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《单片机原理及应用》课程教学大纲课程名称：单片机原理及应用课程编码：51610235学时：54学分：3开课学期：6课程类别：专业平台课程课程性质：必修适用专业：电子信息科学与技术先修课程：模拟电子技术、数字逻辑电路、计算机基础、微机原理与接口技术。教学方式：课堂讲授和虚拟教学为主，穿插课堂主题讨论和专题汇报教学手段：以多媒体教学手段为主，主要采用PPT电子板书形式，辅助手写板书一、课程的性质、目的与任务《单片机原理及应用》是一门专业技术课，设置本课程的目的是让学生学习和掌握嵌入式系统的系统结构、指令系统、程序设计方法、系统扩展方法、应用技术和发展现状。使学生对嵌入式系统中单片机的各部件的工作原理和软件编程方法有全面的了解，掌握单片机应用系统的开发和设计方法，为进一步的学习嵌入式系统打下良好的基础。二、教学内容及基本要求单元1计算机的基础知识1.教学目的和要求：掌握微型计算机的基本构架和工作原理；掌握计算机数制的定义和分类；了解计算机的发展前景。2.知识点：（1）微型计算机的基本结构和工作原理微机的系统结构；微机的基本工作原理；微机的主要技术指标。（2）计算机中的数制与码制计算机中的数；计算机中数的几个概念；计算机中的有符号数的表示；进位和溢出；BCD码；BCD码的运算；ASCII码。3.建议课时：2课时。4.教学重点和难点：微型计算机的基本构架和工作原理。5.复习与作业要求：课下搜集一些有关计算机结构的资料6.考核知识点：微型计算机的基本构架和工作原理，计算机的数制定义和分类。7.辅助教学活动：打开计算机，查看内部构成；通过图片讲解计算机的基本构架，举例说明计算机的结构。单元2MCS51单片机结构1.教学目的和要求：掌握51单片机的基本构架和工作原理；掌握存储器的用法和分类；了解时钟电路与复位电路。2.知识点（1）MCS51单片机内部结构CPU的结构与基本功能。（2）存储器程序存储器、外部数据存储器、内部数据存储器。（3）特殊功能寄存器（4）时钟电路与复位电路时钟电路；单片机的时序单位；复位电路。（5）引脚功能引脚分类；引脚功能和作用。3.建议课时：6课时。4.教学重点和难点：51单片机的基本构架和存储器的用法和分类。5.复习与作业要求：说出单片机的基本构架和存储器的分类及特点。6.考核知识点：单片机的基本构架和工作原理，存储器结构特点。7.辅助教学活动：通过PPT讲解51单片机的基本构架，举例说明51单片机存储器的结构。单元351系列单片机的指令系统1.教学目的和要求：掌握51单片机的指令系统结构；掌握一般指令的用法和分类。2．知识点（1）寻址方式立即寻址；直接寻址；寄存器寻址；寄存器间接寻址；变址寻址；位寻址；相对寻址。（2）数据传送与交换指令传送类指令；交换指令。（3）算术运算和逻辑运算指令算术运算和逻辑运算指令对标志位的影响；以A为目的操作数的算术运算和逻辑运算指令；以dir为目的操作数的逻辑运算指令；加1、减1指令；5十进制调整指令；专对A的指令；乘、除法指令；指令综合应用举例。（4）控制转移指令调用程序和返回类指令；转移指令；空操作指令；指令应用举例。（5）位操作指令3.建议课时：8课时。4.教学重点和难点：51单片机的指令的用法和分类；指令的机器吗与时间。5.复习与作业要求：写出单片机指令的分类及用法。6.考核知识点：单片机的指令分类及应用规则，指令的应用。7.辅助教学活动：学生编写指令，通过PPT讲解51单片机的指令，通过仿真软件对指令进行仿真。单元4MCS－51单片机汇编语言程序设计1.教学目的和要求：掌握51单片机的汇编程序设计，学会常见编程方法。2．知识点（1）伪指令（2）顺序程序设计（3）分支程序设计(4）循环程序设计(5)位操作程序设计(6)子程序3．建议课时：8课时。4.教学重点和难点：51单片机的编程技术。5.复习与作业要求：写出单片机汇编的用法。6.考核知识点：单片机的程序编写及调试，指令的应用。