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单片机 教学 实验 系统 开发

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单片机教学实验系统开发,单片机,教学,实验,系统,开发

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本科生毕业设计（论文）开题报告论文(设计)题目单片机教学实验系统开发作者所在系别机电工程学院作者所在专业车辆工程作者所在班级B13141作 者 姓 名林柏荣作 者 学 号201322196指导教师姓名白亚双指导教师职称讲师完 成 时 间2017年3月北华航天工业学院教务处制说 明1根据学校毕业设计(论文)工作暂行规定，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告。开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2开题报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业教研室论证审查后生效。开题报告不合格者需重做。3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4开题报告中除最后一页外均由学生填写，填写各栏目时可根据内容另加附页。5阅读的主要参考文献应在10篇以上（土建类专业文献篇数可酌减），其中外文资料应占一定比例。本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。6参考文献的书写应遵循毕业设计（论文）撰写规范要求。7开题报告应与文献综述、一篇外文译文和外文原文复印件同时提交，文献综述的撰写格式按毕业设计（论文）撰写规范的要求，字数在2000字左右。毕业设计(论文)开题报告学生姓名林柏荣专 业车辆工程班 级B13141指导教师姓名白亚双职 称讲师工作单位北华航天工业学院课题来源教师自拟题目课题性质应用设计课题名称单片机教学实验系统开发本设计的科学依据（科学意义和应用前景，国内外研究概况，目前技术现状、水平和发展趋势等）毫无疑问，自从20世纪70年代以来，单片机的出现已经在很大程度上为人们的生活以及工作等多个方面做出了巨大的贡献。通过三十多年的发展，单片机已经成为了计算机技术不可分割的部分，无论是在工业控制方面还是在智能仪器仪表方面以及办公室自动化、家用电器等多个领域都得到了广泛的应用。由此可见，单片机基本上已经涉及到了人们生活工作的各个方面，其技术的开发与应用已经逐渐成为衡量一个国家工业发展水平的重要参数。随着单片机技术越来越广泛的应用，单片机课程已经成为工科院校必备的课程，成为工科学生们的必学技能。该课程除了讲解单片机的硬件结构工作原理以外，对于汇编语言程序以及接口技术也有着很大程度上的涉及，也恰恰因此使得学生们对此会感到抽象不易理解，因此实践部分是必不可少的。如果想要学好这门技术，既要掌握该课程的硬件知识，又得对软件知识精通。设计内容和预期成果（具体设计内容和重点解决的技术问题、预期成果和提供的形式）51系列单片机教学实验板既是一块用户实验板，又是一种功能强大而实用的单片机开发调试工具，可使初学者迅速掌握单片机原理及应用，熟习汇编语言甚至单片机C语言。用本仿真开发实验板，对用户源程序进行实时在线调试，可极大的缩短单片机应用系统的开发时间。本设计主要应用于现代大学教学实验，对于充实现代大学生的动手实践能力而制作这款以51单片机为基础的教学试验系统，他可以是学生将学习的软件网络知识联系到一起，实现嵌入式的基本操作。本系统包含了51单片机最小系统电路，计算机与单片机串行通信接口，8位LED指示灯显示电路，8位LED数码管显示电路，4*4键盘电路，正负脉冲输出电路，8255扩展电路。拟采取设计方法和技术支持（设计方案、技术要求、实验方法和步骤、可能遇到的问题和解决办法等）本课题设计教学实验板能实现现如今高校大学生单片机课程的常用教学内容以及课程设计、毕业设计的系统开发任务。主要工作为设计常用实验内容涉及到的电路原理图和印刷电路板、设计单片机的控制程序并用proteus软件进行仿真。本课题所设计教学实验板是为学生做实验而设计的应用系统，它可以提供给学生以模块硬件，以实现单片机的多种不同功能。本课题所设计的有系统硬件模块和基本实验的仿真控制程序，可以供学生参考。本设计的任务主要分为硬件和软件两大部分。实现本项目预期目标和已具备的条件（包括过去学习、研究工作基础，现有主要仪器设备、设计环境及协作条件等）该多功能教学实验板，以51单片机为核心，最大限度的利用片上的资源，在外围配置LED显示灯、LED数码管、键盘等多种器件，能够针对各个模块给出演示程序，具有成本低、实用性强、可扩展性强等优点。该实验板需要和8051/52、89C51/52单片机完全兼容，能结合单片机的在线编程功能及程序运行功能，具有设计巧妙、布局合理、价格低廉、使用方便、可再开发、抗干扰能力强等优点。使得学生一板在手便拥有了编程器和实验板两套设备，其最终目标是使该实验板能够成功烧录程序、仿真及单独使用。各环节拟定阶段性工作进度(以周为单位)第1周：布置课题，落实任务，确定课题；第2周至第3周：搜集并阅读相关的资料和文献；第4周至第5周：对单片机、芯片方面有较深刻的理解；第6周至第7周：对本课题有个整体的思路并拟定开题报告；第8周至第9周：通过方案的确定和整体思路的把握进实验室做本课题；第10周至第14周：对本次毕业设计整个过程进行总结；第15周：完成毕业设计开 题 报 告 审 定 纪 要时 间地点主持人参会教师姓 名职 务（职 称）姓 名职 务（职 称）论证情况摘要 记录人：指导教师意见指导教师签名： 年 月 日教研室意见教研室主任签名： 年 月 日本科生毕业设计 (论文)外 文 翻 译原 文 标 题Development And Applicationof Single Chip译 文 标 题单片机的发展和应用作者所在系别机电工程学院作者所在专业车辆工程作者所在班级B13141作 者 姓 名林柏荣作 者 学 号201322196指导教师姓名白亚双指导教师职称讲师完 成 时 间2017年3月北华航天工业学院教务处制译文标题单片机的发展和应用原文标题Development And Application of Single Chip作 者Cui Xujing译 名崔许静国 籍中国原文出处Microprocessors译文： 题目：单片机的发展和应用单片机是指将一个完整的计算机系统集成在一块芯片上。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成更复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。然而单片机又不同于单板机，芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果赋予它特定的程序，它便是一个最小的、完整的微型计算机控制系统，它与单板机或个人电脑(PC机)有着本质的区别，单片机的应用属于芯片级应用，需要用户了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术，用这样特定的芯片设计应用程序，从而使该芯片具备特定的功能。不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征，即它们的技术特征不尽相同，硬件特征取决于单片机芯片的内部结构，用户要想使用某种单片机，必须了解该型产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。这里的技术特征包括功能特性、控制特性和电气特性等等，这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。软件特征是指指令系统特性和开发支持环境，指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式，数据处理和逻辑处理方式，输入输出特性及对电源的要求等等。支持开发的环境包括指令的兼容及可移植性，支持软件(包含可支持开发应用程序的软件资源)及硬件资源。要利用某型号单片机开发自己的应用系统，掌握其结构特征和技术特征是必须的。