《单片机与接口应用设计》教学大纲
【课程编号】14315702 【学 分 数】：2 【周 数】：2
【适用专业】 计算机科学与技术 一、课程设计的性质、目的与任务
课程实验教学性质、目的：《单片机与接口综合设计》是一项实践性很强的课程，通过本实践环节的训练，使学生加深对单片机原理与接口技术基础理论的理解，为单片机与接口技术的应用以及后续的课程设计打下坚实的基础。
课程实验教学任务：本设计要求学生掌握单片机与接口技术应用系统的构建和使用；掌握单片机与接口技术的编程方法，调试方法；熟悉单片机与接口技术的原理；掌握单片机与接口技术的指令系统；熟悉单片机与接口技术开发环境。
二、课程设计方式及基本要求
课程设计的方式以下为建议的综合设计的内容，教师可以根据学生的实际要求，修改相关题目，也可以重新设计设计题目，但要求必须有足够的设计任务。 序 号 实 验 内 容 实 验 选 题 实 验 类 型 实 验 选 择 学 时 要 求 1 模拟十字路口交通灯运行情况 交通灯控制设计 设计型 4学时 2 端口扩展控制点阵模块的显示 端口扩展设计 设计型 4学时 3 编写一个秒表 数字时钟设计 设计型 4学时 4 设计一个简单的数学计算器在数码管上显示出来。 计算器设计 设计型 4学时 5 进行串行数据通信 串口通讯设计 设计型 4学时 6 利用单片机进行音乐程序设计 发声器设计 设计型 4学时 1
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序 号 实 验 内 容 实 验 选 题 实 验 类 型 实 验 选 择 学 时 要 求 7 控制步进电机的转动和方向调节 步进电机驱动设计 设计型 4学时 8 控制直流电机的转动和方向调节 直流电机驱动设计 设计型 4学时 9 掌握LCD显示的原理与方法 LCD显示设计 设计型 4学时 选做 三、 课程设计项目及内容提要
1、交通灯控制设计
设计目的：
(1) 在熟练掌握51单片机端口输入输出控制与定时器/计数器的基础上，进一步提高控制端口
输入输出与使用定时器/计数器的能力
(2) 了解和掌握定时器/计数器处理实际生活问题的方法 (3) 熟练掌握利用定时器延时控制交通灯的方法 设计内容：
(1) 定时器/计数器来控制时间周期，来模拟十字路口交通灯的运行情况
(2) 在上述内容中加入对特种车辆的判断，如果有特种车辆运行，则优先通过，完成后恢复原来
程序，继续运行 设计要求：
(1) 明确设计任务要求：对课程设计任务进行具体分析，充分了解课程设计的性能、指标，设计
内容及要求，明确课程设计应完成的任务
(2) 确定设计方案：根据理论分析，针对课程设计的性能指标，确定课程设计方案 (3) 硬件设计：根据设计的任务选定合适的单片机, 根据控制对象设计接口电路
(4) 软件设计：根据电路工作原理,画出软件流程图,根据流程图编写相应的程序,并进行调试 (5) 整体调试：软硬件结合，综合调试，实现设计要求的功能 时间：4学时
参考资料：《单片机与接口综合设计指导书》 2、端口扩展设计
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设计目的：
(1) 了解输入、输出口的扩展原理，能设计扩展电路 (2) 了解74HC595N作为端口扩展的原理，并能熟练运用 (3) 了解点阵模块的原理和应用 设计内容：
(1) 用74HC595N芯片作端口扩展，用P1口的5，6，7号引脚，作为输出，通过端口扩展模块
扩展为16个端口输出，用于控制点阵模块的显示 (2) 利用扩展模块控制点阵模块显示动态效果
(3) 利用扩展模块配合扫描的方式控制点阵模块显示数字，字母以及简单的汉字 设计要求：
(1) 明确设计任务要求：对课程设计任务进行具体分析，充分了解课程设计的性能、指标，设
计内容及要求，明确课程设计应完成的任务
(2) 确定设计方案：根据理论分析，针对课程设计的性能指标，确定课程设计方案 (3) 硬件设计：根据设计的任务选定合适的单片机, 根据控制对象设计接口电路
(4) 软件设计：根据电路工作原理,画出软件流程图,根据流程图编写相应的程序,并进行调试 (5) 整体调试：软硬件结合，综合调试，实现设计要求的功能 时间：4学时
参考资料：《单片机与接口综合设计指导书》 3、数字时钟设计
设计目的：
