《单片机原理及应用》课程教学大纲及教材

《单片机原理及应用》教学大纲课程中文名称:《单片机原理及应用》课程代码：517016课程性质：专业必修课学时学分：70学时，5学分（其中讲课56学时，实验14学时）先修课程：《电子技术》、《电工基础》适用专业：应用电子技术一、课程性质、目的和要求本课程适用于机电一体化、应用电子技术等相关专业学生学习，是一门专业基础课。通过本课程的教学，使学生了解和掌握MCS-51系列单片机结构、原理及其扩展系统的组成。掌握MCS-51系列单片机在实际应用中软件系统与硬件系统的设计思想。结合实验课教学，增强实际动手能力，使学生能够应用MCS-51单片机进行简单的单片机应用系统的开发。为今后应用和设计单片机系统打下较牢固基础，也为后续专业课程的学习奠定一定基础。二、课程内容：（一）课程重点与难点本课程的重点：为第二章、第三章和第五章。其中第二章和第三章为单片机的基础，是学习单片机技术的必需。第五章是单片机应用中必然要涉及的内容。建议加强这三章的教学，并辅以必要的实验手段。本课程中的难点：为单片机的存贮器组织、各存贮器的地址的确定及I/O口地址的确定。难点贯穿于第二章、第三章、第四章、第五章和第七章。在教学上应有一定的连续性，且应循序渐进，讲深讲透。（二）课程内容第一章：概述第一节MCS-51系列单片机简介第二节单片机应用系统开发简述第二章MCS-51系列单片机的结构和原理第一节总体结构第二节存储器组织第三节并行端口结构与操作第四节MCS-51系列单片机片外总线和复位第三章MCS-51单片机的指令系统第一节指令格式及常用符号第二节MCS-51系列单片机的寻址方式第三节数据传送指令第四节算术运算指令第五节逻辑运算指令第六节控制转移指令第七节位操作指令第四章MCS-51单片机的程序设计第一节程序设计方法和技巧第二节汇编语言源程序的编辑和汇编第三节程序设计基础与举例第五章MCS-51单片机的中断系统及定时器第一节输入/输出的控制方式第二节中断系统第三节中断处理过程第四节定时器/计数器第六章MCS-51单片机的串行口第一节计算机串行通信基础第二节MCS-51单片机的串行口第三节串行口应用举例第七章单片机系统扩展技术第一节程序存贮器的扩展第二节并行口的扩展第三节接口芯片第四节键盘及显示器接口第八章MCS-51单片机的测控接口第一节D/A转换器第二节A/D转换器第三节开关量接口三、实践性教学环节要求（一）实验教学的要求主要用于配合《单片机原理》课程的课堂教学，加强学生对MCS-51系列单片机结构的感性认识和对使用DICE-5103S单片机开发机进行单片机开发的方法的了解，提高学生对单片机原理的理解，帮助学生掌握MCS-51系列单片机在实际应用中软件系统与硬件系统的设计思想。以使学生的动手能力得到增强。（二）实验安排序号实验项目名称实验要求学时要求1DVCC-51-G单片机开发机的认识必做2实验及清零程序2数据区传送子程序数据排序实验P1口亮灯实验P3.3口输入.P1口输出8255控制交通灯必做必做必做必做必计四、考核办法1、考试课2、平时成绩占30﹪，期末成绩占70﹪五、学时分配表序号内容理论教学学时实验教学学时第一章第二章概述2MCS-51系列单片机的结构和6原理第三章第四章第五章MCS-51单片机的指令系统MCS-51单片机的程序设计1042312MCS-51单片机的中断系统及8定时器第六章第七章第八章总计MCS-51单片机的串行口单片机系统扩展技术MCS-51单片机的测控接口56636614六、推荐教材及参考书（一）推荐教材教材名称主编（著）姓名刊号出版社名称出版日期单片机原理及应用技术李全利ISBN704009833高等教育出版社2001.7（二）推荐参考书教材名称主编（著）姓名刊号出版社名称出版日期单片机原理及接口技术单片微型计算机原理与接口技术李朝青ISBN7810775456北京航空航天大学出版社ISBN7111051467机械工业出版社2005.1穆兰2006.8《单片机原理及应用》课程教学大纲第一部分大纲说明一、课程的性质、目的与任务《单片机原理及应用》是物理与电子信息学院电子信息专业的专业课，物理学和教育技术学专业的专业选修课程。