時(shí)間：2023-04-18 18:01:38
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1.1 課程設(shè)計(jì)目的 1
1.2 課程設(shè)計(jì)的預(yù)備知識 1
1.3 課程設(shè)計(jì)任務(wù) 1
1.4 課程設(shè)計(jì)要求 1
第2章 總體方案設(shè)計(jì) 1
2.1 數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案論證 1
2.2 設(shè)計(jì)方案的總體框圖 2
第3章 各部分電路的實(shí)現(xiàn) 2
3.1 傳感器電路 2
3.2 A/D轉(zhuǎn)換器MAX197 4
3.3 8279驅(qū)動(dòng)顯示器 6
第4章 各個(gè)部分流程圖及設(shè)計(jì) 9
4.1 A/D轉(zhuǎn)換器MAX197的流程圖 9
4.2 8279 的程序及框圖 11
4.3 數(shù)字式溫度計(jì)的整體程序 12
第5章 15
和模擬電路比較，其數(shù)字電路特點(diǎn)比較突出，從以下幾個(gè)方面來說：第一、結(jié)構(gòu)簡單，能夠進(jìn)行集成化、系列化生產(chǎn)，比較方便，而且成本低，使用方便。第二、具有抗干擾性強(qiáng)、可靠性高、精確度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。第三、在處理功能方面較強(qiáng)，除了能實(shí)現(xiàn)數(shù)值的運(yùn)算，還實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算和判斷。第四、能夠進(jìn)行編程數(shù)字電路，很好地實(shí)現(xiàn)在各種運(yùn)算方面的靈活性。第五、通過數(shù)字信號的應(yīng)用，更方便進(jìn)行存儲(chǔ)、加密、壓縮、傳輸。
2單片機(jī)技術(shù)
2.1單片機(jī)的定義對于單片機(jī)的定義，往往是指把計(jì)算機(jī)的一個(gè)個(gè)部件都匯集到一塊芯片之中，這就組成的一個(gè)微型的系統(tǒng)。而單片機(jī)的設(shè)計(jì)，是為了控制其應(yīng)用而設(shè)計(jì)的、以及制造其固有的構(gòu)造，在國際上，也叫微控制器。
2.2基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)在單片機(jī)芯片內(nèi)，往往包括以下幾部分：CPU部分、ROM部分、RAM并行I/O部分、串行I/O部分、定時(shí)器計(jì)數(shù)器部分、中斷控制系統(tǒng)時(shí)鐘部分、A/D即模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分和D/A即數(shù)模轉(zhuǎn)換器部分、以及WDT監(jiān)視定時(shí)器等部分。對于單片機(jī)，其特點(diǎn)為：1、功能多。2、品種多。3、占用空間少。4、系統(tǒng)所需器件少。對于單片機(jī)的應(yīng)用，包括4大類：第一類：智能儀器儀表；第二類：在工業(yè)方面進(jìn)行測控的；第三類：在民用方面的是一個(gè)具有智能型的電子品；第四類：在設(shè)備方面是屬于計(jì)算機(jī)的一個(gè)外設(shè)及通信的設(shè)備。
3結(jié)合數(shù)字電子技術(shù)與單片機(jī)的應(yīng)用實(shí)例
3.1數(shù)字電子鐘20世紀(jì)末，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)在社會(huì)的各個(gè)地方，這樣就帶動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展，即社會(huì)變得信息化，以及提高了現(xiàn)代電子產(chǎn)品的性能化。目前，隨著單片機(jī)的發(fā)展，使其變得高性能化、多品種化，這就逐漸轉(zhuǎn)化為CMOS，最終實(shí)現(xiàn)了“功率比較低、體積比較小，容量特別大，性能特別高，價(jià)格特別低的設(shè)備，在電路方面，其具有了內(nèi)裝片的設(shè)備。這種技術(shù)屬于微控的一個(gè)技術(shù)。而在單片機(jī)模塊中，最普邊的是數(shù)字鐘的使用。對于數(shù)字鐘，是利用數(shù)字電子技術(shù)而實(shí)現(xiàn)的，即能進(jìn)行分秒來計(jì)時(shí)的裝置，這與機(jī)械式時(shí)鐘不同，其準(zhǔn)確性和直觀性較高。對于電子鐘，往往按照數(shù)字電路來進(jìn)行的，用時(shí)、分、秒的數(shù)字來顯示，屬于一個(gè)計(jì)時(shí)的裝置，其應(yīng)用比較廣泛，大部分是出現(xiàn)在每個(gè)家庭、車站，碼頭等地方。對于人們的日常生活來看，也是一個(gè)必須的、具備的產(chǎn)品。對于數(shù)字鐘及其擴(kuò)大應(yīng)用的研究，這是具有很重要的意義。
3.2由數(shù)字電子鐘組成的單片機(jī)的選擇在電子時(shí)鐘里，對于單片機(jī)的選擇，往往是以AT89c52為核心的，即作為一個(gè)電子時(shí)鐘的硬件部分。在AT89C52片內(nèi)，往往利用的是FLASHROM，在3V的超低壓下而運(yùn)行的。其存儲(chǔ)空間具有8KB的ROM，而在線編程中，隨時(shí)可以進(jìn)行擦除，也不會(huì)對芯片產(chǎn)生傷害。一旦把AT89C51作為核心部件，就會(huì)對芯片產(chǎn)生傷害。
關(guān)鍵詞：單片機(jī)、可靠性、電磁兼容性
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)本身的設(shè)計(jì)中不斷采用了一些新的抗干擾技術(shù)，使單片機(jī)的可靠性不斷提高。除選擇抗干擾能力強(qiáng)的單片機(jī)外，單片機(jī)系統(tǒng)中其它輔助元器件的可靠性也至關(guān)重要，一些抑制干擾的元器件的使用有助于提高系統(tǒng)的可靠性。此外，單片機(jī)系統(tǒng)在電路設(shè)計(jì)、印制電路板的設(shè)計(jì)、布線與制造工藝、系統(tǒng)安裝時(shí)有無良好的接地等，都直接影響應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性。
單片機(jī)自身的抗干擾措施
為提高單片機(jī)本身的可靠性。近年來單片機(jī)的制造商在單片機(jī)設(shè)計(jì)上采取了一系列措施以期提高可靠性。這些技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾方面。
1.降低外時(shí)鐘頻率
外時(shí)鐘是高頻的噪聲源，除能引起對本應(yīng)用系統(tǒng)的干擾之外，還可能產(chǎn)生對外界的干擾，使電磁兼容檢測不能達(dá)標(biāo)。在對系統(tǒng)可靠性要求很高的應(yīng)用系統(tǒng)中，選用頻率低的單片機(jī)是降低系統(tǒng)噪聲的原則之一。以8051單片機(jī)為例，最短指令周期1μs時(shí)，外時(shí)鐘是12MHz。而同樣速度的Motorola單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘只需4MHz，更適合用于工控系統(tǒng)。近年來，一些生產(chǎn)8051兼容單片機(jī)的廠商也采用了一些新技術(shù)，在不犧牲運(yùn)算速度的前提下將對外時(shí)鐘的需求降至原來的1/3。而Motorola單片機(jī)在新推出的68HC08系列以及其16/32位單片機(jī)中普遍采用了內(nèi)部瑣相環(huán)技術(shù)，將外部時(shí)鐘頻率降至32KHz，而內(nèi)部總線速度卻提高到8MHz乃至更高。
2.低噪聲系列單片機(jī)
傳統(tǒng)的集成電路設(shè)計(jì)中，在電源、地的引出上通常將其安排在對稱的兩邊。如左下角是地，右下角是電源。這使得電源噪聲穿過整個(gè)硅片。改進(jìn)的技術(shù)將電源、地安排在兩個(gè)相鄰的引腳上，這樣一方面降低了穿過整個(gè)硅片的電流，一方面使外部去耦電容在PCB設(shè)計(jì)上更容易安排，以降低系統(tǒng)噪聲。另一個(gè)在集成電路設(shè)計(jì)上降低噪聲的例子是驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。一些單片機(jī)提供若干個(gè)大電流的輸出引腳，從幾十毫安到數(shù)百毫安。這些大功率的驅(qū)動(dòng)電路集成到單片機(jī)內(nèi)部無疑增加了噪聲源。而跳變沿的軟化技術(shù)可消除這方面的影響，辦法是將一個(gè)大功率管做成若干個(gè)小管子的并聯(lián)，再為每個(gè)管子輸出端串上不同等效阻值的電阻。以降低di/dt。
3.時(shí)鐘監(jiān)測電路、看門狗技術(shù)與低電壓復(fù)位
監(jiān)測系統(tǒng)時(shí)鐘，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)鐘停振時(shí)產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位信號以恢復(fù)系統(tǒng)時(shí)鐘，是單片機(jī)提高系統(tǒng)可靠性的措施之一。而時(shí)鐘監(jiān)控有效與省電指令STOP是一對矛盾。只能使用其中之一。
