《微機(jī)原理與接口技術(shù)》教學(xué)大綱

1、 教學(xué)大綱 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc428386811 1.學(xué)習(xí)目標(biāo)及可測量結(jié)果 PAGEREF _Toc428386811 h 1 HYPERLINK l _Toc428386812 1.1學(xué)習(xí)目標(biāo) PAGEREF _Toc428386812 h 1 HYPERLINK l _Toc428386813 1.2可測量結(jié)果 PAGEREF _Toc428386813 h 2 HYPERLINK l _Toc428386814 2.課程要求 PAGEREF _Toc428386814 h 2 HYPERLINK l _Toc428386815 2.1授課方式

2、與要求 PAGEREF _Toc428386815 h 2 HYPERLINK l _Toc428386816 2.2考核與評價方法 PAGEREF _Toc428386816 h 3 HYPERLINK l _Toc428386817 3.教學(xué)安排 PAGEREF _Toc428386817 h 4 HYPERLINK l _Toc428386818 3.1理論教學(xué)安排 PAGEREF _Toc428386818 h 4 HYPERLINK l _Toc428386819 3.2實(shí)踐教學(xué)安排 PAGEREF _Toc428386819 h 7 HYPERLINK l _Toc42838682

3、0 4.參考教材及相關(guān)資料 PAGEREF _Toc428386820 h 8 HYPERLINK l _Toc428386821 5.課程教學(xué)網(wǎng)站 PAGEREF _Toc428386821 h 8學(xué)習(xí)目標(biāo)及可測量結(jié)果學(xué)習(xí)目標(biāo)“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程內(nèi)容兼顧基礎(chǔ)性和先進(jìn)性，綜合理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過課程的理論教學(xué)，使學(xué)生掌握微控制器的工作原理、組成結(jié)構(gòu)，指令系統(tǒng)與匯編程序設(shè)計，C51及程序設(shè)計；微控制器功能模塊（中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器和串行接口）的工作原理和應(yīng)用；多種微機(jī)接口技術(shù)（常用串行總線與接口、人機(jī)接口、模擬接口、數(shù)字接口）的原理與應(yīng)用；了解微機(jī)系統(tǒng)可靠性以及應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法。

4、使他們具有構(gòu)建微機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識、基本思想和基本方法技能，能夠利用微控制器技術(shù)、硬件與軟件相結(jié)合分析、解決本專業(yè)相關(guān)問題或其他實(shí)際問題。通過課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生進(jìn)一步理解、掌握課程知識，學(xué)會微控制器程序的設(shè)計和調(diào)試方法，以及定時器、中斷系統(tǒng)、I/O接口和串行擴(kuò)展以及多種接口技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用方法，使他們具有設(shè)計和開發(fā)微機(jī)系統(tǒng)能力的同時，提高和增強(qiáng)動手能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神?？蓽y量結(jié)果了解微控制器的組成結(jié)構(gòu)、工作原理和工作過程。熟悉8051微控制器的硬件結(jié)構(gòu)、模塊功能和應(yīng)用特性；掌握8051微控制器的指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計；掌握微控制器的C語言以及程序設(shè)計方法，并會運(yùn)用開發(fā)環(huán)境進(jìn)行程序調(diào)試；

5、掌握中斷概念、中斷作用和中斷系統(tǒng)功能及運(yùn)用方法；掌握定時器/計數(shù)器的工作原理、工作方式和應(yīng)用方法。掌握串行接口UART的工作原理、工作方式和應(yīng)用方法。掌握I2C、SPI、1-WIRE等串行接口技術(shù)和應(yīng)用。了解人機(jī)接口技術(shù)及相關(guān)內(nèi)容，能夠設(shè)計鍵盤/顯示的接口電路，以及應(yīng)用程序；了解模擬接口技術(shù)及相關(guān)內(nèi)容，能夠設(shè)計A/D和D/A的接口電路，以及應(yīng)用程序；了解數(shù)字接口技術(shù)及內(nèi)容，能夠設(shè)計直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路，以及應(yīng)用程序；了解并能夠測量脈沖信號的頻率和周期。了解微控制器系統(tǒng)中的可靠性設(shè)計內(nèi)容和具體方法；了解微控制器系統(tǒng)設(shè)計的過程和方法，具有微控制器系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)和調(diào)試的初步能力。注：以上結(jié)果

