課程教學(xué)大綱

一,、課程基本概況

二,、課程簡介

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)電類和計算機(jī)類各專業(yè)的一門必修課,。因此,，該課程在整個教學(xué)計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,、存儲器擴(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)計方法,，以培養(yǎng)大家在工程應(yīng)用中解決實際問題的能力。

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)計的基本方法和技巧，樹立結(jié)構(gòu)化和模塊化程序設(shè)計思想,，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)和微型計算機(jī)的區(qū)別和聯(lián)系

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

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

（3）對整本書的內(nèi)容并實驗內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)講解,，了解系統(tǒng)框架

【學(xué)時分配】3學(xué)時

【授課方式】 多媒體教學(xué)

【授課內(nèi)容】

本章首先通過對比單片機(jī)及微型計算機(jī)的結(jié)構(gòu)來認(rèn)識什么是單片機(jī),，學(xué)習(xí)市面上流行的單片機(jī)型號及各自應(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,，學(xué)習(xí)并了解匯編語言操作碼對應(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驗內(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

二,、 單片機(jī)軟件結(jié)構(gòu)及特點

第二節(jié) 單片機(jī)學(xué)習(xí)的預(yù)備知識

【教學(xué)重點和難點】

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

整個課本的體系,，從硬件到軟件，到接口

（2） 難點 有符號數(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)和微型計算機(jī)的比對?有那些型號?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，及工作時序中的各個周期的概念,。

（2）理解單片機(jī)的工作時序,、單片機(jī)的存儲器的配置

（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,，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

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)時分配】 6學(xué)時

【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、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端口的特點及使用、存儲器的配置,、單片機(jī)時序及復(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)的存儲器配置

第三節(jié) 時鐘電路,、復(fù)位電路和CPU時序

一、 振蕩器和時鐘電路

二,、 51單片機(jī)的復(fù)位

三,、 CPU時序

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)重點和難點】

（1）重點 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時序,、復(fù)位、單片機(jī)I/O端口的特點及如何使用,、有符號無符號數(shù)據(jù)運(yùn)算對標(biāo)志位的影響

（2）難點 分析不同的指令的時序圖

【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】

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

2. 單片機(jī)的I\O端口在使用的時候要注意什么?

第三章 MCS-51單片機(jī)的匯編語言與程序設(shè)計

【教學(xué)目標(biāo)】

（1）了解指令的尋址方式

（2）掌握各尋址方式對應(yīng)的寄存器及存儲空間

掌握各指令系統(tǒng)進(jìn)行簡單程序段的編寫

【學(xué)時分配】 5學(xué)時

【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)計語言

二、 指令格式

第二節(jié) MCS-51指令系統(tǒng)簡介

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)重點和難點】

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

（2） 難點 匯編語言程序的編寫 ,、兩個查找表指令的區(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合?

2. 如何實現(xiàn)對程序存儲器及片外數(shù)據(jù)存儲器的訪問?

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)時分配】 5學(xué)時

【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語言對比，C51增加了幾種數(shù)據(jù)類型,，并增加了存儲類型）,，學(xué)習(xí)程序設(shè)計方法，掌握基本的程序設(shè)計流程: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)計和散轉(zhuǎn)程序,。掌握鍵盤中的按鍵識別的方法: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),、動態(tài)顯示的原理并程序設(shè)計，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)重點和難點】

（1）重點 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 鍵盤中的按鍵識別及程序編寫,，

LED靜態(tài),、動態(tài)顯示的原理及程序設(shè)計

【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?

2. C51編程有什么優(yōu)點?

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

了解各中斷標(biāo)志位是何時、如何被置位的,，以及何時,、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)先級控制,、中斷使能控制等,。

【學(xué)時分配】 4學(xué)時

【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)重點和難點】

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

（2）重點 中斷的初始化及中斷入口的中斷號

（3）重點 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)的定時器/計數(shù)器

【教學(xué)目標(biāo)】

(1） 掌握單片機(jī)的定時器/計數(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,、初始值的計算與裝入,、啟停控制及編程的一般步驟等,。

熟練掌握定時/計數(shù)器的基本用法,，能編制應(yīng)用程序。

【學(xué)時分配】 4學(xué)時

【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/計數(shù)器系統(tǒng),。學(xué)習(xí)定時/計數(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/計數(shù)器的啟停,，學(xué)習(xí)它的不同工作方式的特點及應(yīng)用。主要教學(xué)內(nèi)容如下:

第一節(jié) 定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與工作原理

一,、定時器/計數(shù)器的基本原理

二,、定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)

第二節(jié) 定時器/計數(shù)器的控制和工作方式

一、 定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu)和工作原理

二,、 定時器/計數(shù)器的四種模式和定時器/計數(shù)器的控制

【教學(xué)重點和難點】

（1） 重點 定時器的初始化,，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．定時器/計數(shù)器的一些實際應(yīng)用場合?

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)特點與工作方式

掌握波特率的設(shè)計

掌握232接口和485接口各自特點及使用

掌握雙機(jī)通信程序編寫

【學(xué)時分配】 4學(xué)時

【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)特點及串口的使用,，波特率的設(shè)計方法,，編程實現(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

【教學(xué)重點和難點】

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

（2）難點 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） 掌握簡單I/O的擴(kuò)展

掌握ADC0809接口的使用并程序設(shè)計

掌握DAC0832接口,，并設(shè)計程序輸出不同波形的輸出

【學(xué)時分配】 5學(xué)時

【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，不同的接線對應(yīng)的程序控制以實現(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、 地址鎖存原理及實現(xiàn)

第二節(jié) 簡單并行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)重點和難點】

（1） 重點 ADC0809接口及控制,、DAC0831接口及控制

（2） 難點 不同的接口如何實現(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,、實驗教學(xué)及要求

1．實驗教學(xué)內(nèi)容及安排

2．實驗報告撰寫要求

實驗報告撰寫規(guī)范,，條理清晰，寫清楚實驗?zāi)康囊?、掌握要點及實驗內(nèi)容,。實驗的過程并結(jié)果以圖片文檔的形式保存下來，附在實驗報告中,。實驗報告結(jié)束部分對該實驗過程進(jìn)行總結(jié),，并能對實驗過程中所出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)。

六,、課程考核及成績評定要求

本課程完整的教學(xué)過程包括:理論教學(xué),、實驗教學(xué)兩部分

考核方法 平時(含上課出勤、課堂練習(xí)等),，實驗,，考試

成績評定方法 平時成績（點名+課堂表現(xiàn)+實驗）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)實踐教程,，北京:科學(xué)出版社,，2011