定制印刷电路板

1、 定制印刷电路板设计微控制器教育由RYAN ANDREW TAYLORD. JEFF JACKSON，委员会主席KENNETH G. RICKSMONICA ANDERSON著成摘要：大量的时间和精力已经花费在试图发现最佳方法关于单片机的教育问题之中。在电气和计算机工程系（ECE）的课程中，更多地考虑到的是硬件接口技术的话题。对于潜在的计算机工程师而言，这是一个重要的概念掌握，由于它在目前的技术状态的重要意义。不幸的是，在许多课程中，学生被引入到数字电路中，并立即被推入接口，这是由于时间在传统四年的学术生涯中产生的压力。通常情况下，学生的单片机操作的基本知识的理解和控制不能达到一个令人满意的程

2、度，在学生将使用一个处理器来控制其他更复杂的系统之前。本片论文试图编译出一个解决方案，在一个学生精通单片机操作的同时开始从事额外的接口需求工作。一个印刷电路板（PCB）样机已组装用于和国际电子器件研发公司ELVIS原型系统工作来试图缓解这一问题。这台样机子卡靠在ELVIS系统的电路试验板区域的顶部，并且允许学生访问所有的工具和接触，这将不需要获得卡。要求学生们对一个全功能的单片机系统来进行必需的链接，而不是使用预制单片机开发板的方法。当时用像这样的板子的时候，学生们可能无法理解各个部件和它们之间的相互连接。连接部件的这个过程要求学生了解微控制器和外围设备（多个）之间的物理接口。从这项研究结果预

3、计得出外围接口能力的增加和在更复杂的课程上的更大程度的成功伴随着全部课程。通过允许学生在一个较低的水平与接口进程交互，获得基于微控制器的系统和外围接口的一个更完整的理解。献辞 本文献给所有那些支持我的人们和我实现我生命的这一具有里程碑意义的目标。具体来说，我想它献给我的家人和那些在送往完成这项工作的时候帮助了我在某种程度上的朋友。第一章背景和设计MCUPC的动机大量的时间和精力已经花费在试图发现最佳方法关于单片机的教育问题之中。教学微控制器的方法和过程是潜在的电气和计算机工程师和计算机科学家的教育重要组成部分。透过各种各样教这些概念的机构来看，他们的方法不同。然而,主要焦点和话题的轮廓是必要的

4、,在这个层次上保持不变。在本科课程计算机工程专业的学生传统的前提流期间，学生往往学习单片机主题在一个标准的顺序和过渡。在阿拉巴马大学，学生们开始他们面向在ECE285设计单片机系统工作，其中涵盖着C语言编程。然后，学生们继续面向在ECE308课程上的单片机系统工作。根据【1】，本课程涵盖的主题包括数字系统，布尔代数和组合逻辑和时序逻辑系统。本课程奠定了基础，并准备给学生被标记为ECE383的第一个微控制器程序。本课程涵盖微控制器，汇编语言程序设计，中断，硬件接口，以及其他相关主题。除了这些课程，学生预计将与微控制器和外设接口话题足够熟悉而把他们的技能付诸实践的课程，如ECE480 ECE484

5、，和ECE486，这在一个更复杂的层面讨论的微控制器系统2, 3。这是ECE教育正常本科课程的传统格式和进展。这个进展相当严格，因为事实上，学生必须掌握这个介绍材料，以便成功实现更复杂的微控制器系统。在爱荷华州立大学电子与计算机工程系，第一道课程即采用ECE本科大二级别学生被是叫CPRE288：嵌入式系统I：介绍。本课程涵盖了嵌入式硬件模型，在C和汇编级别嵌入式编程，以及输入和输出（I / O）简单和高级外围设备的接口。只有这样，这个学生分别移动到比较困难的关于CPRE 488和CPRE 588 课程中，嵌入式系统设计和嵌入式计算机系统，而后者是一个研究生水平的课程。这些课程涵盖素材需要大二级

