单片计算机原理与应用教学大纲

1、单片计算机原理与应用教学大纲第一部分：使用说明一、课程编号:10213006二、课程性质与特点：单片计算机与智能仪器是为电子信息工程专业本科生开设的专业必修课。由于本课程的先修课为模拟电子技术、数字电子技术、微机原理等，因此具有前期理论应用、实践性、技术性强的特点。在教学环节中应将理论教学环节，实验环节和综合设计等三个环节融为一体，同时使用计算机辅助教学。三、在专业教学计划中的地位和作用：1、单片计算机的诞生是计算机发展史上的一个重要的里程碑。单片计算机以其特有的体积小、功能强、稳定可靠等特点，在计算机外围设备、通讯、智能仪表、过程控制等领域得到广泛的应用，使得许多领域的技术水平、智能化、自动

2、化程度得以大大提高，从而，在工业智能仪器仪表、光机电设备、自动检测、信息处理、家电等的得到广泛应用和迅速发展。因此，单片机原理与应用课程对于电子信息工程专业学生而言，是必不可少的一门课程。2、单片计算机原理与应用是一门重要的专业课。尤其是可编程控制器、嵌入式系统等新技术飞速发展的情况下，作为新技术基础的单片机计算原理与应用就显得尤为重要。3、单片计算机原理与应用课程中，通过学习单片微型计算机的硬件结构、外围模块、I/O设备、程序设计和应用系统的设计。可以使学生建立电子电路设计与单片计算机开发方面的技术基础，可以掌握单片计算机在智能仪表等各个方面的应用设计。四、教学目的：1、使学生系统地掌握单片

3、微型计算机的基本理论：硬件结构、程序设计。在软、硬件的结合上树立宏观意识。2、使学生掌握单片微型计算机应用系统设计的基本理论、基本方法。从而掌握、形成基本设计思想。3、通过具体的设计实践，以及相关的实验，使学生真正掌握单片微型计算机应用系统的设计方法,培养学生的实践能力、思维能力方面的基本素质。4、在设计实践中，通过设计中的自选题目，培养学生的实践能力和创新精神、创新思维和独立进取的精神。五、学时与学分：本课程总学时为68学时，4学分，每周4学时。理论讲授50学时，实验18学时。六、教学方法：1、本门课程的安排总体上划分为两大部分：理论讲授和应用研究设计。2、理论讲授着重于单片微型机硬件部分、

4、软件编程部分和应用系统设计的基本理论，使学生掌握单片微型机的总体观念。3、应用研究设计通过学生独立完成一个到两个具体应用项目研究、设计的全过程，掌握单片微型机系统设计的基本思想、创新思维的思想和独立设计的实践能力。4、演示与多媒体使用演示与多媒体是教学中的一个强有利的手段，可以使学生快速、直观地掌握单片微型机原理以及应用方法。七、考核方式：考试课程。平时考核与期末考试相结合。平时考核: 期中考试占15%, 项目设计占15%。期末考试: 闭卷笔答, 成绩占70%。八、教材及主要参考书目：（一）教材张友德、赵志英、涂时亮，单片微型机原理、应用与实验(第四版) 复旦大学出版社2003年7月（二）参考

5、书目1 赵德安，单片机原理与应用，机械工业出版社，2005年1月。 2 丁元杰, 单片微机原理及应用，机械工业出版社，2005年8月。3 朱月秀 濮阳槟 骆经备，单片机原理与应用，科学出版社，2004年3月。第二部分：课程内容第一章 单片计算机概述 教学目的和要求:了解单片计算机的概念、发展过程及产品近况；掌握单片计算机的特点及应用领域、单片计算机应用系统开发的基本过程；掌握单片计算机的内部结构和常见的单片机的生产厂以及常见的一些单片机的型号机器特点，学会选择单片计算机芯片。明确本课程的学习内容、基本要求和考核办法，激发学生学习兴趣，调动学习主动性。教学方法:讲授法、演示法

