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單片機最小系統(tǒng)范文第1篇

【關(guān)鍵詞】Mentor EE 2005 80C51 MAX232DB-9

1 系統(tǒng)架構(gòu)

單片機最小系統(tǒng)共有以下幾部分組成，其中包括外部40腳(DIP)MCS-51單片機、外部晶振電路、兼容RS―232標準MAX232單電源電平轉(zhuǎn)換器以及DB―9作為串口通信數(shù)據(jù)線、復(fù)位電路、P0口接上拉電阻、電源、地等等幾個部分，如圖2-1所示，下面就一些主要部分進行闡述。

1.1 外部晶振電路

單片機XTAL1和XTAL2兩個端子用來外接石英晶體和微調(diào)電容，使其構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，兩個端腳用來連接8051片內(nèi)OSC的定時反饋回路，石英起振后，可以作為單片機的時鐘輸入。本系統(tǒng)中，晶振采用12MHz的石英晶體，起振電容采用30pf。

1.2 復(fù)位電路

單片機最小系統(tǒng)采用上電自動復(fù)位和手動按鍵復(fù)位兩種方式實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位操作。本系統(tǒng)采用上電自動復(fù)位方式，其要求是接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。電路原理如下所示。

1.3 P0口

P0口作為開漏輸出，作為輸出口時，需加上拉電阻，阻值一般為10K。

1.4 外部通信電路（RS-232及DB-9）

MAX232芯片是雙工發(fā)送器/接收器接口電路，專為RS-232標準串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5v單電源供電,其功能可以將RS-232的邏輯電平轉(zhuǎn)換為TTL電平，并且利用D9插口視線串行輸入，其類型為Female。

2 建立中心庫

2.1 新建一個中心庫

（1）雙擊圖標，打開dash board并且在工具欄雙擊library manager；

（2）選擇File/New命令新建一個中心庫，選擇以下路徑：C:\Mentor_project\Mentor-binhai-lessons\demo并且單擊ok鍵。（可以在windows界面瀏覽demo文件夾，察看中心庫包含的文件)注意將中心庫設(shè)置為DxDesigner-Expedition PCB；

（3）建立一個新的中心庫以后Library Manager界面會以樹形目錄展示,中心庫由Parts、Cells、Symbols、Models和Padstacks五個子庫構(gòu)成；

2.2 設(shè)置中心庫公共屬性

（1）單擊Tools/Property Definition Editor命令打開公共屬性設(shè)置對話框；

（2）選中“Cost”屬性，系統(tǒng)則會把這個屬性分配給中心庫，確認無誤后，單擊ok鍵存儲屬性并退出屬性定義編輯器；

2.3 設(shè)置屬性校驗

（1）單擊Setup/Property Verification命令打開屬性校驗設(shè)置對話框；

（2）在屬性校驗設(shè)置對話框中，選中用戶使用的工具，以確保用戶的庫入口被校驗滿足設(shè)計需要并與其他下游工具一致；通常情況下該類屬性為默認值，不必用戶自行修改；

2.4 建立中心庫分區(qū)

（1）單擊Setup/Partition Editor命令打開分區(qū)設(shè)置對話框；

（1）分區(qū)編輯器有四個選項卡，分別對應(yīng)Parts、Cells、Symbols和Models四個子庫。右上角星型標志按鍵是新建一個分區(qū)操作，叉號標志按鍵是刪除一個分區(qū)操作；為以下四個字庫建立分區(qū)：

Symbols：dis，ic，conn，compo，borders；五個分區(qū)；

Cells：dis，ic，conn；三個分區(qū)；

Parts：dis，ic，conn；三個分區(qū)；

建立完成后，單擊ok按鈕存盤退出。現(xiàn)在，可以在瀏覽的目錄內(nèi)看到新建的分區(qū)，但這時分區(qū)內(nèi)還沒有元素。

2.5 建立分區(qū)檢索路徑

（1）建立分區(qū)之后，需要設(shè)定分區(qū)的檢索路徑，即分區(qū)的檢索順序, 單擊Setup/Partition Search Paths命令打開分區(qū)檢索路徑設(shè)置對話框；

（2）左邊區(qū)域可以設(shè)定多個檢索路徑并為每個檢索路徑命名，可以在設(shè)計過程中快捷切換檢索路徑；右邊區(qū)域具體設(shè)定某一個檢索路徑的分區(qū)檢索先后順序；

2.6 單位顯示設(shè)置

（1）用戶通過單位顯示設(shè)置可以設(shè)置電氣、物理屬性的計數(shù)方式和精度，可以設(shè)置電氣單位及顯示格式等；單擊Setup/Units Display來打開單位顯示設(shè)置對話框；

（2）在Electrical units單元框中選擇SI 4 12.1234M，在下面的Physical Dimensions&Other Units中分別選擇Decimal 3 123.123和Time 2 123.12pS兩個選項，單擊ok鍵存儲退出該對話框。

