单片机原理及应用教案

① 单片机课程设计!不要复制百度!高分悬赏!!

1.单片机控制的60s倒计时
这个太简单了,不用什么提示吧?硬件上只要单片机最小系统加上数码管两个,程序上只要设置好定时器就行.
2.
基于单片机的电子钟设计
这个要复杂一点.大概要单片机+数码管+实时时钟芯片如DS系列(ds1302加要电池)+存储芯片如24C02,当然驱动数码管的如译码器或锁存器也要有.
实在说你第一个设计网上能找到现成的,第二个设计网上也能找到现成的,不过要你自己使用keil、proteus软件综合调试仿真,这两个内容都有,自己动手网络一下吧,不要太依赖别人.毕竟这样才能提高一下你自己.

② 单片机 汇编语言编程设计 广告灯设计

免费让人给你设计的话，那你还是别想了，如果是想花钱的话，可以上威客网上发布任务，找专业人士帮你设计呢，而且还会有很多个选择让你选，花一份钱，能看到很多个设计作品，绝对够你选，威客网上的威客，都是很有创意的，给你推荐一个威客网，任务中国，注册方便省事。

③ 简论单片机课程中单片机实验教学探究

简论单片机课程中单片机实验教学探究

论文摘要：单片机的开发与应用、学习将造就一批计算机智能化控制的工程师、科学家。一些中等院校也相继开设了单片机课程设计及相关的课程。在单片机及接口技术课程的教学过程中，实验教学是重要的组成部分。针对单片机课程的教学改革，不断加强单片机课程实验环节，改革教学方法，虚拟仿真实验在单片机教学中的应用，实践表明，该方法有利于激发学生的学习兴趣，培养学生的工程素养和创新能力，提高了教学效果。

论文关键词：单片机；教学；仿真实验

“单片机原理”是一门理论性、逻辑性、实践性很强的学科，是电类专业一门非常重要的专业基础课，把微机接口部分、汇编语言部分、通信技术部分的知识点等综合在一起，属于逻辑性、工程性、技术性、实践性很强的一门专业基础课。该课程作为电类专业最重要的核心课程之一，它是电类专业高素质技能型人才所需全部自动控制类知识结构的载体，占据着非常重要的位置。
然而，传统的单片机教学一般注重课程本身的体系结构和前后的逻辑联系，均以学科体系为出发点，忽略了“可学性”，致使学生学得吃力，老师教得辛苦，教学效果却没有显现出来。

一、研究背景及意义

目前，全国将单片机列入单独的比赛项目，在考查中注重学生的能力培养，学生的技能素养教育成为重中之重，加之社会需求高技能人才，许多学校为了适应社会的发展和市场需求在不同的专业开设了单片机课程，然而单片机课程是一门实践性很强的课程，要想在教学过程中取得很好的效果，就必须要求学生在学习过程中多动手实践，但有的学校教学设备有限，怎样解决这个问题。仿真实验课可以让学生在单片机工作室里做中学，真正玩转单片机，也同时解决了学生学起来枯燥，老师教起来吃力的尴尬局面。
目前单片机教学中存在诸多问题。如单片机课程理论为主，实验教学多是进行验证性实验。单片机实验室存在场地和时间限制，学生除了课上，很难有机会接触到所需要的设备，如仿真器、实验板等，个人配备成本太高，个体无法承担。而且实验箱只能验证试验的基本作用和意义，就无从谈起学生动手能力的训练和提升。单片机在当今社会中的应用速度发展迅速，然而单片机教材陈旧，实验设备很容易落后、老化等问题，必然会带来耗资等问题。由此可见，构建成本低廉的单片机仿真实验系统对于单片机教学意义重大。它不仅可以降低实验设备投资，而且能培提高学生的工程素质，养学生的创新精神。在单片机控制系统的设计开发过程中，我们不单要突出设备的自动化程度及智能性，另一方面也要重视控制系统的工作稳定性，否则就无法体现控制系统的优越性。
由于单片机控制系统应用系统的工作环境往往是比较恶劣和复杂的，其应用的可靠性、安全性就成为一个非常突出的问题。单片机控制系统应用必须长期稳定、可靠地运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大的损失。
影响单片机控制系统应用的可靠、安全运行的主要因素是来自系统内部和外部的各种电气干扰，以及系统结果设计、元器件选择、安装、制造工艺和外部环境条件等。这些因素对控制系统造成的干扰后果主要表现在下述几个方面。（1）数据采集误差加大。（2）控制状态失灵。（3）数据受干扰发生变化。（4）程序运行失常。
由于受到干扰后计数器的值是随机的，因而导致程序混乱。通常的情况是程序将执行一系列毫无意义的指令，最后进入“死循环”，这将使输出严重混乱或系统失灵。
随着单片机及其接口技术的飞速发展，目前面对职业教育存在的突出问题：质量能力与规模能力不相适应，教学信息化程度低，古老的填鸭式课堂教学模式仍应用普遍，“双师型”教师队伍建设机制缺乏完善性，科学管理水平和改革创新能力就提到了日程，管理制度不健全，学校基本办学规范不健全，科学的职业教育评价标准和评价机制达不到标准，学生成长的“通道”不畅通。
从新的教学要求来看，这类课程仅在课堂上讲授基本原理是不够的，必须在教学中加强实践环节，开出一定数量的高质量的配套实验课活独立的实验课程，让学生有足够的实验机会。那么对于单片机实验教学环境建设就相应提出了高要求。怎样解决这个问题，单片机仿真实验应运而生。