看門狗技術(shù)是監(jiān)測應(yīng)用程序中的一段定時(shí)中斷服務(wù)程序的運(yùn)行狀況，當(dāng)這段程序不工作時(shí)判斷為系統(tǒng)故障，從而產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位。
低電壓復(fù)位技術(shù)是監(jiān)測單片機(jī)電源電壓，當(dāng)電壓低于某一值時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號。由于單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)本身對電源電壓范圍的要求越來越寬。電源電壓從當(dāng)初的5V降至3.3V并繼續(xù)下降到2.7V、2.2V、1.8V。在是否使用低電壓復(fù)位功能時(shí)應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用情況權(quán)衡一下。
4.EFT技術(shù)
新近推出的MotorolaM68HC08系列單片機(jī)采用EFT(ElectricalFastTransient)技術(shù)進(jìn)一步提高了單片機(jī)的抗干擾能力。當(dāng)振蕩電路的正弦波信號受到外界干擾時(shí)，其波形上會(huì)疊加一些毛刺。以施密特電路對其整形時(shí)，這種毛刺會(huì)成為觸發(fā)信號干擾正常的時(shí)鐘信號。交替使用施密特電路和RC濾波可以使這類毛刺不起作用，這就是EFT技術(shù)。隨著VLSI技術(shù)的不斷發(fā)展，電路內(nèi)部的抗干擾技術(shù)也在不斷發(fā)展之中。
5.軟件方面的措施
單片機(jī)本身在指令設(shè)計(jì)上也有一些抗干擾的考慮。非法指令復(fù)位或非法指令中斷是當(dāng)運(yùn)行程序時(shí)遇到非法指令或非法尋址空間能產(chǎn)生復(fù)位或中斷。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序是事先寫好的，不可能有非法指令或?qū)ぶ?。一定是系統(tǒng)受到干擾，CPU讀指令時(shí)出錯(cuò)了。
以上提到的是當(dāng)前廣泛使用的單片機(jī)應(yīng)該具有的內(nèi)部抗干擾措施。在選用單片機(jī)時(shí)，要檢查一下這些性能是否都有，以求設(shè)計(jì)出可靠性高的系統(tǒng)。
在應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)者都有各自的經(jīng)驗(yàn)。這里要提醒的是最后對不用的ROM要做處理。原則是萬一程序落到這里可以自恢復(fù)。
用于單片機(jī)系統(tǒng)的干擾抑制元件
1.去耦電容
每個(gè)集成電路的電源、地之間應(yīng)配置一個(gè)去耦電容，它可以濾掉來自電源的高頻噪聲。作為儲(chǔ)能元件，它吸收或提供該集成電路內(nèi)部三極管導(dǎo)通、截止引起的電流變化(di/dt)，從而降低系統(tǒng)噪聲。要選高頻特性好的獨(dú)石電容或瓷片電容作去耦電容。每塊印制電路板電源引入的地方要安放一只大容量的儲(chǔ)能電容。由于電解電容的纏繞式結(jié)構(gòu)，其分布電感較大，對濾除高頻干擾信號幾乎不起作用。使用時(shí)要與去耦電容成對使用。鉭電容則比電解電容效果更好。
2.抑制高頻的電感
用粗漆包線穿入軸向有幾個(gè)孔的鐵氧體芯，就構(gòu)成了高頻扼制器件。將其串入電源線或地線中可阻止高頻信號從電源/地線引入。這種元件特別適用于隔開一塊印制電路板上的模擬電路區(qū)、數(shù)字電路區(qū)、以及大功率驅(qū)動(dòng)區(qū)的供電。應(yīng)該注意的是它必須放在該區(qū)儲(chǔ)能電容與電源之間而不能放在儲(chǔ)能電容與用電器件之間。
3.自恢復(fù)保險(xiǎn)絲
這是用一種新型高分子聚合材料制成的器件，當(dāng)電流低于其額定值時(shí)，它的直流電阻只有零點(diǎn)幾歐。而電流大到一定程度，它的阻值迅速升高，引起發(fā)熱，而越熱電阻越大，從而阻斷電源電流。當(dāng)溫度降下來以后能自動(dòng)恢復(fù)正常。這種器件可防止CMOS器件在遇到強(qiáng)沖擊型干擾時(shí)引起所謂“可控硅觸發(fā)”現(xiàn)象。這種現(xiàn)象指集成電路硅片的基體變得導(dǎo)通，從而引起電流增大，導(dǎo)致CMOS集成電路發(fā)熱乃至燒毀。4.防雷擊器件
室外使用的單片機(jī)系統(tǒng)或電源線、信號線從室外架空引入室內(nèi)的，要考慮系統(tǒng)的防雷擊問題。常用的防雷擊器件有：氣體放電管，TVS(TransientVoltageSupervention)等，氣體放電管是當(dāng)電源電壓大于某一值時(shí)，通常為數(shù)十伏或數(shù)百伏，氣體擊穿放電，將電源線上強(qiáng)沖擊脈沖導(dǎo)入大地，TVS可以看成兩個(gè)并聯(lián)且方向相反的齊納二極管，當(dāng)電兩端電壓高于某一額定值時(shí)導(dǎo)通。其特點(diǎn)是可以瞬態(tài)通過數(shù)百乃至上千安培的電流。這類元器件要和抗共模和抗差模干擾的電感配合使用以提高抗干擾效果。
提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾能力的主要手段
1.接地
這里的接地指接大地，也稱作保護(hù)地。為單片機(jī)系統(tǒng)提供良好的地線，對提高系統(tǒng)的抗干擾能力極為有益。特別是對有防雷擊要求的系統(tǒng)，良好的接地至關(guān)重要。上面提到的一系列抗干擾元件，意在將雷擊、浪涌式干擾以及快脈沖群干擾去除，而去除的方法都是將干擾引入大地，如果系統(tǒng)不接地，或雖有地線但接地電阻過大，則這些元件都不能發(fā)揮作用。為單片機(jī)供電的電源的地俗稱邏輯地，它們和大地的地的關(guān)系可以相通、浮空、或接一電阻，要視應(yīng)用場合而定。不能把地線隨便接在暖氣管子上。絕對不能把接地線與動(dòng)力線的火線、零線中的零線混淆。
2.隔離與屏蔽
典型的信號隔離是光電隔離。使用光電隔離器件將單片機(jī)的輸入輸出隔離開，一方面使干擾信號不得進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)，另一方面單片機(jī)系統(tǒng)本身的噪聲也不會(huì)以傳導(dǎo)的方式傳播出去。屏蔽則是用來隔離空間輻射的，對噪聲特別大的部件，如開關(guān)電源，用金屬盒罩起來，可減少噪聲源對單片機(jī)系統(tǒng)的干擾。對特別怕干擾的模擬電路，如高靈敏度的弱信號放大電路可屏蔽起來。而重要的是金屬屏蔽本身必須接真正的地。
3.濾波
濾波指各類信號按頻率特性分類并控制它們的方向。常用的有各種低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器。低通濾波器用在接入的交流電源線上，旨在讓50周的交流電順利通過，將其它高頻噪聲導(dǎo)入大地。低通濾波器的配置指標(biāo)是插入損耗，選擇的低通濾波器插入損耗過低起不到抑制噪聲的作用，而過高的插入損耗會(huì)導(dǎo)致“漏電”，影響系統(tǒng)的人身安全性。高通、帶通濾波器則應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)中對信號的處理要求選擇使用。
印制電路板的布線與工藝
印制電路板的設(shè)計(jì)對單片機(jī)系統(tǒng)能否抗干擾非常重要。要本著盡量控制噪聲源、盡量減小噪聲的傳播與耦合，盡量減小噪聲的吸收這三大原則設(shè)計(jì)印制電路板和布線。當(dāng)你設(shè)計(jì)單片機(jī)用印制電路板時(shí)，不仿對照下面的條條檢查一下。
·印制電路板要合理區(qū)分，單片機(jī)系統(tǒng)通?？煞秩齾^(qū)，即模擬電路區(qū)(怕干擾)，數(shù)字電路區(qū)(即怕干擾、又產(chǎn)生干擾)，功率驅(qū)動(dòng)區(qū)（干擾源）。
·印刷板按單點(diǎn)接電源、單點(diǎn)接地原則送電。三個(gè)區(qū)域的電源線、地線由該點(diǎn)分三路引出。噪聲元件與非噪聲元件要離得遠(yuǎn)一些。
·時(shí)鐘振蕩電路、特殊高速邏輯電路部分用地線圈起來。讓周圍電場趨近于零。
·I/O驅(qū)動(dòng)器件、功率放大器件盡量靠近印刷板的邊，靠近引出接插件。
·能用低速的就不用高速的,高速器件只用在關(guān)鍵的地方。
·使用滿足系統(tǒng)要求的最低頻率的時(shí)鐘，時(shí)鐘產(chǎn)生器要盡量靠近用到該時(shí)鐘的器件。
·石英晶體振蕩器外殼要接地，時(shí)鐘線要盡量短，且不要引得到處都是。
·使用450的折線布線，不要使用900折線,以減小高頻信號的發(fā)射。
·單面板、雙面板，電源線、地線要盡量的粗。信號線的過孔要盡量少。
·4層板比雙面板噪聲低20dB。6層板比4層板噪聲低10dB。經(jīng)濟(jì)條件允許時(shí)盡量用多層板。
·關(guān)鍵的線盡量短并要盡量粗，并在兩邊加上保護(hù)地。將敏感信號和噪聲場帶信號通過一條扁帶電纜引出的話，要用地線-信號-地線......的方式引出。
·石英振蕩器下面、噪聲敏感器件下面要加大地的面積而不應(yīng)該走其它信號線。
·任何信號線都不要形成環(huán)路，如不可避免，環(huán)路應(yīng)盡量小。
·時(shí)鐘線垂直于I/O線比平行于I/O線干擾小，時(shí)鐘線要遠(yuǎn)離I/O線。
