单片机开发板
单片机开发板范文第1篇
关键词:GPS-OEM板;AT89S52单片机;基本GPS接收机
GPS作为一个测向基准系统,已被广泛用于航天器自主导航、大型工程变形监测等领域,其早期测向产品主要是利用多台GPS接收机组合测量的方法,国内某些科研机构也提出过利用2块独立的GPS-OEM板进行联合测量的方案,但都存在很大的资源浪费,而且针对性不强。而具有性能优良、价格低廉、轻巧灵便、易于开发等优点的小型化双天线GPS原始设备OEM板完全可以解决此类问题,利用OEM板进行二次硬件开发不仅降低了成本,还可以使其功能更具针对性。另外,双天线GPS-OEM板的开发也有利于GPS与RS、GIS的3S集成,对进一步进行测向数学模型的构建也是很有意义的。本文以测向的双天线GPS-OEM板为例,给出了母板的整体设计方案,对各个部分进行了详细的介绍,并对设计产品进行了现场实验。其静态实验结果表明,很好地实现了定位侧向功能。
一、硬件电路设计
(一)系统总体设计
本系统采用GPS25LVS-OEM板(型号为G-501)接收定位信息,并将数据发送给单片机,AT89S52单片机接收、存储数据,并将定位信息通过显示模块显示,应用键盘输入进行初始化配置,同时加入手持终端模块,便于对整个系统的操作和控制。系统框图如图1所示:
(二)GPS-OEM板硬件设计与通信协议
本设计采用的是GARMIN公司的GPS25LVS OEM板与ATMEL公司出品的AT89S52单片机。GPS25LVS OEM板作为GPS接收机的主要组成部分接收来自天线单元的信号,通过变频、放大、滤波等一系列处理过程,实现对GPS卫星信号的跟踪、锁定、测量,从而产生计算位置的数据信息(包括:纬度、经度、高度、速度、日期、时间、航向、卫星状况等),并由RS232标准串口输出串行数据。该OEM板为12通道的GPS接收机,可以同时跟踪多达12颗的GPS卫星,能够实现快速定位。GARMIN的OEM板功耗小,数据更新率为每秒一次。
GPS-OEM板的输入输出语句均按串行通信协议。数据结构为8个数据位、一个起始位、一个停止位,无奇偶校验位,输出数据格式初始化为NMEA0183格式。输出波特率为4800波特。用户通过输入语句对GPS-OEM板进行初始化,设置数据格式、通信波特率、要求输出的种类等;输出语句即向用户输出GPS的各种数据信息(见图2)。
(三)单片机
采用MCS-51系列单片机。虽然信号处理和计算的功能相对差些。但其结构简单、体积小、性价比高、可靠性高、功耗小及应用范围广,适合于小型化作业。因此。因此本系统选用了ATMEL公司的AT89C51单片机作为微控制器。
(四)电平转换模块
单片机与GPS-OEM板的联接是通过一个电平转换芯片实现的。由于GPS OEM板的串口电平是符合RS232标准的电平,而单片机串口采用的是TTL电平,因此需要通过电平转换才能够连接。本系统采用MAX232电平转换芯片,可以实现RS232电平与TTL电平的双向转换。该芯片内部有电压倍增电路和转换电路,对外接0.1uF的电容和+5V电源便可工作,使用十分方便。
(五)手持终端模块
手持终端模块主要用于在一定距离内遥控GPS接收模块,便于进行人机交互,更加方便。
(六)显示及键盘模块
采用4×4的薄膜键盘,由单片机的P2口控制,扫描时采用行列式扫描方法。显示部分采用字符型液晶显示模块作为人机交互界面,规格为20×4的显示器,8根数据线和单片机的P3口连接。液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB线路板、背光源、结构件装配在一起的组件。以上5部分具体电路连接如图3所示。
二、软件设计
本系统主要用于接收GPS定位信号,并应用GPS VIEWERR软件在PC上实时显示其经度、纬度、时间以及连接卫星等相关信息。同时提供键盘中断处理、功能字操作控制与实现等功能。采用的通信协议为美国国家海洋电子协会制定的NMEA-0183协议。NMEA-0183输出数据为ASCII码,语句包括GPGGA、GPGLL、GPGSA、GPRMC等,其内容主要有经度、纬度、高度、速度、时间、El期等。根据本系统所需数据的需要,采用GPRMC最小定位信息来获得所需的时间、位置等信息。