本课程是以MCS-51单片机为范例学习微机原理的课程，是一门面向应用的、具有很强的实践性与综合性的课程。通过学习，使学生获得微机原理的有关知识和在相应专业领域内应用单片计算机的初步能力。二、预备知识先修“计算机应用基础”、“模拟电子技术”和“数字电子技术”课程或其它有关知识。三、课程特点1、工作原理与编程方法、接口技术并重；2、软件与硬件结合；3、理论与实践结合。四、教学总体目标与要求通过理论教学与实验教学，让学生了解微型计算机的基本工作原理、掌握MCS-51单片机的工作原理和内部结构、汇编语言程序设计的基本方法、单片机接口技术。在各章节知识点中，按“了解”、“理解”、“掌握”三个层次要求。1.了解对于本课程的次要内容要求学生能够了解。所涉及的内容都是一些基本概念和简单叙述，知道了就行，没有进一步深入和扩展的要求。2.理解对于本课程的一般内容要求学生能够理解。即要求学生能够理解所学内容，对所涉及的内容能够进行简单的分析和判断。3.掌握对于本课程的重点内容要求学生达到掌握的程度。即要求学生能够全面、深入地掌握所学内容，能够举一反三，熟练解决相关问题。第二部分课程学时分配课程总学时为75学时，其中讲课54学时，实验18学时。具体安排如下：内容绪论讲课学时1实验学时微机组成及原理单片机体系结构指令系统、寻址方式程序设计34833102复习中断与定时器单片机系统扩展单片机串行口单片机应用系统设计合计86364835418第三部分教学内容和教学要求第一章绪论（1）（一）教学内容（1）计算机的发展、分类、特点与应用。（2）单片机的概念（3）单片机的发展（4）单片机的应用（二）教学要求了解：计算机的发展、分类、特点与应用，单片机的的概念、发展及应用领域，典型单片机系列的基本情况。第二章微机组成及原理（补充知识）（3）（一）教学内容1、微型计算机基本概念2.1微机的硬件系统基本结构(五大组成分)三总线和三态门产品类别(单片机单板机个人计算机开发系统)分类方法(4位机8位机16位机32位机64位机)典型个人计算机系统配置2.2存储器存储器的分类存储器的一级译码和二级译码ROM、EPROM结构和工作原理动态和静态RAM的结构及工作原理2.3简化的微型计算机假设微机的结构假设微机的工作过程(二)教学要求了解：微机的硬件系统，存储器的分类工作原理，假设微机的结构和工作过程。第三章MCS-51单片机体系结构（4）（一）教学内容3.1MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚重要组成部分，引脚的名称和功能，引脚的复合功能。3.2MCS-51单片机的存储器结构内部数据存储器及特殊单元外部数据存储器专用寄存器的名称、功能和寻址程序存储器的功能及特殊单元位寻址区3.3MCS-51单片机并行输入/输出口电路结构基本电路结构、特点和使用。3.4MCS-51单片机时钟电路与时序时钟电路，时序定时单位，典型时序。3.58031单片机的最小系统电路结构和工作时序（二）教学要求掌握：单片机芯片的内部组成及存储器结构。理解：单片机时钟电路与时序、输入输出口以及引脚的使用。第四章MCS-51单片机指令系统(8)（一）教学内容4.1MCS-51单片机指令的寻址方式指令系统特点、各种寻址方式及其特点和使用。