6、可以通過課程軟硬件實(shí)驗(yàn)與過程測試、項(xiàng)目設(shè)計與驗(yàn)收答辯以及隨堂考、期中考和期末考等環(huán)節(jié)進(jìn)行測量。 課程要求授課方式與要求（1）授課方式課堂：教師講授基本理論及方法，兼顧課程內(nèi)容的基礎(chǔ)性、先進(jìn)性，在詳細(xì)介紹課程基本、核心內(nèi)容的同時，介紹與時俱進(jìn)發(fā)展的新內(nèi)容、新技術(shù)，并結(jié)合科研進(jìn)行案例教學(xué)，通過分析微機(jī)實(shí)際應(yīng)用案例，在鞏固知識的同時，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；注重課內(nèi)外師生的互動。作業(yè)：每章布置適量作業(yè)，通過作業(yè)消化和鞏固課程內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)：結(jié)合課程進(jìn)度布置軟硬件實(shí)驗(yàn)，通過理論聯(lián)系實(shí)際，鞏固課程知識的同時，培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力。（2）授課要求基本要求：講解微控制器的發(fā)展歷程、組成結(jié)構(gòu)，工作原理和過程；微控制

7、器指令系統(tǒng)，并能熟練運(yùn)用匯編語言或C51語言設(shè)計與調(diào)試程序，掌握中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、串行總線等模塊的工作原理、功能和應(yīng)用方法，掌握串行總線擴(kuò)展、鍵盤/顯示的人機(jī)交互、A/D和D/A、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等多種接口技術(shù)及構(gòu)建微機(jī)系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)體系，使學(xué)生基本具備微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)和調(diào)試等能力。優(yōu)生免考：針對課程教學(xué)過程中學(xué)生基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力的差異，提出并實(shí)施基于“項(xiàng)目學(xué)習(xí)”的PBL(Project Based Learning) “優(yōu)生免考”的舉措。以研究性學(xué)習(xí)和項(xiàng)目實(shí)施的整個過程代替期末2小時的考試，將考核貫穿于整個教學(xué)過程，充分發(fā)揮了優(yōu)秀學(xué)生的潛能和創(chuàng)造力。優(yōu)生免考的實(shí)施過程包括 “優(yōu)

8、生”的選拔，實(shí)施過程與管理，驗(yàn)收與結(jié)題，成績評定等四個環(huán)節(jié)；使學(xué)生經(jīng)歷了自主課題設(shè)計，提交申請，項(xiàng)目具體設(shè)計、調(diào)試與實(shí)現(xiàn)，總結(jié)、答辯與驗(yàn)收等科研環(huán)節(jié)的全過程，有效提高了優(yōu)秀人才的工程實(shí)踐能力和科研綜合素質(zhì)。考核與評價方法采用過程和結(jié)果并重、差異性、多方位的課程考核和評價體系，避免“期末考定終身”，注重學(xué)習(xí)過程、綜合能力和素質(zhì)的培養(yǎng)及考核。免考生的成績評定方式：平時成績： 15分點(diǎn)到成績：共3分；缺課一次扣0.5分作業(yè)情況：共3分；不按時上交一次扣0.5分隨堂考3次：9分 期中考試： 15分“優(yōu)生免考”項(xiàng)目：70分項(xiàng)目結(jié)果：功能實(shí)現(xiàn)與答辯情況：占70設(shè)計總結(jié)和要求完成的資料質(zhì)量：占15制作工藝：

9、占5特色與創(chuàng)新等：占10其他學(xué)生成績評定方式：平時成績： 15分點(diǎn)到成績：共3分；缺課一次扣0.5分作業(yè)情況：共3分；不按時上交一次扣0.5分隨堂考3次：9分 期中考試：15分 實(shí)驗(yàn)成績： 30分實(shí)驗(yàn)過程與完成情況：3*4=12完成一份實(shí)驗(yàn)報告（給出格式要求）：3分 實(shí)驗(yàn)測試卷：共15分； 3分/次，共5次期末考試： 40分教學(xué)安排理論教學(xué)安排課程課內(nèi)學(xué)時為64學(xué)時，其中理論教學(xué)48學(xué)時，實(shí)踐教學(xué)16學(xué)時。課程理論內(nèi)容包括微控制器原理、微機(jī)接口技術(shù)和微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計三大部分，共12章。課程理論教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時分配 教學(xué)模塊教學(xué)單元學(xué)時安排第0章課程概況與計算機(jī)基礎(chǔ)知識1課程概況12數(shù)制與編碼0.25

