單片機原理及應用課程教學大綱

《單片機原理及應用》課程教學大綱第一部分大綱說明一、課程的性質(zhì)、目的與任務《單片機原理及應用》是計算機科學與技術、計算機應用技術、電子信息工程專業(yè)的專業(yè)課。本課程是以MCS-51單片機為范例學習單片機原理的課程，是一門面向應用的、具有很強的實踐性與綜合性的課程。通過對該課程的學習，可以培養(yǎng)和鍛煉學生運用單片機技術對硬件、軟件進行開發(fā)設計的能力，提高動手操作和技術創(chuàng)新的能力，為后續(xù)計算機類、電子信息類課程打下基礎，為將來從事自動化工作以及應用電子產(chǎn)品的設計、檢測和維修奠定堅實的基礎。二、預備知識先修數(shù)字電路、微機原理課程或其它有關知識。三、課程特點1、工作原理與編程方法、接口技術并重；2、軟件與硬件結合；3、理論與實踐結合。四、教學總體目標與要求通過理論教學與實驗教學，使學生理解單片機的硬件組成結構、指令系統(tǒng)、程序設計、外部功能擴展，掌握單片機的基本原理、編程技術、中斷技術、系統(tǒng)擴展、定時器、串行接口和其他輸入/輸出接口技術，并且學習、了解典型的單片機應用系統(tǒng)的設計思想和實現(xiàn)方法。在各章節(jié)知識點中，按“了解”、“理解”、“掌握”三個層次要求。1.了解對于本課程的次要內(nèi)容要求學生能夠了解。所涉及的內(nèi)容都是一些基本概念和簡單敘述，知道了就行，沒有進一步深入和擴展的要求。2.理解對于本課程的一般內(nèi)容要求學生能夠理解。即要求學生能夠理解所學內(nèi)容，對所涉及的內(nèi)容能夠進行簡單的分析和判斷。3.掌握對于本課程的重點內(nèi)容要求學生達到掌握的程度。即要求學生能夠全面、深入地掌握所學內(nèi)容，能夠舉一反三，熟練解決相關問題。第二部分課程學時分配課程總學時為54學時，其中講課36學時，實驗18學時。具體安排如下：內(nèi)容概述講課學時2實驗學時單片機硬件結構48指令系統(tǒng)、尋址方式、匯編語言程序設計中斷、定時器與串行口及其應用單片機系統(tǒng)擴展單片機的接口與應用單片機應用系統(tǒng)設計單片機C語言程序設計合計36333646243618第三部分教學內(nèi)容和教學要求第一章概述（2）（一）教學內(nèi)容1.1單片機的發(fā)展、分類、特點與應用。1.2單片機的概念1.3單片機的發(fā)展1.4單片機的應用（二）教學要求了解：單片機的發(fā)展、分類、特點與應用，單片機的的概念、發(fā)展及應用領域，典型單片機系列的基本情況。第二章MCS-51單片機硬件結構（4）（一）教學內(nèi)容2.1MCS-51單片機的邏輯結構及信號引腳重要組成部分，引腳的名稱和功能，引腳的復合功能。2.2MCS-51單片機的存儲器結構內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器及特殊單元外部數(shù)據(jù)存儲器專用寄存器的名稱、功能和尋址程序存儲器的功能及特殊單元位尋址區(qū)2.3MCS-51單片機并行輸入/輸出口電路結構基本電路結構、特點和使用。3.4MCS-51單片機時鐘電路與時序時鐘電路，時序定時單位，典型時序。3.58031單片機的最小系統(tǒng)電路結構和工作時序（二）教學要求掌握：單片機芯片的內(nèi)部組成及存儲器結構，存儲器地址空間、內(nèi)部與外部存儲器的尋址與訪問。理解：單片機時鐘電路與時序、輸入輸出口以及引腳的使用，單片機存儲器四大物理空間和三大邏輯空間的編址結構。了解：單片機的復位功能、省電工作方式以及片內(nèi)振蕩器電路。