单片机与接口技术大纲

1、单片机与接口技术教学大纲适用专业：生产过程自动化技术、应用电子技术、通信技术课程编号： 总学时： 60 实验学时： 20 上机学时： 学分： 7.5第一部分 使用说明一、课程的性质、地位和教学目标1、课程的性质、地位单片机与接口技术课程是自动化类、电子信息类等专业学生的一门重要课程，是我院 生产过程自动化技术、应用电子技术、通信技术等专业学生的专业基础课，是学院重点建 设课程之一。单片机知识在电类专业整个课程体系中处于承上启下的地位，一般测控系统 和智能仪器仪表的实现经常应用到单片机与接口技术，单片机与接口技术是电子信息类等 专业学生应该很好掌握的一项专业技术。2、教学目标通过对本课程各环节内

2、容的学习、 实践， 使学生掌握本专业岗位所需要的单片机应用系 统的初步设计方法、 编程能力和应用分析能力， 掌握正确安装和调试单片机系统的技能。 课 程的最终目标是教会学生一种方法： 即以 80C51 为内核的单片机为学习、 使用背景， 针对不 同的应用要求，选择最适宜的单片机并能够设计、安装、调试接口电路、应用程序。同时， 为学习后续课及在今后的工作中的应用打下必要的基础。二、教学要求以 80C51 为内核的 89 系列单片机为背景，各部分原理性内容通过任务或实例引出，结 合实例讲原理、讲设计、讲实现。实例涵盖知识点，通过知识点展开教学内容。教学内容及 要求程度如下：1. 建立从芯片到系统的

3、思路，单片机本身就是一个大规模集成电路芯片，内部具备一定逻辑功能，但不能独立做事，内部必须有程序（汇编、C,但无操作系统），外面必须有电路（有基本的和应用扩展（接口），这才能工作或做更多的事。明确内容层次的划分及 含义。单片机芯片（主流芯片）7最小系统（复位、晶振、存储器）7最小应用系统（一）（I/O端口与引脚的基本使用和程序设计）7内部资源（中断系统与定时计数器、串行通信 技术）7最小应用系统（二）（显示、键盘）7单片机的系统扩展（并行和串行总线扩展） 7模拟量通道接口技术（A/D和D/A芯片与接口）7单片机应用系统设计（方法、举例），体现从芯片到系统到应用的思路。2. 掌握单片机内部功能资

4、源的配置和使用，掌握基本应用问题的接口电路设计、应用 程序编制、程序调试的方法。这些内容包括：数字（开关）量、模拟量的输入输出控制、键 盘显示、定时计数及中断、串行通信、系统扩展等内容。也是本课程的重点内容，要求学生 深入理解，熟练掌握，达到举一反三解决实际问题的能力。3. 初步掌握单片机应用系统的设计和调试方法，能够解决一些基本的实际问题。三、实施说明1、成绩考核方法本课程为考试课。目的和出发点是考核学生的知识掌握能力、 实践能力、 应用能力， 考核安排包括平时和 实验考核（ 30%），期末纸面考试（ 40% ），期末上机考试（ 30%）2、教学方法、教学手段（1）在实验室上课，教师的内容讲

5、解、演示操作和学生边操作练习、实验穿插进行。（2）开发一些多媒体课件和应用程序，为课堂教学和案例分析所使用。（3）利用多功能单片机实验系统，作为实践操作的环境。四、课内实践环节的要求1、名称：课内实验2、主要内容与要求课内实验共 20 学时， 至少应包括下列内容： 基本的程序调试、 带中断的彩灯控制系 统、带定时器的彩灯控制系统、基于串行口的彩灯控制系统、带 LED 显示及键盘的彩灯控 制系统、 D/A 、A/D 接口电路及程序设计、交通灯模拟控制系统设计（综合设计） ，并且至 少应包含一个 4 学时以上的综合实验。五、作业要求至少安排 10 次作业，但作业不一定非要是纸面作业。六、本课程与其

6、它课程的联系单片机与接口技术这门课程的先修课程是电路、数字电子技术、模拟电子技术，后续课 程是相关专业课程。七、教材和参考书目单片机应用基础 郑毛祥 主编 人民邮电出版社 2006 年 2 月第 1 版单片机原理及接口技术 曹天汉 主编 电子工业出版社2007 年第二版第二部分 教学内容纲要第一部分1. 标题模块一 单片机芯片的认识与理解2. 具体内容（1）单片机应用系统的形式与规模1）单个发光二极管的闪亮控制2）其他应用形式简介（2）单片机的概念与特点（3）单片机的应用领域（4）单片机的发展与种类型号3. 教学要求 认识单片机，了解单片机发展历史，明确单片机应用形式，记住常用单片机型号。4.