10、3微機(jī)基本組成電路0.254存儲器概述0.5第1章微機(jī)技術(shù)概論1微型計算機(jī)概述0.52微控制器概述0.753微控制器的體系結(jié)構(gòu)0.254微控制器的典型結(jié)構(gòu)0.65微控制器性能與發(fā)展趨勢0.4第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)18051微控制器的結(jié)構(gòu)12微控制器的工作原理13存儲器配置與地址空間1.54特殊功能寄存器SFR-115特殊功能寄存器SFR-20.756IO端口結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)0.757時鐘與復(fù)位0.758微控制器的工作方式0.7598051微控制器的技術(shù)發(fā)展0.5第3章8051指令系統(tǒng)與匯編程序設(shè)計1指令系統(tǒng)概述0.252尋址方式13數(shù)據(jù)傳送類指令0.74算術(shù)運(yùn)算類指令0.755邏輯運(yùn)算類指令

11、0.56控制轉(zhuǎn)移類指令17位操作指令0.38查表指令的應(yīng)用0.259堆棧操作指令的應(yīng)用0.2510十進(jìn)制調(diào)整指令的應(yīng)用0.411邏輯指令與字節(jié)狀態(tài)操作0.1512轉(zhuǎn)移指令的應(yīng)用0.4513編程語言及匯編語言編程風(fēng)格0.214匯編程序設(shè)計中的偽指令0.315匯編與調(diào)試過程0.216匯編語言程序設(shè)計概述0.317程序設(shè)計的結(jié)構(gòu)化0.7518基本程序設(shè)計0.619子程序設(shè)計概述0.420子程序設(shè)計舉例0.75第4章8051的C語言與程序設(shè)計1C51的特點(diǎn)0.32數(shù)據(jù)類型0.43存儲器類型與存儲模式0.34數(shù)組與指針0.45函數(shù)0.36預(yù)處理命令0.37C51的流程控制18C51程序設(shè)計方法19模塊化

12、程序設(shè)計與舉例自學(xué)10KEIL C51環(huán)境及調(diào)試舉例自學(xué)第5章中斷系統(tǒng)1中斷系統(tǒng)概述0.528051微控制器的中斷系統(tǒng)13中斷處理過程0.54中斷程序設(shè)計0.85IO端口擴(kuò)展外部中斷源0.2第6章定時器/計數(shù)器1定時器計數(shù)器概述0.32定時器計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與控制0.63定時器計數(shù)器的工作方式0.64定時器計數(shù)器的初始化0.35計數(shù)器的飛讀0.26定時的實(shí)現(xiàn)方法0.47定時方式的應(yīng)用0.68計數(shù)方式的應(yīng)用0.49脈沖寬度的測量0.410擴(kuò)展外部中斷0.211實(shí)時時鐘的設(shè)計自學(xué)第7章串行總線與通信技術(shù)1總線與通信0.42通信協(xié)議與校驗(yàn)方式0.33UART的組成結(jié)構(gòu)0.34UART的工作方式15UAR

13、T的波特率0.36UART的應(yīng)用（1）0.57UART的應(yīng)用（2）18RS232、RS485通信技術(shù)與應(yīng)用1.29I20.610I20.611I20.812SPI串行接口0.5131-wire總線概述0.3141-wire總線的操作方式0.7151-wire總線應(yīng)用實(shí)例自學(xué)第8章人機(jī)接口技術(shù)1鍵盤基礎(chǔ)知識0.62獨(dú)立式鍵盤接口技術(shù)0.43矩陣式鍵盤接口技術(shù)14段碼式LED接口技術(shù)15點(diǎn)陣式LED接口技術(shù)0.86液晶顯示原理與LCD模塊0.37LCD控制器ST79201.28ST7920控制的12864LCD模塊0.89LCD程序設(shè)計-基本函數(shù)1.210LCD程序設(shè)計-造字函數(shù)1.211LCD程

14、序設(shè)計-畫圖函數(shù)自學(xué)第9章模擬接口技術(shù)1模擬輸入輸出通道基本結(jié)構(gòu)0.42AD轉(zhuǎn)換器、DA轉(zhuǎn)換器及其特性0.73并行AD轉(zhuǎn)換器ADC080914串行AD轉(zhuǎn)換器TLC549自學(xué)5AD轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用0.76并行DA轉(zhuǎn)換器ADC083217串行DA轉(zhuǎn)換器LTC146自學(xué)8DA轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用0.7第10章數(shù)字接口技術(shù)1數(shù)字信號調(diào)理技術(shù)0.72脈沖信號接口形式0.33脈沖信號測量技術(shù)14功率驅(qū)動技術(shù)0.55步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動技術(shù)0.56直流電機(jī)驅(qū)動技術(shù)0.57閉環(huán)系統(tǒng)的PID控制自學(xué)第11章微控制器系統(tǒng)的可靠性設(shè)計1可靠性與干擾0.52硬件可靠性設(shè)計-10.53硬件可靠性設(shè)計-20.54軟件可靠性設(shè)計-10.55軟

