学习计划【硬件课程设计】【课设】
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学习计划【硬件课程设计】【课设】
时间内容及工作安排
硬件课程设计是面向计算机科学与技术等专业开设的一门实践性课程。该课程以微机原理与接口技术等先修课程内容为理论基础，要求学生采用CPU、电路板、可编程接口芯片以及汇编语言等编程语言，构建一个较完整的微型计算机控制系统，培养学生微机系统的设计能力、电子产品的制作能力和程序设计和控制能力。硬件课程设计总共进行两周时间，使用Proteus仿真工具，围绕“微机原理与接口技术”等课程综合设计实验展开，主要内容如下：
一、基础实验（30分）：
１、基本输入输出（10分）：
可以通过8255并行接口芯片，实现拨动开关控制LED的亮灭。
2、流水灯设计实现（10分）
实现拨动不同开关控制LED灯的变化。例如，K1从左往右，K2从右往左，K3从中间向两边，K4从两边向中间依次亮灭变化，按特定键退出。
3、数码管应用（10分）
数码管显示0到7，实现拨动不同开关，数码管显示该开关位置值（1-8）；若同时拨动两个以上开关，则数码管显示“E”。
二、自选试验（70分）：
通过Proteus仿真工具实现某综合性应用，可选用8255并行接口芯片、数码管、LED、开关、8254定时接口芯片、步进电机、单片机等微控制芯片部件，鼓励自拟题目实现。
- 交通灯的控制：模拟交通灯的控制，分为东西和南北方向，分别由红、绿、黄等显示。数秒时间应从数码管显示，并包括紧急情况处理。鼓励时间采用8254进行精确定时，尽量不使用软件延时。
- 秒表计时：在自行设计接口板的数码管模拟一个秒表，要求具有一般秒表的功能。按准备键时，进入秒表准备状态，再按开始键开始秒表计时，再按停止键时停止秒表计时。秒表计时的时间在数码管上显示。按退出键退出秒表计时状态。鼓励时间采用8254进行精确定时，软件部分采用前后台系统，即中断驱动系统。
- 汽车速度控制系统：在自行设计接口板的按键转换汽车的挡位，用发光二极管显示挡位，用数码管显示汽车的速度。能够控制和输出汽车速度和挡位的变化。
- 模拟控制的全自动洗衣机：按下启动按钮，洗衣机电源导通，准备进入洗衣程序。在洗衣过程可任意时刻按下停止键，洗衣程序中止运行。按下启动按钮，程序重新开始运行。
- 模拟乒乓球：用发光二极管亮灭模拟乒乓球向左或向右移动的轨迹。用开关模拟球拍打击动作，并判断打击是否有效。用数码管显示双方得分，双方各需至少一位数码管，分数应同时显示。
- 电子钟及键盘显示器控制：可以利用8254定时器、8255及开关、数码显示电路，模拟电子钟。能够用数码管显示时分秒。鼓励采用中断处理，即时间采用8254进行精确定时，软件部分采用前后台系统。
- 函数波形发生器：可以利用8255设计一个函数发生器。利用按键选择输出波形，能分别产生三角波、阶梯波、正向锯齿波、负向锯齿波和方波，并将当前输出波形代码显示在数码管上。
- 4×4小键盘按键检测识别：可以采用8255作为键盘接口电路，检测4×4小键盘（实验箱自带）被按下的按键。将所按按键值显示在数码管上。
- 简易温度控制系统的设计与实现：将D/A（实验箱自带）温度实时地显示在数码管显示器上，数码管3位，显示（-20~60）间的温度值。温度传感器的输出用实验箱上的旋钮模拟给出。
- 点阵LED显示设计：设计4×4LED点阵，可以采用8255并行端口分别作为行列选择，能够在LED点阵上显示英文或数字字符，并加以简单的按键控制。
- 电梯控制系统: 初始状态显示在1楼，乘客按下“+”号，表示电梯要上升，按下1~8作为目的的楼层，并显示在数码管上，电梯上升过程中，代表相应楼层的发光二极管顺序点亮直至到达目的楼层；乘客按下“-”号，与“+”号同理。
- 鼓励创新，自己提出一个应用系统并实现。作品可以选用单片机、STM32为微处理器，包含完整人机交互显示界面、 基础按键、 控制、 数据采集、 存储和输出等功能模块， 可以加载现代通信协议， 如I2C、 SPI、 以太网和USB等。
三、时间安排：
“硬件课程设计”的时间进度可视实际情况而定，大致安排如下：
- 第一周 周一：学生分组和选题
- 由教师给学生讲解硬件课程设计的要求。学生约4人自行组队并选题。学生根据所学“微机原理与接口技术”课程的知识，熟悉实验箱，掌握编辑编译下载工具，在实验箱上进行基础实验。学生小组自行安装Proteus并学习使用。
- 2022/8/29
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- 第一周 周二：学生小组完成基础实验
- 学生小组在Protues完成基础实验的连线和调试工作。学生小组在Proteus上完成基本实验的仿真验证，包括硬件电路连线，汇编程序编译导入和调试运行。指导教师对学生小组所做的基础实验进行监督指导。
- 2022/8/30
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- 第一周 周三：学生小组设计自选实验
- 学生小组对所选实验进行需求分析，建立计算模型。分别进行Proteus上连线和汇编程序开发。注意Proteus上进行相应电路连线，编写对应的汇编程序，同时注意访问端口地址设置。
- 2022/8/31
