单片机原理及应用课程教学大纲

单 片 机 原 理 及 应 用 课 程 教 学 大 纲 执笔者： 韩党群 傅骞 编写日期：2005 04 28 课程编号 课程性质 课程类别 适应专业 学时数 学分 30311517 必修 专业技能 课 电子信息工程 总学时：60 理论：实践： 50:10 4 （1）课程的性质、目的和任务 单片及技术是广泛应用于各个领域的有关测量与控制的一门重要的专业课程，是实现现代 控制的必不可少的工具与手段，是控制类专业的一门必修课，是控制类专业技能的重要组成部 分。该课程主要讲授单片机结构和基本原理、MCS-51 系列单片机及其指令系统、单片机的 I/O 扩展及应用、单片机的定时与中断系统及单片机的汇编程序设计等内容，通过学习使学生基本 掌握单片机的硬件构成，软件组成及一般的程序设计技能，进而使用单片机实现各种检测与控 制的目的。 （2）课程教学的教学内容（含实验实践内容及其类型等） 、基本要求、学时分配等 该课程的主要内容及基本要求如下： 1、MCS-51 单片机结构和原理 该部分主要介绍 MCS-51 单片机的结构组成，其中主要包括内部 RAM 与 ROM 的组成，I/O 口电路的结构，时钟电路与时序机工作方式等。要求学生熟悉单片机的组成原理、指令 时序；掌握 RAM 的组成及功能、ORM 的组成及使用、I/O 口的主要工能等。 2、MCS-51 单片机指令系统 该部分主要介绍 MCS-51 单片机的指令系统，其中包括数据传送类指令、算术运算及逻 辑运算类指令、控制转移类指令极为操作类指令等，通过学习要求掌握 MCS-51 系列单 片机的寻址方式，熟悉各种指令的含义、功能及用法。 3、汇编语言程序设计 该部分主要介绍 MCS-51 单片机的汇编语言程序设计的基本知识，含汇编语言程序的基 本机构、伪指令、汇编语言源程序的编辑与汇编、典型汇编语言程序设计举例等；其中 要求熟悉汇编语言程序的基本结构、伪指令，掌握数制的转换、定时、查表等几种典型 的汇编语言源程序的设计方法。 4、该部分主要介绍 MCS-51 单片机的中断系统、定时计数器的使用、外中断源的扩展方法 等；要求熟悉 MCS-51 的中断系统的组成、工作原理、中断的响应过程，掌握定时器/计 数器的编程使用。 5、单片机串行数据通信 该部分介绍串行数据通信的基本原理、MCS-51 单片及串口的结构及控制、串行口的工作 方式等；要求熟悉串行通信的基本知识，掌握 MCS-51 单片机的串口工作原理及控制编 程。 6、单片机的 I/O 扩展及应用 该部分主要介绍 MCS-51 单片机的 ROM 与 RAM 的基本扩展方法，I/O 口的扩展的概念、必 要性、简单 I/O 扩展、典型并行可编程 I/O 接口芯片（8255、8155） 、常见 I/O 口电路 如键盘接口、显示器接口等。要求重点掌握 8255、8155 的使用，熟悉常见接口电路及 其编程。 7、单片机的 A/D、D/A 接口 这部分介绍常见的 A/D 与 D/A 器件及其与 MSC-51 单片及接口的基本方法。要求熟悉 DAC0832 与单片机的接口应用，掌握 ADC0809 与单片机的接口及编程。并熟悉其它常用 接口集成电路芯片。 课程内容与课时分配表： 序 号 教学内容 目的与要求 学 时 备 注 1 第一章：单片机概述 熟悉单片机的概念,了解单片机的发展历史及其单片机的应用 2 第二章 MCS-51 单片机芯片的硬件 结构 4 2.1 MCS-51 单片机逻辑结构与引脚信 熟悉 MCS-51 结构、内部逻辑结构与单片机的引脚信号 2 3 2.2 MCS-51 单片机的内部存储器 掌握内部 RAM 的低 128B 与高 128B 结构与应用，掌握堆栈 及其操作，掌握程序存储器组成 及应用 2 4 2.3 MCS-51 单片机 I/O 口电路 熟悉 P0,P2 口的结构掌握其主要 功能，2、熟悉 P1,P3 口的结构 与主要功能 2 5 2.4 MCS-51 单片机时钟电路与时序 掌握时钟电路及时序定时单位，熟悉典型指令时序 1 6 2.5 MCS-51 单片机工作方式 掌握复位方式与复位电路，熟悉程序执行方式及低功耗工作方式 1 第三章 MCS-51 单片机的指令系统 7 3.1 MCS-51 单片机的指令格式及寻址方式 了解 MCS-51 单片机的指令格式，掌握其寻址方式 2 8 3.2 MCS-51 单片机指令分类介绍 掌握数据传送类指令、算术运算 类指令、逻辑运算及移位类指令、 控制转移类指令、位操作类指令 4 第四章 MCS-51 单片机汇编程序设计 9 4.1 汇编语言程序设计概述 熟悉汇编语言的特点及格式 1 10 4.2 汇编语言程序的基本结构形式 熟悉汇编语言程序设计的顺序、分枝和循环程序结构 1 11 4.3 汇编语言程序设计举例 熟悉与掌握常用的基本汇编语言 子程序设计的基本方法,重点包 括算术运算程序、代码转换程序、 定时程序、查表程序等 2 12 4.4 MCS-51 汇编语言伪指令 