15、件可靠性設(shè)計-21第12章微控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1設(shè)計方法與過程-10.32設(shè)計方法與過程-20.23設(shè)計實(shí)例-硬件設(shè)計14設(shè)計實(shí)例-軟件設(shè)計1.5實(shí)踐教學(xué)安排軟件實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生課外完成，課內(nèi)利用1學(xué)時進(jìn)行檢查。每個實(shí)驗(yàn)均包括基礎(chǔ)型、設(shè)計型和探究型3個層次的內(nèi)容；基礎(chǔ)型和設(shè)計型實(shí)驗(yàn)為每人必做內(nèi)容，探究型實(shí)驗(yàn)的部分為選做內(nèi)容。選做的探究型實(shí)驗(yàn)為優(yōu)秀學(xué)生提供了自我發(fā)揮的良好條件。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和學(xué)時分配序號實(shí)驗(yàn)名稱實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容 課內(nèi)/外學(xué)時1軟件實(shí)驗(yàn)1內(nèi)存操作熟悉KEILVISION2集成調(diào)試環(huán)境，熟悉程序調(diào)試步驟和方法。編寫單片機(jī)內(nèi)部、內(nèi)外部之間的數(shù)據(jù)傳輸程序。具體三層次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容見實(shí)驗(yàn)教程。0/22軟件

16、實(shí)驗(yàn)2 HYPERLINK l _Toc177771898 算術(shù)運(yùn)算十六進(jìn)制、BCD碼數(shù)算術(shù)運(yùn)算的匯編程序?qū)崿F(xiàn)方法。具體三層次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容見實(shí)驗(yàn)教程。0/33軟件實(shí)驗(yàn)3 HYPERLINK l _Toc177771897 數(shù)制與代碼轉(zhuǎn)換多種數(shù)制（ASCII碼、十六進(jìn)制、十進(jìn)制）之間轉(zhuǎn)換方法，及相應(yīng)程序設(shè)計方法。具體三層次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容見實(shí)驗(yàn)教程。0/34軟件實(shí)驗(yàn)4查找與散轉(zhuǎn)查表、比較、搜索程序，子程序設(shè)計與調(diào)試。具體三層次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容見實(shí)驗(yàn)教程。0/35硬件實(shí)驗(yàn)1I/O口控制實(shí)驗(yàn)軟件實(shí)驗(yàn)檢查基礎(chǔ)型：8位輸出控制顯示、8位撥動開關(guān)輸入；設(shè)計型：根據(jù)撥碼開關(guān)狀態(tài)，控制LED不同顯示；探究型：十字路口交通燈控制實(shí)

17、驗(yàn) （選做）13/46硬件實(shí)驗(yàn)2外部中斷與定時器實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)型： 外部中斷與程序設(shè)計； 設(shè)計型：外部中斷的電平觸發(fā)方式；一分鐘倒計時器設(shè)計。探究型：設(shè)計24小時的實(shí)時時鐘； 音樂編程實(shí)驗(yàn)（選做）4/47硬件實(shí)驗(yàn)3鍵盤/顯示實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)型：查詢式鍵盤實(shí)驗(yàn)，靜態(tài)和動態(tài)數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)；設(shè)計型：依次點(diǎn)亮數(shù)碼管各段，形成一個動態(tài)運(yùn)動的邊框；分別在靜態(tài)數(shù)碼管和動態(tài)數(shù)碼管上顯示自己學(xué)號的后6位；用按鍵輸入自己學(xué)號的后6位，并在數(shù)碼管上顯示。探究型：循環(huán)顯示6個數(shù)碼管的邊緣各段，形成一個運(yùn)動著的大邊框；按鍵連擊的消除和利用（當(dāng)按鍵時間長于2秒時，每0.5秒數(shù)碼管加1，連續(xù)累加，直到按鍵釋放）；基于動態(tài)數(shù)碼管，設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)從右到左滾動顯示自己學(xué)號的所有位數(shù)。4/68硬件實(shí)驗(yàn)4并行AD、DA實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)型：利用ADC0809進(jìn)行可調(diào)模擬量的采集；利用DAC0832得到模擬電壓；設(shè)計型：采用中斷法設(shè)計ADC0809數(shù)據(jù)采集程序，并數(shù)碼管上顯示采樣結(jié)果；編程使DAC0832電路輸出多個設(shè)定的電壓值，并用萬用表測量其實(shí)際輸出電壓值；探究型：采用ADC0809的