《微机应用课程设计》课程教学大纲

《微机应用课程设计》教学大纲_修订_2019-10-12.doc

《微机应用课程设计》课程教学大纲

一、课程简介：

课程性质：本课程是通信工程、信息工程、电子信息工程等电子信息类专业的一门重要专业实践课，是通信工程专业的必修课，属于工程实践类课程。

教学目标：通过本课程设计，学生独立地完成一个典型单片机应用系统的设计和开发任务，使学生掌握单片机应用系统设计方法，深刻领会和掌握所学内容，利用所学知识，独立设计电路、编写应用软件、动手焊接元器件、动手调试系统，进一步培养和增强学生的知识综合应用与设计能力、自主学习与实践能力以及动手能力，使学生在了解电子系统的组成、设计原则与方法的基础上，将已学过的知识综合运用于系统设计中，从而培养学生知识综合应用及系统设计的能力。提高学生分析、解决电子信息领域中诸如管理与维护、开发与设计等问题的能力，培养学生思考问题的逻辑性、灵活性与广阔性，培养和提高学生的科研素质、工程意识和创新精神，为从事电子信息技术相关的实际工作及解决复杂工程问题能力积累实践经验。本课程的具体教学目标如下：

1.掌握电子系统的基本组成，并能分析电子系统的各个组成部分，能够查阅电子系统相关的文献资料。【2.2】

2.掌握电子系统，特别是基于微型计算机的电子系统设计方法，分析优化系统组成，能创新性的设计电子系统。【3.3】

3.能将正确、合理地布局和焊接设计的电子系统，并能正确选择和使用各种工程电子元器件，同时能使用电子仪器进行电路系统的调试与测试。【4.3】

4.掌握科学合理科的使用各种电路设计与仿真工具软件，并在软件仿真平台能熟练的进行仿真分析。【5.2】

二、课程目标与毕业要求的对应关系

三、设计项目及学时分配

本课程共36学时综合设计课，每组1人或2人，每次课3学时，每小组可选择以下10个题目中的任意一个题目（题目1-7，每组1人；题目8-10，每组2人），也可以是任课教师同意的自选题目。

内容为一些综合性、实用性、趣味性强的小型课题，使学生能在36学时内完成其作品的分析、设计（软硬件）、制作、调试及文档写作。课题类型最好是具有数据采集，自动控制、数字显示、数据传输、信号处理等方面知识的模拟、数字信号处理综合系统。针对不同专业学生，任课教师可以设置新的题目或适当修改指标要求。

前2次课以边讲授边讨论的形式进行，讲授题目要求、设计要点和设计规范，学生课下完成原理图作业，经教师审核通过后才能进行实验。接着的8次课以学生实验为主，教师辅导讲授为辅的形式进行，每周一次课，每次3学时，直到提交作品为止，第11次课教师讲评实验报告，第12次课学生进行演讲答辩。

各小组的具体任务是：

1、分组选定课题进行项目分析，每个自然班尽量避免多组同题；

2、撰写《项目计划书》（包含项目分析、方案可行性分析、成本核算、进度计划等内容）；

3、用电子线路辅助设计和分析工具软件规范地完成课题的电路设计，详述各单元的工作原理，器件选择应尽量通用、常用、成本低廉；

4、在实验室加工组装，完成各模块的制作和系统的联调工作；

5、演示制作的实物并提交设计报告；

6、制作PPT并进行答辩。

四、实验内容及教学要求

设计项目1：超声波测距仪的设计

1.教学内容

设计一个超声波测距仪，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可应用于如液位值、井深、管道长度的测量等场合。具体要求如下：