掌握常用的汇编语言伪指令及其 1 序 号 教学内容 目的与要求 学 时 备 注 应用 13 4.5 汇编语言源程序的编辑与汇编 熟悉汇编语言程序编辑与汇编的基本方法 1 第五章：单片机存储器扩展 14 5.1 MCS-51 单片机系统扩展及结构 熟悉 MCS-51 单片机的系统总线及系统总线扩展结构 1 15 5.2 MCS-51 单片机的存储器扩展及编址技术 熟悉 MCS-51 单片机的系统存储器结构及存储器的编址方法 1 16 5.3 MCS-51 单片机程序存储器扩展 掌握常用程序存储器芯片及程序存储器的扩展方法 2 17 5.4 MCS-51 单片机数据存储器的扩展 掌握常用数据存储器芯片及数据存储器的扩展方法 1 18 5.5 存储器的综合扩展 熟悉程序存储器与数据存储器综合扩展的方法 1 第六章：单片机的中断与定时系统 19 6.1 MCS-51 单片机的中断系统 熟悉 MCS-51 单片机中断系统的组成与工作原理 2 20 6.2 MCS-51 单片机的定时器/计数器 熟悉 MCS-51 单片机定时器的结构，掌握其工作方式及编程应用 2 21 6.3 MCS-51 单片机外部中断源的扩展 熟悉单片机外部中断源常用的扩展方法 2 第七章 单片机 I/O 扩展及应用 22 7.1 单片机 I/O 扩展的必要性 熟悉单片机 I/O 扩展的原因及相关概念 1 23 7.2 单片机简单 I/O 扩展 掌握单片机简单 I/O 扩展输入/输出口的方法 1 24 7.3 8255A 可编程通用并行接口芯片 了解 8255 的结构、熟悉其引脚、掌握其工作方式与编程使用 2 25 7.4 8155 可编程并行接口芯片 熟悉 8155 的基本结构及工作方式、掌握其编程使用方法 2 * 26 7.6 MCS-51 单片机键盘接口技术 熟悉键盘接口电路的工作原理， 掌握常用键盘接口电路的组成结 构与编程实现方法 1 27 7.7 MCS-51 单片机显示器接口技术 熟悉 LED 显示原理及其典型接口，了解 LCD 期间及其接口 1 第八章 单片机串行数据通信 28 8.1 串行通信基础知识 熟悉串行通信的基本原理、串行接口电路的组成与功能 2 29 8.2 MCS-51 单片机的串行口及其控制寄存器 熟悉 MCS-51 单片机串行口的结构掌握其控制寄存器的功能 1 序 号 教学内容 目的与要求 学 时 备 注 30 8.3 MCS-51 单片及串行口工作方式 掌握串行口工作方式 0、1，熟悉串行口工作方式 2、3 1 第九章 单片及 A/D 与 D/A 转换接口 31 9.1 MCS-51 单片给与 D/A 转换器接口 熟悉 D/A 转换器 DAC0832 的结 构，掌握其典型接口电路及编程 使用 2 32 9.2 MCS-51 单片机与 A/D 转换器的接口 熟悉典型 A/D 转换器 ADC0809 的基本结构，掌握其接口和编程 应用 2 课程设计 课程设计的具体安排见 课程各教学环节部分 注：* 表示该内容为选学内容 （3）本课程与其它课程的联系 前期课程及知识要求：单片及技术是实现现代测控的重要工具，是电子电气工程师必备的 一项专业技能，在学习本课程前要求学生已经学习了电路及电子技术的相关课程，已具备 了这方面的基本知识。 后续课程：学习了该课程后可以进一步学习智能控制与嵌入式系统设计的相关课程 （4）课程质量标准与成绩考核方式 理论教学：该课程的开设目的是为了使学生具备单片及应用开发的基本能力，教学应严格 依据大纲要求执行，考核应采用书面考试为主实验考核为辅，且适当加大实验考核的方法 对学生的成绩进行评定。 实践教学：对学生平时的实验完成情况及实验报告成绩进行记录，综合评定学生的实验成 绩。 （5）课程各教学环节要求： 该课程的教学应主要抓好以下环节： 1课堂理论教学 主要采用讲授的方法，其内容应依据该大纲所要求的内容进行。 2实验教学 该课程开设的实验及要求如下表： 实验题目 内容与要求 学时 实验开发机的使用 熟悉实验开发机的使用方法 2 基础程序设计一 内部与外部 RAM 之间数据的传送 2 Wave 使用一 熟悉 Wave 操作环境 2 Wave 使用一 Wave 环境下的汇编程序设计 2 简单 I/O 口扩展 简单 I/O 接口应用编程 2 3课程设计 在理论学习与实验教学的基础之上，为进一步提高学生对该技术的学习与掌握在课程学 习基本结束时开设一周的课程设计，选取具有一定综合性的题目对学生进行训练，使学 生在硬件与软件的开发上得到更进一步的提高，具体的安排如下： 课程设计周安排 I、课程设计内容 最小系统编程 II、课程设计目的、意义 在巩固现学知识的基础上培养学生综合设计的能力，其中包括单片机系统硬件设计、 软件设计及运用开发系统进行系统综合调试的能力。 III、课程设计任务 绘制系统电原理图（一张 A4 图纸） 编制软件实现以下功能 1、时钟的计时、显示、时间设定调整等功能 2、实现一简单的计算器功能，包括加、减、乘、除等运算 IV、课程设计进度 时间 内