6、课程的前提资料，非常类似于在阿拉巴马大学ECE383和高级课程ECE480 ECE484和486 ECE的关系。如本文件中所讨论的，以及在5中，因为上等水平课程中假设一个足够的背景在有关的硬件和外设接口的主体，所以这些主题必须在一个ECE课程的计算机工程序列开始被覆盖。这些入门课程让学生熟悉一下使用半复杂单片机系统及其设计和结构。学生们随后进入了终端的课程带着从工作中得来的良好基础。在一个ECE本科课程，并且更具体地，在此介绍微控制器课程，该方法和接近教学材料的方法具有比材料本身更多的自由。微电脑技术创新体系，由6的建议，讨论了四个主要部分组成，以单片机课程的系统化设计：理论教学，实验教学，工

7、程设计与实践，以及课程外科学活动。前三个分量应用到引言单片机课程本身。第四个涉及的选修课程，可以跟从第一个。实际上，这三个组件分别可以用来描述有关课程讲座，实施例和实验作业。虽然传统的课程教学围绕这三种方法,但是用于实现设计的工具被广泛的自由裁量权留给机构。讲座是相当有条理和不灵活的，可以采取任何实际的方法之前，必须将材料进行讨论。在这些讲座中，或许在学生的闲暇，实例可给予指导学生朝着所期望的结果在一场指导实践经验的讨论中。这些例子再次得到公平在本质上成立是因为与许多学生在一次处理处于初级阶段课程的管理员。然而，与实验室任务相关的课程急需给讲师提供一片灵活的区域。该任务可以被模制，并通过会话转

8、移到为用户提供一个独一无二的以及新鲜实验室的经验。困难中的主题这一系列问题在这种类型的课程形式被使用当学生面临通过实验室作业覆盖汇编语言程序的工作的任务，在一定的复杂性，并在同一时间微控制器外围接口来。在2003年的秋天，在密西西比州立大学的电子与计算机工程系展开了一个过程来解决这个问题。在此之前的时间，在介绍单片机过程中成立了以这种方式，重点突出中的重点放在汇编语言编程。本课程已修改为讨论汇编编码，但有多数人把焦点放在对嵌入式系统的概念和设计原型，包括硬件接口面向主题，同时采用C语言编程作为选择的主要语言。通过像这样的焦点，更复杂的接口的任务都能够通过学生实验任务完成。在作者的话7中，“抓住

9、硬件接口的问题不增加以汇编语言编码应用的额外的复杂性是非常困难的。”开始构建和设计课程包括指令的所有方面（讲座，实施例，和实验室分配），合适的硬件必须选择以调整学生的作业。在许多情况下，如7，则选择一个较大的微控制器单元（MCU）开发套件讨论，包括微控制器和在船上所有外围设备。这是在阿拉巴马大学的电子和计算机工程系已使用在过去几年的设计格式。从EVBplus的Dragon12-PLUS MCU一直是欧洲经委会383实验任务已建成周围的主要硬件2，3，8。这可能是在单片机和外设接口的基本面的把握的下降做出了贡献。可能的原因有可能包括当与MCU工作，或者可能该学生正在与该设备的绝对幅值时在物理视线

10、的用户缺少连接。该工作的分配学生尚未作出向外围设备（多个）来自微控制器的物理线路连接的事实.如果是要求学生他们自己做这些连接，他们将会获得对这些话题有更多的基本了解。最近,不仅增加了学生们的知识和对单片机系统的认识和了解,并且还在相关课程上获得了成功，其他的替代品也已经被找到用于五个主要设备中并在实验室课程中利用。古普塔和丘9讨论了在新西兰梅西大学的讲师在搜索同样的解决方案时的过程。在这篇文章中，这个单片机一列所需的特征列举并讨论。讲师选择SILABS C8051F020单片机原因，在很大程度上是因为时间和预算的限制。因为他们选择的特定模型包含少数的外围设备除了一个按钮，一个LED灯以及一个设计好的扩展版。来自梅西大学的研究人员设计了一个扩展板，建立在他们已经购买了SILAB MCU的顶部，用来增添他们渴望的