·對A/D類器件，數(shù)字部分與模擬部分寧可繞一下也不要交叉。噪聲敏感線不要與高速線、大電流線平行。
·單片機(jī)及其它IC電路，如有多個(gè)電源、地端的話，每端都要加一個(gè)去耦電容。
·單片機(jī)不用的I/O端口要定義成輸出。
·每個(gè)集成電路要加一個(gè)去耦電容，要選高頻信號好的獨(dú)石電容式瓷片電容作去耦電容。去耦電容焊在印制電路板上時(shí)，引腳要盡量短。
·從高噪聲區(qū)來的信號要加濾波。繼電器線圈處要加放電二極管?？梢杂么粋€(gè)電阻的辦法來軟化I/O線的跳變沿或提供一定的阻尼。
·用大容量的鉭電容或聚脂電容而不用電解電容作電路充電的儲(chǔ)能電容。因?yàn)殡娊怆娙莘植茧姼休^大，對高頻無效。使用電解電容時(shí)要與高特性好的去耦電容成對使用。
·需要時(shí)，電源線、地線上可加用銅線繞制鐵氧體而成的高頻扼流器件阻斷高頻噪聲的傳導(dǎo)。
·弱信號引出線、高頻、大功率引出電纜要加屏蔽。引出線與地線要絞起來。
原來使用的“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程的教學(xué)大綱對知識點(diǎn)分解層層深入，便于學(xué)生由淺入深地學(xué)習(xí)相關(guān)知識。但是由于原有的教學(xué)大綱只對知識點(diǎn)作出了要求，沒有對教學(xué)方法和教學(xué)過程作出要求；只強(qiáng)調(diào)了理論知識的學(xué)習(xí)，沒有對學(xué)生職業(yè)行為能力培養(yǎng)作出要求，所以學(xué)生感覺學(xué)習(xí)過程枯燥乏味，內(nèi)容深度大，學(xué)習(xí)難度大。
新制定的課程標(biāo)準(zhǔn)繼承了原有教學(xué)大綱中知識點(diǎn)由淺入深的分解特點(diǎn)，對各個(gè)知識點(diǎn)進(jìn)行重新整合，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)全部知識的學(xué)習(xí)。把原來先學(xué)后練的教學(xué)方法改為了邊做邊學(xué)的學(xué)習(xí)方法，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生參與到教學(xué)中。同時(shí)，在新課標(biāo)中還強(qiáng)調(diào)了對學(xué)生職業(yè)行為能力培養(yǎng)的要求，將知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)與實(shí)際工作流程相結(jié)合，學(xué)生掌握了該知識在實(shí)際工作中的應(yīng)用方法。
原教學(xué)大綱和新課標(biāo)中知識點(diǎn)分解圖如圖1：
2“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程標(biāo)準(zhǔn)制定
2.1課程設(shè)計(jì)的基本理念
高等職業(yè)教育的根本任務(wù)是培養(yǎng)高級技術(shù)應(yīng)用型人才。課程教學(xué)是實(shí)現(xiàn)高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的基本途徑，課程教學(xué)的質(zhì)量是直接影響人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心要素。新的課程體系要與經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展要求相適應(yīng)，與人的全面發(fā)展需求相適應(yīng)，與高等教育大眾化條件下多樣化的學(xué)習(xí)需求相適應(yīng)，與高等職業(yè)教育課程改革與建設(shè)相適應(yīng)。本體系的構(gòu)建，應(yīng)根據(jù)先進(jìn)的職業(yè)教育思想，改變學(xué)科本位的觀念，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，著眼課程群，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用相關(guān)現(xiàn)代化先進(jìn)工具和知識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。
(1)面向全體學(xué)生，注重素質(zhì)教育、能力與技能培養(yǎng)
本課程面向計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的全體學(xué)生，注重專業(yè)基礎(chǔ)素質(zhì)教育，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的抽象思維能力，增強(qiáng)他們理論聯(lián)系實(shí)際的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神。重視知識與技能；過程與方法；情感態(tài)度與價(jià)值觀課程目標(biāo)的培養(yǎng)。
(2)突出學(xué)生主體，尊重個(gè)體差異
本實(shí)訓(xùn)在目標(biāo)設(shè)定、教學(xué)過程、課程評價(jià)和教學(xué)資源的開發(fā)等方面都突出以學(xué)生為主體的思想，課程實(shí)施應(yīng)成為學(xué)生在教師的指導(dǎo)下構(gòu)建知識、活躍思維、展現(xiàn)個(gè)性和拓展視野的過程。
(3)注重過程評價(jià)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展
建立能激勵(lì)學(xué)生動(dòng)手能力發(fā)展的評價(jià)方法。在課程學(xué)習(xí)過程中應(yīng)注重培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的積極性和自信心。
(4)開發(fā)課程資源，拓展學(xué)用渠道
本課程要力求合理利用和積極開發(fā)課程資源，給學(xué)生提供貼近現(xiàn)場實(shí)際，能反映新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的課程資源。
2.2課程總體目標(biāo)
課程總目標(biāo)是使學(xué)生具有單片機(jī)系統(tǒng)編程和設(shè)計(jì)的知識與技能、具備較高的職業(yè)素質(zhì)，具有調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)程序和設(shè)計(jì)最小單片機(jī)系統(tǒng)的能力，能解決程序調(diào)試和系統(tǒng)設(shè)計(jì)中遇到的問題，能勝任單片機(jī)產(chǎn)品調(diào)試員、單片機(jī)產(chǎn)品技術(shù)支持、單片機(jī)軟件開發(fā)師、單片機(jī)硬件開發(fā)師和單片機(jī)設(shè)計(jì)師等崗位工作。
(1)知識要求
會(huì)對所學(xué)知識進(jìn)行整合，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)要求獨(dú)立編寫程序，并能在實(shí)踐工作中熟練進(jìn)行單片機(jī)程序和系統(tǒng)電路的調(diào)試；掌握各種接口電路的分析方法和理論知識。
(2)技能
能熟練進(jìn)行單片機(jī)程序和系統(tǒng)電路的調(diào)試，并能獨(dú)立設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)電路并能編寫相應(yīng)程序，同時(shí)還可以對以單片機(jī)為核心的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。
(3)素質(zhì)
通過項(xiàng)目實(shí)踐，培養(yǎng)愛崗敬業(yè)、熱情主動(dòng)的工作態(tài)度；養(yǎng)成遵守操作規(guī)程，分析工作整潔、有序、愛護(hù)儀器設(shè)備的良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣；能認(rèn)真負(fù)責(zé)、實(shí)事求是、堅(jiān)持原則、一絲不茍地依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編程和設(shè)計(jì)，并在工作實(shí)踐中能遵守勞動(dòng)紀(jì)律，注意安全，具備良好的敬業(yè)精神和協(xié)作精神，堅(jiān)持努力學(xué)習(xí)，不斷提高自身可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)理論水平和操作技能，形成良好的職業(yè)素養(yǎng)和勤奮工作的基本素質(zhì)。
2.3內(nèi)容目標(biāo)
本課程標(biāo)準(zhǔn)通過對知識點(diǎn)的重新分解，將內(nèi)容分成了六個(gè)主題。其中主題一是對單片機(jī)系統(tǒng)原理知識的學(xué)習(xí)，主題六是對知識的總結(jié)訓(xùn)練，而其他的四個(gè)主題分為學(xué)習(xí)情境和訓(xùn)練情景兩部分。在主題二到主題四中每個(gè)學(xué)習(xí)情境都分為了若干個(gè)小項(xiàng)目，幾個(gè)小項(xiàng)目又可以合為一個(gè)項(xiàng)目。內(nèi)容目標(biāo)詳見附錄，其中學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)方案如圖2所示：