2.7 參數(shù)設(shè)置

（1）用戶可以通過參數(shù)設(shè)置對話框設(shè)置板層、過孔定義、過孔間距等參數(shù)的默認；單擊Setup/Setup Parameters命令可以打開參數(shù)設(shè)置對話框；

（2）General選項卡可以設(shè)定焊盤技術(shù)、顯示單位、測試點設(shè)置以及板層設(shè)置；Via definitions定義過孔，via clearances定義過孔間距；在General中的Display units中選擇Millimeters，以毫米作為默認單位。至此，中心庫的建立完成。

3 制作分立元件

3.1 制作電源

（1）單擊Tool/Symbol Editor可以打開符號編輯器；選擇File-Preferences命令，打開Preferences窗口，設(shè)置首選項，默認選擇General設(shè)置常規(guī)選項；

（2）單擊File/New命令可以打開新建對話框；

（3）界面左側(cè)是符號屬性設(shè)置區(qū)域，右側(cè)是符號繪制編輯區(qū)域；設(shè)置Symbol Name為dis:VCC，設(shè)置Symbol Type為PIN，即可以建立一個新的符號VCC，并將其存放到dis分區(qū)。

（4）設(shè)置Attributes選項卡參數(shù)：Netname=VCC； Pinorder=VCC。

（5）在圖形編輯區(qū)中選中矩形框，按delete鍵將其刪除。打開Preferences對話框，在General中將格點設(shè)置為0.05in，單擊工具欄中Line按鈕，在圖形編輯器中按住鼠標左鍵不放并拖曳，可繪制線段，按要求繪出電源三角形符號。

（6）單擊工具欄中Add PIN and Edit按鈕，在繪圖區(qū)中合適的位置單擊鼠標左鍵，將引腳放置在圖紙中并輸入VCC，按Enter鍵確認，將Pin Lable屬性設(shè)置為VCC，按Esc鍵退出添加引腳模式。

（7）單擊File/Save命令保存剛剛所做的符號VCC；保存路徑為C:\mentor_project\Mentor-binhai-lessons\demo\symbolLibs\dis\sym。

3.2 制作電容、電阻、地

（1）在dis分區(qū)文件夾上單擊鼠標右鍵，選擇New Symbol。在彈出的對話框中輸入符號名resistor，單擊ok進入Symbol Editor界面。

（2）在屬性編輯區(qū)中將Symbol Type屬性改為MODULE；在菜單欄中選擇Symbol―Symbol Attributes―Add REFDES命令，添加REFDES屬性，將屬性值改為R?。

（3）將繪圖區(qū)的格點改為0.025in，單擊工具欄中的Line按鈕，在繪圖區(qū)按下鼠標左鍵不放并拖曳，繪制成間隔三角形形狀，即可完成電阻的形狀繪制。

（4）單擊工具欄中的Add Pin and Edit按鈕，添加兩個引腳，分別為A和B。選中引腳A，在引腳屬性編輯區(qū)添加屬性“#=1”，將引腳A設(shè)置為1號引腳，用同樣的方法將引腳B設(shè)置為2號引腳。在屬性編輯區(qū)將Port Type屬性設(shè)置為ANALOG。調(diào)整文字位置，將引腳名隱藏，單擊Save按鈕保存符號。

至此，電阻的手工繪制已經(jīng)完成，電容和地的繪制原理與電阻相同，下面闡述其參數(shù)設(shè)置，如表1。

4 繪制單片機80C51外形符號

（1）在庫瀏覽目錄中的ic分區(qū)文件夾上單擊鼠標右鍵，在右鍵菜單中選擇Symbol Wizard。在彈出的New Symbol name對話框中輸入符號名“80C51”，單擊ok鍵，進入Symbol Wizard界面的Step 1對話框，選擇Create new symbol選項，選中What block type will the欄中的Module項。

（2）單擊下一步，進入Step 2，可以看到在Symbol Wizard中已經(jīng)自動分配了符號名及所在分區(qū)。

（3）單擊下一步，在彈出的對話框中保留Pin Parameters的默認值，將Display settings欄中的Text設(shè)置為12，選中Add PCB layout attributes to the symbol復(fù)選框。

（4）單擊下一步，在彈出的對話框窗口中已經(jīng)自動添加的PCB設(shè)計所需要的5條屬性，即DEVICE、REFDES、RARTS、LEVEL和PKG_TYPE，這里附加兩條屬性：“SIGNAL=VCC；40”和“SIGNAL=VSS；20”。注意這里要將DEVICE和REFDES的Visible選項設(shè)置成Value值。

