单片机原理及应用课程教学大纲

单片机原理及应用课程教学大纲
英文名称：Foundation and Application of Microcomputer
课程编码：
学 时：32/6 学分： 2
课程性质：学科基础课课程类别：理论课、实验课
先修课程：高等数学、工程数学、普通物理学、电路原理、模拟、数字电子技术、计算机原理
开课学期：第6学期
适用专业：自动化，工业自动化仪表，检测技术，精密仪器，生物医学工程，电力等电类专业
一、课程的性质与任务
单片机是一种集成CPU、存储器、定时器、I/O、为一体的微电脑芯片,具有体积小、性能好、控制功能强、开发周期短等许多优点，广泛应用于智能化的产品中。

因此学习和掌握单片机原理和开发是计算机应用技术的一个重要教学环节。

课程教学所要达到的目的是：1、掌握单片机硬件的组成和特点。

2、掌握单片机的指令系统及常用的实用子程序的设计方法。

3、掌握单片机系统的扩展和配置方法。

4、了解单片机应用系统的设计方法。

5、在实验中掌握单片机内部功能模块的使用方法，对典型单片机应用系统有初步的设计和调试能力。

二、教学目标与要求
课程教学所要达到的目的：使学生正确理解和掌握本课程所涉及的基本概念、基本理论和基本分析方法。

能独立地应用这些基本理论、基本方法来分析设计单片计算机测量及控制系统，使学生具有一定的工程设计能力实际系统分析和维修能力。

三、课程的基本内容与教学要求
第一章概述
[教学目的与要求]：
了解单片机的特点及发展概况，常用单片机系列产品，单片机的基本组成
[本章主要内容]：
1.1微型计算机的发展和单片机的特点
1.2单片机的基本组成
[本章重点]：
计算中常用数制及数制间的转换。

[本章难点]：
微处理器、微型机和单片机的概念及组成，微机的工作过程。

第二章 MCS-51单片机的结构和原理
[教学目的与要求]：
掌握MCS－51单片机结构，包括：MCS-51的引脚、MCS-51的单片机的中央处理器（CPU）、MCS-51存储器的结构程序存储器、I/O口的内部结构、I/O口的操作等。

[本章主要内容]：
2.1 MCS-51的单片机的硬件总体结构：
MCS-51的引脚：电源及时钟引脚、控制引脚、I/O口引脚。

2.2 MCS－51单片机的中央处理单元（CPU）：
运算部件、控制部件。

2.3 MCS－51单片机的存储器结构：
内部数据存储器、特殊功能寄存器、位地址空间、外部数据存储器。

2.4 MCS－51单片机的并行I/O口：I/O口的内部结构、I/O口的操作。

2.5 MCS-51单片机的最小系统
[本章重点]：
1．8051的硬件结构配置及特点；
2．21个特殊功能寄存器（SFR）的功能；
3．堆栈的概念；
4．时钟电路：内部时钟方式、外部时钟方式。

复位电路：复位时各寄存器的状态、复位电路
[本章难点]：
1．MCS- 51单片机内部结构；
2．CPU时序。

第三章MCS－51系列的指令系统
[教学目的与要求]：
掌握MCS-51指令系统的寻址方式：寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、立即寻址、基址寄存器加变址寄存器间接寻址。

掌握MCS-51指令系统及应用说明。

[本章主要内容]：
3.1 MCS－51单片机的指令格式与寻址方式：
寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、立即寻址、基址寄存器加变址寄存器间接寻址。

