基于多核心板互换的单片机实训教学系统的设计

摘要

单片机具有控制功能和可靠性高等特点，其在工控，仪器仪表的智能化发展领域中占有重要的地位。为了适应社会发展的需要，各大高校也将单片机原理及应用课程作为相关专业的专业技能课程。该课程在整个专业体系中占据着重要的地位。它现在既是湖南省电信和自动化两个专业进行技能抽查的必考模块，也是大学生电子竞赛经常使用的知识模块。因此，在教学的过程中需要一套合适的开发板来帮助学生掌握单片机的使用。
　　市场上现有的单片机实验板，价格昂贵且都是针对某一款单片机量身定做的。比如一款普通的51单片机开发板，学习完成以后，想学习更高级的其他高级单片机，又得重新购买实验板。这样对于学生来说，没有物尽其用，浪费不少金钱。本设计就是为了解决这一现状的问题，采用双层设计结构，将各类主流单片机都各自制成一款标准的核心板，此外再设计一块底板，底板的接口电路实现标准化，并且在底板上设计基础的外围电路。核心板和底板相结合完成各类单片机实验。
　　本设计基于教学和学习的需求，研究设计一套基于同一底板，多单片机核心板替换的开发板。主要完成的工作有：
　　(1)系统需求分析
　　分析目前单片机的学习需求以及市场上主流单片机的IO资源。提出了双层设计结构，将各类主流单片机都制成一款标准的核心板，另外设计一层底板，设计各类基础外围电路。
　　(2)总体技术方案设计
　　对单片机教学及学习所需功能进行分析和规划，确定系统的总体技术方案。
　　(3)系统详细的硬件设计及测试
　　根据单片机课程的教学需求以及学习需求，将单片机知识点项目化，模块化。根据项目模块设计出相应的硬件电路模块，并且调试成功。文中提供相应的硬件电路图。
　　(4)实验项目的设计
　　结合所设计的开发系统和教学需求，开发了一些实验项目，将单片机课程的知识点融合在项目中，有助于循序渐进的学习，进行后续综合性的电子设计。
　　本设计已经完成多核心板互换的单片机教学系统所有的硬件和软件的开发调试工作，证明符合本课题设计的预期，效果良好。

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第1章 绪 论

1.1研究背景与意义

1.2研究现状与发展

1.3 本文主要研究工作及内容安排

1.4 本章小结

第2章 系统总体方案的设计

2.1 系统设计的目的

2.2系统设计的需求分析

2.3系统的总体方案设计

2.4本章小结

第3章 系统详细设计与实现

3.1底板硬件设计

3.2 STC12C5A60S2单片机核心板设计

3.3 STM32单片机核心板设计

3.4 本章小结

第4章 系统实验项目设计

4.1小交通灯控制软件开发

4.2数码管显示程序设计

4.3 LED点阵显示

4.4中断响应程序设计

4.5独立式键盘接口程序设计

4.6矩阵式键盘接口程序设计

4.7串口应用实验

4.8 IIC总线实验

4.9 DS18B20数字温度计的设计

4.10基于DS1302的精密电子时钟设计

4.11 本章小结

第5章 开发板硬件制作及综合测试

5.1 PCB板制作

5.2综合测试

5.3本章小结

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