（5）單擊下一步按鈕，在彈出度對話框中進行引腳定義。

這里要注意利用向上箭頭調(diào)整各個引腳的位置，定義完成后，會彈出一個對話框，詢問是否展開總線引腳，單擊是按鈕。至此，80C51外形定義完成。

5 繪制MAX232及DB-9通信串口

5.1 DB-9串口繪制

（1）打開Symbol Editor窗口。在Design Capture Symbol Editor菜單欄中選擇Place-Line命令，在編輯區(qū)單擊鼠標左鍵，確定線段起點。移動鼠標，使之完成一個倒梯形的圖形繪制，便是DB-9的外形符號。格點設(shè)置為0.1in。

（2）添加圓形及圓弧。單擊Circle命令，在編輯區(qū)單擊鼠標左鍵，確定圓心位置，移動光標，確定半徑，在合適位置單擊鼠標左鍵，添加一個圓形。利用ctrl+c和ctrl+v復(fù)制8個圓形在梯形框內(nèi)。格點設(shè)置為0.05in。

（3）單擊Place工具欄中的Arc圖標，在編輯區(qū)單擊鼠標左鍵，確定圓弧的兩個端點，將光標置于兩個端點之間，移動光標，改變圓弧的曲率，確定后單擊鼠標左鍵，添加完成。格點設(shè)置為0.01in。

（4）在Design Capture Symbol Editor中選擇Place-Pin命令，進行引腳添加。選中1、3、5、7、9腳后，選擇Place-Text命令，選擇Type/Value選項卡，在Type下拉列表選擇Pin Name，添加引腳名；選中Auto increment/decrement，按遞增或遞減方式添加引腳名；在Prefix中輸入P，在Value中輸入起始值1，在Delta中輸入增量值為1。選擇Front選項卡，可以設(shè)置文字外觀，單擊ok按鈕，為選中的引腳添加引腳名，依次為P1，P6，P2，P7，P3，P8，P4，P9，P5。

（5）選中一個或幾個引腳單擊鼠標右鍵，選擇Properties，打開對話框，選擇General選項卡，在Pin type下拉列表中選擇Bidirectional選項，單擊ok完成編輯。最后，單擊Save鍵保存。串口編輯完成。

5.2 繪制接口電路MAX232

（1）在Design Capture Symbol Editor菜單中選擇Tool-Fractured Symbols-Create New Part命令，打開對話窗口。按照元器件數(shù)據(jù)手冊提供的參數(shù)在表格區(qū)域中輸入引腳信息，則在預(yù)覽窗口中會實時顯示元器件符號的圖形。

（2）輸入完成后，單擊Create New Fracture按鈕，彈出對話框，輸入分割塊名Symbol。單擊確定按鈕，此時會在Fractured Symbol Partitioner對話框新建一個面板Symbol，打開Master面板，在Fracture列中將所有引腳分配給分割塊Symbol。

（3）單擊Generate按鈕，彈出保存窗口，將文件保存為“MAX232.fsp”。

6 DxDesigner原理圖輸入

6.1 路徑選擇

打開DxDesigner，選擇File-New命令，彈出對話框。選擇Project選項卡，在Categories欄中選擇DxDesigner，在右側(cè)的Types欄里選擇類型為Default，在Name欄中輸入demo_dx,在Location欄中設(shè)置項目路徑為C盤。

6.2 設(shè)計配置

（1）單擊Dxdesigner中的Design Confi圖標，彈出對話框。選中Library Manager Central Library選項下的Path，單擊Path欄右邊的按鈕，在彈出的Select Library Manager Central Library窗口中，找到剛才建立的中心庫。

（2）選中Zoom Style子選項，在右側(cè)的下拉列表中選擇Enable。

（3）選中Expedition PCB選項下的Layout Template子選項，單擊右邊的按鈕，彈出對話框，指定文件路徑，即為設(shè)計選擇了一個4層PCB模版。

（4）選擇配置文件，接著創(chuàng)建項目文件，方法同上，路徑皆為C盤。

（5）項目編輯。單擊Design Configura tions下拉列表框，選擇Expedition PCB選項。在項目瀏覽目錄中，鼠標右鍵單擊Design Roots[STD]，在彈出的右鍵菜單中選擇Invoke Project Editor選項。在彈出的窗口中，在Search order scheme下拉列表中選擇Central Library default選項。單擊ok，完成設(shè)置。

（6）導(dǎo)入元器件庫。用鼠標右鍵單擊項目瀏覽目錄中的Libraries,從右鍵菜單中選擇Add Library命令，在彈出的窗口中單擊右邊的按鈕，彈出Browse for Library Folder，查找?guī)煳募瑔螕舸_定按鈕，可將選中的庫。

6.3 原理圖輸入

（1）在DxDesigner菜單欄中選擇File-New命令，在Categories列表中選擇Dxdesigner,在Types列表中選擇Schematic，在Name中輸入文件名Deme_Root_1。

（2）基本項目設(shè)置。在Dxdesigner菜單欄中選擇Project-Settings命令，彈出對話框，打開Project選項卡，進行基本的參數(shù)設(shè)置。