7、 教学重点和难点第二部分1. 标题模块二 单片机的最小系统与存储器资源2. 具体内容（1）单片机最小系统的构成1）复位引脚与复位电路2）晶振引脚与晶振电路（2）其他引脚简介（3）单片机的内部结构1）单片机的内部组成2）单片机的运算器与控制器（4）单片机的存储体系结构1）程序存储器2）数据存储器与寄存器 课堂讨论：彩灯系统流水方式控制及 I/O 端口的选择、发光管亮度控制3. 教学要求 建立单片机最小系统的概念，掌握复位与晶振电路的形式与作用，掌握单片机的内 部存储器的构成方式及地址划分。4. 教学重点和难点 重点：单片机最小系统的概念，复位后的状态，数据存储器构成。 难点：部分数据存储器单元与

8、寄存器的概念第三部分1. 标题模块三 最小应用系统（一） 基本的 I/O 端口应用与典型问题程序设计2. 具体内容（ 1）I/O 端口的结构与基本使用（2）典型问题的程序设计1）数据的传递及预置问题（片内 -片内、片外 -片外、片内 -片外；单元清零、置数）2）简单运算问题（多字节的加减法；加1、减 1、单字节乘除法；平方；求补；绝对值；表达式计算）3）查表问题4）比较、分支问题5）计数、延时等循环问题6）代码转换、数据拆合问题7）子程序问题8）位操作及运算问题（ 3）汇编语言程序设计基础 实验实训部分（时间、内容、过程融于上面的各部分） 课堂讨论：同一问题的不同程序设计方法 注：此部分完成一

9、个实验报告（ 2 学时）3. 教学要求了解 I/O 端口的内部结构，掌握外部引脚的基本功能使用，掌握典型关问题的程序设计调试方法。4. 教学重点和难点重点： I/O 端口的外部引脚的基本功能使用，典型关问题的程序设计调试方法。 难点： I/O 端口的内部结构。第四部分1. 标题模块四 内部资源（一） - 中断系统及应用2. 具体内容1）带中断的彩灯控制系统2）单片机中断概念、过程、外部中断的实现3）中断程序结构及程序设计实验实训部分（时间、内容、过程融于上面的各部分） 课堂讨论：外部中断端口数量的扩展及触发方式的选择 注：此部分完成一个实验报告（ 2 学时）3. 教学要求 掌握中断的概念，了解

10、中断系统产生和工作过程；掌握中断服务程序的设计方法； 掌握如何正确使用各种终端解决相应的问题。4. 教学重点和难点 恰当使用中断和编写正确的中断服务程序是本部分的重点和难点，另外要强调使用 中断时的系统参数设置。第五部分1. 标题模块四 内部资源（二） 定时计数器2. 具体内容（ 1）交通灯的模拟控制（ 2）定时 /计数器的结构和工作3）定时 /计数器的控制1）定时问题及实现2）计数问题及实现3）定时计数与中断结合（ 4）定时 /计数器的工作方式及应用举例 实验实训部分（时间、内容、过程融于上面的各部分） 课堂讨论：软硬件相结合的长时间延时方法的实现；技术中断变成外中断 注：此部分完成一个实验

11、报告（ 2 学时）3. 教学要求熟练使用定时器方式 1和 2的定时、计数功能，按要求会初值计算，与中断技术相 结合进行基本应用。了解方式 0、3 的使用。4. 教学重点和难点重点：方式 1和 2的定时、计数功能，会初值计算，与中断技术相结合进行基本应用。 难点：长延时的实现方法第六部分1. 标题模块四 内部资源（三） 串行口及应用2. 具体内容1）举例 基于串行口的彩灯控制系统2）串行通信基础知识3） 80C51 单片机的串行口4）单片机串行口的应用3. 教学要求 掌握串行通信的基本概念，串行口作为单片机系统的重要通信接口，掌握它的工作 原理，连接方法，数据收发格式、波特率计算和通信协议的简单

12、概念。掌握单片机串行口方 式 0、 1 的使用和应用。4. 教学重点和难点重点：方式 0 和方式 1难点：方式 2、3 的应用 注：此部分完成一个实验报告（ 2 学时）第七部分1. 标题模块五 最小应用系统（二） 显示电路2. 具体内容1）LED 显示应用学习体验2）LED 显示器结构与原理3）多位 LED 显示器的构成4）多位 LED 显示器的显示方式5）多位 LED 显示器的接口电路6）LED 显示器的串行接口电路7）LED 点阵显示和与单片机的接口3. 教学要求 掌握数码管静态和动态显示的基本原理、接口电路与程序的设计调试方法，初步掌 握点阵显示的基本方法。4 . 教学重点和难点 重点：