由于OEM板与单片机之间采用异步串行通信,所以在执行程序前要对串口进行初始化设置,设置数据存储区来存储初始化配置信息以及OEM板的输出数据等,单片机串口工作方式选择的是串口方式1(一个起始位,8个数据位,一个停止位),这是标准异步通信方式。系统的波特率为4800bps,单片机使用的晶振是11.059MHz,由这两个数值配置相应的寄存器值。主流程图如图4所示。
三、接收机测试
接收机设计完毕,并对功能模块调试成功,开始测试。由于GPS Mouse不间断的在接受卫星信号,并且每秒钟都会刷新数据,为了使测得数据更具可比性,待GPS启动后,每到一个新的地点我们都在两分钟后记录下经纬度的最大最小值(由于与GPS连接的部分卫星信号不稳定,使得输出经纬度在小范围内变动),经纬度采用十进制输出。鉴于空旷地方接收信号容易,因此选择测试地点为武汉大学电子信息学院操场及友谊广场,本系统测量的数据如表1所示,同时用GOOGLE EARTH测量相同地点的经纬度,进行比较,数据如表2所示。
由表1、表2可知:
G501与google earth测得数据相差集中在万分位和十万分位,由于所选地点基本在同一条经线上,做近似计算:地球平均半径R为6371004M,经度的一个千分位相当于π*R/180000=11.1134M,同理经度的一个千分位相当于π*R/1800000=1.1113M。可见两者G501的精确度还是合乎要求的。
G501与google earth两者在操场上的经纬度相差在十万分位,而在友谊广场上的经纬度相差在万分位,这种差别不难解释,操场比友谊广场要空旷,GPS越是在空旷的场地精确度越高。
四、结束语
本次基于OEM板的GPS接收机实现了GPS空间数据的读取、显示以及简单键盘控制等功能,其成本较低,但精度不够高。利用GPS-OEM板进行二次硬件开发,在电源电路设计及整体PCB布线模块还需要更多的考虑,以减少电磁干扰以及增加系统稳定性。如何进一步提高精度,还有待以后进一步研究。此外,还需要考虑系统的人机交互功能,使操作更加便捷简单。
参考文献:
1、刘瑞华.MCS-51单片机与GPS-OEM板的串行通信[J].电讯技术,2004(5).
2、李远,胡修林,赵文同等.基于GPS―OEM板和单片机的定位终端开发[J].湖北邮电技术,2004(6).
单片机开发板范文第2篇
关键词：AVR 单片机 硬件构成 软件开发 应用实例
中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)02-0109-01
随着单片机技术的不断发展和芯片成本的不断降低，单片机技术应用于电气系统控制系统、各类工业自动化控制、家电产品已经屡见不鲜。对于一些控制过程简单、输入输出节点不多，模拟量输入输出精度要求不高的场所，如果用PLC又感觉大材小用且成本难以控制。这时候如果采用单片机控制显然具备明显的优势。不同的控制系统要求不同控制逻辑来实现，但其硬件构成基本类似，只是软件构成区别较大而已。因此，按照一般的控制要求构建出通用的控制板，在根据不同的控制要求编写控制软件是完全可行的。实际上现在广泛应用于自动控制领域的PLC就是基于这一理论诞生出来的。只是其控制精度更高、配套产品更成熟化、软件编写平台更人性化而已。
1、通用控制板的硬件构成
本文所讲述的通用控制板选用ATMEL公司生产的作为主控芯片，该芯片具有简便易学，开发成本低廉的特点，同时由于现在大都采用C语言编程，其编程方式简便易学。atmega16 单片机功能强大、性价比高。具备32个真正意义的双向I/O，具有大电流(灌电流)10～40 mA,可直接驱动可控硅SCR或继电器，节省了驱动器件。ATmega16AVR单片机内带模拟比较器，具有8路10位A/D，I/O口可用作A/D转换，可组成廉价的A/D转换器。同时串口通信、看门狗电路、E2ROM等一应俱全。目前，AVR已被广泛用于空调控制板、打印机控制板、智能电表、智能手电筒、LED控制屏、医疗设备、GPS等系统中。