（3）添加PDB Device。在Dxdesigner菜單欄中選擇Add-Device From PDB命令，打開Place Device對話框。在Partition下拉列表中，選擇分區(qū)ic,將所定義的原件依次放置再合適的位置上，單擊Place進行放置，直到元件數(shù)量和類型達到系統(tǒng)的要求為止。

（4）點擊DxDesigner工具欄中的Line選項，按系統(tǒng)設(shè)計要求將各個部分無縫連接起來，即可最終完成原理圖的輸入，至此，設(shè)計完成。

7 生成PCB網(wǎng)絡(luò)表

在Dxdesigner菜單欄中選擇Tools-Create PCB Netlist命令，打開View PCB窗口，在Basic選項卡中，將網(wǎng)絡(luò)表格式改為Expedition，單擊Use Default Configuration File按鈕，將PCB配置文件設(shè)置“Expedition。Cfg”。根據(jù)需要配置Advanced選項卡后，單擊Run按鈕，運行View PCB。至此，全部設(shè)計完成。

單片機最小系統(tǒng)范文第2篇

關(guān)鍵詞：智能充電器；自主選擇；保護；單片機控制

一、引言

本文選用AT89S51單片機作為控制芯片，設(shè)計了智能充電器系統(tǒng)。該系統(tǒng)經(jīng)過測試，具有一定的穩(wěn)定性，并且可以根據(jù)用戶需要進行自主選擇充電方式，而且在充電過程中能對被充電電池進行保護從而防止過電壓。

二、智能充電器的發(fā)展

電池充電是通過逆向化學(xué)反應(yīng)將能量存儲到化學(xué)系統(tǒng)里實現(xiàn)的，由于使用的化學(xué)物質(zhì)的不同，電池的特性也不同，其充電的方式也不大一樣。現(xiàn)代的快速充電器（ 即電池可以在小于3 個小時的時間里充滿電，通常是一個小時） 需要能夠?qū)卧妷骸⒊潆婋娏骱碗姵販囟冗M行精確地測量，在充滿電的同時避免由于過充電造成的損壞。

鋰電池具有較高的能量密度，與其它電池相比具有體積小、重量輕等優(yōu)勢，但對保護電路要求較高。在電池的使用過程中，需要嚴格避免出現(xiàn)過充、過放電現(xiàn)象，通常鋰離子電池充電方式為恒流-恒壓方式。為保證安全充電，一般通過檢測充電電池的電壓來判斷電池是否充滿，除電壓檢測外還需采用其它的輔助方法作為防止過充的后備措施，如檢測電池溫度、限定充電時間等輔助方法。

三、智能充電器原理

設(shè)計的充電器具有檢測鎳氫電池的狀態(tài)，自動切換電路組態(tài)以滿足充電電池的充電需要。充電器短路保護功能，以恒壓充電方式進入維護充電模，充電狀態(tài)顯示的功能。根據(jù)系統(tǒng)的需要設(shè)計了以89c51為主芯片的電源供電系統(tǒng)，鍵盤模塊采用了行列掃描的4*4鍵盤，顯示模塊采用了4位7段數(shù)碼管，溫度控制模塊采用發(fā)光二極管代替，軟件部分主要設(shè)計了以C語言為開發(fā)工具。進行了詳細設(shè)計和編碼。

在操作過程中，首先按復(fù)位鍵初始化，然后調(diào)節(jié)LED以及各個硬件。接著按鍵1加電壓，然后按鍵2減電壓，直到達到對充電電池準確的電壓為止，最后返回。

三、智能充電器顯示部分程序的設(shè)計

為了節(jié)省開發(fā)成本，系統(tǒng)使用的是LED數(shù)碼管顯示器。為了使系統(tǒng)便于調(diào)試，最終采用了動態(tài)掃描顯示方式的方案。LED數(shù)碼管顯示部分電路如圖1所示。

圖1 LED數(shù)碼管顯示電路原理圖

LED數(shù)碼管顯示塊是一種常用的顯示器件，由發(fā)光二極管構(gòu)成顯示字段。在微機應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段LED。七段LED顯示塊中有8個發(fā)光二極管，故也稱八段顯示器，其中7個發(fā)光二極管構(gòu)成七筆字形“8”，1個發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點。七段LED顯示塊與微機接口非常容易，只要將1個8位并行輸出口與顯示塊的發(fā)光二極管引腳相連即可，8位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符。一般1個七段LED顯示塊可顯示的內(nèi)容有限。

從圖1中可以看到，本設(shè)計使用的是共陽型四位一體的七段LED數(shù)碼管顯示塊。因為在與單片機連接時，單片機的通用輸出端口無法給LED數(shù)碼管足夠的驅(qū)動電流，所以本設(shè)計給出了一種簡單的驅(qū)動電路。此驅(qū)動電路使用的是市面上價格便宜的PNP型三極管，型號為S8550。LED數(shù)碼管顯示系統(tǒng)的段選端與單片機的P0口連接，位選端連接驅(qū)動電路后，與單片機P2口的低4位連接。

