《单片机原理及应用》课程教学大纲(二00五年二月)

《单片机原理及应用》课程教学大纲（二００五年二月）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：内容讲课学时实验学时绪论1微机组成及原理3单片机体系结构4指令系统、寻址方式83程序设计103复习2中断与定时器86单片机系统扩展63单片机串行口4单片机应用系统设计83合计5418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4、学会查指令的机器码，掌握常用特殊功能寄存器的地址实验内容：1、认识AEDK5196ET开发系统结构2、熟悉键盘监控命令：S、SX、R、Y、Z、MX、MO、MF、J、N、G、GR等命令实验仪器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4、学习51单片机汇编程序的编程和调试实验内容：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2、外部中断实验（急救车与交通灯）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1、定时器实验2、修改程序，使延时常数由50ms变为10ms3、计数器实验实验仪器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)吴桂初2005.2