通用控制板设置8路开关量输入、4路模拟量输入；8路开关量输出，每路开关量输出均采用继电器输出（常开、常闭各一组）；一路红外接收电路。具备485通信和232通信端口，可以实现控制板与PC以及控制板与控制板之间的通信和数据交换，以便实现上位机控制和远程多板联控。以下简要叙述各功能模块的构成。
开关量输入电路模块采用光耦PC817实现输入端与控制板的隔离，同时为了能直观的观察开关量的输入状态，在输入端设置了LED指示（输入端低电平是点亮），输入端采用+12V独立电源驱动，以减少输入电路对单片机的干扰。对该电源的要求是+12V稳压、输出电流大于1A。
模拟量输入使用atmega16的PA0～PA3四个引脚，最大输入电压5V，为简化电路AD转换所需的基准电源直接采用单片机的+5V电源，为保护单片机输入端不会因模拟输入端电压过高而损坏， PA0～PA3设置了5.1V的稳压管及相应的限流电阻组成的保护电路。为便于与不同传感器相连接，输入端设置了接地和上拉电阻跳线。实际应用是可根据需要设置跳线。
开关量输出采用PC817光耦隔离控制板与输出端，由单片机的PC0～PC7驱动相应的光耦，再由光耦驱动9013的基极，9012的集电极驱动输出继电器。输出端电源采用+12V独立电源驱动，减少输出电路对单片机的干扰。输出电源要求+12V稳压、输出电流大于1A。输入电源与输出电源可以采用同一组电源。
串口通信电路采用MAX485和MAX232实现485通信和RS232通信，由于atmega16只有一个硬件串口通信，所以对于同一个控制板485通信和232通信不能同时使用，而是采用拨码开关进行切换。
单片机电源采用+5V稳压独立电源，输出电流要求大于1A，在电路设计是应做好电源的滤波。
2、PCB的布线要点
在进行控制板的PCB布线时应注意一下几点：(1)输入输出应该分布在控制板的两边，电源的输入端点和通信端口分布在控制板的另外两边；(2)电源走线应适当加宽，靠近芯片的电源输入端点应增设滤波电容；(3)单片机的编程端口尽量靠近芯片；(4)单片机晶振走线尽量缩短；输入端与单片机、输出端与单片机之间应采用加宽的地线隔离；(5)PCB采用双面覆铜板，对于单片机部分的PCB空白部位采用覆铜接地，以增强单片机的屏蔽。
3、软件开发
本控制板的程序采用ICC软件编写，编写完成后通过单片机的编程端口写入单片机。编程工作主要涉及端口定义、功能模块的初始化（通信初始化、AD转换初始化、输入输出初始化等），先按照AVR的编程要求编写各功能模块。在具体应用时再根据不同的要求修改各功能模块。如果想使用上位机控制还需要编写相应的上位机控制软件，上位机控制软件可采用VB或VC编写，编写时一定要注意控制板的波特率的设定值，上位机的波特率与控制板的波特率一定要一致，否则无法正常通信。
控制板通信模块软件的编写一定要考虑通信数据的校验，无论采用RS485还是采用RS232通信，在实际通信过程中总是难以避免外界的干扰，因而对通信数据正确的校验就显得尤为重要。通常比较简单有效的校验办法是采用帧头、帧尾特征码校验的方法进行校验，即通信传输的数据为AA BB +（实际需要传输的数据）+AA BB，其中帧头的AA BB和帧尾的AA BB为固定数据，接收方在收到数据后首先检查帧头和帧尾数据的正确性，以此判定传输数据是否正确。
单片机开发板范文第3篇
【关键词】串口通信 核心控制板 单片机控制板
1 概述
随着网络技术的发展，智能家居系统会逐渐的进入家庭，本文提到的智能家居监控系统主要包括以下几个方面：客户端控制软件、Wi-Fi通信模块、核心控制板、单片机控制主板。核心控制板负责进行网络数据的接收与发送以及采集来的视频图像的输出，单片机控制主板负责系统的舵机、电机、灯光、避障等功能，要建立核心控制主板和单片机控制板之间的数据连接，本文采用了单片机的串行口来进行数据的交换。通过串口的数据交换，单片机接收了互联网的客户端软件发送的指令，从而实现对于家庭中的监控系统的移动、聚焦、转向、电机控制、舵机控制等功能。
