課程教學(xué)大綱

一、課程基本概況

二、課程簡(jiǎn)介

單片機(jī)原理及應(yīng)用是高等院校電類專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，也是現(xiàn)代控制類、機(jī)電類和計(jì)算機(jī)類各專業(yè)的一門必修課。因此，該課程在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中占有重要的地位。本課程主要論述MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理、指令系統(tǒng)和匯編語言程序的設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器擴(kuò)展和中斷系統(tǒng)、I/O接口和總線等問題，并在此基礎(chǔ)上討論單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，以培養(yǎng)大家在工程應(yīng)用中解決實(shí)際問題的能力。

三、課程教學(xué)總體目標(biāo)

硬件和軟件是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不可缺少的組成部分。硬件是基礎(chǔ)，是軟件賴以工作的基礎(chǔ)；軟件是關(guān)鍵，是關(guān)系到系統(tǒng)質(zhì)量和功能的根本因素。通過學(xué)習(xí)課程，大家應(yīng)能在軟件和硬件兩方面初步具備開發(fā)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的能力。在硬件方面，應(yīng)能全面掌握MCS-51、存儲(chǔ)芯片、A/D、D/A等芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能和工作原理，深刻理解MCS-51的各類芯片接口中實(shí)際存在的地址信息流。數(shù)據(jù)信息流和控制信息流，準(zhǔn)確掌握中斷概念和I/O斷口地址的確定方法。在軟件方面，應(yīng)能掌握匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本方法和技巧，樹立結(jié)構(gòu)化和模塊化程序設(shè)計(jì)思想，熟練編制各種分支程序、循環(huán)程序、查表程序、子程序和運(yùn)算程序，逐步形成思維嚴(yán)密的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格。

四、理論教學(xué)內(nèi)容及要求

第一章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)概述

【教學(xué)目標(biāo)】

（1）了解什么是單片機(jī)、單片機(jī)和微型計(jì)算機(jī)的區(qū)別和聯(lián)系

了解市面上常用單片機(jī)型號(hào)并分析對(duì)比各自應(yīng)用領(lǐng)域

（2）掌握單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)、軟件結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

（3）對(duì)整本書的內(nèi)容并實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)講解，了解系統(tǒng)框架

【學(xué)時(shí)分配】3學(xué)時(shí)

【授課方式】 多媒體教學(xué)

【授課內(nèi)容】

本章首先通過對(duì)比單片機(jī)及微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)來認(rèn)識(shí)什么是單片機(jī)，學(xué)習(xí)市面上流行的單片機(jī)型號(hào)及各自應(yīng)用領(lǐng)域，學(xué)習(xí)單片機(jī)的硬件及軟件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，學(xué)習(xí)并了解匯編語言操作碼對(duì)應(yīng)英文及中文含義，了解單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用及單片機(jī)相關(guān)的新技術(shù)和新概念。學(xué)習(xí)本書的整體框架及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而指引大家如何學(xué)習(xí)本課程。主要教學(xué)內(nèi)容如下:

第一節(jié) 單片機(jī)概述

一、 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

二、 單片機(jī)軟件結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

第二節(jié) 單片機(jī)學(xué)習(xí)的預(yù)備知識(shí)

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

（1） 重點(diǎn) 單片機(jī)和微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

整個(gè)課本的體系，從硬件到軟件，到接口

（2） 難點(diǎn) 有符號(hào)數(shù)的表示方法

【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】

思考題 1. 什么是單片機(jī)?單片機(jī)和微型計(jì)算機(jī)的比對(duì)?有那些型號(hào)?各自的應(yīng)用領(lǐng)域?

第二章 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及原理

【教學(xué)目標(biāo)】

（1）了解單片機(jī)工作過程，了解單片機(jī)的振蕩電路，及工作時(shí)序中的各個(gè)周期的概念。

（2）理解單片機(jī)的工作時(shí)序、單片機(jī)的存儲(chǔ)器的配置

（3）掌握專用寄存器的使用、地址指針PC、DPTR、SP的功能、運(yùn)用

掌握單片機(jī)的尋址方式及各種尋址方式可用的存貯空間

掌握單片機(jī)的特殊功能寄存器及其用法

掌握單片機(jī)的工作寄存器的分區(qū)結(jié)構(gòu)及選擇方法

掌握單片機(jī)的并行I/O的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，及控制接口操作兩類指令的用法

掌握單片機(jī)的引腳功能，尤其注意引腳復(fù)用的特點(diǎn)