硬件電路設(shè)計是整個系統(tǒng)最關(guān)鍵部分，硬件電路主要包括單片機控制電路，保護電路，輸出電路等。

四、單片機最小系統(tǒng)電路的設(shè)計

單片機的最小系統(tǒng)，又可以稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。對于51系列單片機來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)包括：復(fù)位電路、晶振電路、單片機。STC89C52單片機最小系統(tǒng)圖見圖2。

圖2 STC89C52單片機最小系統(tǒng)圖

復(fù)位電路：是由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成的，當(dāng)系統(tǒng)一上電的時候，RST腳就會出現(xiàn)高電平，高電平持續(xù)的時候是由電路的RC值的大小確定的，當(dāng)RST腳的高電平出現(xiàn)兩個機器周期以上就會執(zhí)行復(fù)位操作。本系統(tǒng)設(shè)計中，當(dāng)程序運行不正常或者停止運行時，系統(tǒng)就要進行復(fù)位操作。

晶振電路：典型的晶振取值為11.0592MHz，晶振周期就是（1/11.0592）μs。在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振，51單片機最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機的處理速度，頻率越大處理速度越快。

在STC89C52單片機最小系統(tǒng)中，RST引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間維持在兩個機器周期以上。X1和X2兩個引腳為芯片內(nèi)部振蕩電路的輸入端與輸出端，在X1、X2 的引腳上外接定時元件（一個石英晶體和兩個電容），內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。

在設(shè)計過程中，力求硬件線路簡單，充分發(fā)揮軟件在編程方面靈活的特點，來滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求。本設(shè)計實現(xiàn)了低功耗、低價格，提高了系統(tǒng)的可靠性和可擴展性。

參考文獻

[1] 張道德.單片機接口技術(shù).第一版.中國水利水電出版社，2007.

[2] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，1998.

單片機最小系統(tǒng)范文第3篇

關(guān)鍵詞：單片機；流水燈；教學(xué)改革

作者簡介：王學(xué)惠（1974-），女，黑龍江友誼人，黑龍江科技學(xué)院機械學(xué)院，副教授；劉元林（1970-），男，山東平陰人，黑龍江科技學(xué)院機械學(xué)院，教授。（黑龍江?哈爾濱?150027）

基金項目：本文系黑龍江省高等教育學(xué)會“十二五”課題（編號：HGJXHB2 110872、HGJXHB1 110856）的研究成果。

中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）28-0050-01

“單片機原理及應(yīng)用”是機械工程專業(yè)的一門專業(yè)平臺課，課程內(nèi)容側(cè)重于實際應(yīng)用。該課程的教學(xué)對象是機械工程專業(yè)的學(xué)生，他們已具備一定的電工學(xué)和計算機及控制理論知識，教學(xué)上應(yīng)以單片機結(jié)構(gòu)及應(yīng)用設(shè)計為主，使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，具備獨立設(shè)計單片機測控系統(tǒng)的能力，能對單片機的組成原理和結(jié)構(gòu)有比較深刻的理解，基本掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方法，可靈活地使用芯片構(gòu)成單片機應(yīng)用系統(tǒng)，具備單片機硬件設(shè)計和軟件編程能力。

為了在現(xiàn)有的學(xué)時中盡快引導(dǎo)學(xué)生入門，使其在理論分析與實踐兩個方面的能力都有所提高，教師從課程內(nèi)容體系安排和考核方式等方面進行了一定的探索和研究。

一、“單片機原理及應(yīng)用”課程教學(xué)的現(xiàn)狀及存在問題分析

“單片機原理及應(yīng)用”是一門理論與實踐聯(lián)系非常緊密的課程，目前的課程教學(xué)包括理論和實踐教學(xué)兩部分。下面就從理論和實踐教學(xué)兩個方面入手，分析目前單片機課程教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問題。

1.理論教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題

理論教學(xué)是單片機課程教學(xué)的重要組成部分，也是實踐教學(xué)的基礎(chǔ)。目前理論教學(xué)主要依賴于課堂教學(xué)，傳統(tǒng)的理論教學(xué)主要依賴于黑板教學(xué)。計算機技術(shù)的發(fā)展和多媒體技術(shù)在教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，在一定程度上提高了課堂教學(xué)的效果。另外，啟發(fā)式、講授式等多種教學(xué)方法以及圖片、動畫、視頻等手段在多媒體課件中的應(yīng)用，有效地提高了學(xué)生對理論知識的理解。但是，就教學(xué)效果而言，學(xué)生學(xué)到的只是單片機的理論，而且學(xué)習(xí)手段單一，枯燥，致使學(xué)生學(xué)得吃力，老師教得辛苦，教學(xué)效果也沒有顯現(xiàn)出來。學(xué)生不知道其所以然，自然也不知道單片機到底是如何工作，如何實現(xiàn)系統(tǒng)控制的，致使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃。沒有實踐的支撐，理論的教學(xué)就達不到預(yù)期的效果，自然理論也不能指導(dǎo)實踐。