二、“单片机仿真实验”初探

伴随着计算机技术的飞速发展，在各个领域都出现了各种仿真系统，为各种实际系统的开发提供了准确可靠的保证，同时为很多学校、企业等节约了大量的人力和物力。在电子信息技术领域也同样出现了大量的仿真工具，如课堂上用到的各种EDA工具；模数混合仿真的Protel、Multisim等常见的电子应用仿真软件，数字系统设计的Fundation、Maxplus II、Expert等。
所谓“仿真”，就是通过开发工具真实地模拟用户系统的运行环境，使用户能够在透明和可控的条件下观察系统运行过程中的状态和结果，仿真实际上也是一种软件和硬件的综合调试手段，它能提高应用系统开发的效率。
用通俗的话来描述“单片机仿真实验”就是在一块虚拟电路板上按照真实电路的设计构想放置一些虚拟的元器件，并模拟实际烧ROM的过程链接上程序代码，“接通”电路观察效果，如果不理想的话可以反复修改电路或程序代码，直至符合设计要求为止。
仿真实验的好处是显而易见的。在没有仿真实验的年代，每架构一个真实的电路都需要费时费力费钱，稍有不慎还有可能前功尽弃，再加上单片机中的ROM芯片是有擦写次数的，而一段程序可能需要修改擦写多次，无形中减少了ROM芯片的使用寿命。仿真实验是在计算机上进行的（可能会费点儿电），以上问题都不存在，而且就现在的仿真软件来说，仿真出来的电路效果与真实电路一模一样，毫不夸张地说，只要仿真是成功的，就可以直接下工厂的流水线生产了。

④ 单片机 智能小车 课程设计

智能小车的设计与制作
摘要：本课题组设计制作了一款具有智能判断功能的小车，功能强大。小车具有以下几个功能：自动避障功能；寻迹功能（按路面的黑色轨道行驶）；趋光功能（寻找前方的点光源并行驶到位）；检测路面所放置的铁片的个数的功能；计算并显示所走的路程和行走的时间，并可发声发光。作品可以作为高级智能玩具，也可以作为大学生学习嵌入式控制的强有力的应用实例。
作品以两电动机为主驱动，通过各类传感器件来采集各类信息，送入主控单元AT89S52单片机，处理数据后完成相应动作，以达到自身控制。电机驱动电路采用高电压，高电流，四通道驱动集成芯片L293D。其中避障采用红外线收发来完成；铁片检测部分采用电感式接近开关LJ18A3-8-Z/BX检测；黑带检测采用红外线接收二极管完成；趋光部分通过3路光敏二极管对光源信号的采集，再经过ADC0809转化为数字信号送单片机处理判别方向。由控制单元处理数据后完成相应动作，实现了无人控制即可完成一系列动作，相当于简易机器人。
关键字：智能控制 蔽障 红外线收发 寻迹行驶 趋光行驶
1．总体方案论证与比较
方案一：采用各类数字电路来组成小车的控制系统，对外围避障信号，黑带检测信号，铁片检测信号，各路趋光信号进行处理。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于小车智能化的扩展，对各路信号处理比较困难。
方案二：采用ATM89S52单片机来作为整机的控制单元。红外线探头采用市面上通用的发射管与及接收头，经过单片机调制后发射。铁片检测采用电感式接近开关LJ18A3-8-Z/BX检测，黑带采用光敏二极管对光源信号采集，再经过ADC0809转化为数字信号送到单片机系统处理。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。
比较以上两种方案的优缺点，方案二简洁、灵活、可扩展性好，能达到题目的设计要求，因此采用方案二来实现。方案二的基本原理如图1所示。
图1 智能车运行基本原理图框图

