学术科研

单片机原理及应用

《单片机原理》课程教学大纲

课程性质:必修课

课程适用专业:计算机应用技术、计算机控制技术

课程适用层次:专科

学时: 36

一、课程的作用、地位和任务

《单片机原理与应用》是电气专业的专业基础课。

通过本课程的学习,使学生掌握单片微型计算机的原理结构、工作原理、指令系统、编程技术、接口技术和实际应用。为学生将来在工作中,能够应用单片机技术解决实际问题打下基础。

1、知识要求:

通过该课程学习,使学生掌握单片机的功能结构和工作原理、寻址方式、指令系统、汇编语言程序设计、单片机系统的扩展、接口技术。

2、素质要求:

通过该课程学习,培养学生的工程观念和规范意识,使学生建立起完整的单片机应用系统的概念;培养学生质量第一的思想;鼓励学生勤奋学习,要有进取精神;使学生确立严谨的工作特点和踏实的工作作风。

3、能力要求:

通过该课程学习,使学生能够设计简单的单片机应用系统,能够编写有一定功能的程序。

二、课程内容学时分配表

 

章号

主 要 内 容

各教学环节学时分配

作业题量

备注

讲授

实验

讨论

习题

课外

其它

小计

1

概述

1

 

 

 

 

 

1

1

 

2

单片机的结构和原理

7

2

 

 

 

 

10

9

 

3

单片机的指令系统和汇编程序设计

8

2

 

2

 

 

12

15

 

4

单片机的中断系统

4

2

 

 

 

 

6

5

 

5

单片机的定时器及应用

4

4

 

 

 

 

8

6

 

6

单片机的系统扩展及接口

2

 

 

 

 

 

2

3

 

7

应用系统配置及接口

4

2

 

 

 

 

6

5

 

8

单片机的串行口及串行通信

4

 

 

 

 

 

4

6

 

 

三、课程教学内容

本课程的重点:MCS-51单片机的结构和工作原理,单片机的寻址方式、指令系统和汇编语言程序设计,单片机中断系统的结构、工作原理和应用,单片机定时器的结构、工作原理和应用。