6、(演示一个单片计算机的实际应用板,以激发学生学习兴趣)。教学重点:掌握单片计算机的概念；单片计算机的特点及应用领域；单片计算机应用系统开发的过程。教学时数:4学时主要教学内容:第一节 单片微型机的发展历史第二节 单片微型机的内部结构一、中央处理器二、存储器三、输入输出部件第三节 典型的单片微型机产品一、INTEL公司的产品二、ATMEL公司的产品三、其他公司的产品第四节 单片微型机的应用和应用系统结构一、单片微型机的应用二、单片微型机应用系统结构三、单片机的开发流程第二章 MCS-51单片微型机系统结构 教学目的和要求:了解单片计算机典型产品的并行接口结构与操作；掌握单片计算机的内部的总体结构

7、、资源配置和引脚封装、时钟电路和复位电路的原理、电路形式及其设计方法；掌握存储器的组织结构，特殊功能寄存器、位寄存器的使用；掌握中断系统的特点以及中断的触发方式；掌握单片计算机最小系统的组成、工作原理与应用。教学方法:讲授法、演示法。由于学生已经学过了微机原理，因此这一章应该结合微机原理的内容，将8086的CPU和单片机加以比较、分析，从而使学生掌握单片机内部结构的组成及其特点。教学重点:掌握单片计算机的内部资源和引脚结构；掌握中断源的分类及优先级、中断控制的实现、中断响应的过程、中断请求的拆除；单片计算机最小系统的组成、工作原理与应用。教学时数: 6学时主要教学内容:第一节 MCS-51单片

8、计算机的总体结构一、MCS-51单片计算机的总体结构二、MCS-51单片计算机的内部资源三、MCS-51单片计算机的引脚第二节 时钟和时钟电路第三节 复位和复位电路第四节 MCS-51单片计算机的CPU一、MCS-51单片计算机的CPU二、时序第五节 MCS-51单片计算机的存储器组织一、MCS-51单片计算机的存储器结构二、程序存储器三、数据存储器四、特殊功能存储器第六节 MCS-51单片计算机的中断系统一、中断概念二、MCS-51单片机的中断系统三、中断的触发方式第七节 MCS-51单片计算机的最小系统一、MCS-51单片计算机的最小系统二、最小系统的应用第三章 MCS-51单片微型机的指

9、令系统 教学目的和要求:了解指令系统的概念和指令的基本格式；掌握7种寻址方式、数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令与循环类指令、控制转移类指令、位操作类指令的使用。与8086的指令相比较，系统地掌握MSC-51单片机的指令系统和每一条指令的使用。以此作为软件编程的重要依据。教学方法:讲授法、比较法。结合微机原理课程中讲授的8086的指令系统，以比较的方式进行讲授。即可以缩短课时，又可以使学生掌握举一反三的能力。从而加深对指令系统的理解，变抽象为具体。教学重点:掌握寻址方式（七种）；指令的使用；查表指令的使用。教学时数: 6学时主要教学内容:第一节 MCS-51单片计算机的指令系统一、指令格

10、式二、寻址方式三、MCS-51单片计算机的数据操作指令类型第二节 数据传输指令一、内部传输指令二、A与外部传输指令三、查表指令第三节 算术运算指令一、加法指令二、减法指令三、乘法指令四、除法指令第四节 逻辑运算指令一、累加器A的逻辑操作指令二、两个操作数的逻辑操作指令第五节 控制转移指令一、无条件转移指令二、条件转移指令第六节 位操作指令第四章 MCS-51单片微型机的外围模块 教学目的和要求:掌握并行口、定时器、串行口的结构、特点，编程方法以及具体应用。教学方法:讲授法、演示法。在讲授本章的时候，应从单片计算机的最小结构出发，依据项目的具体需要，引深到其外围电路, 进而引出外围模块。教学重点