4.2MCS-51单片机指令分类介绍数据传送类指令算术运算类指令逻辑运算及移位类指令控制转移类指令布尔变量操作类指令（二）教学要求掌握：各种寻址方式，常用指令的功能和使用方法理解：常用指令的特点了解：所有指令的功能第五章MCS-51汇编语言程序设计(10)（一）教学内容5.1汇编语言程序设计概述单片机汇编语言程序的结构形式MCS-51汇编语言的伪指令5.2MCS-51单片机汇编语言程序设计举例顺序结构程序设计分支结构程序设计循环结构程序设计子程序及其调用程序设计查表程序设计综合性程序设计5.3单片机汇编语言源程序程序的编辑和汇编（二）教学要求掌握：单片机汇编语言程序的基本结构以及加，减，乘，除运算及数制转换程序设计。理解：查表、差值运算、译码等简单程序设计方法。第六章/第七章单片机的中断与定时系统（8）（一）教学内容6.1输入/输出与中断输入/输出及工作方式（无条件工作方式、查寻工作方式、中断工作方式）中断的好处、中断的功能、中断申请和响应过程6.2MCS-51单片机中断系统中断系统的结构与中断有关的特殊功能寄存器（TCON、IE、IP、SCON）中断请求、响应和返回过程。中断应用举例7.1MCS-51单片机的定时器/计数器定时器/计数器的定时和计数功能与定时器/计数器有关的特殊功能寄存器（TMOD、TCON、THx、TLx定时工作方式0、1、2、3定时/计数应用举例7.2MCS-51单片机外部中断源的扩展7.3定时器/计数器与中断综合应用举例（二）教学要求掌握：计算机中断的概念，MCS-51单片机中断系统的结构，中断源，中断特殊功能寄存器，中断响应过程，定时/计数器系统的电路结构、特殊功能寄存器及功能和使用方法。理解：单片机中断、定时和计数的应用。第八章MCS-51单片机系统扩展（6）（一）教学内容8.1外部存储器扩展典型存储器芯片，扩展连接。8.2单片机应用系统中的I/O接口扩展技术74LS373并行I/O扩展接口静态和动态显示电路键盘控制电路*8255A可编程并行I/O扩展接口*8279键盘、显示接口*A/D、D/A转换及其与单片机的接口（二）教学要求掌握：单片机的扩展方法，用74LS373扩展的接口技术了解：8255A、8279等专用芯片的结构原理及与单片机的接口技术。第九章MCS-51单片机串行口（4）（一）教学内容：9.1串行口结构与工作原理9.2串行通信工作方式9.3串行口应用举例（二）教学要求:掌握:串行口结构与工作原理理解：串行通信方式了解:波特率设计，串行口应用第十章单片机应用系统设计（8）（一）教学内容10.1单片机应用系统的设计过程10.2单片机开发工具和开发方法10.3单片机应用系统举例（二）教学要求：理解：单片机应用系统的设计过程和开发方法第四部分实验教学大纲一、课程设置目的要求:通过《单片机原理及应用》实验,使学生加深对单片机原理基础理论的理解:并在单片机原理实验的基本知识、基本方法和基本技能方面受到较系统的训练,为单片机的应用打下坚实的基础。二、实验对象:电子信息专业、物理教育专业、教育技术学专业本科学生。三、实验内容和学时分配:本课程开设12个实验,选做其中6个实验,每个实验3学时,最后一个综合设计实验作为实验考试。实验一单片机开发系统的使用实验目的：1、了解“AEDK5196ET”各主要组成部分2、熟悉掌握每个键的功能与使用方法3、学会输入、修改、单步运行程序的方法实验内容：1、认识AEDK5196ET开发系统结构实验仪器1、AEDK单片机开发系统一台。2、稳压电源一台。实验二单片机软件实验实验目的：1、学习Lcaw汇编软件的使用2、学习AEDK与PC机的通信及联机调试3、进一步熟悉51单片机指令系统实验内容：1、熟悉Lcaw汇编软件的使用2、熟悉简单程序的编写3、掌握单片机程序的运行和调试实验仪器1、PC机一台2、AEDK单片机开发系统一台3、稳压电源一台实验三MCS-51单片机的I/O实验实验目的：1、学习P1、P3口作为基本I/O口的使用方法；2、学习软硬件结合的编写方法；3、掌握对继电器和发光二极管的程序控制方法。