《单片机原理与应用》教学大纲

1、单片机原理与应用教学大纲、课程基本信息1 、课程名称：单片机原理与应用2、课程代码：B3、课程管理：电子信息工程学院电气工程及其自动化教研室4、教学对象：电气工程及其自动化专业5、教学时数：总时数48 学时，其中理论教学28 学时，实验20 学时。6、课程学分：3 学分7、课程性质：专业必修课8、课程衔接：（ 1）先修课程：电路 、 模拟电子电路（ 2）后续课程：传感器原理及应用、 单片机课程设计二、课程教学目标本课程是电气工程及其自动化专业的一门专业必修课，是进一步学习后续课程的基础。本课程介绍了 MCS-51系列单片机的结构原理与指令系统，特殊功能寄存器SFR的功能特点及设置方法，系统扩展

2、及接口，单片机应用系统的软硬件设计等。通过该课程的学习，使学生具备完成具有一定测控功能的单片机应用系统设计的能力，提高学生分析、设计、调试单片机应用系统的能力，为后续的专业课程打下基础。三、教学内容及要求第一章单片机基础知识（一）教学目标通过本章学习，激发学生学习单片机的兴趣，使学生掌握单片机学习方法。（二）教学节次及要求第一节什么是单片机掌握单片机的概念。第二节单片机的发展历史了解单片机的发展历史。第三节单片机的特点了解单片机的特点。第四节单片机的应用了解单片机的应用领域。第五节单片机的发展趋势了解单片机的发展趋势。（三）教学重点与难点单片机的特点。（四）教学方法与手段课堂讲授、实物与图片展

3、示法、多媒体辅助教学。（五）教学时数2 学时第二章 AT89S51 单片机的硬件结构（一）教学目标通过本章学习，准确掌握各引脚的位置，区分不同类型的存储器及（二）教学节次及要求第一节AT89S51单片机的硬件组成了解AT89S51单片机的硬件特点和组成。第二节AT89S51的引脚功能掌握AT89S51的引脚功能。第三节AT89S51的 CPU掌握AT89S51的运算器和控制器的特点和功能。第四节AT89S51存储器的结构1 、了解位地址空间；2、掌握AT89S51 程序存储器空间分配和数据存储器空间分配；3、理解特殊功能寄存器的作用和特点。第五节AT89S51 的并行I/O 口1 、了解AT8

4、9S51并行口驱动简单外设；2、掌握AT89S51的 I/O 口的结构特点。第六节时钟电路与时序1 、掌握AT89S51时钟电路的设计；2、掌握机器周期、指令周期与指令时序。第七节复位操作和复位电路掌握复位电路的工作原理和设计方法。（三）教学重点与难点单片机的结构特点，存储器配置与空间的分布，程序状态寄存器（四）教学方法与手段课堂讲授、实物与图片展示法、多媒体辅助教学。（五）教学时数4 学时第三章 AT89S51 的指令系统（一）教学目标通过本章学习，使学生掌握不同寻址方式运用的方法。（二）教学节次及要求第一节指令系统概述1 、了解机器指令的字节编码形式和书写格式；2、掌握指令格式及常用符号。

5、第二节指令格式掌握各种寻址方式。第三节指令系统的寻址方式掌握一般传送指令和特殊传送指令。第四节AT89S51 指令系统分类介绍掌握加法、减法、乘法、除法指令。（三）教学重点与难点SFR 的使用。PSW） ，单片机的指令时序。指令的寻址方式，控制转移指令和位操作指令。（四）教学方法与手段课堂讲授、实验教学、实物与图片展示法、多媒体辅助教学。（五）教学时数6 学时，其中理论4 学时，实验2 学时。第四章 AT89S51 汇编语言程序的设计（一）教学目标通过本章学习，使学生能熟练编写汇编语言程序。（二）教学节次及要求第一节汇编语言程序设计概述1 、掌握汇编语言的语句和格式；2、掌握常用伪指令。第二节