11、:掌握定时器/计数器的工作原理及4种工作方式，定时器/计数器的初值确定及初始化；掌握51单片机4个8位并口的基本结构、特点及应用。教学时数: 6学时主要教学内容:第一节 MCS-51单片计算机的并行口一、P0口二、P1口三、P2口四、P3口第二节 MCS-51单片计算机的定时器/计数器一、定时器/计数器的一般工作原理二、定时器/计数器T0和T1三、定时器/计数器的应用设计第三节 串行接口一、串行接口的组成与特点二、串行接口的工作方式三、波特率四、串行接口的应用与编程第五章 汇编语言程序设计 教学目的和要求:掌握单片计算机汇编语言程序的方法。教学方法:讲授法与比较法。由于学生已经学过了汇编语言课

12、程，因此本章内容的讲授方法采用复习、比较、分析的方法, 进一步引深到使用单片计算机汇编语言编程。教学重点:掌握汇编语言源程序的书写规范；掌握汇编程序的基本顺序、分支、循环程序设计，基本的算术及逻辑处理程序。教学时数: 4学时主要教学内容:第一节 程序设计方法一、程序设计的步骤二、循环程序设计三、子程序设计第二节 程序设计实例第六章 单片微型机系统扩展技术 教学目的和要求:掌握MSC-51单片计算机扩展的基本原理、存储器的硬件扩展方法、软件编程控制；熟练掌握串、并口的硬件扩展方法、软件编程控制；A/D和D/A芯片接口设计。教学方法:讲授法、演示法。此部分内容较多，如果采用常规讲法，会出现泛泛的情

13、况。因此，建议以扩展原理为主线，以程序存储器扩展和并行口的扩展为中心讲授扩展的基本思想。最后由学生引申到其他部分的扩展问题。教学重点:掌握MSC-51单片计算机扩展的基本原理；熟练掌握串、并口的硬件扩展方法、软件编程控制；具体学会A/D和D/A芯片和51单片机的接口设计。教学时数: 6学时主要教学内容:第一节 MSC51单片计算机系统并行扩展原理第二节 存储器的扩展一、程序存储器的扩展二、数据存储器的扩展第三节 MCS-51单片计算机的接口扩展一、并行口的扩展二、串行口的扩展第四节 D/A接口扩展 一、梯形电阻式扩展原理二、DA0832接口方法第五节 A/D接口扩展一、双积分A/D转换原理二、

14、A/D0809接口方法三、A/D0804接口方法第七章 单片微型机的输入/输出设备接口 教学目的和要求:掌握单片计算机外部设备接口的具体方法；具体学会LED、LCD、键盘等外设接口的电路的设计以及软件的编程。教学方法: 讲授法、演示法。在此主要讲授接口电路的特点、具体设计的思想、实践应用的过程。教学重点:掌握LED数码管及其编码方式,动态显示方式及其典型应用电路；独立式和矩阵式键盘及其接口电路。教学时数: 6学时主要教学内容:第一节 拨码盘接口一、拨码盘结构二、拨码盘接口电路与编程第二节 七段发光显示器接口一、七段发光显示器的结构与编码二、七段发光显示器的工作方式三、七段发光显示器的接口电路第

15、三节 键盘接口一、键盘结构与工作原理二、键盘接口方法三、键盘程序设计方法第八章 单片微型机应用系统的研制 教学目的和要求:掌握单片微型机应用系统的设计的具体方法、设计的思想；学会运用单片微型机开发系统对具体的应用项目进行研究、设计、开发。教学方法: 讲授法、演示法。以一个具体的项目实例讲授应用系统设计的全过程，使学生掌握应用系统设计的方法、设计的思想。培养学生的独立思维、创新思维的能力。教学重点:掌握单片计算机应用系统的开发步骤, 应用系统的结构和设计方法。教学时数: 4学时主要教学内容:第一节 单片微型机应用系统的设计一、单片微型机应用系统的研制过程二、总体设计三、硬件设计四、软件设计五、可

16、靠性设计第二节 单片微型机开发系统一、单片微型机开发系统二、单片微型机开发系统的调试第九章 单片微型机C语言程序设计 教学目的和要求:掌握C语言的基本语义、语法、宏定义；C语言程序设计的结构和程序设计的步骤；C51内容函数的应用及包含文件的应用；各中断函数的定义和使用；单片机扩展外部资源的编程等。教学方法:讲授法。由于学生已经学过了C语言课程，因此本章内容的讲授方法采用复习、比较、分析的方法, 进一步引深到使用单片机C语言编程，引导学生掌握单片机C51编程的应用。教学重点:掌握C语言程序设计的结构；学会C51函数的应用及包含文件的应用；单片计算机扩展外部资源的编程。教学时数: 8学时主要教学内