单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以通过软件控制来实现，并能够实现智能化，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。单片机硬件介绍：8051系列微控制器是建立在一个高度优化的嵌入式控制系统的结构上。它的运用范围比较广，从军事装备到汽车再到你的PC机的键盘。仅次于摩托罗拉8位处理器68HC11的销售，家庭中的8051微控制器，在制造商上有各种各样的变化，如因特尔公司、西门子、飞利浦。这些厂家已经增加了许多功能及外设，如总线接口，模拟到数字转换器，看门狗定时器、脉冲宽度调制的输出。8051与时钟变化速度高达40MHz的电压需求降低到1.5volts可供选择。这种大范围基于一个核心部件，使8051系列是一个很好的选择，作为一个产品公司的整个产品线，因为它可以执行许多功能和开发的基础架构将只需要学习这一个平台。 基本结构有以下特点：一个8位的算术逻辑单元32个离散输入输出端口（4组8位）可单独访问两个16位定时器/计数器全双工通用异步接收/发送装置6个中断源与2个优先级别128字节的随机存储器64K分开字节地址空间的数据和代码的记忆一个8051处理器周期共有十二个振荡周期。它的核心是在每一个阶段用于特殊功能的振荡器，例如数字代码和全部中断中的处理器。8051指令所需通过的时间可以由任何时钟频率除以12，并通过它的数字处理器所指示的反馈结果和增殖周期显示。因此，如果你有一个使用11.059MHz时钟的系统，这个值除以12可以计算出指令数。这给出了921583指令每秒指令频率。采取的反相时间将提供每个指令周期（1.085微秒）。单片机的应用现在单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到没有单片机的痕迹。导弹导航设备、飞机、所有类型的仪器控制、计算机网络通信和数据传输，工业自动化，实时过程控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡、民用豪华轿车的安全系统、录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说机器人控制领域，智能仪器，医疗设备。因此，大量的科学家、工程师需要学习单片机的开发与应用以及计算机应用和智能控制。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医疗器械、航空航天、专用设备、智能管理和过程控制领域，大致分为以下几个方面：1、在应用程序的智能仪器单片机具有体积小、功耗低、控制功能，扩张的灵活性，小型化和易用性的优势，是广泛使用的工具，结合不同类型的传感器可以实现电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、物理压力测量。单片机利用数字仪器、情报、小型化、功能比电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备(功率计，示波器，各种分析仪)。2、在工业控制应用程序单片机可以构成各种控制系统、数据采集系统。如工厂生产线的智能控制。3、在家用电器可以说，该设备基本上都是采用单片机，从电饭煲，洗衣机，冰箱，空调，彩电，以及其他音频视频设备的好评，在电子称重设备，五花八门，无所不在。4、在计算机网络和通信领域的应用单片机一般有现代化的通讯接口，可以方便的与电脑进行数据通信，网络和设备之间的计算机通信程序具有良好的物质条件，基本上所有通讯设备，都实现了由单片机手机控制，例如电话、迷你程序、程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、日常工作中随处可见的手机躯干移动无线电、对讲机等。原文：Title：Development And Application Of Single ChipSingle-chip is an integrated on a single chip a complete computer system. Even though most of his features in a small chip, but it has a need to complete the majority of computer components: CPU memory internal and external bus system, most will have the core. At the same time such as integrated communication interfaces, timers, real-time clock and other peripheral equipments. And now the most powerful single-chip system can even voice, image, networking, input and output complex system integration on a single chip.Microcontroller is only the CPU chip developed from dedicated processors. Is the earliest design concept through the integration of a large number of peripherals and CPU in a chip, make the computer system smaller, more easily integrated into a more intricate and strict in volume control equipmentsSingle-chip microcomputer is different from the single machine, however, the chip before without development, it only has the strong function of very large scale integrated circuit, if giving it a particular program, it is a minimum, complete a microcomputer control system, it with the single machine or personal computer (PC) the distinction that having essence, MCU application belongs to the chip level, requires the user to understand the structure of the single-chip microcomputer and command system, and other integrated circuit application technology and system needs the theory and design technology, in this particular chip design application, so that the chip has the specific function.Different MCU have different hardware and software characteristics, the technical features is that they are not the same, depends on the internal structure of single-chip microcomputer hardware features, users want to use a single chip microcomputer, must know whether the products meet the need of function and characteristic parameters required by the application system. The technical