第三章MCS-51單片機指令系統(tǒng)、尋址方式、匯編語言設計(8)（一）教學內(nèi)容3.1MCS-51單片機指令的尋址方式指令系統(tǒng)特點、各種尋址方式及其特點和使用。3.2MCS-51單片機指令分類介紹數(shù)據(jù)傳送類指令算術運算類指令邏輯運算及移位類指令控制轉移類指令位操作類指令3.3匯編語言程序設計概述單片機匯編語言程序的結構形式MCS-51匯編語言的偽指令3.4MCS-51單片機匯編語言程序設計舉例順序結構程序設計分支結構程序設計循環(huán)結構程序設計子程序及其調(diào)用程序設計查表程序設計綜合性程序設計3.5單片機匯編語言源程序程序的編輯和匯編（二）教學要求掌握：各種尋址方式，常用指令的功能和使用方法；單片機匯編語言程序的基本結構及程序設計方法；利用開發(fā)工具進行程序調(diào)試的方法。理解：常用指令的特點，查表、譯碼等簡單程序設計方法。了解：所有指令的功能。第四章單片機的中斷與定時系統(tǒng)、串行口（6）（一）教學內(nèi)容4.1輸入/輸出與中斷輸入/輸出及工作方式（無條件工作方式、查尋工作方式、中斷工作方式）中斷的作用、中斷的功能、中斷申請和響應過程4.2MCS-51單片機中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)的結構與中斷有關的特殊功能寄存器（TCON、IE、IP、SCON）中斷請求、響應和返回過程。中斷應用程序設計舉例4.3MCS-51單片機的定時器/計數(shù)器定時器/計數(shù)器的定時和計數(shù)功能與定時器/計數(shù)器有關的特殊功能寄存器（TMOD、TCON、THx、TLx）定時工作方式0、1、2、3定時/計數(shù)應用舉例4.4定時器/計數(shù)器與中斷綜合應用舉例4.5串行口結構與工作原理4.6串行通信工作方式4.7串行口應用舉例（二）教學要求掌握：中斷程序設計方法和編程技術；定時/計數(shù)器的兩種工作模式、四種操作方式，可編程控制寄存器的編程設定以及計數(shù)初值的計算；單片機串行口波特率的設置及計算方法，串行口應用。理解：理解中斷概念、原理和中斷實現(xiàn)的方法，中斷源，中斷特殊功能寄存器，中斷響應過程，定時器、串行口特殊功能寄存器及功能和使用方法。了解：MCS-51單片機中斷系統(tǒng)的結構；定時/計數(shù)器系統(tǒng)的電路結構；串行通訊口的結構、四種串行通訊工作方式。第五章MCS-51單片機系統(tǒng)擴展（4）（一）教學內(nèi)容5.1系統(tǒng)功能擴展的基本知識、單片機對外總線及外部地址空間選址及編址方法5.2常用器件擴展5.3存儲系統(tǒng)的擴展5.4外部并行I/O接口的擴展；可編程并行接口芯片8255A原理及應用。（二）教學要求掌握：系統(tǒng)功能擴展的基本原理及使用總線進行單片機擴展的方法；單片機對外部存儲器、并行I/O口的擴展技術和實現(xiàn)方法。理解：幾種典型外圍功能接口芯片與單片機之間的擴展技術及編程設定的控制方法。了解：RAM、并行I/O接口芯片8255A的功能、結構、原理和驅(qū)動方式。第六章單片機的接口與應用（6）6.1單片機按鍵、鍵盤及其接口獨立式按鍵接口、行列式按鍵接口，單片機擴展鍵盤接口方法及編程。6.2單片機顯示及顯示器接口LED、LCD的顯示原理及與單片機的連接方式6.3A/D和D/A轉換器接口ADC0809和DAC0832轉換器的原理，與單片機的接口技術以及應用編程。6.4傳感器、繼電器與單片機的接口掌握：鍵盤與單片機的接口方式，獨立式按和行列式按鍵的編程方法；LED、LCD的顯示原理及與單片機的連接方式，編程和應用，ADC0809和DAC0832轉換器與單片機的接口及應用編程。