(1) 复习定时器与数码管扫描方法，进一步掌握其运用方法 (2) 培养模块化设计的思想，熟练运用子程序进行模块化设计 设计内容：
编写一个秒表（或实时时钟）程序，程序开始后，立刻在数码管上显示当前到开始运行时的时间，以0.01秒为单位。可以利用扩展显示模块显示，也可以利用板上自带的并行显示模块进行显示。 设计要求：
(1) 明确设计任务要求：对课程设计任务进行具体分析，充分了解课程设计的性能、指标，设
计内容及要求，明确课程设计应完成的任务
(2) 确定设计方案：根据理论分析，针对课程设计的性能指标，确定课程设计方案。
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(3) 硬件设计：根据设计的任务选定合适的单片机, 根据控制对象设计接口电路
(4) 软件设计：根据电路工作过程, 画出软件流程图,根据流程图编写相应的程序,并进行调试 (5) 整体调试：软硬件结合，综合调试，实现设计要求的功能 时间：4学时
参考资料：《单片机与接口综合设计指导书》 4、计算器设计
设计目的：
(1) 深入学习数码管扫描和键盘控制，提高对51系列单片机的实际应用能力 (2) 掌握应用51系列单片机进行简单的数学运算 (3) 提高对51系列单片机的编程能力 设计内容：
利用键盘和数码管设计一个简单的数学计算器，可以完成简单的如加，减，乘，除的四则运算，并将运算结果在数码管上显示出来。 设计要求：
(1) 明确设计任务要求：对课程设计任务进行具体分析，充分了解课程设计的性能、指标，设
计内容及要求，明确课程设计应完成的任务
(2) 确定设计方案：根据理论分析，针对课程设计的性能指标，确定课程设计方案 (3) 硬件设计：根据设计的任务选定合适的单片机,根据控制对象设计接口电路
(4) 软件设计：根据电路工作原理, 画出软件流程图,根据流程图编写相应的程序,并进行调试 (5) 整体调试：软硬件结合，综合调试，实现设计要求的功能 时间：4学时
参考资料：《单片机与接口综合设计指导书》 5、串口通讯设计
设计目的：
(1) 熟练掌握51单片机串行输入/输出接口的操作控制，波特率设置。 (2) 了解51单片机串口驱动原理，工作方式。 (3) 熟练掌握串口通信的原理及应用。 设计内容：
(1) 实验板与实验板之间进行通信，设置波特率为9600 (2) 实验板与PC 机之间进行通信，设置波特率为9600
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(3) 发送方连续发送0―F。没隔一秒发送，利用数码管显示数据，观察接收方收到的数据是否和 发送方数据一致。 设计要求：
(1) 明确设计任务要求：对课程设计任务进行具体分析，充分了解课程设计的性能、指标，设计 内容及要求，明确课程设计应完成的任务
(2) 确定设计方案：根据理论分析，针对课程设计的性能指标，确定课程设计方案 (3) 硬件设计：根据设计的任务选定合适的单片机, 根据控制对象设计接口电路
(4) 软件设计：根据电路工作原理,画出软件流程图,根据流程图编写相应的程序,并进行调试 (5) 整体调试：软硬件结合，综合调试，实现设计要求的功能 时间：4学时
参考资料：《单片机与接口综合设计指导书》 6、发声器设计
设计目的：
熟练掌握利用单片机进行音乐程序设计的原理和方法。 设计内容：
(1) 编写程序,使发声器发出 do 到 si 七种音 (2) 编写一首简单音乐程序 设计要求：
(1) 明确设计任务要求：对课程设计任务进行具体分析，充分了解课程设计的性能、指标，设
计内容及要求，明确课程设计应完成的任务
(2) 确定设计方案：根据理论分析，针对课程设计的性能指标，确定课程设计方案 (3) 硬件设计：根据设计的任务选定合适的单片机, 根据控制对象设计接口电路
(4) 软件设计：根据电路工作原理, 画出软件流程图, 根据流程图编写相应的程序,并进行调试 (5) 整体调试：软硬件结合，综合调试，实现设计要求的功能 时间：4学时
参考资料：《单片机与接口综合设计指导书》 7、步进电机驱动设计
设计目的：
(1) 熟练掌握步进电机的工作原理
(2) 熟练掌握利用单片机控制步进电机正转、反转，以及调速的方法和原理设计内容