2 串口输入输出硬件电路
家居监控系统的核心控制板上的芯片STM32F407A9与控制板上的单片机AT89S52进行通信是通过 RS232 串口来实现的。硬件电路的设计来实现单片机的TTL电平和串口的逻辑电平的转换的是MAX232 电平转换芯片。计算机COM串口RS232电平逻辑是使用的-5v和+5V，而一般的单片机应用系统的信号电压是TTL电平0 表示逻辑0，然而逻辑1用+5v来表示的，MAX232就是用来进行计算机的电平和单片机之间电平进行转换的，该芯片具备一个DATA发送端和DATA的接收端，接收器的主要作用是将EIA-232-F电平转换成5V TTL/CMOS电平，发送器的作用是将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。
3 串口输入输出软件设计
本系统采用的是单片机AT89S52，单片机控制板主要是通过串口建立和主控制板的通信，通过将采集来的8个字节的数据进行分析，然后控制小车的前后左右运动、云台的上下左右运动、以及机械手臂的各种动作。
下面我们以车灯的开和闭为例来分析一下单片机控制板的整个实现过程，通过客户端软件的车灯的开关按钮发送到了主控制板上相应的网络命令，然后主控制板从Wi-Fi视频模块传输协议获取了7位的16进制字符串FF 00 00 09 00 02 0B，这7位字符的含义如下：1起始位；2地址位；3、4云台和摄像机控制位；5、6云台水平和垂直速度控制位；7校验位2-6字节。这个数据的获取是在主程序的命令ser_receive=SBUF获取的，通过如下判断语句 ：
Reg_4=receive_number[3]；//-0x30；
Reg_5=receive_number[4]；//-0x30；
Reg_6=receive_number[5]；//-0x30；
Reg_7=receive_number[6]；//-0x30；
完成了数组的赋值，然后再到串口再赋值程序中根据如下语句：
if（Reg_4==0x09）
{if（Reg_7==0x0b）comout_temp=91；//comout_temp=91； //灯光开
if（Reg_7==0x0a）comout_temp=92；//comout_temp=92；} //雨刷开
来完成变量comout_temp的赋值，最终到控制语句中完成相应的控制语句：
case 91：witch_led=1；break；case 93：witch_led=0；break；
根据电路得出witch_led=1是车灯亮，witch_led=0是车灯灭。电机控制、云台控制、机械手臂控制的机制都是如此。
下面以小车的移动来说明字符处理程序的功能实现。字符串处理程序主要处理接收到的字符串进行判断再赋值，本程序中主要定义了以下几个变量ucharmovout_temp、ucharcomout_temp、uchar movout2_temp、ucharmovout_four作为数据输出存储变量，同时定义了7个hex数据缓存存储器个uchar Reg_1，Reg_2，Reg_3，Reg_4，Reg_5，Reg_6，Reg_7来进行数据的接收，具体的实现主要采用if语句进行判断，从而进行赋值，比如Reg_4接收到0x08的数据，则小车做出向“上”动作的程序的流程图如图1。
通过程序和流程图可以得出本程序主要是根据串口传输过来的数值进行变量的再赋值，从而根据赋值实现相应的功能。
4 小结
本文主要探讨了串口通信在家居监控系统中的应用，探讨了串口通信的硬件和软件的设计，尤其是对于软件的设计提出了一种简单可行的思路。
参考文献
[1]李现勇.Visual C++串口通信技术与工程实践[M].北京：人民邮电出版社，2004.
[2]戚伟.一种基于硬盘录像机的可移动家居监控系统设计[J].数字技术与应用，2015（10）.
[3]吴桂祥：应用于网络视频监控系统的嵌入式视频采集与GUI设计.浙江大学 2007（05）.
[4]戚伟.一种带Wi-Fi功能的视频处理板的设计[J].数字技术与应用，2016（06）.
