单片机课程实验系统研制探析

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1、单片机课程实验系统研制探析摘要：研制了一种单片机课程实验系统，该实验系统由电脑、仿真器、示波器、实验板等主要部件构成。自主研制了实验系统的核心部件一—实验板，实验板由多个实验模块组成，可以满足单片机课程的实验教学要求。同时根据课程要求设计了12个实验内容。该实验板上的各模块间可以自主设计接线，具冇较高的灵活性。关键词：单片机；实验系统；实验板作者简介：丁坤（1975-），男，福建泉州人，河海大学机电工程学院,副教授；傅雯（1964-），女，浙江衢州人，河海大学机电工程学院，高级实验师。（江苏常州213022）基金项目：木文系2013年江苏省高等教育教改研究立项课题（项目编号：201

2、3JSJG121）.江苏省教育科学“十二五”规划2013年度课题（批准号:2013/01/011）的研究成果。中图分类号:G642.423文献标识码：A文章编号:1007-0079（2014）06-0127-02单片机课程是高等院校电气、自动化、计算机、机电控制等专业的重要基础课程。山于该课程是一门理论性、逻辑性和实践性很强的课程，为了得到更好的教学效果，我国各高校都针对该课程开展了课程优化和教学改革，并取得了一定的成绩。[1-3]单片机课程实验环节是该课程教学的重要环节，通过课程实验不仅可以让学生把在课堂上学到的理论知识应用于实践，而且可以提高学生对各类电路的认知能力、设计能力以

3、及动手能力。针对不同专业学生的教学实验耍求，有些高校开发研制了适合本校耍求的单片机课程实验系统。[4-6]本文针对河海大学机械工程及自动化专业的教学要求，研制了一种可满足单片机课程实验要求的单片机课程实验系统。一、课程设置基本情况河海大学机械工程及自动化专业的单片机课程教学以MCS-51系列单片机为授课内容，分为“微机原理及应用”和“接口技术”两门课程。“微机原理及应用”课程的总学时数为48学时，其中课堂教学40学时，实验教学8学时。课程的主要内容包含单片机基础知识、MCS-51系列单片机系统结构及电路、MCS-51系列单片机指令系统和程序设计方法、MCS-51系列单片机的功能模块

4、及其应用。“接口技术”课程的总学时数为32学时，其中课堂教学26学时，实验教学6学时。课程的主要内容包含：MCS-51系列单片机并行扩展原理、MCS-51系列单片机存储器的扩展、MCS-51系列单片机并行接口的扩展、键盘显示接口、A/D和D/A的基本原理和扩展方法、串行通信技术。所要研制的实验系统需能满足上述两门课程的实验教学要求。二、实验系统构成如图1所示，本实验系统山电脑、仿真器、示波器、实验板等主要部件构成。系统中电脑用于安装仿真实验软件。示波器主要用于观察D/A实验输出的电压波形。仿真器采用南京万利SE系列仿真器，该仿真器采用Client/Server结构，无跳线、无按键、

5、无开关，所有硬件配置和运行控制全由MedWin软件调试器设置，可以完全仿真常见MCS-51系列单片机。配套的MedWin软件集编辑、编译/汇编、在线模拟调试于一体，VC风格的用户界面，完全支持Franklin/KeilC扩展OMF格式文件，支持所有变量类型及表达式。实验板是本单片机课程实验系统最关键的部分，其设计时充分考虑了课程教学内容、学生动手能力培养、学生认知能力训练等方面的需求。本文所说实验板完全自主研制。三、实验板研制图2是实验板功能模块实际分布的示意框图。如图2所示，该单片机仿真实验板具备以下几个功能模块：1.核心模块核心模块由插入仿真头的插座、74LS373、6264(

6、RAM),以及引出引线的插孔构成。核心模块用于模拟MCS-51系列的单片机，构成用于实验的并行口、地址总线、数据总线、控制总线，并且提供了8K的外部数据存贮器以做实验。2.A/D模块A/D模块由ADC0809和一个频率为500K的时钟电路构成。其屮，ADC0809的通道选通信号、模拟输入端口、控制信号全部引出到引线的插孔，可供A/D转换实验时自由使用。1.D/A模块D/A模块由DAC0832和运放电路构成。其中，DAC0832的控制信号和经运放电路处理后的D/A输出信号引出到引线的插孔，可供D/A转换实验时自由使用。在该实验时需要通过示波器观察D/A输出的电压波形。2.译码模块译码

7、模块由74LS138构成，74LS138的3个输入端和8个输出端引出到引线的插孔，可供实验口山使用。3.串行模块串行模块由74LS164和RS232电平转换器MAX232两个主要芯片构成。74LS164可以做串行口方式0应用实验，RS232电平转换器可以做串行通信实验。74LS164的输入控制盒输出端口以及MAX232的TTL端口和RS232端口被引出到引线的插孔。6•并行口模块并行口模块由8155为主构成。8155的控制总线、I/O口和计数器引脚被引出到引线的插孔。