本课程的难点MCS-51单片机的结构和工作原理,汇编语言程序设计,中断服务程序设计,单片机的串行通信及编程等。

第一章  概述

1、      单片机的发展及现状

2、      单片机的特点及应用

    要求:了解本章内容。

第二章  MCS-51单片机的结构和原理

1、      MCS-51单片机的结构

2、      MCS-51单片机引脚及其功能

3、      8051存储器的配置

4、      CPU时序

5、      复位及复位电路

6、      输入/输出端口结构

    要求:掌握MCS-51单片机的结构、引脚、存储器配置,理解CPU的时序、复位电路、输入/输出端口结构和工作原理。

第三章  MCS-51单片机指令系统及汇编语言程序设计

1、      MCS-51单片机的寻址方式

2、      MCS-51单片机的指令系统

3、      汇编语言源程序基本知识

4、      编程的步骤、方法和技巧

    要求:掌握MCS-51单片机寻址方式、指令系统,理解汇编语言源程序基本知识,学会编写汇编语言源程序的基本方法,能够编写一些简单的程序。

第四章  MCS-51单片机的中断系统

1、      微机的输入/输出方式

2、      中断的概念

3、      8051中断系统结构及中断控制

4、      中断处理过程

5、      外中断的扩展方法

    要求:理解MCS-51单片机中断系统的结构和工作原理,掌握单片机中断系统的应用,掌握中断服务编程的编写。

第五章  MCS-51单片机的定时器及应用

1、定时器概述

2、定时器的控制

3、定时器的工作模式及应用

    要求:理解MCS-51单片机定时器的结构和工作原理,掌握单片机定时器的应用及编写。

第六章  单片机系统扩展及接口技术

1、扩展三总线的产生

2、扩展程序存储器

3、扩展数据存储器

4、简单并行I/O口扩展

5、扩展8155可编程外围并行接口芯片

    要求:理解单片机程序存储器、数据存储器的扩展方法,了解有关的接口芯片。

第七章 应用系统配置及接口技术

1、人-机通道配置及接口技术

2、单片机测控系统前向通道配置

3、A/D转换器及接口技术

4、后向通道配置及接口技术

    要求:了解单片机与键盘、显示器的接口技术,理解单片机与A/D、D/A的接口技术。

第八章 MCS-51串行口及其串行通信

1、串行通信基本知识

2、串行口及应用

3、RS-232C接口总线及串行通信硬件设计

4、8051间的点对点异步通信

  要求:了解串行通信的基本概念,理解MCS-51串行口的工作原理,理解单片机串行通信的程序,了解串行通信的编程方法。

四、实践教学内容和要求

(一)实验

1)P1口亮灯实验

内容:P1口做输出口,接八只发光二极管,编写程序,使发光二极管循环点亮。

要求:正确连接电路,编写程序,调试运行,使发光二极管能够循环点亮。

2)数据传送实验

内容:把数据区某一部分的数据,传送到另一部分区域。

要求:掌握MOVX、MOV指令的应用与区别,编写程序,调试运行,观察运行结果。

3)模拟交通灯实验

内容:通过单片机的P1、P3口按位输出0或1,控制红、绿、黄三色发光二极管按照交通灯的规律亮或者灭。

要求:正确连接电路,编写程序,调试运行,使发光二极管按照交通灯的规律亮或者灭。

4)中断(工业顺序控制)实验

内容:用单片机的P1—P7做输出口接八只发光二极管,用两个外部中断控制运行和模拟故障,编写程序,使发光二极管循环点亮模拟顺序控制,有故障时使P7发光点亮报警。

要求:正确连接电路,编写程序,调试程序,使运行正确。

 

5)电子音响(定时器/计数器)实验

内容:用定时器0或定时器1定时产生不同的频率,利用开关组进行选择,从P3口输出方波频率,然后送驱动电路,推动喇叭发声。

要求:正确连接电路,编写程序,调试运行,拨动不同的开关,使喇叭发出不同的声音。

 

6)时钟实验

内容:用定时器0或定时器1定时产生中断,用一些存储单元存放时间的时、分、秒,并且用软件程序定时,并将这些时间送数码管显示。

要求:正确连接电路,编写程序,调试运行,使数码管正确显示时间。

通过实验,使学生理解和掌握单片机的基本功能和编程应用方法。

(二)作业

要求学生独立完成作业,对作业中的程序,应尽量在计算机上调试运行。通过完成作业,使学生加深对书这内容的理解和掌握,也是基本的实践训练。各章作业题量的分别见下表。

 

五、教学方法与建议

通过本课程的学习,使学生掌握单片微型计算机的原理结构、工作原理、指令系统、编程技术、接口技术和实际应用。为学生将来在工作中,能够应用单片机技术解决实际问题打下基础。

通过该课程学习,使学生掌握单片机的功能结构和工作原理、寻址方式、指令系统、汇编语言程序设计、单片机系统的扩展、接口技术。

通过该课程学习,培养学生的工程观念和规范意识,使学生建立起完整的单片机应用系统的概念;培养学生质量第一的思想;鼓励学生勤奋学习,要有进取精神;使学生确立严谨的工作特点和踏实的工作作风。

通过该课程学习,使学生能够设计简单的单片机应用系统,能够编写有一定功能的程序。

六、课程考核

考试采用闭卷笔试的方式。其内容为本大纲所要求的基本内容。题型多样,主要考查学生对单片机各部分结构、工作原理的理解,考查学生对指令系统的理解和使用汇编语言编程的能力,考查学生对单片机接口的了解和理解情况。

七、教材及参考书目

(一)推荐教材:

《单片机原理及接口技术》 主编:李朝青      北京航空航天大学出版社

(二)教学参考书:

    《单片微机原理及应用》       主编:丁元杰      机械工业出版社

    《单片机原理与接口应用》     主编:侯紫达      兵器工业出版社

    《单片机程序设计基础》       主编:周航慈      北京航天航空大学出版社

    《单片机原理及其接口技术》   主编:胡汉才      清华大学出版社

    《单片机开发与典型应用设计》 主编:谢筑森      中国科学技术大学出版社