作者简介
汪小涵 （1982-），女，四川省乐山市人。学士学位。现为九州职业技术学院讲师。研究方向为EDA技术、嵌入式技术。
赵慧娟（1981-），女，江苏省泰州市人。学士学位。现为九州职业技术学院讲师。研究方向为数字电子技术、PLC技术。
单片机开发板范文第4篇
关键词：单片机 教学改革 单片机开发板 单片机课程设计
0 引言
单片机因体积小、功能强、可靠性高和价格低廉等一系列优点，已渗入到人们工作和生活的各个角落，应用前景广阔[1]。目前多数高职院校的机械专业都开设了单片机课程，但大多院校的教学思路仍然借鉴本科先基础后应用的常规教学模式，理论教学与实际应用结合较少。对于高职学生，课程入门比较困难，知识不易掌握，实际应用较少，学习兴趣不高，该课程的实际教学效果并不理想。因此，单片机的教学模式亟需改革，改变原来以知识传授为目标的教学方式，要理论与实践并重，以实践入门来吸引学生学习的兴趣，提高教学质量。
1 高职机械专业单片机教学现存的难点
单片机是一门理论性很强的专业基础课程，同时也是一门实践性和技术性很强的学科。要求学生掌握一定的电子电路知识，还要熟练掌握计算机的相关知识，掌握编程的思维和方法。高职学生的基础知识相对薄弱，对于单片机的学习有一定的困难。
1.1 对于单片机中的专业术语和电路很难理解
学习单片机要以电路原理、模拟电子技术、数字电子技术、计算机基础知识等相关课程的理论知识为基础。与电子专业学生不同的是，我校机械专业学生只开设一门电工电子课程，所有的电路、模电和数电的相关知识都集中在一门课程中讲授，知识点多且课时量偏少，知识点讲授较为粗浅，不能深入展开。因此，学生对于单片机中遇到的一些专业术语和电路，如集电极开路、上拉电阻、存储器地址、D触发器、555振荡电路等，很难理解。这些知识都需要重新讲授，且讲授效果不佳。学生往往在学到单片机的硬件电路部分时，突然间觉得很难，学习的积极性下降，甚至有了厌学的情绪。
1.2 对于汇编指令不易理解
像所有其他的指令一样，汇编指令也是英文的，我校机械专业大部分学生的英语能力比较差，遇到有英文的地方，本能地会回避，更不要说进行深入的研究。单片机中要求他们短时间记忆和理解数十条甚至上百条指令的格式和功能，他们觉得比较有压力，很多学生达不到这个目标。
汇编语言是一种低级语言，每一条汇编指令都与机器的硬件结构密切相关，
如果学生对于硬件结构没有掌握好，那么对于汇编语言的指令也很难完全理解。即使学生勉强知道每条指令的大概意思，但由于没有充分理解其内涵，不能做到融会贯通，常常错误地运用指令，即使在一个程序里运用正确，可能题型改变，就做不出来了。
1.3 对于单片机的应用比较陌生
我们在学校的教学中，受制于课时量的不足和传统教学思维和方法的限制，通常都以传授理论知识为主，实际应用提到的比较少。因此，出现一些学生直到学完这门课程，都不知道单片机能干什么。有些学生告诉老师，以前我们学过的课程，如机械制图，很有实用性，单片机讲的这么多、这么复杂，到底有什么用，我们机械专业为什么要学这一门课程。学生不能深入理解该门课程的实际应用，认为学了无用知识。
2 高职机械专业单片机教学改革的具体措施
学习单片机的最终目标是能运用单片机进行一些项目的开发，解决生产和生活中遇到的实际问题。人才市场需要的不是只懂理论、不懂实践的研究型人才，而是既懂理论，又能实践的应用型人才。因此，单片机的改革也要以就业市场为导向，结合高职机械类学生的特点，做一些针对性的调整，使学生既能学好，又能快速地适应社会的需求。本文针对单片机课程在教学方面现有的种种弊端，提出了单片机课程教学改革实施的一些具体措施。
2.1 实施“项目任务驱动法”，理论教学紧扣实践应用
单片机教学应该采用工程实际应用课题或实践案例进行教学的方法，实施“项目任务驱动法”，即课程教学以单片机应用技术的典型实用案例进行分析讲授的一种教学方法。授课时以单片机技术“案例”演示作为引入，以实现“案例”为主线讲述各相关理论知识。为巩固理论知识的学习和培养学生实际动手的能力，理论教学应与实际“案例”实验教学穿行，以实验教学充实理论内容，使两者融会贯通。整个教学过程的思路设计如下：