7.辅助教学活动：学生编写指令，通过PPT讲解51单片机的编程，通过仿真软件对实例进行仿真。单元5并行接口P0～P3和单片机的中断系统1.教学目的和要求：掌握51单片机的并行接口特点及中断系统结构。2.知识点（1）单片机的并行接口P0～P3P0～P3接口的功能和内部结构；编程举例；用并行口设计LED数码显示器和键盘电路；并行接口小结。（2）MCS51单片机的中断系统8XX51中断系统结构；中断响应过程；中断的程序设计。3．建议课时：12课时。4.教学重点和难点：51单片机的中断系统结构及其编程技术。5.复习与作业要求：写出单片机并行接口特点及中断系统结构。6.考核知识点：单片机的并行接口特点及中断系统的应用。7.辅助教学活动：学生学习单片机中断，通过PPT讲解51单片机的并行接口特点及中断系统结构，通过仿真软件对中断实例进行仿真。单元6单片机的定时/计数器与串行接口1.教学目的和要求：掌握51单片机的定时计数器的特点及串行通信技术。2．知识点（1）定时/计数器T0、T1定时/计数器T0、T1的结构和工作原理；定时/计数器的寄存器；定时/计数器的工作方式；定时/计数器的应用程序设计；门控位的应用。*（2）定时/计数器T2定时/计数器T2的结构和外部引脚；定时/计数器T2的寄存器；定时/计数器T2的工作方式；定时/计数器小结。（3）串行接口单片机串行口的结构与工作原理；串行口的控制寄存器；串行口的工作方式；串行口的应用编程；利用串行口方式0扩展I/O接口；单片机和PC机的串行通信。3．建议课时：8课时。4.教学重点和难点：51单片机的定时计数器及其编程技术。5.复习与作业要求：画出单片机定时器及串行接口系统结构。6.考核知识点：单片机的定时器特点及串行接口系统的应用。7.辅助教学活动：学生单片机定时器进行实验，通过PPT讲解51单片机的定时计数器的特点及串行通信技术，通过仿真软件对定时器实例和串行通信进行仿真。单元7单片机总线与存储器的扩展1.教学目的和要求：掌握51单片机的总线的特点及串存储器扩展规则。2．知识点（1）单片机系统总线和系统扩展方法单片机系统总线信号；系统扩展的方法；地址译码器。（2）程序存储器的扩展EPROM的扩展；EEPROM的扩展；Flash存储器（闪速存储器）。*（3）数据存储器的扩展SRAM的扩展；同时扩展SRAM和Flash存储器的例子。*（4）新型存储器扩展（双口RAM、FIFO）双口RAM简介；双口RAM与单片机的接口；异步FIFO简介；异步FIFO与单片机的接口。3．建议课时：4课时。4.教学重点和难点：51单片机的存储器扩展规则。5.复习与作业要求：画出单片机存储器接口系统结构。6.考核知识点：单片机的系统总线扩展的应用及地址分配。7.辅助教学活动：学生单片机存储器扩展进行实验，通过PPT讲解51单片机总线的特点及存储器扩展技术，通过仿真软件对外扩ROM和RAM进行仿真。注：带*号的为学生自学内容或者选学内容。三、实验大纲本课程总学时中包含实验教学环节，形式为学生在实验室完成实验内容。1、实验目的和内容结合课程教学重点和学生能力培养要求，规划五个基本实验：（1）实验一：keilc51仿真软件的使用实验目的：学会keil软件的安装、使用方法，如何建立工程文件，编写自己的程序，并掌握相关操作命令。实验内容：启动KeiluVision2软件，在主界面中点击工具栏Project项目，选项中的NewProjectAtmel目录中选择所要仿真AT89S51后确认。点击菜单栏File文件选项建立一个新文件，在此文件中编辑自己的软件，保存成*.ASM文件格式后编译，编译无错误，则可进行仿真。在主界面左侧项目工作区右键点击“源代码组1”在选项中选择“添加文件到源代码组1”确认。在菜单栏“调试”选项中选择“启动/停止调试”如仿真器通讯正常，即可实现仿真。仿真时可以通过“调试”选项中的“运行”、“步进”、“步越”、“设置断点”等选项来控制程序的执行过程。（2）实验二：数据变换程序设计实验目的：学习编程，学会数据变换的方法和原理。