6、汇编语言程序的汇编掌握手工汇编和机器汇编的特点。第三节AT89S51 汇编语言程序设计举例掌握顺序程序、分支程序、循环程序。（三）教学重点与难点分支程序、循环程序的设计特点，子程序的编写和应用。（四）教学方法与手段课堂讲授、实验教学、实物与图片展示法、多媒体辅助教学。（五）教学时数6 学时，其中理论4 学时，实验2 学时。第五章 AT89S51 单片机的中断系统（一）教学目标通过本章学习，使学生掌握五个中断源的使用方法，能熟练编写相应程序。（二）教学节次及要求第一节AT89S51 中断技术概述1 、掌握AT89S51 中断系统概念；2、理解中断源。第二节AT89S51 中断系统结构1 、理解中

7、断响应的条件和事件；2、理解中断响应过程和中断返回。第三节中断允许与中断优先级的控制掌握中断优先级的概念。第四节响应中断请求的条件掌握中断请求的条件。第五节外部中断响应时间掌握中断响应时间。第六节外部中断的触发方式选择掌握中断触发方式的选择。（三）教学重点与难点中断响应的条件和中断优先级的应用，外部中断源的扩展方法。（四）教学方法与手段课堂讲授、实验教学、实物与图片展示法、多媒体辅助教学。6 学时，其中理论2 学时，实验4 学时。第六章 AT89S51 的定时器/ 计数器（一）教学目标通过本章学习，使学生能熟练掌握定时器/计数器的应用。（二）教学节次及要求第一节定时器/计数器的结构1 、了解定

8、时器/计数器TMOD 和 TCON 的作用；2、掌握定时器/计数器的结构。第二节定时器/计数器的4种工作方式掌握定时器/计数器4 种工作方式的特点。第三节定时器/计数器的编程和应用掌握定时器/计数器编程方法。（三）教学重点与难点定时器 / 计数器的初始化，定时器/ 计数器中断的应用。（四）教学方法与手段课堂讲授、实验教学、实物与图片展示法、多媒体辅助教学。（五）教学时数8 学时，其中理论2 学时，实验6 学时。第七章 AT89S51 单片机的串行口（一）教学目标通过本章学习，使学生掌握串口的各种工作方式，并进行编程。（二）教学节次及要求第一节串行口的结构掌握串行口的控制寄存器SCON 和特殊功

9、能寄存器PCON 。第二节串行口的4 种工作方式掌握串行口4 种工作方式的特点。第三节多机通信掌握多机通信的设置方法。第四节波特率的制定方法掌握波特率的制定方法。（三）教学重点与难点AT89S51 单片机串行通信的基本原理，单片机串行通信的应用。（四）教学方法与手段课堂讲授、实验教学、实物与图片展示法、多媒体辅助教学。（五）教学时数6 学时，其中理论2 学时，实验4 学时。第八章 AT89S51 单片机扩展存储器的设计（一）教学目标通过本章学习，使学生掌握单片机存储器扩展方法。（二）教学节次及要求第一节系统扩展结构掌握系统总线扩展的结构。第二节地址空间分配和外部地址锁存器1 、理解外部地址锁存

10、器的作用；2、掌握存储器地址空间分配。第三节程序存储器EPROM 的扩展1 、了解 AT89S51 单片机与EPROM 的接口电路设计；2、理解程序存储器的操作时序；3、掌握常用的EPROM 芯片。第四节静态数据存储器RAM 的扩展1 、了解 AT89S51 单片机与RAM 的接口电路设计；2、理解外扩数据存储器的读写操作时序；3、掌握常用的静态RAM 。（三）教学重点与难点应用系统的程序设计和调试。（四）教学方法与手段课堂讲授、实物与图片展示法、多媒体辅助教学。（五）教学时数2 学时第九章 AT89S51 单片机 I/O 接口扩展（一）教学目标通过本章学习，使学生掌握I/O 接口模块的特点和