例如，在第一次上单片机的课时，就应该给学生演示单片机的用途，如单片机驱动流水灯、驱动数码管显示数字，驱动16×16点阵显示汉字，驱动蜂鸣器演奏一段铃声等，让学生了解单片机的应用，领略单片机的妙处，激发学生学习的兴趣。兴趣对一个学生学习一门课程很重要，如果学生对某门课程失去兴趣，即使再好的老师也教不好。第二次上课可以选择一个简单的应用，如单片机驱动一个LED的亮灭，通过仿真软件，当堂给学生画电路图，编写软件，使学生感到单片机并不是很难，自己也可以学会，打消他学不好的顾虑。后面每次课都以项目任务为导向，每次课时可以先将我们要实现的功能给学生演示一遍，然后告诉学生我们实现这个功能的思路是什么，我们要实现这个功能，需要学习哪些基础知识，让学生有一个清晰的概况和热切学习的期盼。下表为四个常用的典型项目的实验任务设置：
每个项目的设计都要以实践应用为导向，让学生感觉到能学以致用。任务的设计应遵循由浅到深、循序渐进的手法，与理论章节知识的进度遥相呼应，使学生能够逐步接受并加深理解。同一个知识点，可以举不同项目中的相近任务反复讲解，使学生对所学知识点理解透彻，达到举一反三的目的。
2.2 以C语言为主，汇编语言为辅，讲授单片机的指令系统
目前单片机的实际项目开发多采用C语言程序编写，传统的单片机教材和教学，大多采用汇编语言讲授单片机的指令系统[2]。为了改变传统所学与实际所用的差别，单片机指令系统的教学，应在汇编语言的基础上，增加单片机C语言程序设计内容，采用以C语言为主，汇编语言为辅的编程方式。这样可以使学生尽快与实践接轨，提高单片机的开发效率，使学生毕业后更快更好地适应工作环境。例如：在采用案例教学过程中，同一程序分别用汇编语言和C语言编写，通过比较二者的优缺点，可以真正理解两种语言在实际应用中的效果。Keil C51程序编译工具，既可以实现汇编语言的编程，又可以实现C语言的编程。因此，在我们实际教学工作中，完全可以用Keil C51软件实现了单片机软件开发和应用案例的日常教学，简化理论课学习的内容，降低学习难度，使学生能尽快上手单片机，这样就提高了同学们学习单片机的热情，同时也非常适合实践应用的需求，为将来工作中单片机的开发应用奠定了良好的软件基础。
2.3 单片机仿真软件和实验开发板并重的双重实验教学模式
实验教学中应实施单片机仿真软件和实验开发板并重的双重实验教学模式。开发板是在一块电路板上集成了单片机常用功能模块，虽然体积小，但涵盖了绝大多数单片机常用的实验，并可以根据教学需求，开发扩展相关功能模块[3]。课堂教学结束后，学生可将开发板带回宿舍，只需要一台电脑、一根USB下载线，就可在开发板上自学单片机或是做一些小项目锻炼实际动手能力，充分调动学生学习单片机的积极性。开发板价格便宜，现在市面上简单通用的单片机开发板（适用入门者学习），每套均价不到200元，完全满足初学者做一些常用的开发应用。实验教学中，可先让学生在Keil C51和Proteus软件中编写和仿真单片机案例程序，程序仿真正确无误后，将程序下载到单片机开发板中，在开发板上实现实际电路功能的运行，强化对实际电路的认识和理解。
2.4 增添单片机课程设计专项实训，实施理论与实践并重的考核方案
在单片机课程结束前，可在临近期末设置3周的单片机课程设计专项实训，一周调研选题，一周设计软硬件、一周焊接电路板，完成作品。具体实施的方法是让学生独立在单片机开发板上完成自选项目的设计与实现，如“数字钟”、“LED显示器”、“数字温度显示计”等智能化小产品。3-4人一组，查阅资料，自选题目，自行设计电路图、编辑程序，然后选择并购买相应的元器件，亲自焊接并完成电路，提交课题设计报告。该课程设计的开展，可以使学生了解市场行情，培养学生开发项目的能力，团队合作能力等，同时也可以作为学生期末考试实践环节的考核成绩。