2.4教學(xué)評價(jià)建議
(1)改革傳統(tǒng)的學(xué)生評價(jià)手段和方法，采用階段評價(jià)、目標(biāo)評價(jià)、項(xiàng)目評價(jià)、理論與實(shí)踐一體化的評價(jià)模式。
(2)關(guān)注評價(jià)的多元性，結(jié)合課堂講解表現(xiàn)、課堂項(xiàng)目操作、項(xiàng)目訓(xùn)練、綜合訓(xùn)練及考試情況，綜合評價(jià)學(xué)生成績。筆答考試可采用開卷考試形式。
(3)評價(jià)比例分配
課堂表現(xiàn)：8%；課堂項(xiàng)目操作：12%；項(xiàng)目訓(xùn)練20%；綜合訓(xùn)練：20%；考試：40%。
以上為“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程標(biāo)準(zhǔn)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容。由于課程標(biāo)準(zhǔn)的提出時(shí)間不長，沒有嚴(yán)格的設(shè)計(jì)要求，因此在新課標(biāo)的設(shè)計(jì)過程中遇到一些問題。如內(nèi)容目標(biāo)中的格式如何進(jìn)行設(shè)計(jì)，是否將教師的教學(xué)方法融入其中，學(xué)生目前所具有的學(xué)習(xí)能力是否能夠與新課標(biāo)中的要求相結(jié)合等等，這些都需要進(jìn)一步的研究。
附錄：內(nèi)容目標(biāo)
主題一理論學(xué)習(xí)
要對一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)和編寫程序，就必須非常熟悉單片機(jī)芯片的組成原理，特別是要熟悉其各個(gè)外部引腳、內(nèi)部寄存器和數(shù)據(jù)區(qū)的使用方法。
1學(xué)習(xí)目標(biāo)
(1)了解MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、主要功能部件和CPU微處理器的組成、任務(wù)分配。
注意：單片機(jī)上電后程序指針被賦予的初值。
(2)了解MCS-51單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，掌握內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的空間分配和SFR。
注意：程序存儲(chǔ)器的編址規(guī)律；只訪問外程序存儲(chǔ)器時(shí)，外部引腳的連接要求；上電后堆棧指針被賦予的初值。
(3)掌握89C51芯片的外部引腳功能常見的幾種復(fù)位電路和計(jì)算機(jī)器周期的方法。
注意：準(zhǔn)雙向并口和真正雙向并口的區(qū)別和相應(yīng)并口讀數(shù)時(shí)的編程要求；89C51的復(fù)位時(shí)間是多少。
(4)開發(fā)工具的使用
介紹Keil(或MedWin)、ISP兩個(gè)軟件的使用方法，并各種指令的學(xué)習(xí)編寫簡單的子程序，將源程序文件編譯并上載至實(shí)驗(yàn)儀中顯示結(jié)果。
知識點(diǎn)：
掌握常用編程軟件的使用。在程序運(yùn)行期間觀察相應(yīng)存儲(chǔ)區(qū)和寄存器中數(shù)據(jù)的變化。
掌握MCS-51單片機(jī)的尋址方式。
2教學(xué)建議
(1)教學(xué)時(shí)數(shù)10學(xué)時(shí)。
(2)實(shí)物教學(xué)，增強(qiáng)感性認(rèn)識。
主題二學(xué)習(xí)情境1
1學(xué)習(xí)情境：信號燈控制
2學(xué)習(xí)目標(biāo)
(1)熟練掌握MCS-51單片機(jī)的尋址方式和指令系統(tǒng)。
技能點(diǎn)：要會(huì)畫出模塊的流程圖，建立學(xué)生的編程思維；分清各個(gè)尋址方式的功能。(DATAPDATAXDATACODE的訪問方式，地址空間，針對89C52芯片多128BytesDATA區(qū)的應(yīng)用，實(shí)際應(yīng)用中256bytesData區(qū)的單片機(jī)更多)
(2)能編寫完整的程序。
技能點(diǎn)：會(huì)進(jìn)行地址分配，整個(gè)程序的起始地址要正確；掌握各種程序結(jié)構(gòu)，能夠畫出系統(tǒng)的流程圖。
(3)會(huì)應(yīng)用常見的調(diào)試軟件進(jìn)行程序調(diào)試。
(4)理解機(jī)器周期和指令周期。
3學(xué)習(xí)情境內(nèi)容
功能一：信號燈的控制1
利用P1口控制8個(gè)發(fā)光二極管，通過編寫并上載不同的程序，觀察發(fā)光二極管的狀態(tài)。
點(diǎn)亮8個(gè)發(fā)光二極管后單片機(jī)空運(yùn)行。
給片內(nèi)RAM中40H-4FH單元賦值后，將其數(shù)據(jù)傳送給片外50H-5FH單元，最后將56H中的數(shù)據(jù)由P1口輸出給發(fā)光二極管顯示。
在數(shù)據(jù)區(qū)建立一個(gè)數(shù)據(jù)表，編寫程序?qū)⒈碇械牡?個(gè)數(shù)由P1口輸出給發(fā)光二極管顯示。
知識點(diǎn)：
掌握數(shù)據(jù)傳送指令。
掌握MCS-51單片機(jī)并口傳送和讀取數(shù)據(jù)時(shí)得技術(shù)要求。
MOVX與MOVC的區(qū)別
功能二：信號燈的控制2
利用并口控制發(fā)光二極管，通過編寫并上載不同的程序，觀察發(fā)光二極管的狀態(tài)。
將累加器中的數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制)轉(zhuǎn)換為BCD碼，個(gè)位存入30H，十位存入31H，百位存入32H，最后由P0口輸出個(gè)位數(shù)據(jù)，P1口輸出十位數(shù)據(jù)，P2口輸出百位數(shù)據(jù)。
將DPH和DPL中放入兩個(gè)小于10的數(shù)據(jù)a和b，編寫程序?qū)崿F(xiàn)c=a2+b2-a，并把c通過P0口輸出。
將累加器A中數(shù)據(jù)得高4位和寄存器B中數(shù)據(jù)的低4位相乘后取反，并將其結(jié)果通過P0口輸出。
采用移位指令，實(shí)現(xiàn)累加器A中數(shù)據(jù)乘4，寄存器B中數(shù)據(jù)除以2。
知識點(diǎn)：
掌握算術(shù)操作指令和邏輯運(yùn)算指令。
會(huì)畫簡單的流程圖。
會(huì)使用軟件正確調(diào)試程序。
功能三：信號燈的控制3
設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)程序，使與P2.0相連的發(fā)光二極管每隔1秒亮一次。
采用循環(huán)控制，使8個(gè)發(fā)光二極管呈跑馬燈方式閃爍，其中發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r長為1秒，熄滅時(shí)長為2秒。
知識點(diǎn)：
掌握程序轉(zhuǎn)移類指令和位操作指令。
會(huì)畫簡單的流程圖。
會(huì)使用軟件正確調(diào)試程序。
理解指令延時(shí)的用法，NOP指令的使用。
4教學(xué)建議
(1)教學(xué)時(shí)數(shù)12學(xué)時(shí)。
(2)學(xué)習(xí)過程中，教師通過講解和演示，指導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)。
(3)采用多做多練加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。
(4)安排項(xiàng)目訓(xùn)練，鞏固所學(xué)內(nèi)容。
5實(shí)踐活動(dòng)建議
(1)訓(xùn)練情境1：交通燈控制
(2)教學(xué)建議：6學(xué)時(shí)
(3)采用每組兩人的分組方式，鍛煉學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)和調(diào)試程序的能力
(4)集中安排實(shí)驗(yàn)
主題三學(xué)習(xí)情境2
1學(xué)習(xí)情境
跑馬燈設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2學(xué)習(xí)目標(biāo)
(1)掌握TMOD和TCON專用寄存器各位的定義與設(shè)置。會(huì)計(jì)算和設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值。
(2)掌握IE和IP專用寄存器各位的定義與設(shè)置。理解中斷的工作過程，熟記中斷入口地址。
技能點(diǎn)：能夠正確使用中斷方式對定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行編程；能夠使用中斷方式對外部事件中斷進(jìn)行處理；會(huì)畫流程圖，并編寫完整的具有中斷程序；理解電平觸發(fā)中斷、邊沿觸發(fā)中斷的區(qū)別及應(yīng)用；中斷的優(yōu)先級和中斷嵌套的應(yīng)用，中斷現(xiàn)場的保護(hù)和恢復(fù)。
3學(xué)習(xí)情境內(nèi)容
設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)性跑馬燈，能夠完成以下功能：
