【毕业论文】基于于MCS51单片机的实验开发系统测控接口模块设计与实验改进毕业设计说明书

选题的目的与意义科技，个以新兴产业新兴技术新兴人才为基础的名词，在社会的高速发展中，科技起着只至关重要的作用。

计算机便是高端科技的中坚力量，随着计算机的出现，科技的发展迅速带动社会进入自动化信息化智能化的时代。

单片机，即单片微型计算机，它是现代化智能微型控制器的核心，是计算机实现自动化测控的巨大成果。

此次设计以单片机为基础，进行试验开发系统测控接口模板的设计和改进，在对单片机系统深入的学习的同时，主要进行转换数模转换和模数转换接口模板的实验和改进。

在实际工程中，经常需要检测被测对象的些物理参数，这些参数的模拟信号要通过传感器转换成数字信号。

本次对于测控模板的设计和改进，会进步加深对单片机接口模板的认识和学习，并通过实验的调试掌握基本的实验原理通过模板的设计，熟练掌握设计的理念和方法通过对单片机接口的设计和改进，进步了解单片机在工程实际中的运用，并以次为基础，为将来更好的开发单片机打下坚实的基础。

本课题在国内外的研究状况及发展趋势世界上第个单片机诞生于年，它经历了三大阶段。

在后续的不断开发和演变过程中，世纪年代初，公司在系列单片机的基础上，推出了系列位高档单片机。

系列单片机无论是片内容量，口功能，系统扩展方面都有了很大的提高。

目前，几乎所有的自动化控制系统都离不开单片机，因为它强大的控制能力和低廉的价格广泛的使用空间，使得单片机在当前社会得到了巨大的发展，可靠性及应用水平越来越高和互联网连接已是种明显的走向。

所集成的部件越来越多美国国家半导体公司的单片机已把语音图象部件也集成到单片机中，也就是说，单片机的意义只是在于单片集成电路，而不在于其功能了如果从功能上讲它可以讲是万用机。

原因是其内部已集成上各种应用电路。

功耗越来越低和模拟电路结合越来越多。

在国内，我国单片机年容量已达亿片，且每年大约以的速度增长，但相对于世界市场，我国的占有率还不到。

这说明单片机的应用在我国才刚刚起步，有着广阔的前景。

将会向低功耗单片化微型化大容量高性能低价格和简易化开发方向发展。

单片机的主流发展趋势低功耗化。

系列的推出时的功耗西安文理学院本科毕业设计论文第页达，而现在的单片机普遍都在左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了互补金属氧化物半导体工艺。

微型单片化常规的单片机普遍都是将中央处理器随机存取数据存储只读程序存储器等集成在块单的芯片上，增强型的单片机集成了如模数转换器脉宽调制电路看门狗有些单片机将液晶驱动电路都集成在单的芯片上，使功能更强大。

主流与多品种共存现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有公司的产品，公司的产品和中国台湾的系列单片机。

在定的时期内，这种情形会随着社会的发展和科技的改进，单片机的设计走的是依存互补，相辅相成共同发展的道路。

主要研究内容本次毕业设计主要设计系列单片机的实验开发系统测控接口模板，以进行模拟信号和开关量的采集和输出，外部传感器输出信号由转换成数字量输入单片机单片机输出的控制信号，经转换成模拟量后输出，同时，实现开关量的输入输出，具体内容如下所示分析各类基于系列单片机的实验开发系统测控接口模板设计方法，主要包括模拟量的输入输出设计出通用模块的电路原理图，主要包括单片机最小系统模拟量采集模块模拟量输出模块并用完成部分模块的仿真在上调试电路，确定硬件电路编写相应软件程序，进行软件的调试进行系统软件硬件结合进行整机调试，实现通用开关量模拟量的输入输出针对本科单片机课程实验教学，进行测控接口模块实验方法的更新和改进。

西安文理学院本科毕业设计论文第页第二章基础理论和系统整体方案设计单片机的开发系统设计需要以基础理论为依据，在对基础理论理解的基础上实现实验方案设计，因此本章将首先从单片机以及单片机开发系统测控接口的基础理论入手，深入了解单片机的功能和测控接口的工作原理，然后基于基础理论的理解，提出实验设计的方案，并通过后续设计，验证方案的可行性和实用性。

单片机内部结构及系统组成年世界上第台电子计算机诞生，冯诺依曼提出了程序存储和二进制运算的思想，并进步构建了计算机由运算器控制器存储器输入设备和输出设备组成的这计算机的经典结构，开启了人类历史上的电子时代。

随着后期的技术发展演变和科技的需求，年英特尔公司提出并研制出微处理器，从而开启了单片机进行控制的微控制时代。

年代中期，为满足广泛应用的需要，微型计算机向着两个不同的方向发展是高速度大容量高性能的高档微机方向机另方面是功能完善稳定可靠体积小价格低廉面向控制的方向单片机。

单片机的发展趋势高集成度外部电路内装化低功耗引脚多功能化高性能芯片专用化等方向发展，而星研教学实验开发板实验模块，即单片机开发系统的测控接口模块。

从以上的实验要求可以看出，这是最老式最传统的实验教学模式。

在这样的实验教学模式下，学生的思维完全局限于实验的要求和简单的实验过程，学不到任何试验相关的知识，达不到实验教学的目的。

实验的整个过程学生只是个实验的操作者，完全没有融入到实验教学中，没有真正的参与进去。

在实验的基础理论部分，学生只是通过设计好的电路板完成实验接线，而实验内部电路的原理图无法直观的看到。

在实验的过程中，学生无法做到自主性的发现问题，解决问题，灌输式的试验步骤不能让学生在实验的过程中通过自己动手，完成实验设计，实验操作和实验讨论。

教学实验任务是培养学生动手能力的重要环节，是学生在校期间难得的课堂教学和实践教学相统的教学课程，如何最大限度的调动学生的兴趣，引发学生的积极性，是我们在实验教学改革任务中的重中之重。