掌握單片機(jī)的復(fù)位條件、復(fù)位電路和復(fù)位狀態(tài)

掌握單片機(jī)的PSW各位的定義

【學(xué)時(shí)分配】 6學(xué)時(shí)

【授課方式】多媒體教學(xué)

【授課內(nèi)容】

本章主要學(xué)習(xí)單片機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、資源分配。學(xué)習(xí)專用寄存器的使用、特殊功能寄存器的使用、單片機(jī)各引腳功能、單片機(jī)片內(nèi)RAM的結(jié)構(gòu)、單片機(jī)I/O端口的特點(diǎn)及使用、存儲(chǔ)器的配置、單片機(jī)時(shí)序及復(fù)位電路和復(fù)位狀態(tài)，主要教學(xué)內(nèi)容如下:

第一節(jié) MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)

一、 MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

二、 MCS-51外部引腳及功能

第二節(jié) MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置

第三節(jié) 時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和CPU時(shí)序

一、 振蕩器和時(shí)鐘電路

二、 51單片機(jī)的復(fù)位

三、 CPU時(shí)序

第四節(jié) 并行輸入輸出端口

一、 P0、P1、P2、P3口結(jié)構(gòu)及功能

二、 端口負(fù)載能力和接口要求

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

（1）重點(diǎn) 單片機(jī)的專用寄存器及特殊功能寄存器的使用、單片機(jī)的各引腳功能、單片機(jī)片內(nèi)RAM的結(jié)構(gòu)、CPU時(shí)序、復(fù)位、單片機(jī)I/O端口的特點(diǎn)及如何使用、有符號(hào)無符號(hào)數(shù)據(jù)運(yùn)算對(duì)標(biāo)志位的影響

（2）難點(diǎn) 分析不同的指令的時(shí)序圖

【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】

思考題 1. 如何識(shí)別片內(nèi)外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器的地址重疊問題?

2. 單片機(jī)的I\O端口在使用的時(shí)候要注意什么?

第三章 MCS-51單片機(jī)的匯編語言與程序設(shè)計(jì)

【教學(xué)目標(biāo)】

（1）了解指令的尋址方式

（2）掌握各尋址方式對(duì)應(yīng)的寄存器及存儲(chǔ)空間

掌握各指令系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單程序段的編寫

【學(xué)時(shí)分配】 5學(xué)時(shí)

【授課方式】多媒體教學(xué)

【授課內(nèi)容】

本章主要介紹匯編語言的尋址方式及匯編語言指令系統(tǒng)。尋址方式包括直接尋址、立即數(shù)尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、變址尋址、相對(duì)尋址、位尋址；指令系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)傳送類指令、算術(shù)運(yùn)算類指令、邏輯操作類指令、位操作類指令、控制程序轉(zhuǎn)移類指令和偽指令。主要教學(xué)內(nèi)容如下:

第一節(jié) 匯編語言概述

一、 指令和程序設(shè)計(jì)語言

二、 指令格式

第二節(jié) MCS-51指令系統(tǒng)簡(jiǎn)介

一、 數(shù)據(jù)傳送類指令

二、 算術(shù)運(yùn)算類指令

三、 邏輯操作類指令

四、 位操作類指令

五、 控制程序轉(zhuǎn)移類指令

六、 偽指令

第三節(jié) 匯編語言的編程方法

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

（1） 重點(diǎn) 匯編語言指令格式、匯編語言各尋址方式對(duì)應(yīng)的寄存器及存儲(chǔ)空間、匯編語言指令系統(tǒng)（重點(diǎn)講解傳送類指令）、順序程序、分支程序、循環(huán)程序、子程序的編寫

（2） 難點(diǎn) 匯編語言程序的編寫 、兩個(gè)查找表指令的區(qū)別與使用

【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】

思考題 1. 寄存器間接尋址和寄存器尋址各用于什么場(chǎng)合?

2. 如何實(shí)現(xiàn)對(duì)程序存儲(chǔ)器及片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的訪問?

