《单片机原理及应用》课程教学大纲

《单片机原理及应用》课程教学大纲一、教师或教学团队信息教师姓名职称办公室电话电子信箱二、课程基本信息课程名称（中文）：单片机原理及应用课程名称（英文）：ThePrincipleandApplicationofSingle-ChipMicrocomputer课程性质：□通识必修课□通识选修课■专业必修课□专业方向课□专业拓展课□实践性环节课程类别*：□学术知识类□方法技能类□研究探索类□实践体验类课程代码：2110023周学时：3总学时：48（其中实验24）学分:3先修课程：C语言、电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术开设专业：通信工程专业三、课程简介单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，输入输出电路(I/O口)，定时计数器，串行通信口(UART)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，模数转换器A/D等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务,它可单独完成现代工业控制所要求的智能化控制功能。单片机的应用属于芯片级应用，需要学生了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术。不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征，即它们的技术特征均不尽相同，硬件特征取决于单片机芯片的内部结构。单片机应用技术是一项新型的工程技术，其内涵随着单片机的发展而发展。为使教学面向国民经济主战场，大专院校的电子技术和通信工程专业普遍开设单片机课程。单片机的应用在后PC时代得到了前所未有的发展，但对处理器的综合性能要求也越来越高。综观单片机的发展，以应用需求为目标，市场越来越细化，充分突出以“单片”解决问题，而不像多年前以MCS-51/96等处理器为中心，外扩各种接口构成各种应用系统。单片机系统作为嵌入式系统的一部分，主要集中在中、低端应用领域（嵌入式高端应用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能处理器构成）。四、课程目标美国德州仪器公司（TI）推出的MSP430系列超低功耗16位混合信号处理器（MixedSignalProcessor），集多种领先技术于一体，以16位RISC处理器、超低功耗、高性能模拟技术及丰富的片内外设、JTAG仿真调试等定义了新一代超低功耗单片机。加之TI优良的服务（全球免费快速网上样片申请、丰富的技术资料、大学计划资源等），充分体现了世界级著名IC厂商的实力和综合优势。开设该课程的目的是给学生开展微机软、硬件应用课程打下基础。本课程要求学生能综合应用所学知识，设计较复杂的单片机系统，并在实践基本技能方面进行一次系统的训练。能够较全面地掌握基本理论和基本方法，并初步掌握小型单片机系统设计的基本方法。培养独立思考、独立收集资料、独立设计规定功能的单片机系统的能力，提高自己软件编程能力。五、教学内容与进度安排第1章概述1、课时数：32、讲述内容：(1)单片机概念、特点、主要芯片系列(2)MSP430系列单片机特点、发展、应用、型号3、学生学习任务：理解单片机特征、应用和选型4、教学方法：课堂讲解5、课外学习要求：查询不同厂家网址上的单片机芯片手册第2章MSP430体系结构1、课时数：62、讲述内容：(1)处理器架构、内核各单元模块介绍(2)存储结构、内存地址映射、寻址方式(3)指令系统及其常见指令(4)程序运行及汇编语言重点：处理器架构、汇编语言，难点：寻址模式3、学生学习任务：理解处理器功能、特征，并学会汇编语言与CPU运行的关系4、教学方法：课堂教学5、课外学习要求：汇编编程题第3章MSP430基本外设1、课时数：62、讲述内容：(1)系统时钟、中断模式(2)低功耗模式(3)外设概念、访问方式(4)基本外设：COM、Timer、比较器(5)复杂外设：DMA、ADC、DAC、乘法器、LCD、FLASH控制器重点：中断模式、低功耗模式；难点：DMA控制器3、学生学习任务：理解中断模式，了解各个外设访问一般方式，并能掌握多种外设的编程使用4、教学方法：课堂讲解、学生编程5、课外学习要求：程序编制第4章MSP430通信接口1、课时数：62、讲述内容：(1)通信模式与总线类型(2)UART接口及其使用(3)SPI协议及其使用(4)I2C协议及其使用重点：总线型通信模式、UART协议3、学生学习任务：掌握通信协议原理，并能够精通至少一种串行协议4、教学方法：课堂讲解，学生编程实现5、课外学习要求：程序编制第5章MSP430软硬件开发环境1、课时数：32、讲述内容：(1)CCSv5软件环境讲解与安装(2)IAR软件环境讲解与安装(3)开发板讲解与使用重点：CCSv5掌握使用方法3、学生学习任务：掌握一种开发环境的使用、调试4、教学方法：课堂讲解、学生验证5、课外学习要求：用模拟器进行程序调试第6章（实验1）简单程序下载运行1、课时数：32、讲述内容：(1)熟悉实验室开发环境(2)编制/编译简单程序，并下载运行3、学生学习任务：能够使用开发环境4、教学方法：学生调试下载，教师辅导5、课外学习要求：掌握硬件调试和模拟器调试第7章（实验2）按键与显示实验1、课时数：62、讲述内容：(1)掌握按键检测逻辑和程序编制(2)掌握LED灯控制逻辑与程序编制(3)掌握液晶屏显示控制逻辑与程序编制3、学生学习任务：能编制上述三种不同的程序，并调试成功4、教学方法：学生编制程序/下载/运行，教师辅导5、课外学习要求：实现一个复杂数字钟功能第8章（实验3）简单通信实验1、课时数：62、讲述内容：(1)UART通信程序编制(2)SPIFLASH访问程序编制(3)I2C配置程序编制3、学生学习任务：能够编制上述两种以上程序，并调试成功4、教学方法：学生编制程序/下载/运行，教师辅导5、课外学习要求：使用简单命令行窗口功能第9章（实验4）低功耗验证实验1、课时数：62、讲述内容：(1)电源电路详解(2)低功耗设计原则讲解(3)不同低功耗状态下的电流测试3、学生学习任务：掌握低功耗状态及其使用方法4、教学方法：教师例程讲解，学生验证5、课外学习要求：低功耗数字钟的实现第10章（实验5）综合实验1、课时数：32、讲述内容：(1)介绍血氧实验原理和主要功能模块(2)程序分析和验证3、学生学习任务：掌握复杂任务设计与分析方法，能够阅读大量程序4、教学方法：程序阅读和分析5、课外学习要求：绘制程序逻辑图六、修读要求学生上课不能迟到或缺席，上课前要对所学的内容有所了解，先预习，课堂上要认真听讲，积极思考，课后要认真复习。平时多动手多做练习。实验课上要按照老师要求把各个硬件模块连接起来，输入及调试软件，编译通过后下载程序，按照实验步骤完成实验并分析实验结果，课后写实验报告。实验数据和报告不能抄袭，考试不作弊。如出现抄袭行为，均被视为违反学术诚信，按相关条例作相应处理。七、学习评价方案对学生的综合评价包括：期末考评、平时成绩、单片机实验成绩（包括单片机实验报告）组成。平时成绩主要考核学生听课的出勤情况、课堂对知识点的掌握、作业情况，占10%，单片机实验成绩占20%，期末成绩占70%。八、课程资源教材：《MSP430超低功耗单片机原理与应用（第2版）》，沈建华杨艳琴编著，清华大学出版社，2013年9月，ISBN：9787302334071参考书目：MSP430系列单片机系统工程设计与实践，谢楷;赵建(著)，机械工业出版社，ISBN：9787111273868，2009-07-01STC15单片机实战指南（c语言版）——从51单片机diy、四轴飞行器到优秀产品设计，