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(3) 利用单片机控制步进电机的转动和方向调节
(4) 利用单片机调节步进电机的转动速度，并能控制步进电机转动的角度。 设计要求：
(1) 明确设计任务要求：对课程设计任务进行具体分析，充分了解课程设计的性能、指标，设
计内容及要求，明确课程设计应完成的任务
(2) 确定设计方案：根据理论分析，针对课程设计的性能指标，确定课程设计方案 (3) 硬件设计：根据设计的任务选定合适的单片机, 根据控制对象设计接口电路
(4) 软件设计：根据电路工作原理, 画出软件流程图, 根据流程图编写相应的程序,并进行调试 (5) 整体调试：软硬件结合，综合调试，实现设计要求的功能 时间：4学时
参考资料：《单片机与接口综合设计指导书》 8、直流电机驱动设计
设计目的：
掌握利用单片机控制直流电机转动，调节转速的原理和方法。 设计内容：
(1) 利用单片机控制直流电机转动 (2) 利用单片机调节直流电机转动的速度 设计要求：
(1) 明确设计任务要求：对课程设计任务进行具体分析，充分了解课程设计的性能、指标，设
计内容及要求，明确课程设计应完成的任务
(2) 确定设计方案：根据理论分析，针对课程设计的性能指标，确定课程设计方案 (3) 硬件设计：根据设计的任务选定合适的单片机, 根据控制对象设计接口电路
(4) 软件设计：根据电路工作过程,画出软件流程图,根据流程图编写相应的程序,并进行调试 (5) 整体调试：软硬件结合，综合调试，实现设计要求的功能 时间：4学时
参考资料：《单片机与接口综合设计指导书》 9、LCD显示设计
设计目的：
(1) 掌握利用单片机控制LCD显示的原理与方法 (2) 熟练掌握LCD模块的指令系统，控制方式
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设计内容：
(1) 掌握汉字显示原理并实现在LCD中显示汉字 (2) 将实验1中的显示的汉字上下滚动显示 设计要求：
(1) 明确设计任务要求：对课程设计任务进行具体分析，充分了解课程设计的性能、指标，设
计内容及要求，明确课程设计应完成的任务
(2) 确定设计方案：根据理论分析，针对课程设计的性能指标，确定课程设计方案 (3) 硬件设计：根据设计的任务选定合适的单片机, 根据控制对象设计接口电路
(4) 软件设计：根据电路工作原理, 画出软件流程图,根据流程图编写相应的程序,并进行调试 (5) 整体调试：软硬件结合，综合调试，实现设计要求的功能 时间：4学时
参考资料：《单片机与接口综合设计指导书》
四、 课程设计时间安排
本设计建议在第六学期进行，为期两周，建议在学期的第13~16周之间进行。
五、 课程设计说明书内容要求
采用设计报告样式，可增加篇幅。手写稿或打印稿均可。 报告主要内容：
1、 对题目的内容和要求进行分析，以文字和图、表的形式清楚表述研究的主要内容； 2、对实验环境（包括硬件软件）进行概要描述（如：工具名称、源程序编写工具、怎样形成OBJ以及EXE文件）等；
3、说明所做实验画出环境接线示意图； 4、编写源程序(应有关键指令注释)； 5、调试、运行以及实验结果等分析。
六、成绩考核与评定
设计成绩的评定方式包含设计报告成绩、设计过程成绩两方面，其中设计报告成绩占40％，设计过程成绩占60％，设计结束后教师进行成绩的评定。
设计报告：实验报告必须符合各个实验的要求；
设计过程：着重考察学生根据实验要求解决问题的能力，以及创新能力。
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七、选用教材及参考书
1、选用教材：
《单片机与接口综合设计指导书》 自编 2、参考书
《单片微机原理与应用》 机械工业出版社 丁元杰 主编 《单片机原理与应用》 电子科技大学出版社 武庆生 仇 梅 编 《单片计算机及应用》 电子科技大学出版社 白驹珩 雷晓平 编 《程序员、高级程序员硬件知识》 清华大学出版社 王爱英 主编
编写负责人： 宋晖 审核人：杨著 部门主管领导：
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林茂松
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