单片机综合实验教学大纲

一、         课程的任务和目的

本课程是继单片机原理及应用课程之后而开设的综合实验课程。采用Microchip公司PIC系列为代表的精简指令单片机已经广泛应用于各种智能控制领域，本课程的主要任务是通过短期强化培训，使学生对RISC微控制器基本原理及其应用有一个基本的概念，初步掌握PIC的MPLAB-IDE开发应用环境、主要应用案例和单片机综合设计方法。通过本课程的学习，使学生获得以下方面的培训：

1．培养学生综合应用所学知识进行分析和解决工程实际问题的能力；

2．培养学生的学习兴趣，提高动手能力，增强实践技能和创新意识；

3．培养学生基本的科研能力，熟悉实际工程的流程；

4．培养学生严谨的工作态度和坚忍不拔的科学精神。

二、课程内容与基本要求

1.概述

1）主讲内容：讲解PIC单片机基础知识、发展历史和现状、核心技术发展，RISC微控制器体系结构和特点。

2）教学难点：PIC单片机的技术特点——RISC精简指令集。

3）基本要求：理解振荡器与时钟电路、CPU时序，以及PIC单片机与51单片机的区别。

2. PIC单片机的系统结构和工作原理

1）主讲内容：以PIC18F系列为例讲解PIC单片机的基本结构及工作原理，以及内部的各种接口部件。包括引脚描述、程序存贮器、数据存贮器、专用寄存器、同步串行口SSP部件、串行通信接口SCI部件、捕捉/比较/脉宽调制CCP部件、A/D转换部件的结构与原理。

2）教学难点：各个功能模块的工作原理及内部寄存器。

3）基本要求：掌握PIC新型单片机PIC18系列的主要性能特点、内部总体结构、存贮器配置的一般概念。重点掌握各部件及中断的概念与原理。

3.  PIC18F系列单片机指令系统
1) 主要内容：讲解PIC18F系列单片机寻址方式和指令系统。

2) 教学难点：寻址方式。

3）基本要求：掌握各种寻址方式，指令格式，指令系统指令操作码的符号说明、指令系统的分类，数据传送类指令，算术运算类指令，逻辑运算类指令，控制转移类指令，布尔变量操作类指令。

4.  C语言程序设计

1） 主要内容：介绍MPLAB-IDE软件工具、仿真器、APP001开发板的结构及使用。介绍如何创建源程序、进行仿真、在线调试以及如何将程序代码下载到APP001开发板。讲述PIC单片机C程序设计，以及三种分支结构程序。

2） 教学难点：联机调试。

3） 基本要求：掌握基本C语言程序的编写和工程文件创建，掌握编译和调试的方法。

三、实践环节及基本要求

   实验内容分为四个部分：学会MPLAB开发工具使用；熟悉微控制器定时器的功能，并对定时器1编程；掌握微控制器的A/D转换器的控制方法和编程技术；掌握按键与数码显示的编程技术。

1） MPLAB-ICD的使用 (3学时)

正确连接硬件,使PC机与MPLAB-ICD之间建立通信；设置MPLAB-IDE集成开发环境，对微控制器进行编程、调试、运行。

2） 定时/计数器与CCP模块应用编程与实验 （3学时）

熟悉MCU定时器的功能,CCP模块脉宽调制模式的工作原理; 运用定时器 (或者CCP模块)，实现矩形波输出；改变定时器初始化值，通过示波器观察输出脉冲信号占空比与频率的变化。

3）数码显示（3学时）

学习MCU各I/O端口的特点与应用，了解LED数码管动态控制的显示方法，熟悉查表和LED显示中的BCD数转换的编程方法。

4）单片机A/D转换模块编程与实验（3学时）

了解MCU的A/D转换器的控制方法和编程技术；按照流程图编写并调试A/D转换程序；调整定位器,观察指示灯点亮情况。

四、与各课程的联系

先修课程：数字电路，模拟电子技术，单片机原理，C语言。

五、对学生能力培养的要求

本课程是一门实践性很强的教学内容，注重学生动手能力的培养和编程技巧的训练。通过本课程的学习，学生能够初步掌握PIC系列单片机控制系统的设计，提高其对对外围接口模块的了解。

六、学时分配

总学时33学时，其中讲课6学时，实验15学时，上机12学时。

1、实验基础讲座                                      6学时

2、实验设计                                          6学时

3、MAPLAB集成环境应用                               3学时

4、PIC单片机定时/计数器与CCP模块应用编程与实验     3学时

5、PIC单片机按键与数码显示                          3学时

6、PIC单片机A/D转换模块编程与实验                  3学时

7、温度测量                                          3学时

8、实验设计考核                                      6学时

实验                                           

七、教材与参考书

1、 教材：PIC18系列单片机原理及C语言开发，张珣、张钰主编，清华大学出版社，Microchip大学计划指定教材，2012.7。

2、 参考书：

1）PIC单片机实用教程-基础篇，李学海，北京航空航天大学出版社，2002；　

2）单片机原理及应用，刘和平，重庆大学出版社，2002；

3）PIC单片机实用教程-提高篇，李学海，北京航空航天大学出版社，2002。