避障部分采用红外线发射和接受原理。铁片检测采用电感式接近开关LJ18A3-8-Z/BX检测，产生的高低电平信号经过处理后，完成相应的记录数目，驱动蜂鸣器发声。黑带寻迹依靠安装在车底部左右两个光敏二极管对管来对地面反射光感应。寻光设计在小车前端安装3路（左、中、右）光敏电阻对光源信号采集，模拟信号经过ADC0809转化为数字信号送到MCU处理。记程通过在车轮上安装小磁块，再用霍尔管感应产生计数脉冲。记时由软件实现，显示采用普通七段LED。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现
2．模块电路设计与比较
1) 避障方案选择
方案一：采用超声波避障，超声波受环境影响较大，电路复杂，而且地面对超声波的反射，会影响系统对障碍物的判断。
方案二：采用红外线避障，利用单片机来产生38KHz信号对红外线发射管进行调制发射，发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行解调，输出TTL电平。外界对红外信号的干扰比较小，且易于实现，价格也比较便宜，故采用方案二。
红外线发射接受电路原理图如图2所示。
采用红外线避障方法，利用一管发射另一管接收，接收管对外界红外线的接收强弱来判断障碍物的远近，由于红外线受外界可见光的影响较大，因此用250Hz的信号对38KHz的载波进行调制，这样减少外界的一些干扰。 接收管输出TTL电平，有利于单片机对信号的处理。采用红外线发射与接收原理。利用单片机产生38KHz信号对红外线发射管进行调制发射，发射距离远近由RW调节，本设计调节为10CM左右。发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行解调，输出TTL电平。利用单片机的中断系统，在遇障碍物时控制电机并使小车转弯。由于只采用了一组红外线收发对管，在避障转弯方向上，程序采用遇障碍物往左拐方式。如果要求小车正确判断左转还是右转，需在小车侧边加多一组对管。外界对红外信号的干扰比较小，性价比高。 。调试时主要是调制发射频率为接收头能接收的频率，采用单片机程序解决。发射信号强弱的调节，由可调精密电阻调节。
图2 红外线发射接受电路原理图

2）检测铁片方案选择
方案一：采用电涡流原理自制的传感器，取才方便，但难以调试，输出信号也不可靠，成功率比较低，难以准确输出传感信息。
方案二：采用市面易购的电感式接近开关，本系统采用市面比较通用LJ18A3-8-Z/BX来完成铁片检测的任务。虽然电感式接近开关占的体积大，对本是可以接受，且输出信号较可靠，稳定性好，受外界的干扰小，故采用方案二。
检测铁片电路原理图如图3所示。
图3 检测铁片电路原理图