11、扩展方法。（二）教学节次及要求第一节I/O 接口扩展概述掌握 I/O 接口扩展的扩展方法。第二节AT89S51 扩展 I/O 接口芯片8255掌握可编程芯片8255 的应用。（三）教学重点与难点8255 的应用。（四）教学方法与手段课堂讲授、实物与图片展示法、多媒体辅助教学。（五）教学时数2 学时第十章 AT89S51 单片机与输入/ 输出外部设备的接口（一）教学目标通过本章学习，使学生掌握输入/ 输出外部设备的接口的设计方法。（二）教学节次及要求第一节LED 数码管的显示原理掌握 LED 数码管显示的原理。第二节键盘接口原理掌握键盘接口的原理。（三）教学重点与难点键盘、显示模块技术的掌握和综

12、合应用。（四）教学方法与手段课堂讲授、实物与图片展示法、多媒体辅助教学。2 学时第十一章AT89S51 单片机与D/A 转换器、A/D 转换器的接口（一）教学目标通过本章学习，使学生掌握D/A转换器、A/D转换器的接口电路设计和编程方法。（二）教学节次及要求第一节D/A 转换器及其与单片机的接口1 、理解DAC0832与单片机的接口方法；2、掌握DAC0832芯片主要特性与结构。第二节A/D 转换器及其与单片机的接口掌握 ADC0809 芯片及其与单片机的接口。（三）教学重点与难点A/D、D/A接口设计和程序设计。（四）教学方法与手段课堂讲授、实验教学、实物与图片展示法、多媒体辅助教学。（五）

13、教学时数4 学时，其中理论2 学时，实验2 学时。四、实验教学内容与基本要求实验一 流水灯实验（一）目的要求1、熟悉仿真软件PROTEUSJ使用方法；2、掌握发光二极管的控制方法。（二）实验内容1、通过AT89S51单片机控制8个发光二极管发光， 实现暗点以1HZ的频率由低位到高位循环移2、用PROTEU锐计、仿真以 AT89S51为核心的发光二极管流水灯实验装置。（三）所需实验设施设备计算机。（四）教学形式及过程教师先讲解实验原理和操作方法，然后学生上机操作。实验二 开关控制数码管实验（一）目的要求1 、掌握 I/O 口的控制方法；2、掌握发光二极管的控制方法。（二）实验内容1、单片机AT8

14、9S51读入4位开关的输入状态（。F）,并将其输出到数码管显示；2、用PROTEU锐计、仿真基于 AT89S51单片机的开关控制数码管。（三）所需实验设施设备计算机。（四）教学形式及过程教师先讲解实验原理和操作方法，然后学生上机操作。实验三 外部中断实验（一）目的要求1 、理解单片机AT89S51 的中断原理及其中断过程；2、用PROTEUS 设计、仿真AT89S51 单片机的外部中断。（二）实验内容用 AT89S51 单片机外部中断功能改变数码管的显示状态。当无外部中断0 时，主程序运行状态为七段数码管的ag段依次点亮，不断循环；当有外部中断0 （单片机P3. 2脚上有下降沿电压）输入时，立

15、即产生中断，转而执行中断服务程序，数码管显示状态为“8”亮灭闪烁显示，亮灭闪烁显示 8 次以后，返回主程序原断点处继续执行，数码管继续段点亮的循环显示。根据下列控制要求，绘制电路图、编写程序并进行仿真调试。（三）所需实验设施设备计算机。（四）教学形式及过程教师先讲解实验原理和操作方法，然后学生上机操作。实验四 中断优先级实验（一）目的要求1 、理解 AT89S51 单片机中断优先级概念；2、用PROTEUS 设计、仿真基于AT89S51 单片机的中断优先级实验；3、掌握中断编程；4、掌握发光二极管的控制方法。（二）实验内容单片机主程序控制 P0 口数码管循环显示 08;外部中断（INT0）、外