为防止学生原搬照抄网上和有关资料的单片机实验设计，达不到课程考核的初衷，单片机的考核还应保留原有的理论考试。应将传统的以理论考核为主的期末闭卷考试与以实践开发应用为主的单片机课程设计考核相结合，将二者的成绩共同作为单片机课程的最终考核成绩。这样，能同时对学生的理论基础知识和实践动手开发能力做出合理的考核评价。
3 结语
单片机是高职机械专业学生的重要基础课程，目前教学效果普遍不佳。在分析高职机械专业学生单片机教学难点的基础上，针对传统教学模式的弊端，提出了该课程教学改革的具体实施措施。在教学方法上，实施了“项目任务驱动法”，较好地融合了理论与实践教学；在教学内容上，紧贴能实际运用的教学理论与技术，如以C语言为主，汇编语言为辅的单片机编程语言；在教学手段上，实行单片机仿真软件和实验开发板并重的双重实验教学模式；在考核方式上，采用理论与实践并重的考核方案。实践教学结果表明，改进后的教学模式要优于过去传统教学模式的教学效果，达到了单片机课程教学改革的预期目标。
参考文献：
[1]王效华，张咏梅.单片机原理与应用[M].北京：北京交通大学出版社，2007：5.
[2]谢维成.单片机原理及应用C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2008.
[3]周润景，张丽娜.基于Proteus的电路及单片机系统的设计与仿真[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.
单片机开发板范文第5篇
【关键词】单片机；存储显示；AD采集电路板
一、设计目的
电子爱好者在业余条件下进行实验，有时需连续进行大量数据测量，如测试充电电池的放电容量，但人工测量读取大量数据，测试周期短时会手忙脚乱，而周期长时要受长时间等待之苦。这时就要有一台自动测量记录仪该多好啊！但专业的AD采集模块价格较贵，且操作比较复杂。于是很多电子爱好者想到了用单片机测量和记录，但目前市场多数单片机实验板或学习板都采用8位精度的AD转换芯片如ADC0832和PCF8591，精度较低，且存储数据多用串行EEPROM 24C02或24C04，容量十分有限，为此，本人设计了一种结构简单的带存储显示功能的AD采集电路板，方便广大电子爱好者测量和采集使用。
二、电路结构和原理
电路原理图如图1所示，主要由单片机和液晶显示器构成，单片机采用STC 12C5410AD，DIP封装有20脚和28脚两种选择，由于液晶屏并口连接占用较多引脚，所以本设计采用28脚封装。之所以选用STC单片机，主要因该类单片机有如下优点：一是同价位下STC单片机内部EEPROM容量大，5410系列为2K，5620系列为4K，省去了另配EEPROM的麻烦；二是将对外通信串口和ISP在线编程接口合二为一，减小了引脚占用，相比AVR系列可节约3个I/O口；三是内部集成了复位电路和时钟电路，可使电路更简单。
由于STC单片机I/O口驱动电流可达25mA，因此蜂鸣器和发光二极管均直接驱动。为了安全起见，在蜂鸣器电路上加了22欧的限流电阻R7，实验表明，对发声强度影响不大。
为了能实时显示测试数据，采用LCD1602液晶屏作为显示器件，比LED数码管显示来说，功耗较低，显示字符较多，且为静态显示，占用系统资源少。由于显示功能较全，所以在采集数据量较小时可直接在显示屏上读取，而不一定与上位计算机连接。
由于定时采集的周期准确性和与上位机通信的要求，本电路采用11.0592MHz外部晶振作为系统时钟，若对定时要求不高，也可用内部RC振荡电路作为时钟。
由于单片机的AD基准电压即为其供电电压，所以要求供电电压是确定的值，不同的电脑USB输出电压虽然也稳定，但可能会有所不同，多在4.5-5.1V之间，因此采用HT7144低压差稳压电路进行稳压，该电路1脚为地，2脚为输入，3脚输出，输入输出最小压差仅0.1v，输出电压4.4V，电流约30mA。