实验内容：1、指示灯循环显示2、输入/输出实验3、P3口输出控制继电器实验仪器1、PC机一台2、AEDK单片机开发系统一台3、稳压电源一台实验四MCS-51单片机的中断实验实验目的：1、学习在单片机系统中扩展简单I/O接口的方法2、学习模拟交通灯控制的方法3、掌握外部中断技术的基本使用方法4、掌握中断处理程序的编程方法实验内容：编写程序模拟一个时序控制装置，具体为1、通灯控制实验仪器1、PC机一台2、AEDK单片机开发系统一台3、稳压电源一台实验五定时器、计数器实验实验目的：1、学习8031内部定时/计数器的使用和编程方法；2、进一步掌握中断处理程序的编程方法实验内容2、修改程序，使延时常数由50ms变为10ms实验仪器1、PC机一台2、AEDK单片机开发系统一台3、稳压电源一台实验六单片机综合应用设计实验实验目的：1、提高单片机的综合应用能力；2、初步掌握软硬件设计能力;3、测试学生的综合实验能力。实验内容：内容不限，自行设计（下例内容仅供参考）1、串行LED显示的应用2、中断应用3、双机通信4、多机通信5、时钟6、A/D转换器应用7、D/A转换器应用8、程控放大器综合运用上述内容。实验仪器：1、PC机一台2、AEDK单片机开发系统一台3稳压电源一台4、其它自定实验七8255口可编程并行接实验实验目的1.了解8255芯片结构及编程方法2.了解8255输入/输出实验方法3.掌握扫描键盘和显示的编程方法实验内容1、8255可编程并行口芯片基本输入/输出2、8255可编程并行口扫描键盘3、8255可编程并行口扩展七段数码管显示口实验仪器1、PC机一台2、AEDK单片机开发系统一台3稳压电源一台实验八8279键盘和显示实验实验目的：1.掌握8279工作原理和编程方法2掌握在8031系统中扩展8279键盘显示接口的方法3.进一步掌握中断处理程序的编程方法实验内容：1、用8279实现对键盘/显示器的自动扫描2、实现电子钟3、实现电子秒表实验仪器：1、PC机一台2、AEDK单片机开发系统一台3稳压电源一台实验九D/A转换实验实验目的：1、了解D/A转换的基本原理2、了解D/A转换芯片0832的性能及编程方法3、了解单片机系统中扩展D/A转换的基本方法实验内容：1、编制程序产生锯齿波、三角波、正弦波2、三种波轮流显示，用示波器观看实验仪器：1、PC机一台2、AEDK单片机开发系统一台3、稳压电源一台4、示波器观一台实验十A/D转换实验实验目的：1、掌握A/D转换与单片机的接口方法。2、了解A/D芯片ADC0809转换性能及编程。3、通过实验了解单片机如何进行数据采集实验内容：1、将模拟量转换成二进制数字量，用发光二极管显示2、实现数字电压表实验仪器：1、PC机一台2、AEDK单片机开发系统一台3、稳压电源一台实验十一电子音调实验实验目的：1、了解计算机发声原理2、学习使计算机发出不同音调声音的编程方法实验内容：1、P1.0输出不同频率的脉冲通过扬声器发出不同频率音调2、利用74LS244和开关量，决定输出音调实验仪器：1、PC机一台2、AEDK单片机开发系统一台3、稳压电源一台4、杨声器一只5、第五部分作业和考试1、作业类型有：填空题、选择题、简答题、编程题、设计题等。2、作业数量和要求：填空题和选择题作业学生自已校对答案，不上交。其它类型作业平均每次课布置1～3道题目，共计40题左右。每周批改一次作业。3、理论课期末考试一次，采用A、B卷形式。4、实验课最后一次综合型设计实验作为考试占20%，其它5次实验占70%，课外实验和选做实验占10%。5、总成绩由期平时成绩、实验成绩和期末考试三部分构成，各占10％、30％和60％。