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- 第一周 周四：学生小组在Proteus完成自选实验基本测试
- 学生小组在实验箱上完成自选实验，在Proteus上完成功能仿真/连线，指导教师进行监督指导。学生小组根据Proteus上的硬件原理图，编写较为复杂的汇编程序进行检测验证。
- 2022/9/1
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- 第一周 周五：学生小组完成中期视频录制
- 学生将所设计的成果，据实际完成情况录制中期验收视频（<3分钟，mp4格式）。指导教师根据录制视频的情况，对学生进行中期检查，指出需要改进和完善的地方，给出相应的意见和建议。
- 2022/9/2
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- 第二周 周一：学生小组完成自选实验的设计验证
- 学生小组根据指导教师的意见，修订和完善Proteus电路仿真和运行测试，包括汇编程序编辑编译下载，仿真功能运行和调试。
- 2022/9/5
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- 第二周 周二：学生小组进行接口电路板的设计
- 学生小组自行设计接口电路板，注意与实验箱的总线相连，初期可采用手工画图，提交指导教师检查审核，根据指导教师的意见进行相应的修订。审核通过后自行安装Protel软件，学习元器件及电路布线画图。
- 2022/9/6
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- 第二周 周三：学生小组进行接口电路板的修订
- 学生小组初步实现Protel中对元器件的摆放和电路布线，注意接口电路板电路仅是将接口芯片和简单的外设如led灯、数码管、开关按键等元器件单独拉出制成的电路板，接口电路板可以和处理器最小板分开，也可合二为一，视具体情况而定。接口电路板布线图和元器件连线应与Proteus仿真原理图一致。
- 2022/9/7
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- 第二周 周四：学生小组完成接口电路板的实现
学生小组完成Protel接口电路板设计。包括Proteus仿真和Protel布线都正确无误。指导教师可以对学生进行指导，学生小组进行演示操作，指导教师逐一向学生提问，指导学生进行完善和修订设计。
- 2022/9/8
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- 第二周 周五：课程设计收尾工作
- 学生小组整理好Proteus仿真设计和Protel布线相关文档。录制硬件课程设计验收，注意需在其中说明个人的分工和体会。包括解说、运行、对运行结果的说明，该视频一般不超过5分钟，采用mp4格式。教师检查学生完成情况，每个学生组应诚实地将自己的作品向教师进行展示。
- 2022/9/9
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四、关键时间节点和要求：
- 第一周周一 完成分组并向指导教师报告
- 第一周周五 完成中期硬件课程设计视频录制（<3min），包括Protues上完成功能的演示和讲解。
- 第二周周四 基本完成所有设计实现工作
- 第二周周五 录制硬件课程演示视频（一般<5min）。
硬件课程设计验收演示视频应包括：Protues仿真原理图、程序运行演示和对运行结果的说；接口电路板的Protel布线图，应与Protues仿真原理图一致。曾经出现的问题及解决办法；自己在设计开发团队中起到的作用。所录视频为mp4格式，要求屏幕视角大，图像清晰，声音洪亮，演示运行过程清楚明了，运行结果是否正确有解释说明。视频最好有字幕提示。
五、实验要求：
- 基础实验：（30%）
实现基本输入输出，流水灯设计实现，数码管应用的Protues仿真运行。以结果实现稳定，操作熟练，讲解清晰者为佳。 - 自选试验的Protue仿真：（50%）
实现自选实验的Protues仿真运行，以原理图布局合理，结果运行稳定，操作演示熟练，讲解清晰者为佳。 - 自选实验的Protel布线（20%）
实现Protel布置接口电路板连线，要求与自选实验的Proteus仿真原理图一致，注意接口电路板与系统总线的连接：地址线引脚、数据线引脚、读写控制线引脚以及电源/地等引脚。以Protel布局布线合理，接口电路板引脚关系正确，讲解清晰者为佳。
作品将采用Proteus软件绘制电路原理图、编程和调试、技术文档撰写。作品需要在Proteus ISIS原理图绘制界面设计好完整项目的应用原理图，并且完成Proteus VSM Studio集成开发环境（IDE）中设计好仿真电路程序。提交的工程必须100%完成，能够在Proteus上仿真；有能力的学生小组争取实现Protel制作印制电路板（PCB）布线图，有条件学生小组可以在实际硬件上运行为佳。
标签：课程设计,课设,小组,学生,硬件,数码管,Proteus,实验 From： https://blog.51cto.com/u_15719556/5762889