16、部中断（INT1 ）发生时分 别在P2、P1 口依次显示08; INT1为高优先级，INTO为低优先级。根据控制要求，绘制电路图、 编写程序并进行仿真调试。（三）所需实验设施设备计算机。（四）教学形式及过程教师先讲解实验原理和操作方法，然后学生上机操作。实验五 方波发生器实验（一）目的要求1、用PROTEU锐计、仿真基于 AT89S51单片机的方波发生器；2、学会使用VSM虚拟示波器观测波形。（二）实验内容用AT89S51单片机定时/计数器0的定时功能可构成一简单的方波发生器，实现为400us的方波输出。若改变定时/ 计数器 0 的初值，可得到不同周期的方波输出。根据控制要求，绘制电路图、编写

17、程序并进行仿真调试。（三）所需实验设施设备计算机。（四）教学形式及过程教师先讲解实验原理和操作方法，然后学生上机操作。实验六 脉冲计数器实验（一）目的要求1、用PROTEU锐计、仿真基于 AT89C51单片机的脉冲计数器；2、学会使用VSM虚拟定时/计时器。（二）实验内容根据下列控制要求，绘制电路图、编写程序并进行仿真调试：定时/计数器1 （T1）作定时器用，定时 1s；定时/计数器0 （T0）作计数器用，被计数的外部 输入脉冲信号从单片机的P3.4 （T0）接入，单片机在 1s内对脉冲计数并送四位数码管实时显示，最大计数值为0FFFFH。（三）所需实验设施设备计算机。（四）教学形式及过程教师

18、先讲解实验原理和操作方法，然后学生上机操作。实验七 模拟发声实验（一）目的要求用PROTEU锐计、仿真基于 AT89C51单片机的按键发声系统。（二）实验内容用单片机AT89C51 控制 3 个按键分别代表DO、 RE、 MI 3 种声音，绘制电路图、编写程序并进行仿真调试。（三）所需实验设施设备计算机。（四）教学形式及过程教师先讲解实验原理和操作方法，然后学生上机操作。实验八 串 / 并转换实验（一）目的要求1 、掌握串/ 并转换的工作原理；2、熟悉并掌握串转并的I/O 口扩展方法。（二）实验内容根据下列控制要求，绘制电路图、编写程序并进行仿真调试：1、在单片机的串行口外接一个串入并出8位移

19、位寄存器74LS164,实现串口到并口的转换，数据从RXM输出，移位脉冲从 TXD端输出，波特率固定为单片机工作频率的1/12 ;2、通过单片机的串行口控制74HC164的串行输入端口，实现串并转换，LED指示灯轮流点亮,验证串并转换数据的正确性。（三）所需实验设施设备计算机。（四）教学形式及过程教师先讲解实验原理和操作方法，然后学生上机操作。实验九 单片机之间的串口通信（一）目的要求1 、学习单片机串口工作方式的程序设计；2、学习串行通信的协议。（二）实验内容利用单片机串口，实现两个单片机之间的串行通信，绘制电路图、编写程序并进行仿真调试。（三）所需实验设施设备计算机。（四）教学形式及过程教

20、师先讲解实验原理和操作方法，然后学生上机操作。实验十A/D转换实验（一）目的要求1、掌握A/D转换与单片机接口的方法；2、了解A/D芯片ADC0809转换性能及编程方法。（二）实验内容根据下列控制要求，绘制电路图、编写程序并进行仿真调试：1、用AT89S51单片机控制ADC0809将模拟彳t号（05V）转换成数值量（0255）,再控制LED数码管以十六进制实时显示出来。ADC0809为模/数（A/D）转换器；2、用PROTEU冥现该接口的电路设计和程序设计，并进行实时交互仿真。（三）所需实验设施设备计算机。（四）教学形式及过程教师先讲解实验原理和操作方法，然后学生上机操作。五、课程时数分配表 （一）总体学时分配教学内容课堂 授课实验上机其它合计A章单片机基础知识22第二章AT89S51单片机的硬件结构44第三章AT89S51的指令系统426第四章 AT89S51汇编语言程序的设计426第五章AT89S51单片机的中断系统246第六章AT89S51的定时器/计数器268第七章AT89S51单片机的串行口246第八章AT89S