2.實踐教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題

目前的實踐教學(xué)主要形式為課內(nèi)實驗，偏重于做一些常規(guī)的驗證性、認識性實驗，綜合性、設(shè)計性實踐環(huán)節(jié)較少，嚴重影響學(xué)生的動手實踐能力，不能很好地發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的潛力，就業(yè)競爭優(yōu)勢不明顯。[1]實驗課的教學(xué)采用實驗箱，進行實驗時，學(xué)生只要對硬件按照實驗說明進行簡單連線就可以完成，并不清楚原理。[2]這種方法對學(xué)生而言，大量的概念都是第一次接觸，而且抽象，沒有感性認識，往往不能充分理解理論知識，沒有創(chuàng)新性，沒有問題的提出，激發(fā)不了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

從以上現(xiàn)狀及存在問題可看出，該課程教學(xué)的主要矛盾點在于理論和實踐教學(xué)相脫節(jié)，理論教學(xué)單純學(xué)理論知識；實踐教學(xué)浮于形式，只演示一遍而已，不利于學(xué)生實踐技能的培養(yǎng)，更談不上工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)，不利于培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。理論教學(xué)缺乏實踐的支撐和驗證，使得理論教學(xué)無的放矢。實踐教學(xué)也不能對理論教學(xué)起到很好的推進作用，最有效的方法是改革現(xiàn)有的課程教學(xué)體系，在實踐教學(xué)中學(xué)習(xí)理論知識，加深對理論知識的理解和運用，使得理論教學(xué)有的放矢。采用理論和實踐教學(xué)有機結(jié)合的方法，有利于提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

二、課程教學(xué)內(nèi)容體系改革

本課程主要講述MCS-51系列單片機的硬件結(jié)構(gòu)、組成原理和指令系統(tǒng)，并結(jié)合實例，重點介紹單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法。對于實踐性、應(yīng)用性很強的機械專業(yè)課程來講，實踐教學(xué)系統(tǒng)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。[3]

1.課程教學(xué)內(nèi)容的制定

課堂教學(xué)是實踐教學(xué)體系中最重要的環(huán)節(jié)，其質(zhì)量的好壞直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度與學(xué)習(xí)效果。[4]課程理論教學(xué)內(nèi)容分為基本內(nèi)容教學(xué)和擴展內(nèi)容教學(xué)兩部分。在基本內(nèi)容教學(xué)中以流水燈為課程主線，將最小系統(tǒng)、基本指令、中斷、定時器等內(nèi)容融會到這個主線當(dāng)中，以實際制作的流水燈為依托，不改變硬件結(jié)構(gòu)，采用不同的方法實現(xiàn)燈的流水過程，從而深入淺出地把復(fù)雜的理論應(yīng)用到具體的實踐中。擴展內(nèi)容教學(xué)主要是在基本教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，擴展芯片（如A/D、D/A、顯示及鍵盤等芯片）構(gòu)成單片機應(yīng)用系統(tǒng)。

2.實作部分內(nèi)容安排

黑龍江科技學(xué)院應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的目標是培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力，能夠動手制作單片機應(yīng)用系統(tǒng)是單片機原理及應(yīng)用課程所期望達到的培養(yǎng)目標。為實現(xiàn)這一目標，針對單片機這門實踐性很強的課程，必須構(gòu)建以實踐為主線的課程教學(xué)體系，提高實踐環(huán)節(jié)在課程中的比重，尤其是實際用單片機制作完成一個系統(tǒng)，使學(xué)生在教中學(xué)，學(xué)中作，以作促學(xué)。

通過具體的實物制作，激發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生能夠真正體會到學(xué)習(xí)的樂趣。結(jié)合理論教學(xué)的內(nèi)容，實作也分成兩個部分，一部分是以單片機為基礎(chǔ)的流水燈制作，另外一部分是以單片機為基礎(chǔ)的擴展制作。學(xué)生在熟練掌握基本技能的基礎(chǔ)上，以完成自選、綜合設(shè)計性內(nèi)容為目的，教師引導(dǎo)學(xué)生自行選題、自主設(shè)計實作過程、自我選配實驗器材。[5]

三、教學(xué)改革的具體實施

單片機最小系統(tǒng)范文第4篇

關(guān)鍵詞：單片機；電加熱；道岔除雪

前言：冬季降雪，特別是大（暴）雪災(zāi)害天氣，給鐵路運輸安全、暢通帶來極大困難。道岔積雪和結(jié)冰，將導(dǎo)致道岔轉(zhuǎn)換不良、進路不能鎖閉、信號不能開放，由此引發(fā)的車站咽喉堵塞、列車受阻運行晚點以及職工傷害的危險因素增多，一瞬間的疏忽就可能造成事故。因此做好除雪保暢通工作，直接關(guān)系著鐵路運輸安全正點和平穩(wěn)有序，必須予以高度重視。