3)声音提示
方案一：采用单片机产生不同的频率信号来完成声音提示，此方案能完成声音提示功能，给人以提示的可懂性比较差，但在一定程度上能满足要求，而且易于实现，成本也不高，我们出自经费方面考虑，采用方案一。
方案二：采用DS1420可分段录放音模块，能够给人以直观的提示，但DS1420录放音模块价格比较高，也可以采用此方案来处理，但方案二性价比不如方案一。
4)黑带检测方案选择
方案一：采用发光二极管发光，用光敏二极管接收。由于光敏二极管受可见光的影响较大，稳定性差。
方案二：利用红外线发射管发射红外线，红外线二极管进行接收。采用红外线发射，外面可见光对接收信号的影响较小，再用射极输出器对信号进行隔离。本方案也易于实现，比较可靠，因此采用方案二。黑带检测电路图如图4所示。
输出信号进入74LS02。稳定性能得到提升。当小车低部的某边红外线收发对管遇到黑带时输入电平为高电平，反之为低电平。结合中断查询方式，通过程序控制小车往哪个方向行走。电路中的可调电阻可调节灵敏度，以满足小车在不同光度的环境光中能够寻迹。由于接收对管装在车底，发射距离的远近较难控制，调节可调电阻，发现灵敏度总是不尽人意，最后采用在对管上套一塑料管，屏蔽外界光的影响，灵敏度大幅提升。再是转弯的时间延迟短长控制。
图4 黑带检测电路图
3)计量路程方案
方案一：利用红外线对射方式，在小车的车轮开一些透光孔来计量车轮转过圈数，从而间接地测量路程。
方案二：利用霍尔元件来对转过的车轮圈数来计程，在车轮子上装小磁片，霍尔元件靠近磁片一次计程为车轮周长。此方案传感的信号强， 电路简单，但精度不高。
如果想达到一定的计量精度，用霍尔传感元件比较难以实现，因为在车轮上装一定量的小磁片会相互影响，而利用红外线对射方式不会影响各自的脉冲，可达到厘米的精度，因此采用方案一来实现。计量路程示意图见图5。
通过计算车轮的转数间接测量距离，利用了霍尔元件感应磁块产生脉冲的原理，再对脉冲进行计数。另可采用红外线原理提高记程精度，其方法为在车轮均匀打上透光小孔，当车轮转动时，红外光透射过去，不断地输出脉冲，通过单片机对脉冲计数，再经过一个数据的处理过程，这样就可把小车走过的距离计算出来，小孔越多，计数越精密。
图 5 计量路程示意图
3)智能车驱动电路
方案一：采用分立元件组成的平衡式驱动电路，这种电路可以由单片机直接对其进行操作，但由于分立元件占用的空间比较大，还要配上两个继电器，考虑到小车的空间问题，此方案不够理想。
方案二：因为小车电机装有减速齿轮组，考虑不需调速功能，采用市面易购的电机驱动芯片L293D，该芯片是利用TTL电平进行控制，对电机的操作方便，通过改变芯片控制端的输入电平，即可以对电机进行正反转操作，很方便单片机的操作，亦能满足直流减速电机的要求。智能车驱动电路实现如图6所示。
图6 智能车驱动电路

小车电机为直流减速电机，带有齿轮组，考虑不需调速功能，采用电机驱动芯片L293D。L293D是着名的SGS公司的产品。为单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，设计用来接收DTL或者TTL逻辑电平，驱动感性负载(比如继电器，直流和步进马达)，和开关电源晶体管。内部包含4通道逻辑驱动电路。其额定工作电流为1A，最大可达1.5A，Vss电压最小4.5V，最大可达36V；Vs电压最大值也是36V，经过实验，Vs电压应该比Vss电压高，否则有时会出现失控现象。表1是其使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系。
表1 引脚和输出引脚的逻辑关系

EN A（B） IN1（IN3） IN2（IN4） 电机运行情况
H H L 正转
H L H 反转
H 同IN2（IN4） 同IN1（IN3） 快速停止
L X X 停止
L293D可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时在依照上表，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作，调试通过。
3) 寻找光源功能
方案一：在小车前面装上几个光电开关，通过不同方向射来的光使光电开关工作，从而对小车行驶方向进行控制，根据光电开关特性，只有当光达到一定强度时才能够导通，因此带有一定的局限性。
方案二：在小车前面装上参数一致的光敏二极管或者光敏电阻，再通过A/D转换电路转换成数字量送入单片机，单片机再对读入的几路数据进行存储、比较，然后发出命令对外围进操作。对方案一、二进行比较，方案二硬件稍为复杂，但能够对不同强度的光进行采集以及比较，操作灵活，所以采用方案二。
寻找光源电路图如图7所示。
图7 寻找光源电路图
3)显示部分
方案一：采用LCD显示，用单片机可实现显示数据，但显示亮度和字体大小在演示时不尽人意，价格也比较昂贵。
方案二：采用LED七段数码管，采用经典电路译码和驱动，电路结构简单，并且可以实现单片机I/O口的并用，显示效果直观，明亮，调试容易。故采用LED数码管显示。
4)显示电路如图8所示。
图8 显示电路