(完)单片机原理与应用（第二版）梁洁婷978-7-04-023421-32008年6月出版16开232页单色定价:18.10元目录第1章单片机概述【学习目标】【任务描述】任务T1——单片机产品的观察【知识学习】1.1单片机的组成1.1.1中央处理器1.1.2存储器1.1.3输入/输出接口电路1.2单片机的特点1.2.1抗干扰性与工作温度范围1.2.2可靠性1.2.3控制功能与数值计算功能1.2.4指令系统1.3单片机的应用领域1.3.1家用电器领域1.3.2办公自动化领域1.3.3商业营销领域1.3.4工业自动化领域1.3.5智能控制领域1.4单片机的发展方向1.4.1低功耗CMOS化1.4.2微型单片化1.4.3主流与多种产品共存1.5MCS-51系列单片机产品1.5.1早期产品1.5.2后期产品1.6单片机技术的学习方法1.6.1学习条件和环境1.6.2学习方法1.6.3单片机实验开发板【任务演示】任务T11——单片机产品的观察测试与练习一第2章MCS-51系列单片机的系统结构【学习目标】【任务描述】任务T2——简易彩灯控制系统【知识学习】2.1内部结构与引脚功能2.1.1AT89S51单片机的内部结构2.1.2AT89S51芯片引脚功能2.2并行I/O口2.2.1P0口2.2.2P1口2.2.3P2口2.2.4P3口2.3存储器的组织结构2.3.1程序存储器空间2.3.2片内数据存储器空间2.3.3片外数据存储器空间2.4MCS-51系列单片机时钟电路与复位电路2.4.1时钟电路2.4.2单片机系统的复位电路【任务演示】任务T2——简易彩灯控制系统【知识拓展】2.5MCS-51系列单片机的典型时序2.5.1单字节单周期指令时序2.5.2双字节单周期指令时序2.5.3单字节双周期指令时序2.689S51芯片的节电方式2.6.1空闲方式2.6.2掉电方式【课堂实践】测试与练习二第3章MCS-51系列单片机指令系统与汇编语言程序设计【学习目标】【任务描述】任务T3——算术、逻辑运算模拟系统软件设计【知识学习】3.1寻址方式3.1.1立即寻址方式3.1.2直接寻址方式3.1.3寄存器寻址方式3.1.4寄存器间接寻址方式3.1.5相对寻址方式3.1.6变址寻址方式3.1.7位寻址方式3.2指令系统3.2.1数据传送指令3.2.2算术运算指令3.2.3逻辑运算指令3.2.4程序控制指令3.2.5位操作指令3.3汇编语言程序的汇编与调试3.3.1汇编语言程序的一般组成及设计方法3.3.2伪指令3.3.3汇编与调试3.4汇编语言程序设计举例3.4.1顺序结构程序3.4.2分支结构程序3.4.3循环结构程序3.4.4子程序设计【任务演示】任务T3——算术、逻辑运算模拟系统软件设计【知识拓展】3.5计算机中的数据编码3.5.1带符号数的编码表示3.5.2BCD码3.5.3ASCII码测试与练习三第4章中断系统、定时器/计数器和串行口【学习目标】4.1中断系统【任务描述】任务T4——单片机与打印机的数据传送【知识学习】4.1.1输入/输出方式及中断的概念4.1.289S51单片机的中断系统结构4.1.3中断的处理过程【任务演示】任务T4——单片机与打印机的数据传送【知识拓展】4.1.4外部中断源的扩展【课堂实践】4.2定时器/计数器【任务描述】任务T5——生产线零件打包机控制【知识学习】4.2.1定时器/计数器T0、T1的结构4.2.2定时器/计数器T0、T1的工作方式【任务演示】任务T5——生产线零件打包机控制【知识拓展】4.2.3定时器/计数器T2【课堂实践】4.3串行口【任务描述】任务T6——单片机的双机通信【知识学习】4.3.1串行通信的基本概念4.3.289S51单片机串行口的结构4.3.3串行口方式04.3.4串行口方式1、2、3【任务演示】任务T6——单片机的双机通信【知识拓展】4.3.5