3.2 MCS－51单片机的指令系统：
数据传送指令、算术操作指令、逻辑运算指令、控制转移指令、位操作指令。

[本章重点]：
1. 8051的5种寻址方式；
2. 8051的汇编语言指令及应用说明。

[本章难点]：
1. 不同的存储器空间的寻址方式；
2. 指令的功能、操作的对象和结果；
3. 基址寄存器加变址寄存器间接寻址。

第四章MCS－51定时器/计数器
[教学目的与要求]：
掌握定时计数器的结构与工作原理、定时计数器的方式寄存器和控制寄存器。

理解定时计数器的4种工作方式。

学会定时计数器的应用。

[本章主要内容]：
4.1 MCS－51单片机定时器/计数器的结构：工作方式控制寄存器、定时器/计数器控制寄存器。

4.2 定时器/计数器的四种工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3。

4.3 定时器/计数器对输入信号的要求。

定时器溢出同步问题、运行中读定时器/计数器问题。

4.4 定时器/计数器的编程和应用：方式0应用、方式1应用、方式2计数方式、方式3应用、、[本章重点]：
定时器的四种工作方式及其应用。

[本章难点]：
定时器/计数器的结构、使用方法和应用。

第五章MCS－51串行口及串行通信技术
[教学目的与要求]：
掌握串行口结构与工作原理、波特率设计、掌握串行通信方式及应
用。

[本章主要内容]：
5.1 MCS－51单片机的串行口的结构：串行口控制寄存器SCON、特殊功能寄存器PCON。

5.2 MCS－51单片机的串行口的工作方式：方式0、方式1、方式3。

5.3 波特率的制定方法：波特率的定义、定时器T1产生波特率的计算。

5.4 串行口的编程和应用：串行口方式1应用编程、方式2、方式3应用编程。

[本章重点]：
数据通信中的并行/串行、同步/异步、单工/双工以及波特率等概念、8051串行接口的4种工作方式及编程。

[本章难点]：
8051-8051间接收/发送程序的设计思想和多机通信的基本原理及硬件系统。

第六章MCS－51中断系统
[教学目的与要求]：
掌握MCS-51的中断系统结构及应用、掌握中断处理过程、学会中断程序编写。

[本章主要内容]：
6.1 MCS－51单片机的中断系统基本知识。

6.2 中断请求源。

6.3中断控制：中断屏蔽、中断优先级。

6.4外部中断的响应时间、外部中断的方式选择。

6.5 MCS－51单片机的中断系统应用实例。

[本章重点]：
1. 中断的概念及中断的功能；
2. 中断服务子程序的结构及编程技巧。

[本章难点]：
中断处理过程及中断嵌套的概念及应用。

第七章 MCS-51单片机扩展存储器的设计
[教学目的与要求]：
掌握程序存储器及扩展技术、数据存储器及扩展技术。

掌握存储器地址空间的分配原则。

[本章主要内容]：
5.1 MCS－51单片机存储器的扩展：
常用程序存储器芯片、地址锁存器和地址译码器、典型程序存储器扩展电路。

5.2 MCS－51单片机数据存储器的扩展：
常用数据存储器芯片、地址锁存器和地址译码器、典型数据存储器扩展电路。

5.3 单片机扩展外部存储器空间地址分配。

[本章重点]：
1. 程序存储器的扩展
2. 数据存储器的扩展
3. 存储器空间地址分配。

[本章难点]：
三总线的概念，单片机扩展外部存储器空间地址分配。

第八章汇编语言程序设计
[教学目的与要求]：
理解顺序结构程序、查表程序、分支程序、循环程序的编程及应用[本章主要内容]：
8.1 查表程序设计及编程
8.2 分支程序设计及编程
8.3 循环程序设计及编程
[本章重点]：
查表程序、分支程序、循环程序的汇编语言源程序的编辑、汇编与调试。

[本章难点]：
程序的基本设计方法和设计举例。

四、课程学时分配
讲课内容
学时
讲课实验上机
1第一章概述0.5
2第二章MCS-51单片机的硬件结构
和原理
4.52 3第三章MCS－51单片机的指令系统6
4第四章MCS－51单片机的定时器/62
计数器
5第五章 MCS－51单片机的串行口2
6第六章MCS－51单片机的中断系统3
7第七章存储器及其扩展技术3
3
8第八章MCS-51单片机的汇编语言
程序设计
合计32
五、课程习题课（讨论课）的要求
本课程习题的基本要求是：巩固课堂讲授的理论知识和基本概念。

锻炼独立思考和分析问题的能力。

初步达到应用所学知识进行简单的程序设计和典型单片机应用系统的设计。

习题课组织形式为随堂讲解，课时比例10%。

六、实验内容与要求
实验目的：验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识。

培养学生初步具备应用单片机内部功能部件解决典型的应用问题。

进行P1口输入输出实验、定时器实验。

七、教学方法及手段（含现代化教学手段）
运用多媒体课件，理论教学与实验相结合。

八、课程考核方式
本课程是考试课；考试的形式采用闭卷。

九、课程教材及主要参考书
[课程教材]：
张淑清等《单片机原理及应用技术》国防工业出版社, 2010
[课程主要参考书]：
51单片机快速上手.陈志旺,李亮. 北京:机械工业出版社.2009
单片机原理及应用.李全利,仲伟峰,徐军.北京:清华大学出版社.2006
单片机原理与接口技术. 牛昱光.北京: 电子工业出版社.2008
单片机教程习题与解答. 张俊谟编著，北京航空航天大学出版社，
2003
制
定人：张淑清
审
定人：（系主任）
批
准人：（教学院长）
2010年10月。