单片机原理及应用课程教学大纲(机械)

单片机原理及应用课程教学大纲 课程英文名称： Micro Computers Principle and its Application 课程代码：131300103 课程性质：学科基础课 适用专业：机械设计制造及其自动化、能源与动力工程、车辆工程、材料成型及控制工程、机械设 计制造及其自动化（魏源国际学院） 总学时数：40 其中：讲课学时：34 实验学时：6 总学分数：2.5 编写人：江世明 审核人：黄同成 一、课程简介 （一）课程性质及其在课程体系中的地位 单片机原理及应用既是机械设计制造及其自动化、能源与动力工程、车辆工程、材料成型 及控制工程等专业的一门重要学科基础课，也是学生学习计算机控制和程序设计的入门课程，是嵌 入式基础，具有实践性极强的特点。本课程既是对电子技术的升华，也是后属控制类、程序设计类 课程的基础。 （二）课程教学目标 本课程介绍单片机原理、单片机程序设计方法、单片机应用开发三方面的知识；培养学生利用 单片机进行自动化系统及电子系统的开发和设计能力；启迪学生的创新意识；锻炼学生的动手能力， 促使学生全面素质的提高。 （三）课程教学的总体要求 通过本课程的教学，使学生了解单片机的发展过程、发展趋势及应用领域，掌握以 51 为代表 的单片机系统基本组成、工作原理、指令系统、汇编程序设计方法以及单片机的接口技术，重点掌 握单片机应用系统设计方法。 （四）课程基本内容概述 第 1 章 单片机概述 1.1 单片机 1.2 单片机引脚及内部结构 1.3 单片机存储器 1.4 单片机 I/O 端口 1.5 单片机工作方式 1.6 单片机最小系统 第 2 章 单片机指令系统 2.1 概 述 2.2 寻址方式 2.3 单片机汇编指令 第 3 章 汇编语言程序设计 3.1 汇编语言 3.2 汇编语言程序设计 3.3 基于 WAVE 的汇编程序设计实例 第 4 章 单片机应用系统仿真 4.1 Proteus 电子设计仿真软件 4.2 Proteus ISIS 参数设置 4.3 单片机应用系统设计与仿真 4.4 Proteus 与 Vision3 联调 第 5 章 单片机功能部件 5.1 单片机中断系统 5.2 单片机外部中断 5.3 单片机定时/计数器 5.4 单片机串行通信 第 6 章 单片机 LED 显示接口技术 第 7 章 单片机键盘接口技术 7.1 独立式键盘接口技术 7.2 行列式键盘接口技术 第 8 章 单片机转换器接口技术 8.1 A/D 转换技术 8.2 D/A 转换技术 第 9 章 单片机应用系统设计 9.1 单片机应用系统研究方法 9.2 单片机应用系统抗干扰措施 9.3 基于 Proteus 的单片机应用系统设计实例 （五）先修课程及后续课程 先修课程：计算机基础和电子技术 学生学习本课程应在计算机基础和电子技术讲授后进行。 1.计算机基础 ，要求学生通过学习，必需熟练掌握：计算机的大致构成原理，计算机 运行的一般原理， 程序设计方法。 2.电子技术 ，要求学生通过学习，必需熟练掌握：电子电路工作原理 电子电路芯片的 应用，电子电路设计方法。 后续课程：机电传动控制、嵌入式系统设计、执工控制系统、汽车电子控制技术、工业控制。 3 二、课程教学总体安排 （一）学时分配建议表 学时分配建议表 教 学 环 节 课 程 内 容 讲 课 习题课 实 验 设计 第 1 章：单片机概述 4 第 2 章：单片机指令系统 6 第 3 章：汇编语言程序设计 6 2 第 4 章：单片机应用系统仿真 2 第 5 章：单片机的功能部件 6 2 第 7 章：单片机 LED 显示接口技术 2 2 第 8 章：单片机键盘接口技术 4 第 9 章：单片机转换接口技术 2 第 11 章：单片机应用系统设计 2 每次作业后 进行点评 总计（学时） 34 6 （二）推荐教材及参考书目（按照编者、书名、出版社、出版日期顺序列出） 1、教材 江世明主编单片机原理及应用.上海交通大学出版社. 2013. 