《单片机原理与应用》课程教学大纲

1、单片机原理与应用课程教学大纲课程名称：单片机原理与应用课程代码：ELEA2026英文名称：Principles & Application of Single-chip Microcomputer课程性质：专业必修课程学分/学时：3学分/3周开课学期：第5学期适用专业：电气工程及其自动化先修课程：计算机信息技术、C语言程序设计、计算机原理及应用、电子技术基础、电子线路CAD后续课程：嵌入式系统与应用、DSP原理与应用一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平）课程性质：单片机原理与应用课程是电气工程及其自动化专业的一门专业必修课程。本课

2、程针对电气工程及其自动化专业的特点，结合电子技术、计算机信息技术、计算机原理、程序设计方法，以实际应用为导向，培养学生运用单片机解决电气领域实际工程问题的能力。教学目标：单片机原理与应用是一门强实践性课程，是综合运用单片机实现对各种模拟信号和数字信号的处理，结合具体电路实现对于外部设备的控制。本课程的主要内容包括：单片机的结构与原理、指令系统、汇编语言程序设计及调试方法、单片机系统的扩展及接口技术、单片机应用系统的设计思想及开发过程。通过理论讲授和实验训练，使学生了解单片机技术在专业领域的应用情况，逐步培养学生编写和调试具体功能程序的能力，引导学生应用单片机技术解决与电气专业相关的具体工程问题

3、，培养学生在电气工程及其自动化领域以及相关领域从事软硬件分析、设计、应用开发、系统维护和技术管理的能力。本课程的具体教学目标如下：了解单片机的结构与原理掌握指令系统、汇编语言程序设计掌握单片机系统的扩展及接口技术熟悉单片机应用系统的设计掌握单片机应用系统的集成软件开发平台与开发过程教学目标与毕业要求的对应关系：毕业要求指标点课程目标对应关系说明毕业要求1：工程知识1-4 理解计算机软硬件知识，掌握一门编程语言并用于解决复杂工程问题过程中的算法实现教学目标1掌握单片机引脚的外部功能、I/O端口、存储器组织、中断系统、定时器/计数器、串行通信接口。教学目标2掌握指令系统及常用伪指令；掌握机器语言、

4、汇编语言、汇编程序之间的相互关系；掌握常用的汇编语言设计方法。毕业要求3：设计/开发解决方案3-1 能针对复杂问题进行调研并明确约束条件，完成电气或自动化系统的软硬件需求分析教学目标3掌握单片机外部总线的扩展原理；掌握单片机通过外部总线与外围芯片接口的方法。教学目标4分析单片机硬件实验装置电路，导出外部电路（芯片）的操控方法。3-2 能针对需求独立进行算法和程序设计，并能验证算法和程序的正确性教学目标5熟练运用单片机的集成开发软件，根据具体的实验要求，编写汇编语言源程序，通过调试验证程序和算法的正确性。二、课程教学内容及学时分配（含课程教学、自学、作业、讨论等内容和要求，指明重点内容和难点内容

5、。重点内容：；难点内容：）微型计算机基础（3学时）（支撑教学目标1、3、5）微型计算机的系统结构单片机应用系统的开发过程目标及要求：使学生掌握组成计算机的五大部件及各自的功能使学生掌握单片机应用系统的开发过程，了解仿真器、写入器、开发软件等必要知识作业内容：参考阅读教材，加深对计算机基础知识的理解讨论内容：总线的作用、高阻态的意义MCS-51单片机的硬件结构（6学时）（支撑教学目标1、3）MCS-51单片机的组成及工作原理存储器目标及要求：使学生掌握组成单片机的五大部件、它们各自分工及通过总线进行相互联系、协调工作的基本原理使学生掌握MCS-51单片机引脚的外部功能使学生了解MCS-51单片机

6、内部的时钟电路、复位电路、I/O端口电路使学生了解MCS-51单片机的时序及机器周期了解存储器的工作原理、配置存储器的冯诺依曼结构、哈佛结构使学生掌握MCS-51单片机的存储器组织及配置使学生掌握MCS-51单片机外部三总线的扩展及存储器的扩展方法作业内容：参考阅读教材，加深对计算机硬件基础知识的理解，设计单片机外扩6264、2764的电路图讨论内容：根据外部存储器的扩展方法讨论单片机与外围芯片相连的基本原则MCS-51单片机的指令系统（3学时）（支撑教学目标2）指令系统概述指令目标及要求：了解机器码指令、汇编语言指令、高级语言指令之间区别与联系掌握机器码指令或汇编语言指令的字节数、机器周期数