第四章 單片機(jī)的C51語言

【教學(xué)目標(biāo)】

（1）掌握C51語言的程序結(jié)構(gòu)

掌握C51的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

熟練掌握應(yīng)用程序分析與調(diào)試的基本方法

【學(xué)時(shí)分配】 5學(xué)時(shí)

【授課方式】多媒體教學(xué)

【授課內(nèi)容】

本章主要介紹C51的程序結(jié)構(gòu)（和標(biāo)準(zhǔn)的C語言一樣），C51的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（和標(biāo)準(zhǔn)的C語言對(duì)比，C51增加了幾種數(shù)據(jù)類型，并增加了存儲(chǔ)類型），學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)方法，掌握基本的程序設(shè)計(jì)流程:順序程序、分支程序、循環(huán)程序、子程序及其調(diào)用、查表程序設(shè)計(jì)和散轉(zhuǎn)程序。掌握鍵盤中的按鍵識(shí)別的方法:掃描法和線反轉(zhuǎn)法，掌握線反轉(zhuǎn)法的程序編寫，掌握LED靜態(tài)、動(dòng)態(tài)顯示的原理并程序設(shè)計(jì)，主要教學(xué)內(nèi)容如下:

第一節(jié) C51的程序結(jié)構(gòu)

第二節(jié) C51的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

第五節(jié) C51應(yīng)用編程初步

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

（1）重點(diǎn) C51的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（和標(biāo)準(zhǔn)C語言的區(qū)別）

（2）難點(diǎn) 鍵盤中的按鍵識(shí)別及程序編寫，

LED靜態(tài)、動(dòng)態(tài)顯示的原理及程序設(shè)計(jì)

【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】

思考題 1. C51語言和匯編語言格子有什么優(yōu)缺點(diǎn)?

2. C51編程有什么優(yōu)點(diǎn)?

第五章 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)

【教學(xué)目標(biāo)】

（1） 了解邊沿觸發(fā)的外部中斷0/1和電平觸發(fā)方式下的外部中斷0/1各自的特點(diǎn)

了解各中斷標(biāo)志位是何時(shí)、如何被置位的，以及何時(shí)、如何被清零的

(2） 掌握單片機(jī)的中斷系統(tǒng)及其應(yīng)用，如中斷源與相關(guān)的專用寄存器、外部中斷的兩種觸發(fā)方式、中斷響應(yīng)的條件和響應(yīng)過程、中斷優(yōu)先級(jí)控制、中斷使能控制等。

【學(xué)時(shí)分配】 4學(xué)時(shí)

【授課方式】多媒體教學(xué)

【授課內(nèi)容】

本章主要學(xué)習(xí)中斷的入口地址，中斷系統(tǒng)的初始化，初始化IE、IP、IT0/1，了解中斷響應(yīng)的條件和響應(yīng)過程，了解中斷標(biāo)志位的作用及如何被清零及置位的。主要教學(xué)內(nèi)容如下:

第一節(jié) 中斷的系統(tǒng)

第二節(jié) 中斷控制系統(tǒng)

一、中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

二、中斷控制

第三節(jié) 中斷處理過程

第四節(jié) 中斷的編程和應(yīng)用舉例

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

（1）重點(diǎn) 中斷源有哪些、中斷標(biāo)志的作用，中斷標(biāo)志為何時(shí)如何被清零的，中斷標(biāo)志位何時(shí)如何被置位的

（2）重點(diǎn) 中斷的初始化及中斷入口的中斷號(hào)

（3）重點(diǎn) 匯編語言和C51在中斷程序編寫上的區(qū)別

【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】

思考題 1. 電平觸發(fā)方式和邊沿觸發(fā)方式下外部中斷有什么不同的地方?

第六章 單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

【教學(xué)目標(biāo)】

(1） 掌握單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的可編程結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用方法，如工作方式的選擇、初始值的計(jì)算與裝入、啟停控制及編程的一般步驟等。

熟練掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器的基本用法，能編制應(yīng)用程序。

【學(xué)時(shí)分配】 4學(xué)時(shí)

【授課方式】多媒體教學(xué)

【授課內(nèi)容】

本章主要學(xué)習(xí)51單片機(jī)的非常重要的片內(nèi)外設(shè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器系統(tǒng)。學(xué)習(xí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化，定義其工作方式、初始值的裝入、GATA和TR0/1如何控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟停，學(xué)習(xí)它的不同工作方式的特點(diǎn)及應(yīng)用。主要教學(xué)內(nèi)容如下:

第一節(jié) 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)與工作原理

一、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本原理

二、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)

第二節(jié) 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制和工作方式

一、 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)和工作原理

二、 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的四種模式和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

（1） 重點(diǎn) 定時(shí)器的初始化，初始化初始值和初始化TMOD

【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】

思考題 1．定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的一些實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合?