2、参考书目 1 何立民等编单片机初级教程北京航空航天大学出版社出版社 2 何立民等编单片机初级教程北京航空航天大学出版社出版社 3 何立民等编单片机初级教程北京航空航天大学出版社出版社 （三）课程考核方式 1、考核方式 该课程是一门面向实际应用的课程，平时及期中考试则以书面作业形式进行考查；期末考试以 闭卷形式进行。 2、成绩构成 课堂考勤 5%；课外作业 5%；实验 20%；期末考试占 70%。 三、课程教学内容及基本要求 第一章 单片机概述（4 学时） 1、教学目标 介绍单片机的基本概念和基本结构，让学生对单片机有初步的认识，为本课程后属学习打下坚 实的基础。 2、教学重点与难点 （1）教学重点 单片机概念、单片机荐储器结构、I/O 端口结构。 （2）教学难点 I/O 端口结构 3、教学方法与手段 以教师课堂讲授与多媒体教学相结合，并配合课堂演示及学生课后大量的练习及实验实践。 4、教学主要内容 （1）单片机概述 （2）单片机引脚和内部结构 （3）单片机存储器 （4）单片机 I/O 端口 （5）单片机最小系统 5、教学要求 了解单片机的基本概念、发展过程、发展趋势及应用领域；掌握 51 单片机基本结构、单片机 最小系统、特殊功能寄存器；重点掌握单片机的 I/O 结构、单片机存储器结构。 6、课后思考与练习 P24 页，第 1 题，填空题、第 2 题选择题，直接在书上做，第 3 题，做第（3）小题。 第二章 单片机指令系统（6 学时） 1、教学目标 本章目标是介绍单片机汇编指令及基本应用。 2、教学重点与难点 （1）教学重点 单片机寻址方式、数据传送类指令、数据运算类指令、逻辑操作类指令、控制转移类指令、位 操作类指令。 （2）教学难点 控制转移类指令 3、教学方法与手段 以教师课堂讲授与多媒体教学相结合，并配合课堂演示及学生课后大量的练习及实验实践。 4、教学主要内容 (1)概述 (2 寻址方式 (3)单片机汇编指令 5、教学要求 学生应了解指令的基本格式，掌握汇编指令的基本应用，能编写一些简单程序。 6、课后思考与练习 5 见教材 P47：第 1 题，第 2 题做在书上，第 3 题全做。 第三章 汇编语言程序设计（6 学时） 1、教学目标 学习汇编程序设计方法和调试方法。 2、教学重点与难点 （1）教学重点 顺序语言设计，循环结构语言，跳转结构设计，子程序设计。 （2）教学难点 循环结构和散转结构设计。 3、教学方法与手段 以教师课堂讲授与多媒体教学相结合，并配合课堂演示及学生课后大量的练习及实验实践。 4、教学主要内容 (1)汇编语言 (2)汇编语言程序设计 (3)基于 WAVE 的汇编程序设计实例 5、教学要求 了解汇编语言程序设计特点，掌握顺序结构、分支结构、循环结构及查表程序设计方法，能在 WAVE 设计环境，对单片机应用系统程序进行设计和调试。 6、课后思考与练习 见教材 P71：第 1 题做在书上，第 2 题做（1） 、 （3） 、 （6） 、 （8）小题。 第四章 单片机应用系统仿真（2 学时） 1、教学目标 学习在 Proteus 中对单片机应用系统的设计和仿真。 2、教学重点与难点 （1）教学重点 Proteus 软件的基本操作，单片机应用系统 Proteus 设计与仿真。 （2）教学难点 单片机应用系统 Proteus 设计与仿真。 3、教学方法与手段 以教师课堂讲授与多媒体教学相结合，并配合课堂演示及学生课后大量的练习及实验实践。 4、教学主要内容 （1）Proteus 电子设计仿真软件 （2）Proteus ISIS 参数设置 （3）单片机应用系统设计与仿真 （4）Proteus 与 Vision3 联调 5、教学要求 了解单片机的基本操作，掌握 Proteus ISIS 参数设置，重点掌握在 Proteus 环境进行单片机 应用系统开发和仿真。 6、课后思考与练习 见教材 P90：第 1、2 题做在书上，第 2 题在自己的 PC 机上完成仿真。 第五章 单片机的功能部件（8 学时） 1、教学目标 介绍单片机中断系统、定时计数器、串行通信的基本结构及应用。 2、教学重点与难点 （1）教学重点 单片机定时/计数器、单片机中断系统、单片机串行通信。 （2）教学难点 与定时计数器、外部中断、串行通信相关的寄存器的设置。 3、教学方法与手段 以教师课堂讲授与多媒体教学相结合，并配合课堂演示及学生课后大量的练习及实验实践。 4、教学主要内容 （1） 单片机中断系统 （2）单片机外部中断 （3）单片机定时/计数器 （4）单片机串行通信 5、教学要求 了解单片机中断概念，掌握与单片机中断系统、定时/计数器、串行通信相关的寄存器的设置， 重点掌握单片机中断系统应用。 6、课后思考与练习 见教材 P125：第 1 题做在书上，第 2 题（1） 、 （4） （10） 。 第六章 单片机 LED 显示接口技术（2 学时） 1、教学目标 介绍单片机 LED、LCD 显示接口技术。 2、教学重点与难点 （1）教学重点：LED、LCD 显示接口技术。 （2）教学难点：LED 显示接口电路设计和程序设计。 3、教学方法与手段 以教师课堂讲授与多媒体教学相结合，并配合课堂演示及学生课后大量的练习及实验实践。 4、教学主要内容 （1）LED 显示接口技术 7 （2）字符型 LCD 显示接口技术 （3）图形 LCD 显示接口技术 5、教学要求 了解 LED、LCD 显示原理，掌握 LED、LCD 显示接口电路设计和程序设计。 6、课后思考与练习 见教材 P182：做第 1、2 题。 第七章 单片机键盘接口技术（4 学时） 1、教学目标 学会基于单片机的独立键盘电路、行列式键盘电路设计。 2、教学重点与难点 （1）教学重点：独立键盘、行列式键盘接口电路设计和程序设计。 （2）教学难点：行列式键盘程序设计。 3、教学方法与手段 以教师课堂讲授与多媒体教学相结合，并配合课堂演示及学生课后大量的练习及实验实践。 4、教学主要内容 （1）独立式键盘接口技术 （2）行列式键盘接口技术 5、教学要求 了解独立式键盘、行列式键盘基本结构，掌握独立式键盘和行列式键盘电路设计和程序设计。 6、课后思考与练习 见教材 P90：做第 2、3 题。 第八章 单片机转换器接口技术（2 学时） 1、教学目标 学会单片机 A/D、D/A 转换电路设计和程序设计。 2、教学重点与难点 （1）教学重点：转换接口电路设计和程序设计。 （2）教学难点：程序设计。 3、教学方法与手段 以教师课堂讲授与多媒体教学相结合，并配合课堂演示及学生课后大量的练习及实验实践。 4、教学主要内容 （1）A/D 转换技术 （2） D/A 转换技术 5、教学要求（按照“重点掌握” 、 “掌握”和“了解”三个层次提出明确的教学要求） 6、课后思考与练习 见教材 P214：第 1、2 题做在书上，第 3 题做（4） 、 （5）小题。 第九章 单片机应用系统设计（ 2 学时） 1、教学目标 学习单片机应用系统设计方法。 2、教学重点与难点 （1）教学重点：单片机应用系统设计方法。 （2）教学难点：单片机应用系统设计设计。 3、教学方法与手段 以教师课堂讲授与多媒体教学相结合，并配合课堂演示及学生课后大量的练习及实验实践。 4、教学主要内容 （1）单片机应用系统研究方法 （2）单片机应用系统抗干扰措施 （3）基于 Proteus 的单片机应用系统设计实例 5、教学要求 了解常用的单片机开发工具，掌握单片机应用系统设计方法。 6、课后思考与练习 见教材 P289：做第 1 题。 四、实验（实训）要求 （一）实验的目的与要求 目的：配合理论教学，培养学生的实践操作能力，为今后学习和工作打下良好的基础。 要求：通过实验手段，使学生对单片机的构成原理、功能等有更感性的认识和理性的理解；要 求学生掌握实验系统的连线，编程，调试和运行的整个过程，提高学生动手能力和操作技能，为后 继课程奠定必要的基础。 （二）实验项目名称、学时分配表 实验学时分配表 序 号 实验项目名称 实验 学时 实验 类型 实验内容 必做或 选作 每组 人数 1 P1 口输入输出实验 2 验证 P1 口同时作为输入输入口使用 必做 2 2 外部中断实验 2 验证 设计具有中断功能的交通灯控制器 必做 2 3 数码管显示实验 2 综合 LED 为共阴极管，利用 单片机的端 口做为位驱动，用 74L