7、、寻址方式等概念掌握指令系统中所有汇编语言指令讨论内容：根据汇编语言指令功能，推算指令的字节数DA A指令的功能作业内容：参考阅读教材，复习上课讲的内容汇编语言程序设计（3学时）（支撑教学目标2）汇编语言与机器语言程序设计步骤与方法伪指令MCS-51系统典型程序设计目标及要求： 掌握汇编语言与机器语言、汇编语言、汇编语言源程序、汇编程序、汇编等概念掌握通过两次扫描进行汇编的基本原理掌握伪指令概念及常用的伪指令了解汇编语言源程序设计的步骤与常用的程序结构讨论内容：讨论汇编语言中A与ACC的区别与联系作业内容：参考阅读教材，复习上课所讲的内容。自学拓展：了解高级语言、编译、编译软件、源代码、目标文

8、件、执行文件几个基本概念，了解通用计算机中文件扩展名的意义中断（3学时）（支撑教学目标1、3）中断的概念中断系统中断程序设计目标及要求：掌握中断的概念掌握MCS-51单片机的中断源，中断使能、中断优先级、中断嵌套，中断响应等概念中断程序的组成及设计原则作业内容：参考阅读教材，复习相关内容讨论内容：中断程序设计时的保护现场及恢复现场问题自学拓展：对比不同单片机的中断系统定时器/计数器与串行接口（3学时）（支撑教学目标1、3）定时器/计数器串行通信的基本概念MCS-51单片机的串行接口目标及要求：掌握定时器/计数器概念掌握MCS-51单片机的定时器/计数器的工作原理掌握MCS-51单片机定时器/计

9、数器的中断设置了解串行通信的基本概念，了解MCS-51单片机的串行接口的基本工作原理讨论内容：MCS-51单片机的串行通信的波特率、中断的设置方法作业内容：参考阅读教材，复习相关内容自学拓展：上网查阅资料，了解RS232、RS485等术语的内涵，了解USB、CAN及其它总线的基本原理单片机应用系统的设计（3学时）（支撑教学目标3、4）输入/输出口扩展的地址分配实验装置电气原理图分析目标及要求：使学生掌握外部三总线时序使学生根据外部三总线时序，掌握在实际电路中正确使用地址译码器给外围芯片分配地址分析实验装置电气原理图，得出实验装置中，编程操控各外围器件时具体的读写地址；讨论内容：外围I/O器件操

10、作地址的重迭问题自学拓展：MCS-51单片机其它应用系统硬件电路设计方案软件实验（12学时）（支撑教学目标6）数据传送实验数据分类、统计与校验实验定点数算术运算实验数制转换实验目标及要求：使用Keil uVision开发软件，熟练掌握进行软件仿真时对开发环境的设置，从新建工程到加入源程序再到调试运行，每一步骤和作用进行完整的操作掌握MCS-51单片机各个存储器的使用方法掌握数据分类、统计与校验的常用方法掌握多字节定点数算术运算的常用方法掌握不同数制之间相互转换的常用方法作业内容：在当天实验中来不及完成的部分讨论内容：讨论交流各自所采用的具体方法、编程技巧及碰到的问题自学拓展：查阅资料，寻找更适

11、合解决具体问题的方法硬件实验（9学时）（支撑教学目标6）I/O端口操作实验A/D转换实验秒表实验目标及要求：使用Keil Vision开发软件，熟练掌握进行硬件仿真时对开发环境的设置，从新建工程到加入源程序再到调试运行，每一步骤和作用进行完整的操作；掌握对单片机单个I/O引脚进行控制的方法掌握对单片机某个端口进行整体控制的方法掌握软件延时程序的编写方法学习与掌握用LED数码管显示数字及字符的方法学习与掌握ADC0809芯片的使用方法掌握ADC应用程序的编写方法学习与掌握单片机上定时器的基本使用方法，掌握定时中断的设置及使用方法作业内容：完成在当天实验中来不及完成的部分查阅资料，掌握硬件实验中所