第七章 單片機(jī)的串行口及應(yīng)用

【教學(xué)目標(biāo)】

（1） 了解51單片機(jī)的多機(jī)通信過程

了解基本的串行通信協(xié)議的編寫

（2）掌握51單片機(jī)的串口結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作方式

掌握波特率的設(shè)計(jì)

掌握232接口和485接口各自特點(diǎn)及使用

掌握雙機(jī)通信程序編寫

【學(xué)時(shí)分配】 4學(xué)時(shí)

【授課方式】 多媒體教學(xué)

【授課內(nèi)容】

本章主要學(xué)習(xí)通信的基本原理同步通信和異步通信，學(xué)習(xí)51單片機(jī)的串口結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及串口的使用，波特率的設(shè)計(jì)方法，編程實(shí)現(xiàn)雙機(jī)通信。主要教學(xué)內(nèi)容如下:

第一節(jié) 串行通信概述

一、 數(shù)據(jù)通信

二、 串行通信方式

三、 異步通信和同步通信

第二節(jié) 串行口結(jié)構(gòu)與工作原理

一、 串口結(jié)構(gòu)

二、 串行接口的工作方式

三、 波特率設(shè)計(jì)設(shè)置

第三節(jié) 8051雙機(jī)串行異步通信

一、 硬件連接

二、 查詢方式雙擊通信設(shè)計(jì)

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

（1）重點(diǎn) 串行口的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、串口的工作方式、232接口和485接口的特點(diǎn)及使用

（2）難點(diǎn) 通信協(xié)議及通信程序的編寫

【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】

思考題 1. 編寫兩個(gè)單片機(jī)之間的通信協(xié)議，并進(jìn)行程序的編寫?

第八章 單片機(jī)接口技術(shù)

【教學(xué)目標(biāo)】

（1） 掌握簡(jiǎn)單I/O的擴(kuò)展

掌握ADC0809接口的使用并程序設(shè)計(jì)

掌握DAC0832接口，并設(shè)計(jì)程序輸出不同波形的輸出

【學(xué)時(shí)分配】 5學(xué)時(shí)

【授課方式】多媒體教學(xué)

【授課內(nèi)容】

本章主要介紹單片機(jī)的各典型接口，包括I/O擴(kuò)展、A/D及D/A轉(zhuǎn)換接口。學(xué)習(xí)單片機(jī)和外圍芯片的連接方法，不同的接線對(duì)應(yīng)的程序控制以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和外設(shè)的數(shù)據(jù)交互。主要教學(xué)內(nèi)容如下:

第一節(jié) 單片機(jī)的系統(tǒng)總線

一、 三總線結(jié)構(gòu)

二、 地址鎖存原理及實(shí)現(xiàn)

第二節(jié) 簡(jiǎn)單并行I/O口擴(kuò)展

第三節(jié) A/D轉(zhuǎn)換接口

第四節(jié) D/A轉(zhuǎn)換接口

【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

（1） 重點(diǎn) ADC0809接口及控制、DAC0831接口及控制

（2） 難點(diǎn) 不同的接口如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互

【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】

思考題 1. 12位并行AD574與單片機(jī)接口及使用?

2. 12為并行DAC器件DAC1210與單片機(jī)接口

五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及要求

1．實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及安排

2．實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫要求

實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫規(guī)范，條理清晰，寫清楚實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、掌握要點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)的過程并結(jié)果以圖片文檔的形式保存下來，附在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)束部分對(duì)該實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行總結(jié)，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中所出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)。

六、課程考核及成績(jī)?cè)u(píng)定要求

本課程完整的教學(xué)過程包括:理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分

考核方法 平時(shí)(含上課出勤、課堂練習(xí)等)，實(shí)驗(yàn)，考試

成績(jī)?cè)u(píng)定方法 平時(shí)成績(jī)（點(diǎn)名+課堂表現(xiàn)+實(shí)驗(yàn)）30%+期末考試 70%。

七、教材與參考資料

教材:林立、張俊亮編著，單片機(jī)原理及應(yīng)用—基于PROTEUS和KEIL C，北京:電子工業(yè)出版社，2014

參考資料:1.凌志浩，AT89C52單片機(jī)原理與接口技術(shù)，北京:高等教育出版社，2011

2. 劉南平，單片機(jī)實(shí)訓(xùn)與開發(fā)教程，北京:科學(xué)出版社，2008

3. 張建軍，單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（項(xiàng)目教程），北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008

4. 李平，單片機(jī)入門與開發(fā)，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008

5. 吳銀琴，.51單片機(jī)實(shí)踐教程，北京:科學(xué)出版社，2011