理解：LED、LCD的接口技術，行列式按鍵的編碼方法。了解：LED、LCD的顯示原理，傳感器、繼電器與單片機的接口。第七章單片機應用系統(tǒng)設計（2）（一）教學內(nèi)容7.1單片機應用系統(tǒng)的設計過程7.2單片機開發(fā)工具和開發(fā)方法7.3單片機應用系統(tǒng)舉例（二）教學要求掌握：單片機應用系統(tǒng)的設計過程和開發(fā)方法。第八章單片機C語言程序設計（4）（一）教學內(nèi)容8.1單片機C語言程序設計基礎8.2單片機C語言程序設計示例（二）教學要求掌握：用C51語言編寫簡單的單片機應用程序了解：單片機C語言程序設計的基本方法。第四部分實驗教學大綱課程編號:05020018課程名稱：單片機原理及應用英文名稱：FundamentalsofMono-ChipComputers&Applications課程類型:專業(yè)選修課學時：18學分：0適用對象:計算機科學與技術、計算機應用技術、電子信息工程先修課程：數(shù)字電路、微機原理一、課程性質(zhì)、目的和任務本課程是一門實踐性很強的專業(yè)課。教學目的是使學生理解單片機的硬件組成結構、指令系統(tǒng)、程序設計、外部功能擴展，掌握單片機的基本原理、編程技術、中斷技術、系統(tǒng)擴展、定時器、串行接口和其他輸入/輸出接口技術，并且學習、了解典型的單片機應用系統(tǒng)的設計思想和實現(xiàn)方法。通過對該課程的學習，可以培養(yǎng)和鍛煉學生運用單片機技術對硬件、軟件進行開發(fā)設計的能力，提高動手操作和技術創(chuàng)新的能力，為后續(xù)計算機類、電子信息類課程打下基礎，為將來從事自動化工作以及應用電子產(chǎn)品的設計、檢測和維修奠定堅實的基礎。二、教學基本要求通過本實驗，應使學生基本掌握MCS-51單片機的結構原理、程序框圖和實驗步驟，掌握單片機的接口技術，提高單片機系統(tǒng)的設計能力，并以此為切入點，在基礎實驗和技能實驗的學習中，融會貫通，提高應用水平。該實驗主要為設計型實驗，要求學生自己設計實驗方案，自己動手編制程序并調(diào)試通過，以增加對單片機原理及應用的感性認識，更好地掌握這些專業(yè)知識，提高動手能力。三、實驗內(nèi)容及要求實驗一DVCC單片機實驗系統(tǒng)熟悉，簡單程序設計實驗（驗證性實驗，3學時）熟悉DVCC單片機實驗系統(tǒng)的各組成部分及基本操作，掌握MCS-51系列單片機匯編語言的使用，進一步鞏固語法規(guī)則，同時學習使用PC機進行軟件輔助開發(fā)的方法。編制并驗證兩個小程序。實驗二單片機數(shù)據(jù)傳送程序設計實驗（設計性實驗，3學時）進一步熟悉實驗系統(tǒng)和單片機指令系統(tǒng)，編制一個比較復雜的程序，并加以驗證，要求在實驗前將程序流程圖、源程序設計出來；掌握8031內(nèi)部RAM和外RAM的數(shù)據(jù)操作，從而了解這兩部分RAM的特點和使用方法。實驗三工業(yè)順序控制（綜合性實驗，3學時）掌握P1口作為輸入、又作為輸出的應用方法，學習延時子程序的編程和使用；掌握工業(yè)順序控制程序的簡單編程，中斷的使用。實驗四8255PC口控制PB口（設計性實驗，3學時）掌握單片機與8255的接口原理，熟悉對8255初始化編程和輸入、輸出軟件的設計方法以及通過8255并行口讀取開關數(shù)據(jù)的方法。實驗五交通燈控制實驗（設計性實驗，3學時）進一步了解8255芯片的結構及編程方法，學習模擬交通燈控制的實現(xiàn)方法；掌握單片機開發(fā)應用產(chǎn)品的流程和方法。實驗六ADC0809數(shù)據(jù)采集實驗（綜合性實驗，3學時）了解ADC08