features include the features, control and electrical properties, etc., the information need to get from the manufacturers technical manuals. Software refers to the instruction system characteristics and development support environment, instruction features which we are familiar with single-chip microcomputeraddressing mode, data processing and logical approach, input/output characteristics and the requirement of power supply and so on. Development support of environmental compatible includes instructions and portability, supporting software (including can support the development of application software resources) and hardware resources. To take advantage of a type microcontroller to develop their own application system, to master its structure features and technical characteristics is a must.Single-chip microcomputer control system to replace previous use of complex electronic circuits or digital circuit of control system, can control software to realize, and can realize the intellectualized, now ubiquitous single-chip microcomputer control category, such as communication products, household appliances, smart instrumentation, process control and special control device and so on, single-chip computer is finding wider and wider application fields.Hardware introduction：The 8051 family of micro controllers is based on an architecture which is highly optimized for embedded control systems. It is used in a wide variety of applications from military equipment to automobiles to the keyboard on your PC. Second only to the Motorola 68HC11 in eight bit processors sales, the8051 family of microcontrollers is available in a wide array of variations from manufacturers such as Intel, Philips, and Siemens. These manufacturers have added numerous features and peripherals to the 8051 such as I2C interfaces, analog to digital converters watchdog timers, and pulse width modulated outputs. Variations of the 8051 with clock speeds up to 40MHz and voltage requirements down to1.5volts are available. This wide range of parts based on one core makes the 8051family an excellent choice as the base architecture for a companys entire line of products since it can perform many functions and developers will only have to learn this one platform.The basic architecture consists of the following features:an eight bit ALU32descrete I/O pins (4 groups of 8) which can be individually accessedtwo16 bit timer/countersfull duplex UART6 interrupt sources with 2 priority levels128bytes of on board RAMseparate 64K byte address spaces for DATA and CODE memoryOne 8051 processor cycle consists of twelve oscillator periods. Each of the twelve oscillator periods is used for a special function by the 8051 core such as op code fetches and samples of the interrupt daisy chain for pending interrupts. The time required for any 8051 instruction can be computed by dividing the clock frequency by 12, inverting that result and multiplying it by the number of processor cycles required by the instruction in question. Therefore, if you have a system which is using an11.059MHz clock, you can compute the number of instructions per second by dividing this value by 12. This gives an instruction frequency of 921583instructions per second. Inverting this will provide the amount of time taken by each instruction cycle (1.085 microseconds).MCU applicationsSCM now permeate all areas of our lives which is almost difficult to find traces of the field without SCM. Missile navigation equipment, aircraft, all types of instrument control, computer network communications and data transmission, industrial