一、電加熱融雪法概況

電加熱融雪法，就是在道岔上安裝加熱裝置，使用前啟動加熱裝置，融化道岔部位的積雪，目前在一些高速鐵路和一些樞紐的關(guān)健道岔上使用。道岔融雪系統(tǒng)由控制中心、控制柜、環(huán)境監(jiān)測裝置、電加熱元件、隔離變壓器、連接線纜和通道組成，適用于各種類型道岔融雪的需要，當(dāng)發(fā)生降雪或溫度變化時，系統(tǒng)可自動啟動電加熱融雪電路，并且根據(jù)電加熱系統(tǒng)類型的不同，采取相應(yīng)的人工設(shè)置，保證道岔正常轉(zhuǎn)換。結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

二、硬件最小系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)包括單片機的晶振電路和復(fù)位電路。

1、單片機的晶振電路

單片機內(nèi)部有一個高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入和輸出端。在單片機的XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體振蕩器X1和X2，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自己振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘發(fā)生器。電容的值為30pF。為了減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定可靠地工作，諧振器和電容應(yīng)盡可能安裝得愈單片機芯片靠近。

2、復(fù)位電路

在由單片機構(gòu)成的微型計算機系統(tǒng)中，由于單片機的工作會受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛，而陷入死循環(huán)中，所以出于對單片機的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的考慮，便產(chǎn)生了一種用于監(jiān)測單片機的程序運行狀態(tài)芯片，俗稱“看門狗”。

看門電路的應(yīng)用，是單片機可以在無人的狀態(tài)下實現(xiàn)連續(xù)工作，其工作原理是：看門狗芯片和單片機的一個I/O引腳相連，這一程序語句是分散的放在單片機其他控制語句中間的，一旦單片機由于干擾造成程序跑飛而陷入某一程序段不進入死循環(huán)狀態(tài)時，些看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行，這個時候，看門狗電路就會由于得不到單片機送來的信號，便在它和單片機復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個復(fù)位信號，使單片機發(fā)生復(fù)位，即使程序從程序存儲器的起始位置開始執(zhí)行，這樣實現(xiàn)了單片機的自動復(fù)位。

利用計數(shù)器CD4060構(gòu)成的看門狗的電路CD4060的定時時間數(shù)由C1和R1決定，經(jīng)Q1分頻后定時產(chǎn)生一個復(fù)位脈沖。當(dāng)系統(tǒng)工作不正常時，看門狗電路就會向系統(tǒng)發(fā)出復(fù)位信號。防止系統(tǒng)出現(xiàn)死機等問題。

當(dāng)RESET從高電平變?yōu)榈碗娖揭院螅瑔纹瑱C從0000H地址開始執(zhí)行程序。在復(fù)位有效期間，ALE和/PSEN引腳輸出高電平。

3、最小系統(tǒng)電路圖

如圖2所示，在單片機的XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體振蕩器X1和X2，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自己振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘發(fā)生器，看門狗的RESET引腳與AT89C52的RESET引腳相連，當(dāng)RESET信號從高電平變?yōu)榈碗娖揭院螅瑔纹瑱C從0000H地址開始執(zhí)行程序。在復(fù)位有效期間，ALE引腳和/PSEN引腳輸出高電平。由此，構(gòu)成了本系統(tǒng)的單片機最小系統(tǒng)。

三、軟件設(shè)計流程圖

系統(tǒng)設(shè)計時，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實際需要設(shè)計應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計在微機控制系統(tǒng)設(shè)計中占重要地位。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。

在單片機控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)檢測等。過程控制程序主要是使單片機按一定的方法進行計算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。

為了完成上述任務(wù)，在進行軟件設(shè)計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。所謂“模塊”，實質(zhì)上就是所完成一定功能，相對獨立的程序段，這種程序設(shè)計方法叫模塊程序設(shè)計法。

模塊程序設(shè)計法的主要優(yōu)點是：

1、單個模塊比起一個完整的程序易編寫及調(diào)試；

2、模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務(wù)在不同條件下調(diào)用；

3、模塊程序允許設(shè)計者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計者提供方便。

本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序AD子程序、鍵盤子程序、顯示子程序和輸出控制子程序。

