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实验课程基本情况 实验课件及资源下载 课程答疑与交流 实验项目列表
SD-1实验装置使用及程序设计
定时接口模块使用
基本I/O口及应用
编程环境和数据排序实验
键盘中断接口
A/D转换器及SCI
电子钟实验
综合实验一 频率计
综合实验二 多路模拟监控系统实验
综合实验三 C语言编程实验
综合实验四 自动往返小车控制系统实验


课程介绍 |

微控制器原理及应用实验,在同济大学-飞思卡尔微控制器联合教学实验室中进行,它是原摩托罗拉捐赠设备和同济大学配套有关设备的微控制器和综合电子应用实验室,成立于20031020,成立三年来,成功推动了同济大学电子信息工程学院微控制器教学和实验及摩托罗拉半导体技术在同济的发展,摩托罗拉MC68HC08系列8位微控制器课程和实验,已成为同济大学电子信息学院的本科单片机及嵌入式系统的教学微控制器课程的主流课程。实验室入围首批《飞思卡尔嵌入式系统设计及应用》教育部示范教学实验室建设项目微控制器原理及应用实验室

Ø         现有实验室设备:

学校配套设备:

台式电脑40套,数字存储示波器20台,函数信号发生器20

摩托罗拉赠送设备:

SD-J 摩托罗拉嵌入式单片机在线实验开发系统 80

其它软件及开发装置数套

自行研制开发的设备:

 摩托罗拉微控制器软件模拟编译器

 68HC908GP32在线仿真器

68HC908GP32最小系统板

柔性加工模型控制系统演示版

Ø         学生竞赛及论文:

1.          自主式探测小车在智能公交系统中的应用,在飞思卡尔杯第五届嵌入式处理器(MCU/DSP/Senor)设计应用大奖赛获得优胜奖

2.          智能小区垃圾处理系统,在上海全国第一届工程技术创新大赛,获得三等奖

3.          学生论文:《自主式探测小车在智能公交系统中的应用》 丘雪松 冯春阳 金皓纯

Ø         教学,实验与方法探索:

在教学院长的领导下,以课程建设为抓手,进行了单片机精品课程的建设和摩托罗拉单片机原理及其嵌入式应用教程课件和实验开发。学院于04年12月和05年12月举办了二届电信学院微控制器教学与实验方法研讨会。出席会议的有院长,党委书记等领导及相关教师与学生。

出版教材Ø         出版教材

《微控制器原理与应用》徐安陈耀 方春华    200609   科学出版社

Ø         发表教学论文:

《构建电子与信息类本科实践教学体系》

 陆杰 曹立明 严隽薇 电子高等教育学会2006年学术年会论文集

《浅析强调实验过程教学的重要性》

陆杰 电子高等教育学会2006年学术年会论文集

《用创新贯穿设计性综合性实验》

徐安 郭凯杰 张铮 电子学会教育委员会2006实验教学改革与探索

教学大纲 |

一、课程性质与目的

微控制器(MCU)即单片机,本课程从微控制器作为嵌入式系统的控制核心这一共性出发,选择了IntelMotorolaMicrochip等3种最有代表性机型为典型,较详细地介绍了它们的各类模块、性能和程序设计;学习MCU的原理、结构、指令、汇编语言程序设计、基本模块和系统扩展、I2CUSBCAN等总线接口和C语言程序设计;并根据MCU个性化、多功能化、网络化的普遍发展趋势,介绍了多种MCU功能的增强。

使学生理论联系实际,打下学以致用的坚实基础,能够明确方向,具备在计算机知识的海洋中,根据今后的各种不同需要继续深入学习与应用的能力。

二、课程面向专业

电气工程、自动化、电子科学、信息与通信

三、实验基本要求

1.   学习MCU的原理、结构、指令、基本模块和系统扩展;

2.   掌握汇编语言程序设计和C语言程序设计;

3.   学习I2CUSBCAN等总线接口的应用;

4.   了解MCU个性化、多功能化、网络化的普遍发展趋势及其功能的增强。

四、实验教学基本内容

1.   概论:微控制器概述;MCUMPU;微控制器和嵌入式系统;微控制器的应用开发;微控制器的历史与发展

2.   微控制器的结构、时序和工作方式:微控制器结构;微控制器时序;微控制器工作方式;典型微控制器的特点

3.   微控制器的指令系统:指令的表示与字节;指令的寻址方式;指令的功能;典型微控制器的指令系统

4.   汇编语言程序设计:汇编语言的格式与构成;汇编语言程序设计方法

5.   微控制器的存储器、时钟和定时/计数器模块及其扩展

6.   I /O端口与数据传送:IO数据传送方式;I/O端口编址与类型;并行I/O端口;异步串行通信接口SCI;同步串行端口SPII2C接口;USB接口;CAN接口

7.   复位、中断、监控与节电

8.   数模转换与模数转换:D/AAD原理与技术性能;ADC模块

9.   微控制器的C语言程序设计:C语言与微控制器;数据与运算;程序设计;典型MCUC编程

10.嵌入式操作系统:操作系统基础;嵌入式实时操作系统

11.微控制器应用系统的研制:微控制器应用系统的开发;微控制器应用系统研制过程;应用实例

五、实验预习和实验报告的要求、考核方式

1、要求学生在实验进行之前,充分地预习实验指导书和教学网站提供的相关资料,做好硬、软件设计。

2、实验报告要求包括:设计思想(方案),硬件连接图(或仿真环境配置文件),源程序及其详细注释,调试中遇到的问题,最终结果,对结果的讨论。

3、以实验报告和在实验学时中进行的验收演示为考核依据;单元实验成绩占60%,综合设计实验成绩占40%。

六、学时分配

总学时

理论课学时

实验学时

习题学时

现场实践学时

上机学时

考核学时

18

 