功能一：利用P2口，用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器采用查詢方式，使8個(gè)發(fā)光二極管呈跑馬燈方式閃爍(亮1秒、滅2秒)。
功能二：用計(jì)數(shù)器中斷對按鍵按下的次數(shù)計(jì)數(shù)，作為跑馬燈閃爍次數(shù)。
功能三：用外部中斷對正常顯示和閃爍次數(shù)設(shè)定功能進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
知識點(diǎn)：
掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化方法；定時(shí)器初值與計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算與設(shè)定。
掌握中斷源與中斷服務(wù)程序的入口地址；中斷相關(guān)寄存器的使用方法；中斷工作過程。
4教學(xué)建議
(1)教學(xué)時(shí)數(shù)8學(xué)時(shí)。
(2)學(xué)習(xí)過程中，教師通過講解和演示，指導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)。
(3)采用項(xiàng)目教學(xué)，多做多練加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。
(4)安排項(xiàng)目訓(xùn)練，鞏固所學(xué)內(nèi)容。
5實(shí)踐活動(dòng)建議
(1)訓(xùn)練情境2：秒表設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
(2)教學(xué)建議：6學(xué)時(shí)
(3)采用每組兩人的分組方式，鍛煉學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)和調(diào)試程序的能力
(4)集中安排實(shí)驗(yàn)
主題四學(xué)習(xí)情境3
1學(xué)習(xí)情境
單片機(jī)點(diǎn)對點(diǎn)串口通信
2學(xué)習(xí)目標(biāo)
(1)了解SCON專用寄存器各位的定義與設(shè)置，掌握串口初始化的內(nèi)容與步驟。
(2)會(huì)用查詢和中斷方式編寫數(shù)據(jù)通信程序。
技能點(diǎn)：能夠正確地編寫數(shù)據(jù)通信程序。
3學(xué)習(xí)情境內(nèi)容
設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)之間的點(diǎn)對點(diǎn)的通信系統(tǒng)。要求甲機(jī)發(fā)送，乙機(jī)接收。甲機(jī)中按加號鍵，乙機(jī)中顯示數(shù)據(jù)加1；甲機(jī)中按減號鍵，乙機(jī)中顯示數(shù)據(jù)減1
知識點(diǎn)：
掌握與串行口初始化方法。
掌握串行口通信波特率的計(jì)算方法。
掌握串行口通信編程的兩種方法。
4教學(xué)建議
(1)教學(xué)時(shí)數(shù)6學(xué)時(shí)。
(2)學(xué)習(xí)過程中，教師通過講解和演示，指導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)。
(3)采用項(xiàng)目教學(xué)，多做多練加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。
(4)安排項(xiàng)目訓(xùn)練，鞏固所學(xué)內(nèi)容。
5實(shí)踐活動(dòng)建議
(1)訓(xùn)練情境3：單片機(jī)雙機(jī)通信
(2)教學(xué)建議：6學(xué)時(shí)
(3)采用每組兩人的分組方式，鍛煉學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)和調(diào)試程序的能力
(4)集中安排實(shí)驗(yàn)
主題五學(xué)習(xí)情境4
1學(xué)習(xí)情境
溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2學(xué)習(xí)目標(biāo)
(1)使用P0、P2口的第二功能，擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM和片外程序存儲(chǔ)器。
技能點(diǎn)：能夠正確對89C51進(jìn)行片外RAM和ROM擴(kuò)展；理解并記住MOVX指令的時(shí)序圖。
(2)對89C51的并口進(jìn)行擴(kuò)展
技能點(diǎn)：能夠正確對89C51的并口進(jìn)行擴(kuò)展。
(3)人機(jī)接口擴(kuò)展
技能點(diǎn)：能夠正確地在89C51外連接鍵盤和顯示設(shè)備。
(4)8位A/D轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的接口
技能點(diǎn)：能夠正確選擇A/D轉(zhuǎn)換芯片，并實(shí)現(xiàn)其與單片機(jī)的正確連接。
(5)8位D/A轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的接口
(6)掌握C51程序設(shè)計(jì)方法
技能點(diǎn)：能夠正確運(yùn)用單片機(jī)C51語言對單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行編程。
3學(xué)習(xí)情境內(nèi)容
設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，要求用C51編寫系統(tǒng)程序，并且該系統(tǒng)滿足以下要求：
功能一：使用89C51擴(kuò)展一個(gè)片外RAM。
知識點(diǎn)：
掌握P0、P2口的第二功能使用方法。
會(huì)擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外程序存儲(chǔ)器。
功能二：用兩位七段數(shù)碼管顯示其溫度值。
知識點(diǎn)：
掌握LED的動(dòng)態(tài)顯示方法。
功能三：用4*4的矩陣鍵盤，設(shè)置其溫度初值。
知識點(diǎn)：
掌握鍵盤設(shè)計(jì)方法。
掌握LED動(dòng)態(tài)顯示方法。
功能四：具有對環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，當(dāng)外界溫度于設(shè)定溫度時(shí)，啟動(dòng)風(fēng)扇降溫；當(dāng)外界溫度低于設(shè)定最低溫度時(shí)，發(fā)出報(bào)警聲。
知識點(diǎn)：
掌握A/D轉(zhuǎn)換的方法。
掌握D/A轉(zhuǎn)換的方法。
掌握正確選擇A/D和D/A芯片的方法。
4教學(xué)建議
(1)教學(xué)時(shí)數(shù)20學(xué)時(shí)。
(2)提高課堂質(zhì)量，上課時(shí)要多啟發(fā)學(xué)生，提高他們提出問題、分析問題、解決問題的能力，讓學(xué)生學(xué)會(huì)理解記憶的技巧。
(3)采用項(xiàng)目教學(xué)，多做多練加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。
(4)安排項(xiàng)目訓(xùn)練，鞏固所學(xué)內(nèi)容。
5實(shí)踐活動(dòng)建議
(1)訓(xùn)練情境：人機(jī)接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
(2)教學(xué)建議：6學(xué)時(shí)
(3)采用每組兩人的分組方式，鍛煉學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)和調(diào)試程序的能力
(4)集中安排實(shí)驗(yàn)
主題六綜合訓(xùn)練
使用套件設(shè)計(jì)一個(gè)最小單片機(jī)系統(tǒng)，完成其設(shè)計(jì)、繪圖、焊接、編程、調(diào)試工作并撰寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告。
1教學(xué)建議
(1)教學(xué)時(shí)數(shù)20學(xué)時(shí)。
(2)教師命題，學(xué)生獨(dú)立完成。
伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)在眾多行業(yè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，然而其也受到了體積方面限制，計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制方面經(jīng)常無法運(yùn)用，所以計(jì)算機(jī)微型化是計(jì)算機(jī)技術(shù)重要發(fā)展方向，自集成電路至超集成電路，自電子管至晶體管，計(jì)算機(jī)體積在漸漸變小，一直到限制的 ARM 及單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。很多專家與學(xué)者為研究計(jì)算機(jī)在單片機(jī)里的應(yīng)用，進(jìn)行了大量實(shí)踐，希望發(fā)現(xiàn)提升單片機(jī)效率的最佳使用方式，單片機(jī)是電子行業(yè)重要部件，它在電子行業(yè)中的位置無可取代，尤其是對工業(yè)控制領(lǐng)域來說，一旦單片機(jī)出現(xiàn)問題，所有控制系統(tǒng)都不能正常運(yùn)行工作。
