观测波形。制作信号发生器，并且讨论精度及其提
高的方法。
问题思考：数字信号发生器的精度取决于哪些因素，功率输出时配置的考虑，保护
措施的考虑。
6． 智能仪器设计
实验目的：掌握8051系统中，扩展输入（键盘）及显示接口的方法
实验要求：人机接口的设计，按下数字键，数码管上相应能显示数字，按下功能键，
能相应执行程序
问题思考：输入的方式有哪些，如何更有效的利用功能键，监控程序应该考虑哪些
问题？
7． 通用打印机的驱动
实验目的：掌握扩展芯片8255实验应用，通用打印机的初始化编程知识。 实验要求：编制程序，使通用打印机打印RAM 区中的ASC Ⅱ码字符。
问题思考：使通用打印机打印汉字，数据库的建立，通用表格的生成
8. 微型打印机打印字符／曲线／汉字
实验目的：了解微型打印机和8051系统连接方法，掌握编程技巧。
实验要求：微型打印机打印实时数据和曲线。
9． 日历时钟DS12887控制实验
实验目的：了解日历时钟DS12887A 的工作原理；掌握单片机与日历钟芯片的扩展编
程。
实验要求：利用试验系统键盘设置日历、时钟；利用MC3的静态显示器显示年、月、
日；利用试验系统的显示器显示时、分、秒。
思考问题：在利用单片机编写动态显示程序延迟时间时应该注意些什么？
10．IC 卡存储卡读写实验
实验目的：熟悉IC 卡工作原理及IC 卡总线结构；利用单片机的I ／O 口线
P3.0.P3.1产生IC 总线SCL.SDA 。
实验要求：本实验以A T24C01A 卡为例，根据A T24C01A 卡的读写时序编写读写卡
的程序，把写入IC 卡的数据读到系统内存4000H ～407EH 单元中
11．语音控制实验（录音）
实验目的：熟悉语音芯片ISD1420录音工作原理；利用单片机控制语音芯片的分地
址录音，增加系统的语音提示功能。
实验要求：把语音芯片ISD1420录音时间分成20段，每段一秒，调用录音子程序，
录入语音，建立语音库。
12．语音控制实验（放音）
实验目的：熟悉语音芯片ISD1420放音工作原理；利用单片机控制语音芯片的分地
址录音，增加系统的语音提示功能。
实验要求：语音录入结束后，根据段地址，调用放音子程序，还原原来录入语音信
号。
思考问题：怎样保证录音的质量？
13．继电器控制
实验目的：掌握用继电器的基本方法和编程
实验要求：利用P1口输出高低电平，控制继电器的开合，以实现对外部的控制
14．步进电机控制
实验目的：了解步进电机控制的基本原理，掌握步进电机的转动编程方法
实验要求：读取显示器上的正反转命令，转速（16级）和转动步数后执行，转动步
数减为零时停止转动
思考问题：怎样利用单片机控制步进电机左转60度后再右转60度。
15．8253方波
实验目的：学会8253芯片和芯片接口方法，掌握8253定时器／计数器的工作方式
和编程原理。
实验要求：8253的0通道工作方式3产生方波
思考问题：利用示波器观察波形，算出方波的频率。
16. 小直流电机调速实验
实验目的：掌握单片机数控直流电机的速度
实验要求：利用DAC0832芯片进行数/模控制，输出的电压经放大后驱动小直流电
机的速度进行数字量调节
17. LED16*16点阵显示实验
实验目的：利用单片机并行控制LED 点阵显示；掌握单片机与LED 点阵块之间
接口电路设计及编程
实验要求：利用取模软件建立标准字库，编制程序实现点阵循环左移显示汉字 思考问题：要获得较高的刷新频率应该采用多高频率的时钟晶振？
18. 128*64LCD液晶显示
实验目的：掌握单片机与液晶显示器之间接口设计与编程；利用点阵式液晶显示
器显示汉字或图形
实验要求：编制程序，利用标准字库，在液晶上显示汉字。
20. 8250串口试验
实验目的：系统扩展以8250为核心的可编程串行异步通信接口芯片；对扩展的串
行通信接口实现自行收发
实验要求：将寄存器B 的内容从10H 开始通过8250发送，接收，每次收发后自动
加1，再将每次接收的数据，写到内存4000H ～40EFH 单元中，实现自发自收。
21. 8251可编程串口与PC 机通讯
实验目的：利用单片机内的8251芯片，实现与PC 机通讯
实验要求：利用机内的8353芯片的分频作为8251的收发时钟频率；利用机内的小
键盘，每按动一次任意键，就把该键值发送给PC 机接收，并在PC 机屏
幕上显示该键值。
22. 单片机RS232／RS485串行发送试验（双机通讯）
实验目的：了解单片机8051串行口的工作原理以及收发方式；了解RS232以及RS485
接口的工作原理及收发方式
实验要求：用两台5103进行双机通讯，一台接收，一台发送。
思考问题：单片机串行通信的原理和串行通信的校验方法？
23. 单片机RS232／RS485串行接收试验（双机通讯）
实验目的：了解单片机8051串行口的工作原理以及接收方式；了解RS232以及RS485
接口的工作原理及接收方式
实验要求：用两台5103进行双机通讯，一台接收，一台发送。
24. 温度压力测试系统
实验目的：了解热电偶，压力传感器的工作原理以及调整方法
实验要求：温度测量实验；压力测量实验
问题思考：应该选用什么样的温度传感器才能满足实验要求并保证一定的精度。
25. 测距仪
实验目的：利用超声波传感器实现无接触式测距。
实验要求：完成以单片机为核心的硬件电路设计，包括单片机、超声波发射电路、
超声波接收放大电路及显示电路；编写测距仪监控软件，距离测试软件。 问题思考：距离测量范围由哪些因素确定，测量的精度由什么决定，怎样才能保证
测量的精度。如果要加入精度电路，应该注意什么问题？
26. GPS定位系统
实验目的：掌握MCS －51汇编语言程序设计方法
实验要求：通过单片机利用GPS 接收板GPS15L-LVS 接收GPS 信息，包括经纬度信
息，时间信息，及时速度并用LED 将信息显示出来。
问题思考：怎样才能保证OEM 的准确定位，在应用GPS 系统时应注意些什么问题？
27. 玩具机器人
实验目的：掌握模块化编程方法，C 语言编程的技巧。
实验要求：利用所给的各种传感器组装一个智能机器人，可以躲避障碍，沿着黑色
线路走，利用红外探测障碍等功能。实验的核心器件是单片机，他能完成对外部电路的管理和协调各种传感器的功能。
问题思考：怎样利用模块化方法编程，熟悉编程方法后利用模块化编程方法编制一
个智能小车，使它能躲避障碍并在遇到障碍时能发出警报。
28. 脉冲计数（定时／计数器实验）
实验目的：熟悉单片机内部定时／计数器功能，掌握初始化编程方法。
实验要求：把定时器0外部输入的脉冲计数，并送显示器显示
思考问题：修改程序使显示器上可显示到999999个脉冲个数。
三、课程设计考核方法及成绩评定
课程设计结束时，要求学生写出课程设计报告，硬件电路按设计要求调试；软件调试通过，完成相应功能，根据设计性能考虑的完善程度进行成绩评定。
课程设计成绩分两部分，设计报告占20%，设计作品占80%。
四、其他要求
课程设计时间安排
提前1－2周布置题目，学生自己熟悉查找相关资料
3－5天设计电路完成硬件电路调试（必要时，利用周六、日的时间） 5－7天完成软件编制、调试。先完成的先考核。
教学院长（系主任）： 张毅刚 填写人：何瑾