12、用芯片的工作原理及操作方法讨论内容：讨论读-修改-写指令的作用比较处理AD转换EOC信号的查询法与中断法按键的抖动问题比较数码管的静态显示与动态显示自学拓展：查阅资料，了解功能相同，性能不同的其它型号的芯片三、教学方法在教学方式上，根据具体教学内容，综合运用课堂讲授和演示、课堂讨论、课堂练习、发现学习法和自学指导法，通过引入问题和启发式教学，使学生更加明确教学内容的知识体系，引导学生主动学习，激发内在学习动机，提高课堂的积极性。在目前的实验教学条件基础上，及时采用实验练习法，强化所学知识的理解和运用，培养学生解决实际问题的能力。在实验教学过程中，引导学生发现问题，思考解决方案，为后续教学内容作

13、铺垫。结合具体教学内容，本课程所采用的教学方法说明如下：根据基础部分，由老师讲解和教学演示，直观了解实验现象。教学内容的实践性比较强，单纯原理的讲解较难理解，所以功能模块的讲解分解到各个功能模块的编程中去，用到哪里讲解到哪里，讲完了就用，就进行实践，这样学生更容易掌握，对知识的理解也更深入，交互式教学学生不懂直接提问加强师生之间的交流。利用实物投影仪和屏幕投影等方式，然学生有一个直观的认识，之后学生重复老师的程序进行编写、调试运行。程序写下去了，效果直接显示这样对程序的理解和掌握有更快的速度。根据从简单到复杂，从单一到综合的学习方法进行教学。单片机系统是一个复杂的系统，教学中本着有简答到复杂的

14、原则进行课程设计，老师先举简单的例子，老师编写程序运行调试过后，学生跟着编写，调试通过了，再进行功能拓展加大。学生需要在老师原有的基础上进行拓展提高，这样对原理和编程方法上更能容易掌握和提高。将一个问题先分解成简单问题，然后再进行综合。分部先将单元模块的编程进行讲解和实验，然后再以小组的形式根据自己的设计，设计复杂工程，然后进行编写程序，这样学生更容易上手，更利于解决复杂工程能力的培养。注重团队协作能力的培养，多进行学生间、师生间的讨论。单纯的老师教学生学不利于知识的传达和掌握。在课程设计的时候有很多学生动手实践的时间，这个时候可以充分发挥学生之间的互帮互助能力，让学生以小组进行讨论，共同解决

15、遇到的困难，这样的方式更有利于激发学生自己思考，自己探索的能力，这样解决的问题学生印象深刻，同时可以起到培养学生团队协作能力，倾听其他人意见，与团队成员共享信息的能力，对今后踏入工作岗位也有益处。老师也可以参与学生的讨论，帮组他们分析问题，引导式的启发他们解决问题。引导式教育，规范学生编写代码的习惯，培养规范的作风。在教学过程中，老师先编写程序，然后学生学习，这样有益于培养学生的编程风格，规范他们的编写代码的习惯。当今时代软件产品早己步入团队协作式开发模式，要成为一支优秀开发组的关键因素之一就是组员之间的密切交流，它体现在整个开发周期，从需求、计划、测试案例、设计，到算法、实现方式等软件工程各

16、阶段当中。具体到每一个实现模块的源代码亦不例外。简言之，就是你在编写这段代码时应当让其他人清晰的了解这段代码“是什么”，当程序出错时，其他人能够从程序逻辑上迅速分析找到错误出处。所以我们的设计中，老师可以潜移默化的将好的编写代码的习惯交给学生，培养学生规范编写的习惯。在教学方法的实际执行过程中，每个教学环节都应具有明确的目的性。同时，以上教学方法需要根据教学过程中的实际效果、学生对知识点的掌握和应用情况不断改进。教学效果不好、学生对知识点理解程度不高时，应适当调整教学方法，适当增加演示法或实验训练法，或在讲授后续教学内容时，引导学生前后联系，结合前置难点内容进行讨论，强化知识掌握。在学生对知识掌握情况较好，系统性较好、实验训练效果较好的情况下，适当提高教学内容或实验内容的难度，或增加发现学习法和自学指导法，设置具体应用问题，