2 電子工程的內(nèi)涵
伴隨互聯(lián)網(wǎng)與電子計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)漸漸進(jìn)入黃金發(fā)展階段，這對電子技術(shù)的深入發(fā)展起了巨大推動(dòng)作用。伴隨互聯(lián)網(wǎng)對社會(huì)發(fā)展及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)越來越明顯，電子工程的重要性漸漸突顯出來，要更好的發(fā)展電子工程技術(shù)，提高我國的綜合國力，一定要不斷創(chuàng)新和探索電子工程技術(shù)，以促進(jìn)電子工程技術(shù)獲得新的發(fā)展，電子工程技術(shù)以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)作為基本的載體，系統(tǒng)性地處理與控制電子信息。依據(jù)目前電子工程技術(shù)發(fā)展情況來看，它作為系統(tǒng)的技術(shù)漸漸發(fā)生產(chǎn)業(yè)鏈分化，很多領(lǐng)域行業(yè)相互交叉的信息技術(shù)漸漸出現(xiàn)，這促進(jìn)了很多新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
3 單片機(jī)的使用概況
3.1 單片機(jī)使用發(fā)展歷史
在計(jì)算機(jī)剛剛出現(xiàn)時(shí)期，因?yàn)槭苄阅芘c體積的影響，計(jì)算機(jī)還沒有得到實(shí)際運(yùn)用，僅僅在實(shí)驗(yàn)室科研室里有一些應(yīng)用，用來進(jìn)行簡單的數(shù)學(xué)方面計(jì)算，某種程度上講，單片機(jī)某一時(shí)期的使用還沒有電子計(jì)算器受到歡迎，因?yàn)樗梢宰孕羞\(yùn)算，所以，人們一直很期待和重視計(jì)算機(jī)的發(fā)展，伴隨電子技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)展，計(jì)算機(jī)性能有了很大提高，體積也有了很大程度的控制。信息技術(shù)的快速發(fā)展使筆記本電腦開始出現(xiàn)，筆記本電腦又把計(jì)算機(jī)帶入了新的發(fā)展時(shí)期，當(dāng)計(jì)算機(jī)被用于工業(yè)控制領(lǐng)域時(shí)，它的體積仍然較大，這時(shí)人們按照實(shí)際運(yùn)用需要，開始研發(fā)了以計(jì)算機(jī)架構(gòu)為基礎(chǔ)的單片機(jī)，利用了儲(chǔ)存器、控制器工作方式，除掉人機(jī)的相互交換界面，如果要讓單片機(jī)完成特定工作任務(wù)，一定要把任務(wù)寫進(jìn)對應(yīng)控制程序內(nèi)，因?yàn)闊o人機(jī)相互交換的界面，所以，一定要利用特殊裝置完成程序輸入。當(dāng)命令程序被輸入單片機(jī)后，還要結(jié)合對應(yīng)控制系統(tǒng)來應(yīng)用，一般情況下，單片機(jī)都要直接面板里，因?yàn)閱纹瑱C(jī)插腳壽命有限，應(yīng)用次數(shù)不能太多，不可以頻繁拆卸控制程序，要解決這一矛盾問題，所以出現(xiàn)的單片機(jī)均支持在線輸入程序。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是現(xiàn)代化信息的基礎(chǔ)，它對社會(huì)的發(fā)展具有重要作用，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在人們生活中日漸普及，并影響著人們的需求，電子工程技術(shù)隨著獲得了長足發(fā)展，尤其是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域方面獲得了突破性進(jìn)展，它推動(dòng)了醫(yī)學(xué)信息化的發(fā)展。
3.2 目前單片機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀
因?yàn)闅v史原因，我國科技發(fā)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展都比較晚，和西方一些發(fā)達(dá)國家相比，單片機(jī)擁有技術(shù)水平很低，特別是單片機(jī)生產(chǎn)與設(shè)計(jì)工作，單片機(jī)的核心制造技術(shù)都在發(fā)達(dá)國家手里，我國所運(yùn)用的單片機(jī)有很多都來自發(fā)達(dá)國家工廠。近幾年 51 系列的單片機(jī)受到人們認(rèn)可和廣泛應(yīng)用，但 51 系列單片機(jī)多數(shù)是由 ATMEL 與英特爾公司所生產(chǎn)，同時(shí)，對于單片機(jī)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)技術(shù)，發(fā)達(dá)國家對我們一直處于封鎖狀態(tài)，并且限制不發(fā)達(dá)國家進(jìn)口其單片機(jī)。我國要想從根本上解決單片機(jī)這些問題，必須重視單片機(jī)技術(shù)的研究與發(fā)展工作，高度重視單片機(jī)技術(shù)，為應(yīng)對發(fā)達(dá)國家的封鎖，我國一直在加大力量研究單片機(jī)技術(shù)，提升相關(guān)技術(shù)研發(fā)工作人員待遇，政府公布許多有關(guān)單片機(jī)的法規(guī)政策，鼓勵(lì)和支持單片機(jī)的發(fā)展，加大力度保護(hù)我國單片機(jī)科技公司，所以，最近幾年我國的電子業(yè)獲得重大發(fā)展，我國的電子科技公司已經(jīng)制造了有其產(chǎn)權(quán)的中央處理器，盡管這些處理器與發(fā)達(dá)國家中央處理器的性能還相差較大，處理器加工工藝也不夠完善，但可以設(shè)計(jì)制造中央處理器就表明我們已經(jīng)取得進(jìn)步，未來也一定會(huì)自主研究和開發(fā)出眾多單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)。
4 單子工程技術(shù)特征
電子工程技術(shù)是伴隨電子行業(yè)發(fā)展而形成的一門新興學(xué)科。當(dāng)今時(shí)代是信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，要實(shí)現(xiàn)信息化，發(fā)展電子行業(yè)是前提與基礎(chǔ)，通過電子工程技術(shù)可以看出一個(gè)國家的信息化水平的高低。所以，每個(gè)國家都必須高度重視電子工程技術(shù)，也因此，很多高等院校都安裝信息化發(fā)展情況增設(shè)電子工程技術(shù)課程和專業(yè)。高等院校的電子工程專業(yè)學(xué)生只有完成有關(guān)電子工程技術(shù)的學(xué)習(xí)，才可以在畢業(yè)后進(jìn)入電子工程有關(guān)企業(yè)從事電子工程技術(shù)方面的設(shè)計(jì)或制造工作，才能給我國的電子工程技術(shù)發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。大量的調(diào)查結(jié)果和實(shí)踐證明充分顯示，現(xiàn)階段我國的電子工程技術(shù)水平依然很低，要迅速發(fā)展電子行業(yè)，必須借鑒其他發(fā)達(dá)國家的成功經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)槲鞣絿以趩纹瑱C(jī)技術(shù)方面的封鎖，使我國可借鑒的經(jīng)驗(yàn)較少，我國必須漸漸探索才能發(fā)展電子工程技術(shù)。
5 電子工程技術(shù)在單片機(jī)技術(shù)里的運(yùn)用
單片機(jī)屬于微型計(jì)算機(jī)，目前，單片機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，并且經(jīng)過多年發(fā)展，有關(guān)單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)日益成熟，并且逐步形成了較為完善的運(yùn)用體系。正常情況下，單片機(jī)運(yùn)用有兩個(gè)重要部分組成，即軟件部分與硬件部分。軟件主要指各個(gè)控制程序，硬件主要是指各類型的電子元器件，要有效控制系統(tǒng)，一定要運(yùn)用電子元器件來共同組建控制系統(tǒng)，再根據(jù)具體控制要求，有目的性的編制和設(shè)定對應(yīng)控制程序，當(dāng)控制程序被輸入單片機(jī)后就能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)控制，所以電子工程技術(shù)對單片機(jī)運(yùn)用來說，在軟件方面及硬件方面都有著十分重要的意義。電子工程技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展使得電子元器件開始出現(xiàn)，人們普遍認(rèn)為第三次科技革命的開始就是計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，同時(shí)，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與發(fā)展又是建立在電子工程技術(shù)前提下的。大量的實(shí)踐表明現(xiàn)階段我國的許多電子元器件工廠的工程都屬于其他國家公司，我國很少有自己本土電子工程技術(shù)型企業(yè)。伴隨單片機(jī)被人們廣泛用于工業(yè)控制方面，電子工程技術(shù)變得越來越重要。