实验内容：掌握各个数制的表示方法和相互转换的过程，并编写程序实现二进制数据到十进制数据的转换。（3）实验三：单片机并行口的使用实验目的：学会单片机并行口的使用方法及其基本结构，并掌握基本输入、输出口的使用技巧。实验内容：用Proteus软件画出电路原理图。要求在P1.0至P1.7口线上分别接线LED0至LED7八个发光二极管，在P3.0口线上接一蜂鸣器。编写程序：要求LED0至LED7以秒速率循环右移，蜂鸣器逐位报警。（4）实验四：定时器的应用实验目的：学会单片机定时器的基本结构、工作原理，配置方法、编程应用。实验内容：利用单片机的定时器、计数器以查询方式在单片机口线上产生连续周期性矩形波。并实现定时功能。（5）实验五：串口的应用与编程实验目的：学会单片机串口的基本结构、工作原理，配置方法、编程实现串口通信。实验内容：实验箱上有RS-232接口，将该接口与PC机的串口连接，可以实现单片机与PC机的串行通信，进行双向数据传输。本实验要求当PC机向实验箱发送的数字在实验板上显示，按实验板键盘输入的数字在PC机上显示，并用串口助手工具软件进行调试。四、课程教学的特色说明可对下述有关情况做出说明：1．本课程自学内容及要求自学内容：5.2定时/计数器T2，5.3.6利用串行口方式0扩展I/O接口，5.3.7单片机和PC机的串行通信，6.3数据存储器的扩展，6.4新型存储器扩展（双口RAM、FIFO）。结合参考书根据兴趣做适当了解和研究。2.课内习题课的安排及学时课内安排适当的习题课及时对所学知识进行复习。6个学时。3.利用现代化教学手段内容及学时经常利用多媒体技术，结合本课特点，对所学内容进行编程实战及电路仿真，使教学效果更好。4.对学生能力培养的要求要求学生达到学以致用，理论结合实践。增强实际操作能力，注重创新性能力的培养。五、考核大纲1．考试的目的与作用考试是为了进一步加强学生对有关概念、基本原理和方法的理解，并在识记理解的基础上运用某些知识点分析和解决实际问题。通过考试使学生能够找到自己掌握不够牢固的知识点，在今后进一步加强学习。充分做到伦理联系实际，进一步提高自己的实践能力。2．考核内容与考核目标考核内容以“教学内容及基本要求”中要求掌握和熟悉的知识点为主，考核目标分为三个层次：（1）识记：知道有关的名词概念，并能正确认识和表达，是低层次的要求。（2）领会：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，掌握有关概念、原理、方法的联系，结合实际，设计出理想的产品，是较高层次的要求。（3）应用：在领会的基础上，能应用基本概念、基本原理和基本方法解决有关理论问题和实际问题，灵活运用电路知识、微处理器技术，设计实用的电路系统，是最高层次的要求。3．主要参考书《单片机的C语言应用程序设计》.马忠梅,籍顺心,张凯等编著.北京：北京航空航天大学出版社，1999.《MCS-51系列单片机实用借口技术》.李华编著.北京：北京航空航天大学出版社,2005.《51单片机与C51程序设计实验/课程设计指导书》.陈涛编著.河南:河南工业大学.2006μvision软件参考手册.KeilSoftware公司.《单片机C语言编程与实例》.赵亮,侯国锐.北京：人民邮电出版社，2006.3.4．课程考试内容与教材的关系课程考试内容以教材为基础，教材内容基本涵盖了要考核的概念、原理和方法，并在此基础上进一步考核课堂上补充的相关知识点。5．分章节的考核知识点参见：教学内容及基本要求。6．课程考核考核方式：平时考核（含实验考核、作业、课堂提问及考勤等）与期末考试（闭卷考试）相结合。作业考核：教师评判作业并根据作业内容的正确性、作业完成得认真及规范性给出评定成绩。课堂考核：教师随堂提问，根据课堂提问及学生回答问题情况对学生给出评定成绩。考勤考核：教师对学生到课通过点名等方式进行考核，根据学生到课情况给出评定成绩。期末考试：期末考试题目基本类型包括：选择题、填空题、判断题、简答题、综合应