18

 

 

 

 

教学计划 |
实验
序号
实验项目名称
实验
学时
每组
人数
每批
组数
实验开设时间
(第 周星期 第   节)
实验地点
每人每时消耗材料费(元)
备注
1
SD-1实验装置使用及程序设计
2
1-2
32
6周星期二,3-4
H412
2
 
2
基本I/O口及应用
2
1-2
32
8周星期二,3-4
H412
2
 
3
键盘中断接口
2
1-2
32
10周星期二,3-4
H412
2
 
4
 A/D转换器及SCI
2
1-2
32
12周星期二,3-4
H412
2
 
5
定时接口模块使用
2
1-2
32
第14周星期二,3-4
H412
2
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
参考文献 |

教材、实验指导书与主要参考书:

1.            微控制器原理与应用. 徐安, 陈耀, 方春华. 科学出版社, 2006.

2.            微控制器原理与应用实验教程. 徐安, 陈耀, 方春华. 科学出版社, 2006.

3.            微控制器MC68HC08原理及其嵌入式应用(新版). 刘慧银. 清华大学出版社, 2005.

4.            单片机原理及应用. 张洪润, 张亚凡. 清华大学出版社, 2005.

5.            单片机原理与应用(第2版). 潘永雄. 电子工业出版社, 2005.

6.            LPC900系列Flash单片机应用技术. 周立功. 北京航空航天大学出版社, 2004.

7.            单片机原理及其接口技术(第2版). 胡汉才. 清华大学出版社, 2004.

8.            单片机原理与应用. 徐安. 北京希望电子出版社, 2003.

9.            单片微型计算机原理与应用. 胡乾斌, 李光斌, 李玲. 华中科技大学出版社, 2003.

10.         单片微型计算机原理与接口技术. 高锋. 科学出版社, 2003.

11.         Motorola 68HC08 微控制器与嵌入式系统基础. 谢瑞和, 杨明. 清华大学出版社, 2003.

12.         增强型80C51单片机实践与实战. 周立功. 北京航空航天大学出版社, 2003.

13.         PIC单片机实用教程. 李学海. 北京航空航天大学出版社, 2002.

14.         单片机高级教程. 何立民. 北京航空航天大学出版社, 2002.

15.         单片微型机原理、应用与实验(第三版). 张友德. 复旦大学出版社, 2002.

16.         微控制器原理与开发技术. 邵贝贝. 清华大学出版社, 1997.

17.         IntelMCS-51 Family of Single Chip Microcomputers User’s Manual, 1990.

18.         PHILIPS80C51-Based 8-bit Microcontrollers, 1998.

19.         MOTOROLAMC68HC908GP32 HCMOS Micro-controller Unit Technical Data, 1999.

20.         MICROCHIPPIC16/17MICROCONTROLLER DATA BOOK, 1996.

典型案例
柔性加工模拟控制系统作品案例

  实验模型

    本设计利用 Motorola 公司提供的高性能 8 位单片机芯片 MC68HC908GP32 为核心,以工业制造中现实存在的循环运转器金属切割柔性加工流水线控制系统为样本,运用传感器原理、图像处理、 Flash 动画制作及 VB 控制技术,对流水线系统进行实时立体动画监控,对加工工件进行平整度检测。通过对 Motorola 单片机汇编程序对加工流水线机械模型进行单步测试以及连续运行的控制,并读取流水线系统反馈的信息量,利用 RS-232 的串口技术,以 VB 作为控制平台,以 Flash 动画作为载体,对流水线采用三维动画形式予以实时监控。该模型系统几乎与实际的工业加工系统完全一致,且可以方便的移植到其他的工业系统。

    在整个系统的加工过程中,立体动画必须同步的反映系统的加工状态,从而有效地进行监控,确保系统流水线稳定正常的进行加工,在必要的时刻可以将整个系统复位。我们采用了 MSComm 控件,(详见模块设计),解决了同步监控难题。利用 com 口通信将相关信息传送至计算机,通过分析,利用 vb 演示界面实时播放相关视频文件以及传感器状态。此外,通过 vb 控制界面,设计单步检测功能,通过向串口发送信号控制仿真模型电机运转,以实现测试功能。

    实时动画实现方法:
    1 )模型抽象 : 通过实际部件测量等抽象方式,达到了解所需绘制对象的总体形象,基本构造以及主要比例关系。
    2 )建模及显示:采用 Autocad 进行部件建模,然后采用 flash 对绘制的部件进行渲染, VB 程序通过对串口信息的采集结合 flash 进行动画实时显示。
    3 )这里主要是系统的一个演示画面!

 
控制界面                                                  控制驱动电路