6 結(jié)束語
關(guān)鍵詞：TCP/IP協(xié)議單片機(jī)因特網(wǎng)局域網(wǎng)網(wǎng)卡芯片
在因特網(wǎng)上，TCP/IP協(xié)議每時(shí)每刻保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，如何利用TCP/IP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸成為一個(gè)炙手可熱的話題。在本系統(tǒng)中，筆者利用TCP/IP協(xié)議中的UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）、IP（網(wǎng)絡(luò)報(bào)文協(xié)議）、ARP（地址解析協(xié)議）及簡單的應(yīng)用層協(xié)議成功地實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)互連，既提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，又保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，同時(shí)也擴(kuò)展了數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行О霃健?/p>
1TCP/IP協(xié)議簡介
TCP/IP協(xié)議是一套把因特網(wǎng)上的各種系統(tǒng)互連起來的協(xié)議組，保證因特網(wǎng)上數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確快速傳輸。參考開放系統(tǒng)互連（OSI）模型，TCP/IP通常采用一種簡化的四層模型，分別為：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層。
（1）應(yīng)用層
網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層要有一個(gè)定義清晰的會(huì)話過程，如通常所說的Http、Ftp、Telnet等。在本系統(tǒng)中，單片機(jī)系統(tǒng)傳遞來自Ethernet和數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)，應(yīng)用層只對大的數(shù)據(jù)報(bào)作打包拆報(bào)處理。
（2）傳輸層
傳輸層讓網(wǎng)絡(luò)程序通過明確定義的通道及某些特性獲取數(shù)據(jù)，如定義網(wǎng)絡(luò)連接的端口號等，實(shí)現(xiàn)該層協(xié)議的傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數(shù)據(jù)協(xié)議UDP。在本系統(tǒng)中使用UDP數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。
（3）網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層讓信息可以發(fā)送到相鄰的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的任一主機(jī)上，IP協(xié)議就是該層中傳送數(shù)據(jù)的機(jī)制。同時(shí)建立網(wǎng)絡(luò)間的互連，應(yīng)提供ARP地址解析協(xié)議，實(shí)現(xiàn)從IP地址到數(shù)據(jù)鏈路物理地址的映像。
（4）鏈路層
由控制同一物理網(wǎng)絡(luò)上的不同機(jī)器間數(shù)據(jù)傳送的底層協(xié)議組成，實(shí)現(xiàn)這一層協(xié)議的協(xié)議并屬于TCP/IP協(xié)議組。在本系統(tǒng)中這部分功能由單片機(jī)控制網(wǎng)卡芯片CS8900實(shí)現(xiàn)。
2硬件框圖
如圖1所示，系統(tǒng)提供RJ45接口連接Ethernet網(wǎng)絡(luò)，并且提供一個(gè)串口給用戶使用。系統(tǒng)板可以將從Ethernet上過來的IP數(shù)據(jù)報(bào)解包后送給串口，也可將從串口過來的數(shù)據(jù)封裝為IP包送到局域網(wǎng)中。外部RAM使用61C1024（128KB），從而為數(shù)據(jù)處理提供了很大的緩存；使用E2PROM——X25045，既可以作為看門狗使用，也可以將IP地址、網(wǎng)卡物理地址和其他參數(shù)保存在里面。
CS8900芯片是CirrusLogic公司生產(chǎn)的一種局域網(wǎng)處理芯片，它的封裝是100-pinTQFP，內(nèi)部集成了在片RAM、10BASE-T收發(fā)濾波器，并且提供8位和16位兩種接口，本文只介紹它的8位模式。
NE103是一種脈沖變壓器，在CS8900的前端對網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行脈沖波形變換。
3工作原理
3.1CS8900的工作原理
CS8900與單片機(jī)按照8位方式連接，網(wǎng)卡芯片復(fù)位后默認(rèn)工作方式為I/O連接，基址是300H，下面對它的幾個(gè)主要工作寄存器進(jìn)行介紹（寄存器后括號內(nèi)的數(shù)字為寄存器地址相對基址300H的偏移量）。
·LINECTL（0112H）
LINECTL決定CS8900的基本配置和物理接口。在本系統(tǒng)中，設(shè)置初始值為00d3H，選擇物理接口為10BASE-T，并使能設(shè)備的發(fā)送和接收控制位。
·RXCTL（0104H）
RXCTL控制CS8900接收特定數(shù)據(jù)報(bào)。設(shè)置RXTCL的初始值為0d05H，接收網(wǎng)絡(luò)上的廣播或者目標(biāo)地址同本地物理地址相同的正確數(shù)據(jù)報(bào)。
·RXCFG（0102H）
RXCFG控制CS8900接收到特定數(shù)據(jù)報(bào)后會(huì)引發(fā)接收中斷。RXCFG可設(shè)置為0103H，這樣當(dāng)收到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)報(bào)后，CS8900會(huì)產(chǎn)生一個(gè)接收中斷。
·BUSCT（0116H）
BUSCT可控制芯片的I/O接口的一些操作。設(shè)置初始值為8017H，打開CS8900的中斷總控制位。
·ISQ（0120H）
ISQ是網(wǎng)卡芯片的中斷狀態(tài)寄存器，內(nèi)部映射接收中斷狀態(tài)寄存器和發(fā)送中斷狀態(tài)寄存器的內(nèi)容。
·PORT0（0000H）
發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)，CPU通過PORT0傳遞數(shù)據(jù)。
·TXCMD（0004H）
發(fā)送控制寄存器，如果寫入數(shù)據(jù)00C0H，那么網(wǎng)卡芯片在全部數(shù)據(jù)寫入后開始發(fā)送數(shù)據(jù)。
·TXLENG（0006H）
發(fā)送數(shù)據(jù)長度寄存器，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先寫入發(fā)送數(shù)據(jù)長度，然后將數(shù)據(jù)通過PORT0寫入芯片。
以上為幾個(gè)最主要的工作寄存器（為16位），CS8900支持8位模式，當(dāng)讀或?qū)?6位數(shù)據(jù)時(shí)，低位字節(jié)對應(yīng)偶地址，高位字節(jié)對應(yīng)奇地址。例如，向TXCMD中寫入00C0H，則可將00h寫入305H，將C0H寫入304H。
系統(tǒng)工作時(shí)，應(yīng)首先對網(wǎng)卡芯片進(jìn)行初始化，即寫寄存器LINECTL、RXCTL、RCCFG、BUSCT。發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，寫控制寄存器TXCMD，并將發(fā)送數(shù)據(jù)長度寫入TXLENG，然后將數(shù)據(jù)依次寫入PORT0口，如將第一個(gè)字節(jié)寫入300H，第二個(gè)字節(jié)寫入301H，第三個(gè)字節(jié)寫入300H，依此類推。網(wǎng)卡芯片將數(shù)據(jù)組織為鏈路層類型并添加填充位和CRC校驗(yàn)送到網(wǎng)絡(luò)同樣，單片機(jī)查詢ISO的數(shù)據(jù)，當(dāng)有數(shù)據(jù)來到后，讀取接收到的數(shù)據(jù)幀。讀數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)依次讀地址300H，301H，300H，301H…。
3.2單片機(jī)工作流程