数模转换器实验方案改进在单片机的实验中，当以学生为主体，充分调动学生的学习积极性，整个过程中必须坚持学生亲自动手做的理念，并且不只是些简单的操作，更重要的是培养学生分析单片机程序和开发设计电路的能力。

在单片机实验过程中可以按企业实际的工作过程工作方法和步骤来完成实验实训项目。

实验项目应分层次，既有较简单的单项训练项目，又有较复杂的综合训练项目，并且还要有定的培养学生西安文理学院本科毕业设计论文第页分析与解决问题能力的自主训练项目和开发设计项目。

如下系统框图为课堂教学和实验教学体化实验设计改进的系统框图。

在框图中我们可以看到，整个实验过程以学生为主，老师讲解为辅，分组设计，对比讨论，充分利用课堂和课余时间，发挥学生想象力完成实验设计。

这种实验方案设计是较为贴近当前教学实际的实验方案改进。

数模转换器教学实验实物演示讲解书本理论讲解提出实验要求征集实验方案课堂讨论课后思考分小组设计实验方案验证实验方案的可行性上机设计连接硬件电路实验结果讨论学生实验方案对比师生实验方案对比完成实验报告可行不可行调试不成功调试成功仿真与调试理论基础图实验方案系统框图按照图实验方案系统框图，我们在做测控接口实验时，首先必须要有充足的实验基础知识储备，要对单片机开发系统的测控接口模块有个清晰的认识。

然后西安文理学院本科毕业设计论文第页根据基础理论拟定初步试验目的，根据所拟定的实验目的，设计达到实验目的可行性方案，再针对实验方案进行讨论，查阅资料，了解此模块在当前生产领域中的使用和发展情况，使设计更具有实用性。

选定实验方案之后，再上机经行硬件连接和软件编程，最后进行仿真和调试，这样得出的实验结果是以扎实的知识储备为基础，通过实践获取的知识，这次才是实验的真正目的。

按照上述理论，实验的方案拟定如下通过课堂教学充分了解测控接口的基础理论和测控接口所能实现的基本功能。

并组织学生，经行对芯片的认识和模拟实验方案的拟定，各抒己见，发表自己的想对此芯片设计的实验步骤。

利用手头资料，了解测控接口在实际工程实例中的运用，从而对测控接口有个更加清晰直观的认识。

模拟演示芯片在实验开发系统中的作用和所要完成的任务。

激发学生的创造性思维，让学生首先对实验产生兴趣，然后发动学生的兴趣，以兴趣来驱动学生，积极在主动的参与实验。

老师下达实验目的，根据课堂教学的程度拟定相关水平的实验目的。

提出基本的设计思路，让学生分组经行课堂讨论和课后思考。

在拟定相关的实验方案之后，进行实验方案可行性讨论和论证，排除各种因素最终各小组选择可靠可行的实验方案，经行分组试验流程设计。

在开发板上连线，确保学生实验硬件系统连接正确，如果连接不正确，引导学生自主性的发现问题并基于自己对本芯片的理解，自主性的解决问题。

根据实验所需要实现的功能和实验硬件电路的连接方式，选用汇编或者语言编程来完成实验的软件部分设计。

然后分小组对比，讲述汇编语言和语言之间的优缺点。

仿真调试，根据调试结果，经行实验方案的修改和实验方案的改进，找出出错的原因。

分组讨论各种实验方案的优缺点，最后找出最优的设计方案，由方案设计者进行设计思想的讲解。

最后分析实验结果，撰写实验报告和实验心得。

在此流程设计中，我们可以看到实验的真正参与者是学生，而不是老师，实验的真正执行者是学生而不是仪器。

从而达到了实验的真正目的，让学生在掌握实验基础理论的同时，掌握了实验设计的理念，从而对教学实践部分进步加深和巩固。

本章小结章分析了当前单片机课程教学中普遍存在的问题及深层次的原因，提出基于项目驱动法的单片机课程体化实验教学的思路。

通过测控接口的实验案例证明，将多种实验改进方案引入实验教学中，以教师为主导学生为主体进行从项目导入项目剖析任务分解知识点导学知识点应用目标搭建目标组合项目完成的系列教学活动，激发学生的学习兴趣主动性和创造力，为学生单片机应西安文理学院本科毕业设计论文第页用能力的培养提供了种新思路。

基于项目驱动的单片机实验教学模式以项目为线索组织教学，改变了以往的灌输式教学模式，与社会行业需求接轨，能很好地发挥学生的主观能动性，激发学生的求知欲望，从而培养出合格的具有竞争力的应用性人才。

西安文理学院本科毕业设计论文第页第七章总结与展望毕业设计是我们离开学校之前的最后次教学任务，是对在学校所学的专业知识的次实地练兵，也是检验我们对知识的理解，学习方法的掌握，学习能力的考察的种最直接的方法。

它紧贴课