13、数码管静态和动态显示的基本原理、接口电路与程序的设计 难点：点阵显示的基本方法注：此部分完成一个实验报告（ 2 学时）第八部分1. 标题模块五 最小应用系统（二） 键盘电路2. 具体内容（1）按键与键盘概述1）按键和键盘分类2）按键的去抖3）按键的去抖方法（2）独立式键盘接口电路与程序设计3）矩阵式键盘接口电路与程序设计3. 教学要求 掌握键盘的基本概念和原理，掌握独立式和矩阵式键盘的接口电路、程序的设计方法。4. 教学重点和难点 重点：独立式键盘的接口电路、程序的设计方法 难点：矩阵式键盘的接口电路、程序的设计方法 注：此部分完成一个实验报告（ 2 学时） 第九部分1. 标题模块六 单片机系

14、统的扩展2. 具体内容（ 1）并行总线的扩展（ 2）单片机系统扩展的实现（ 3）总线的驱动（ 4）简单并行输入 / 输出口的扩展（ 5）并行数据存储器的扩展（6）串行总线扩展接口技术3. 教学要求掌握单片机并行总线的扩展方法，掌握并行输入/输出口的扩展和并行数据存储器的扩展基本方法，了解串行总线扩展接口技术。4. 教学重点和难点重点：并行输入 /输出口的扩展和并行数据存储器的扩展基本方法 难点：串行总线扩展接口技术第十部分1. 标题模块七 模拟量通道接口 数模及模数转换2. 具体内容（1）模拟量通道接口应用举例2）A/D 转换器及其与单片机的接口1）并行输出 A/D 转换器 0809 及接口2

15、）串行输出 A/D 芯片 TLC2543 及接口（ 3）D/A 转换器及其与单片机的接口1）并行 D/A 转换器 DAC0832 接口2 ）串行 D/A 转换器 TLC5615 接口3. 教学要求掌握单片机与 0809、0832 芯片接口电路和程序设计的基本方法，了解其他转换方法。4. 教学重点和难点重点：单片机与 0809、0832 芯片接口电路和程序设计的基本方法 难点：串行输出的接口方法注：此部分完成一个实验报告（ 2 学时）第十一部分1. 标题模块八 单片机应用系统设计2. 具体内容（1）单片机应用系统设计过程（2）单片机应用系统设计的基本原则（3）系统可靠性设计1）硬件抗干扰方法2）

16、软件抗干扰方法（4）开关器件驱动与隔离接口1）继电器及接口2）固态继电器接口3）光电耦合器（隔离器）件及驱动接口（5）单片机步进电机转速控制系统设计1）步进电机控制原理2）步进电机控制程序设计3）步进电机变速控制3.教学要求提高综合运用相关知识的能力4.教学重点和难点综合运用相关知识解决实际题目，难点在于如何将设计目标拆解成小的任务逐个实 现，以及将各个部分组合在一起。实验交通灯控制系统设计（课外）第三部分学时分配内容学时讲课实验上机备注第一部分：模块一单片机心 片的认识与理解220第二部分：模块二单片机的 最小系统与存储器资源440第三部分：模块三最小应用 系统（一）-基本的I/O端 口应用

17、与典型问题程序设计1064第四部分：模块四内部资源（一）-中断系统及应用422第五部分：模块四 内部资源（二）-定时计数器642第六部分：模块四 内部资源（三）-串行口及应用642第七部分：模块五最小应用 系统（二）一显示电路642第八部分：模块五最小应用 系统（二）一键盘电路422第九部分：模块六单片机系 统的扩展440第十部分：模块七模拟量通 道接口 -数模及模数转换862第十一部分：模块八单片机 应用系统设计660综合实验交通灯模拟控制系统的设计4课外第四部分实验学时分配序号实验项目实验学时实验类型实验要求内容提要1典型程序设计、调试4验证性掌握常用指令的使用和程序设计、调试方法数据传送、加减乘除以及比较指令等基本功能的实现，顺序、分支、循环程序设计2带中断的控制系统2验证性中断的编程方法和触发方式利用中断的触发控制彩灯的相关 功能，掌握外部中断的使用方法3带定时器彩灯控制系统2验证性熟练使用定时器控制事件触发时间根据需求改变定时器参数，设计程序，定时改变彩灯显示状态4基于串仃接口的彩灯控制系统2验证性利用串行口发送数据驱动彩灯点亮设置串行口工作方式，波特率， 由串行口发出数据，驱动彩灯显示不同的花样5带LED数码管彩灯控制2