單片機最小系統(tǒng)范文第5篇

【關(guān)鍵詞】555；多諧振蕩器；單片機；LCD1602

1.引言

在電子儀器、儀表的制造及使用行業(yè)，有大量的印刷電路板需要調(diào)試、測量與維修[1]，需要對電阻電容的數(shù)值進行測試。

本文介紹了一種基于AT89C51單片機和555定時器的數(shù)顯式電阻和電容測量系統(tǒng)設(shè)計和仿真，然后制作出電路實物，實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)利用555定時器和待測電阻（或電容）組成多諧振蕩器，通過單片機定時器測量555輸出信號的周期，根據(jù)周期和待測電阻（或電容）的數(shù)學(xué)關(guān)系再計算出電阻（或電容）值，再通過1602液晶顯示器將其顯示出來。該測量系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，方便實用等優(yōu)點。

2.設(shè)計方案與原理

2.1 設(shè)計總方案

整個測量系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)，按鍵，電阻、電容和555組成的多諧振蕩器和液晶顯示等幾個電路模塊組成。如圖1所示。

2.2 多諧振蕩器原理

如圖2所示，測量電容時，利用555和待測電容CX和電阻R1和R2（R1和R2為已知電阻）等組成多諧振蕩器，這樣從555的輸出端Q將輸出周期性方波，接到示波器，如圖2（b）所示。該信號不是一個占空比為50%的方波，根據(jù)參考文獻2，一個周期T中高電平時間持續(xù)時間為：

測量電阻時，另用一個555組成一個多諧振蕩器電路，將待測電阻RX接在R1的位置（或者將RX和一個已知電阻串聯(lián)），CX替換成一個已知的電容C。這樣一個周期時間為：

2.3 單片機計時原理

555輸出的周期性方波信號送給單片機進行計時，測量出信號的一個周期時間T，再利用上面的數(shù)學(xué)關(guān)系進行計算處理，得到待測的電容或者電阻值。單片機計時的原理是：利用單片機的外部中斷0和定時器0。555的輸出信號接到單片機的外部中斷0引腳P3.2，將其設(shè)置成下降沿觸發(fā)。當(dāng)555的輸出信號為下降沿時，觸發(fā)外部中斷，開啟單片機的定時器0開始計時，直到下一次下降沿到達時，即一個周期到達了，停止計時，這時定時器記下的就是一個周期的時間長度。

3.硬件模塊設(shè)計

3.1 單片機最小系統(tǒng)

系統(tǒng)核心的控制器采用的是AT89C51單片機，圖3所示為單片機最小系統(tǒng)，包括單片機和單片機正常工作需要的晶振電路和復(fù)位電路。Proteus中默認單片機電源和地已接好，所以圖中省去了。

3.2 按鍵電路

按鍵電路用于確定是測量電容還是電阻，如圖4所示，采用了一個單刀雙擲按鍵。當(dāng)按鍵打到上方接通單片機P3.6引腳時，用于測量電容；打到下方P3.7引腳時，用于測量電阻。

3.3 555多諧振蕩器

如圖5所示，利用555和待測電容或者電阻組成多諧振蕩器，555產(chǎn)生的周期性方波從Q引腳輸出，然后接至單片機的外部中斷INT0引腳[3]，即P3.2引腳。測量時，兩電路只有一個接至單片機，分別用于測量電容和電阻。

3.4 液晶顯示電路

測量的結(jié)果要顯示出來，本系統(tǒng)采用LCD 1602作為顯示器，圖6為LCD1602和單片機的連接電路，P0口接了上拉電阻，作為數(shù)據(jù)口；P2口的前3位作為讀寫和使能的控制引腳。

4.軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件流程圖如7所示。接通電源，首先是初始化工作，包括定時器T0、外部中斷0和LCD1602的初始化。然后啟動555芯片，通過單片機判斷是否有中斷請求，若無的話，繼續(xù)等待中斷請求；若有的話，啟動定時器開始計時直到有中斷請求時停止計時。得到計時值，即555輸出信號的一個周期后，判斷是測量電阻還是測量電容。判斷后將電阻或者電容值由LCD1602顯示出來。

5.仿真結(jié)果

將上述各電路模塊整合到一起，組成一個測量系統(tǒng)。采用Keil編寫好程序無誤后，在Proteus中進行電路仿真。分別測量一個50kΩ電阻和一個150μF電容的仿真結(jié)果如圖8所示。從中可以看出，測量有一定的誤差，這主要是因為采用前面公式計算時取了近似值。仿真通過后，按照仿真電路，購買需要的元器件，制作出實物電路。

6.結(jié)束語

本文介紹了一種基于555定時器和單片機的電阻和電容測量系統(tǒng)設(shè)計。在系統(tǒng)的設(shè)計和仿真中，是以Keil和Proteus兩種軟件為平臺。在Keil中使用C語言編寫了程序，再利用Proteus仿真了系統(tǒng)電路的功能。該測量電路簡單可靠，較易實現(xiàn)，能夠測量一定范圍內(nèi)的電阻和電容值。

參考文獻

[1]任曉虹，周啟炎.一種電阻電容測量電路的設(shè)計[J].沈陽工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2002，21（1）.

[2]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分第五版）[M].高等教育出版社，2008，12.