如圖人所示，單片機(jī)首先初始化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。網(wǎng)卡IP地址和物理地址存在X25045中，單片機(jī)復(fù)位后首先讀取這些數(shù)據(jù)以初始化網(wǎng)絡(luò)。
單片機(jī)主要完成數(shù)據(jù)的解包打包。當(dāng)有數(shù)據(jù)從RJ45過來，單片機(jī)對數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行分析，如果是ARP（物理地址解析）數(shù)據(jù)包，則程序轉(zhuǎn)入ARP處理程序（因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)上正是ARP協(xié)議將IP地址和物理地址相映射）。如果是IP數(shù)據(jù)包且傳輸層使用UDR協(xié)議，端口正確，則認(rèn)為數(shù)據(jù)報(bào)正確，數(shù)據(jù)解包后，將數(shù)據(jù)部分通過串口輸出。反之，如果單片機(jī)從串口收到數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)按照UDP協(xié)議格式打包，送入CS8900，由CS8900將數(shù)據(jù)輸出到局域網(wǎng)中。
可以知道，單片機(jī)主要處理協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，鏈路層部分由CS8900完成。因單片機(jī)將數(shù)據(jù)接收后完整不變地通過串口輸出，所以將應(yīng)用層交付用戶來處理，用戶可以根據(jù)需求對收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
在單片機(jī)的程序處理中，包含了完整的APR地址解析協(xié)議。通過在單片機(jī)中正確設(shè)置網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了通過局域網(wǎng)單片機(jī)與外部因特網(wǎng)上的終端設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。
1.1手機(jī)語音
目前，手機(jī)的語音功能越來越強(qiáng)大，其中語音功能中有一項(xiàng)非常重要的功能——語音識別，這種語音功能和單片機(jī)具有密切的聯(lián)系。語音信息條目輸入后，單片機(jī)系統(tǒng)就可以進(jìn)行識別，并且進(jìn)行相關(guān)的操作。單片機(jī)主要設(shè)置于音頻入口處，主要功能是為了收集各種音頻信息，然后一一分析、辨別，最后分別向各個(gè)部件下發(fā)指令，完成相關(guān)的操作。
1.2電話錄音
電話不僅具有通話功能，同時(shí)還具備通話錄音功能，單片機(jī)用于錄音電話中不僅可以收集各種請求信號，也可以發(fā)出相應(yīng)的控制信號。
1.3應(yīng)用于儀器儀表領(lǐng)域
單片機(jī)具有體積小、高集成度、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于儀器儀表行業(yè)，可大大提高儀器儀表的智能化、數(shù)字化程度，也可以有效提高儀器儀表的控制功能、處理功能、測試功能。比如，目前將單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于航天航空儀器儀表中，在很大程度上提高了儀器的集成性、可靠性以及準(zhǔn)確性，事故發(fā)生率也大大降低，整個(gè)航天航空電子系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化水平顯著提高，信息傳遞效率和速度也有效提高。
1.4應(yīng)用于家用電器領(lǐng)域
隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及應(yīng)用，單片機(jī)技術(shù)不僅僅局限于一些高端的科研器械領(lǐng)域中，同時(shí)在人們的日常生活中也得到廣泛應(yīng)用。單片機(jī)的應(yīng)用可以使整體家用電氣得到智能化、一體化控制，也可提高電器的使用性能，有效識別相關(guān)的信息。比如，微波爐、洗衣機(jī)、電視機(jī)等一些常用的家用電器的顯示系統(tǒng)、控制系統(tǒng)中會(huì)應(yīng)用到單片機(jī)。將其應(yīng)用于電視機(jī)上，可以使用戶有效控制大型智能游戲，而且也可以選擇更加方便的頻道方式。將其應(yīng)用于微波爐上，可以使食物的加熱時(shí)間以及加熱溫度得以控制。將其應(yīng)用于洗衣機(jī)中，可以按照衣服的臟度以及衣料的材質(zhì)自動(dòng)選擇洗滌的強(qiáng)度、時(shí)間以及洗滌劑使用量。
1.5應(yīng)用于醫(yī)療器械領(lǐng)域
現(xiàn)階段我國醫(yī)療條件下，在檢測手段、消毒條件、住院條件、檢測手段等各方面都具有或多或少的問題，對患者就診會(huì)有一定的影響。在醫(yī)療器械領(lǐng)域中應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)，可以在同一時(shí)間對多種疾病進(jìn)行有效分析，不僅可以大大提高檢測設(shè)備的檢測準(zhǔn)確性，也可在很大程度上提高診斷下藥的科學(xué)性、可靠性，減少臨床漏診、誤診率。同時(shí)，在醫(yī)療器械中應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)，有利于提高醫(yī)療設(shè)備結(jié)構(gòu)的智能化、合理化、自動(dòng)化。目前，像分析儀器、超聲波檢測儀器、呼叫系統(tǒng)等醫(yī)療器械中都會(huì)應(yīng)用到單片機(jī)。
1.6應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域
近年來隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度不斷提高，尤其是在電力高壓行業(yè)、核工業(yè)、粉塵工業(yè)等一些特殊環(huán)境下，對于人體的危害較大，因此基本上都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。在這些高危作業(yè)的自動(dòng)化操作中目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用到單片機(jī)技術(shù)。在工業(yè)化控制管理過程中應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)，通過數(shù)據(jù)采集以及過程控制手段實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制管理工作的有效性以及科學(xué)性。目前，在報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)噴漆系統(tǒng)、流水線作業(yè)系統(tǒng)等方面都廣泛應(yīng)用到單片機(jī)技術(shù)。
2.關(guān)于單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)
出現(xiàn)新的CPU后，以往的8位機(jī)慢慢增加到了16位機(jī)、32位機(jī)、64位機(jī)甚至更高的級別?，F(xiàn)階段，基本上單片機(jī)都應(yīng)用了EET技術(shù)，增加該項(xiàng)技術(shù)后可以有效避免外界的干擾，確保系統(tǒng)的時(shí)鐘信號不受影響，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性得以提升。在單片機(jī)中應(yīng)用布線和驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可以減少噪聲，減輕噪聲對于電路信號的干擾，提高電路信號的傳輸質(zhì)量。其次，在單片機(jī)中還應(yīng)用了OPT技術(shù)、裸片技術(shù)、表面貼技術(shù)等，OPT技術(shù)相對于掩膜技術(shù)而言，具有生產(chǎn)周期短、風(fēng)險(xiǎn)小等特點(diǎn)；而裸片技術(shù)以及表面貼技術(shù)可避免OPT芯片出現(xiàn)接觸不良現(xiàn)象。開發(fā)單片機(jī)技術(shù)的過程中，應(yīng)該綜合考慮成本、性能、適用環(huán)境等多方面因素，盡可能開發(fā)出和企業(yè)相適應(yīng)的自動(dòng)化系統(tǒng)。在選擇編程語言時(shí)，由于C語言程序具有良好的可繼承性，而且也便于進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)以及管理工作，因此一般都會(huì)選擇C語言。在選擇型號時(shí)，有AVR、8501、MS430、PIC等多種選擇，因?yàn)椴煌男吞柌⒉粫?huì)存在較大的差異，因此在選擇其中的一種型號后能舉一反三。另外，在設(shè)計(jì)、開發(fā)單片機(jī)的過程中，還需要考慮接口設(shè)計(jì)、系統(tǒng)干擾、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、平臺建設(shè)、接口設(shè)計(jì)、抗干擾設(shè)計(jì)等諸多方面。
3.總結(jié)