S1为电源开关，S2-S4用来调整采集周期和采集数据个数。
R1-R3和DW1-DW3为限压保护用，RW1用来调节液晶屏对比度。
为了便于扩展功能，本电路板设计两路继电器输出，并带发光二极管指示，方便单片机爱好者进行开发，如进行温度控制、电压控制等，读者自制时可根据需要进行取舍。
图1 采集板电路原理图
三、采集板的主要指标：
1.采集回路共有二路，每路分0-4.4V，0-44V两档。
2.采集数据量20-1000个，设定值200以下，以10为单位改变，200-1000，以50为单位改变。
3.采集数据周期1-600s，设定值60以下，以1为单位改变，60-600，以10为单位改变。
4.采集精度：10位二进制。
5.工作电压4.5-5V，工作电流20-30mA。
四、单片机程序原理
单片机程序采用C语言编制，主程序包括液晶屏显示程序、按键处理程序、读写EEPROM程序、AD采集程序、串口发送程序等，各子程序读者可在其它杂志和网上搜索。
五、采集板使用方法及注意事项
1.与上位机连接时采用USB转TTL下载线，既可省去MAX232转换电路和供电电路，又能适用于无串行口的笔记本电脑。使用USB转TTL信号线前要安装好PL-2303HX的驱动程序，下载地址：安装方法有说明，装上以后就会虚拟出一个COM口，记下该串口号，下载或接收数据都要用到这个端口。
2.按顺序接好线：若不用专用电源，只需将USB转TTL线的一端插入电脑中的一个USB口中，另一端的红、黒、绿、白四根线分别接采集板上VCC，GND，RXD TXD，若使用另外的稳压电源，一定注意正负极不要搞错，并且USB转TTL线的红色电源线一定不要接，防止两路电压相差过大而损坏其中之一。
3.打开采集板配套的应用程序”配套接收程序.exe”，设置好接收端口号，填上采集板电源电压、电压衰减倍数、并选择接收方式为16进制接收，打开串口等待单片机采集完成后发来数据。
4.按下采集板上电源按钮S1送电，液晶屏上显示”zhouqi 60s”，这时按S2按钮，周期增加，按S3按钮，周期减小，按S4确定，液晶显示屏上显示”cishou 200”，按S2按钮，采集次数增加，按S3按钮，采集次数减小，按S4确定，蜂鸣器响一声，开始进行延时等待。
5.过一段时间后，采集板采集到两个数据，第一行显示”001 XXXX V”，第二行显示”002 XXXX V”，001/002为序号，XXXX是单片机采集到电压值，所有数据采集完毕，蜂鸣器长响一声，蓝色指示灯亮，表示单片机正在将采集到的数据发往上位计算机，发送完毕，指示灯熄灭。上位机从收到第1个数据后约5S，字符串直接显示在左侧接收区内，并自动进行合并和换算处理，保存于文本文件或EXCEL表格中。
6.传送数据完成后，按下S4按钮，液晶显示屏从1号开始重新显示刚才采集到的数据，每3s变化一次，方便小数据量时的人工读数，免除接上位计算机之烦。
7.读取完毕，本次程序结束。
8.本板子单片机芯片采用活动IC插座，方便使用者作为编程器使用，下载编程软件用STC_ISPV4.83版，程序下载地址：http：///
9.上位机程序采用Visual Basic开发，为EXE可直接执行文件，不用安装。但360等杀毒软件往往会提示为木马或危险程序，当出现警告时，选择继续运行或允许使用即可。若经常大量接收数据，应及时删除或另外保存以前的数据，防止该文件过大，打开和查看都不方便。
10.由于上位机有很强的计算能力，因此可对不同分压比的测量电压进行换算，读者可在输入电路上串入任意阻值的限流电阻，然后在接收程序中自行设定取样电路分压比，由上位机进行换算.但为了便于在液晶屏上显示，板上电压扩展电路的分压比采用10倍，这样在人工读取时若需要量程换算，只需将显示值乘10即可。
参考文献
[1]宏晶科技.STC12C5410AD系列单片机器件手册[S].2005，12.