automation, real-time process control and data processing, extensive use of various smart IC card, civilian luxury car security system, video recorder, camera, fully automatic washing machine control, and program-controlled toys, electronic pet, etc., which are inseparable from the microcontroller. Not to mention the area of robot control, intelligent instruments medical equipment was. Therefore, the MCU learning, development and application of the large number of computer applications and intelligent control of the scientists and engineersSCM is widely used in instruments and meters, household appliances, medical equipment, aerospace, specialized equipment, intelligent management and process control fields, roughly divided into the following several areas:1.In the application of Intelligent InstrumentsSCM has a small size, low power consumption, controlling function, expansion flexibility, the advantages of miniaturization and ease of use, widely used instrument, combining different types of sensors can be realized voltage, power, frequency, humidity, temperature, flow, speed, thickness, angle, length, hardness, elemental, physical pressure measurement. SCM makes use of digital instruments, intelligence, miniaturization, and functionality than electronic or digital circuits more powerful. Such as precision measuring equipment (power meter oscilloscope various analytical instrument).2.In the industrial control applicationWith the MCU can constitute a variety of control systems, data acquisition system Such as factory assembly line of intelligent control.3.In Household AppliancesCan be said that the appliance are basically using SCM, praise from the electric rice, washing machines, refrigerators, air conditioners, color TV, and other audio video equipment, to the electronic weighing equipment, varied, and omnipresent.4.In the field of computer networks and communications applicationsMCU general with modern communication interface, can be easy with the computer data communication, networking and communications in computer applications between devices had excellent material conditions, are basically all communication equipment to achieve a controlled by MCU from mobile phone, telephone, mini-program-controlled switchboards, building automated communications call system, train radio communication, to the daily work can be seen everywhere in the mobile phones trunk mobile radio, walkie-talkies, etc.指 导 教 师 评 语 外文翻译成绩：指导教师签字： 年 月 日注：1. 指导教师对译文进行评阅时应注意以下几个方面：翻译的外文文献与毕业设计（论文）的主题是否高度相关，并作为外文参考文献列入毕业设计（论文）的参考文献；翻译的外文文献字数是否达到规定数量（3 000字以上）；译文语言是否准确、通顺、具有参考价值。2. 外文原文应以附件的方式置于译文之后。 本科生毕业设计(论文)文献综述设计 (论文)题目单片机教学实验系统开发作者所在系别机电工程学院作者所在专业车辆工程作者所在班级B13141作 者 姓 名林柏荣作 者 学 号201322196指导教师姓名白亚双指导教师职称讲师完 成 时 间2017年3月北华航天工业学院教务处制说 明1根据学校毕业设计(论文)工作暂行规定，学生必须撰写毕业设计(论文)文献综述。文献综述作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2文献综述应在指导教师指导下，由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成，由指导教师签署意见并经所在专业教研室审查。3文献综述各项内容要实事求是，文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4学生撰写文献综述，阅读的主要参考文献应在10篇以上（土建类专业文献篇数可酌减），其中外文资料应占一定比例。本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。5文献综述的撰写格式按毕业设计(论文)撰写规范的要求，字数在2000字左右。文献综述应与开题报告同时提交。毕 业 设 计（论 文）文 献 综 述一.单片机实验教学的意义单片机自从70年代问世以来得到了很好的发展，单片机的功能正在逐渐完善。现如今，随着电子技术和计算机科学技术的进一步发展，单片机作为微型计算机的一个重要分支已经成为了现代电子技术、计算机应用、网络、通信、信号处理与数据采集、自动控制与计量测试、智能化电器等方面日益普及的一项最基本的技术。单片机课程在高校的计算机类、电气类、电子类、机械类等专业的教学计划中具有非常重要的地位。同时，该课程还涉及到许多实践环节，比如课程设计、毕业设计等，甚至广泛应用于高校中大力推行的各种电子设计的竞赛中。这就要求教师在教学过程中不仅要重视理论教学，还必须重视实验教学。学生只有通过设计硬件电路、编制软件程序、仿真调试等实验过程，才能更好、更系统的掌握单片机的理论知识和应用技能。二.单片机实验教学的现状“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