3. 系统原理及理论分析
1) 单片机最小系统组成
单片机系统是整个智能系统的核心部分，它对各路传感信号的采集、处理、分析及对各部分整体调整。主要是组成是：单片机AT89S52、模数转换芯片ADC0809、小车驱动系统芯片L293D、数码管显示的译码芯片74LS47、74LS138及各路的传感器件。
2)避障原理
采用红外线避障方法，利用一管发射另一管接收，接收管对外界红外线的接收强弱来判断障碍物的远近，由于红外线受外界可见光的影响较大，因此用250Hz的信号对38KHz的载波进行调制，这样减少外界的一些干扰。 接收管输出TTL电平，有利于单片机对信号的处理。
3)计程原理
通过计算车轮的转数间接测量距离，在车轮均匀打上透光小孔，当车轮转动时，红外光透射过去，不断地输出脉冲，通过单片机对脉冲计数，再经过一个数据的处理过程，这样就可把小车走过的距离计算出来。
4)黑带检测原理
利用光的反射原理，当光线照射在白纸上，反射量比较大，反之，照在黑色物体上，由于黑色对光的吸收，反射回去的量比较少，这样就可以判断黑带轨道的走向。由于各路传感器会对单片机产生一定的干扰，使信号发生错误。因此，采用一级射极输出方式对信号进行隔离，这样系统对信号的判断就比较准确。
4. 系统程序设计
用单片机定时器T0产生38KHz的方波，再用定时器T1产生250Hz的方波对38KHz方波进行调制。为了提高小车反应灵敏度，对红外线接收信号及黑带检测信号都采用中断法来处理。用定时方法对铁片检测、计量路程、倒车、拐弯及数码管动态扫描进行处理。
主程序流程图见图9，各子程序图见图10、图11、图12。
图9 主程序流程图
图 10 外部中断0服务子程序
图 11 外部中断1服务子程序
图12 定时器1中断子程序
6．调试及性能分析
整机焊接完毕，首先对硬件进行检查联线有无错误，再逐步对各模块进行调试。首先写入电机控制小程序，控制其正反转，停机均正常。加入避障子程序，小车运转正常，调整灵敏度达最佳效果。加入显示时间子程序，显示正常。铁片检测依靠接近开关，对检测信号进行处理并实时显示和发出声光信息，无异常状况。路程显示部分是对霍尔管脉冲进行计数，为了尽量达到精确，车轮加装小磁片。接着对黑带检测模块调试，发现有时小车会跑出黑带，经判断是因为红外线收发对管灵敏度不高，调整灵敏度后仍然达不到满意效果，疑是受环境光影响，利用塑料套包围红外线收发后问题解决。趋光电路主要由三个光敏电阻构成，调整三个光敏电阻的角度同时测试软件，以最佳效果完成趋光功能。
整机综合调试，上电后对系统进行初始化，接着控制电机使小车向前行驶，突然发现系统即刻进入外部中断1，重复多次测试，结果都是自动进入该中断。推断是由刚上电时电机起动所引起，为了避免上电瞬间的影响，在启动小车后延时几毫秒，再开外部中断，结果问题解决。允许的话应采用双电源供电，即电机和电路应分开供电，L293D与单片机之间采用隔离信号控制。这样就不会出现小车启动时程序出错和数码管显示闪动的问题。在计程精度上，可用红外线原理获得较高精度。
7．结论
通过各种方案的讨论及尝试，再经过多次的整体软硬件结合调试，不断地对系统进行优化，智能小车能够完成各项功能到达车库。
8．参考文献
《单片机应用技术》
《周立功单片机》
《单片机原理与应用》
《8051单片机程序设计与实例》
《MCS-51单片机实验指导》