（1）测量范围：0.5～4.0m，测量精度：1cm；

（2）测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。

2.教学目标

（1）了解超声波测距原理、特点以及广泛应用；

（2）熟悉超声波传感器的应用及设计；

（3）掌握单片机的应用及设计，掌握单片机程序设计。

3.能力：能够应用超声波测距的概念解决非接触测距的复杂工程问题。

设计项目2：红外遥控器的设计

1.教学内容

设计一个红外遥控器，具体要求如下：

（1）适用于编码式红外遥控型家用电器，可遥控多台家用电器；

（2）具有一个学习/控制复用键，可通过一个设备选择键和各个功能控制键实现对多台设备的常用功能的学习和控制。

2.教学目标

（1）了解红外遥控器的工作原理、系统组成及特点；

（2）熟悉红外遥控器的特性及使用；

（3）掌握单片机的应用及设计，掌握单片机程序设计。

3.能力：能够应用红外遥控技术解决近距无线控制的复杂工程问题。

设计项目3：基于单片机的电子抢答器的设计

1.教学内容

设计一个基于单片机的电子抢答器，具体要求如下：

（1）可同时供4～8名选手或代表队参加比赛，各用一个按钮；

（2）给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答开始；

（3）抢答器具有数据锁存功能、显示功能和声音提示功能。

2.教学目标

（1）了解基于单片机电子抢答器的工作原理、系统组成及特点；

（2）熟悉蜂鸣器驱动电路的设计；熟悉LED数码管的特性及使用；

（3）掌握单片机的应用及设计，掌握单片机程序设计。

3.能力：能够应用数电、模电的基础知识解决电子抢答器设计的复杂工程问题。

设计项目4：基于AT24C04电子密码锁的设计

1.教学内容

设计一个基于AT24C04的电子密码锁，具体要求如下：

（1）可设置8位密码，每位密码值范围：0～9；

（2）用户可自行设定和修改密码；

（3）开锁密码连续错3次则报警1分钟；

（4）键入的8位密码完全正确才能开锁，开锁时有0.5分钟的提示音。

2.教学目标

（1）了解基于AT24C04电子密码锁的工作原理、系统组成及特点；

（2）熟悉存储芯片EEPROM AT24C04特性及使用；熟悉IIC总线的特点和使用；

（3）掌握单片机的应用及设计，掌握单片机程序设计。

3.能力：能够应用EEPROM存储技术解决掉电保护的复杂工程问题。

设计项目5：基于DS1302电子日历的设计

1.教学内容

设计一个基于DS1302的电子日历，具体要求如下：

（1）可同时显示阳历年、月、日、星期、时、分、秒；

（2）具有时间校准功能；

（3）具有定时报时功能。

2.教学目标

（1）了解基于DS1302电子日历的工作原理、系统组成及特点；

（2）熟悉时钟芯片DS1302特性及使用；熟悉SPI总线的特点和使用；

（3）掌握单片机的应用及设计，掌握单片机程序设计。

3.能力：能够应用SPI总线技术解决RTC实时时钟设计的复杂工程问题。

设计项目6：基于DS18B20数字温度计的设计

1.教学内容

设计一个基于DS18B20的数字温度计，具体要求如下：

（1） 测温范围：-10℃～+100℃，且测量误差不大于±0.5℃；

（2）可实时显示所测量的温度值；

（3）温度超过阈值报警。

2.教学目标

（1）了解基于DS18B20数字温度计的工作原理、系统组成及特点；

（2）熟悉数字温度传感器DS18B20的特性及使用；熟悉单总线的特点与应用；

（3）掌握单片机的应用及设计，掌握单片机程序设计。

3.能力：能够应用单总线技术解决温度测量和控制的复杂工程问题。

设计项目7：光控照明系统设计

1.教学内容

（1）设计制作显示环境照度的测量系统。

（2）提高要求：根据室内光线实现白炽灯自动无级调节亮度，使照度不变。

2.教学目标

（1）熟练掌握光电传感器以及环境照度测量方法

（2）掌握自动测量与控制系统的设计与实现方法

（3）培养电子系统综合设计及解决复杂系统工程科学问题的能力

3.能力：能够应用自动无级调节技术解决环境亮度调节和控制的复杂工程问题。

设计项目8： GPS信息接收与显示系统的设计

1.教学内容

设计一个GPS信息接收与显示系统，具体要求如下：

(1) 单片机与GPS模块能够进行通信；

(2) 单片机接收GPS定位信息，包括实时时间、所在地的经度和纬度；

(3) 实时显示GPS定位信息。

2.教学目标

（1）了解GPS信息接收与显示系统的工作原理、系统组成及特点；

（2）熟悉GPS接收模块的特性及使用，熟悉NMEA-0183通信协议；

（3）掌握单片机的应用及设计，掌握单片机程序设计。

3.能力：能够将GPS通信协议应用于解决空间导航、定位的复杂工程问题。

设计项目9：基于单片机的SD卡读写器的设计

1.教学内容

设计一个基于单片机的SD卡读写器，具体要求如下：

（1）单片机与SD卡能够进行通信；

（2）SD卡能够进行数据块的读写，并且可显示读写的数据。

2.教学目标

（1）了解基于单片机的SD卡读写器的工作原理、系统组成及特点；

（2）熟悉SD卡通信模式原理及选择，SD卡数据块的读写原理；

（3）掌握单片机的应用及设计，掌握单片机程序设计。

3.能力：能够应用SD卡数据块读写原理解决SD卡读写器的复杂工程问题。

设计项目10：基于nRF24L01无线传输系统的设计

1.教学内容

设计一个基于nRF24L01无线传输系统，具体要求如下：

（1） nRF24L01点对点无线通信；

（2）发送端按键控制发送数据；

（3）接收端显示接收到的数据。

2.教学目标

（1）了解基于nRF24L01无线传输系统的工作原理、系统组成及特点；

（2）熟悉无线通信芯片nRF24L01的特性及使用；

（3）掌握单片机的应用及设计，掌握单片机程序设计。

3.能力：能够应用近距无线通信的概念解决点对点无线通信的复杂工程问题。

五、考核及成绩评定方式

1. 考核方式：

通过平时成绩和电子作品制作进行考核。

2.成绩评定方式：平时成绩30%，实验成绩70%。其中：平时成绩包括平时各模块完成情况、出勤情况和课堂表现（占总成绩30%）；实验成绩（占总成绩70%）。

课程目标达成情况及考试成绩评定占比（%）

3.评价标准

实验成绩考核评价标准

六、主要仪器设备及现有台/套数

计算机                      60台（安装Keil μVision4软件）

嵌入式系统开发板            1套/组

直流电源                    30台

信号发生器                  30台

台式万用表                  30台

示波器                      30台

工具箱                      1套/人

电子元器件                  若干

七、教材及参考书

[1] 尹明著，电子技术综合设计与实践教程，西安：西安电子科技大学出版社，2011

[2] 胡宴如等编著，模拟电子技术基础（第2版），北京：高等教育出版社，2010

[3] 邹丽新等编著，单片微型计算机实验与实践，18新利体育 出版社，2017

[4] 倪晓军等编著，单片机原理与接口技术教程，北京：清华大学出版社，2013

[5] 王建校等编著，C51系列单片机及C51程序设计，北京：科学出版社，2007