17、容:第一节 单片计算机C语言概述一、单片计算机C语言概述二、单片计算机C语言开发环境的建立第二节 C51流程与控制 一、顺序结构程序二、选择结构程序三、循环结构程序第三节 C51构造数据类型一、数组二、指针三、结构四、共用体五、枚举第四节 函数一、函数的调用二、局部变量和全局变量三、C51库函数第五节 单片计算机接口的C语言编程一、中断编程二、定时器/计数器三、中断编程四、定时器/计数器五、LED数码管六、键盘七、数/模转换接口单片计算机原理与应用实验教学大纲一、课程的目的、任务熟练应用MCS-51单片计算机的集成开发环境和开发系统，进行单片计算机应用系统设计。为今后进一步设计与应用单片计算机

18、打下扎实基础，提高学生的动手能力和分析、解决问题的能力。实验部分主要教学任务是让学生了解单片计算机的基本工作原理，掌握MCS-51系列单片计算机的体系结构、指令系统及及应用技术。二、主要设备PC机、示波器、信号发生器、直流电源、数字万用表、编程器、仿真器等三、课程的教学要求要求学生实验前预习，作好实验前的准备。指导教师应提前概述实验的原理、方法及设备使用等。实验电路的连接、程序的调试、具体测试步骤、实际数据处理等由学生独立完成，硬件电路和软件程序由学生自己设计。四、主要采取的教学方法与教学形式 本部分的教学主要以应用和设计为主。采用以项目带教学内容的方式，将验证性实验和设计性实验融为一体。使学

19、生在设计的过程中掌握相关的理论，并且在实验中掌握了实际的方法。五、教学内容：序号实验项目名称实验内容及要求学时实验类型每组人数实验要求备注1循环灯控制器实验1(软件延时法）了解单片机最小系统的组成，掌握最小系统及应用电路设计。设计、组装一个8路彩灯控制器，闪烁方式自定，采用软件延时。3基础型2必做2循环灯控制器实验2(定时、中断综合实验)了解定时器和中断部分的理论，掌握定时器和中断系统的应用。在实验1的基础上，将灯的闪烁延时改为定时器控制，并分别采用查询和中断两种方法实现。3基础型2必做3定时器实验1(查表、定时、显示实验掌握查表程序的运用、定时器、LED数码管显示方面的理论能进行应用设计。组

20、装、设计一个99秒的定时器。3综合型2必做4定时器实验2(键盘接口实验)掌握单片微型机的输入/输出设备接口部分的理论及矩阵键盘的应用。在实验3的基础上，给已有的定时器设计一个矩阵键盘。通过键盘设定定时的时间，将原来的99秒定时改为99秒之内的任意时间的定时控制。3综合型2必做5数字电压表实验(A/D扩展实验)学习A/D转换及扩展应用。设计一个数字电压表。要求将查表程序的运用、定时器、LED数码管显示方面的理论和A/D转换扩展理论综合起来加以运用。3研究设计型2必做6数字温度计实验掌握本课程的理论综合运用，自行选择温度传感器，设计并焊接组装一台数字温度计。3研究设计型2必做（注：实验类型指基础、综合、设计；实验要求指必做、选做。）六、考核方式与评价结构比例：设计报告占20%，实验动力手能力占30%，实验考核占50%。七、使用教材（讲义、指导书）或参考书单片微型机原理、应用与实验(第五版) 张友德、赵志英、涂时亮，复旦大学出版社2006年5月八、实验部分教学大纲说明1、实验部分与理论部分的关系实验一、循环灯控制器实验1（软件延时法）该实验是由学生自己焊接组装一个8路彩灯控制器，闪烁方式自定，采用软件延时。该实验安排的时间是第三章之