《单片机原理及应用》教学大纲.doc

广东松山职业技术学院课程教学大纲课程名称：单片机原理及应用科类层次: 工科专科编 写 组：电气工程系自动化教研室审 核：电气工程系教学管理工作组日 期：2008年10月单片机原理及应用课程教学大纲课程编号：011041适用专业：电气系各专业学时：80执 笔：田亚娟一、课程的性质本课程是工程控制和电子信息领域各专业的技术基础理论课，它上承“电子技术基础”等专业理论基础课，下启“接口技术”和“计算机控制技术”等专业课，在其间起着桥梁和纽带的作用，因此是非常重要的技术基础理论课。通过本课程的学习，应使学生在掌握单片机基本理论知识的基础上，着重强化应用所学知识的能力和实际动手能力。因此，在教学过程中既要重视基础理论的培养，也要重视实验等实践性环节，基础理论知识和基本应用能力并重，为后续专业课的学习及学生从业后自学相关知识、更好地从事相关技术工作奠定良好的基础。二、课程的教学目标与基本要求（一） 教学目标本课程的学习目的在于使学生掌握单片机的基本概念，基本原理和应用方法。要求学生在牢固掌握单片机基本概念的基础上，具备对简单系统的硬件原理的分析与设计、接口芯片的应用和软件程序编写的能力，为专业课学习和参加本专业的工程实践打下必要的基础。（二）基本要求1、理论教学要求 （1）知识模块一：绪论 掌握：计算机中的数制及其转换方法，数的表示方法：原码、反码、补码、BCD码、ASCII码，单片机内部结构。 了解：单片机的发展过程、特点及主要应用领域。（2）知识模块二：MCS-51单片机的结构和原理掌握：MCS51系列单片机单片机各CPU组件（尤其是专用寄存器）的作用，存储器结构、片内数据存储器的功能区划分和各自寻址特点，4个8位并行I/O端口的各自功能和应用特点。理解：CPU时序特点，机器周期的概念以及机器周期与指令周期之间的关系、51系列单片机的工作方式等。了解：MCS-51系列单片机器件的外部引脚功能、封装形式，熟悉各控制引脚的功能和应用特点（3）知识模块三：MCS-51单片机的指令系统掌握：单片机各种寻址方式；MCS-51系列单片机的汇编语言指令功能；各种常用指令的应用方法。理解：指令系统中各种寻址方式的操作过程、指令的功能和对状态标志位的影响。了解：MCS-51单片机汇编语言指令形式。（4）知识模块四：MCS-51单片机的程序设计 掌握：汇编语言程序设计中常用的伪指令，熟悉其基本用法；顺序结构、分支结构和循环结构的汇编语言程序设计方法及技巧；初步掌握子程序的设计方法。 理解：子程序的调用方法，算术运算和数码转制程序的设计过程。 了解：汇编语言设计的一般步骤及汇编语言源程序手工汇编过程。（5）知识模块五：中断系统及定时/计数器掌握：MCS-51单片机的中断系统基本结构和基本功能，中断系统初始化程序设计方法；MCS-51单片机定时/计数器的工作方式、初始化程序的设计方法；中断系统及定时/计数器典型应用。理解：中断的处理过程；定时/计数器的结构和功能。 了解：中断的概念及中断的处理过程、定时/计数器的组成。（6）知识模块六：单片机串行通信及接口 掌握：MCS-51系列单片机串行接口的基本结构、工作方式及串行通信软件程序的编写。 理解：串行接口的通信波特率的设定，相关的寄存器SBUF、SCON、PCON的使用。 了解：串行通信的基本概念、异步串行通信的数据格式。（7）知识模块七：单片机系统扩展掌握：MCS-51单片机程序存储器、数据存储器的扩展方法；可编程并行I/O接口8155接口芯片的工作原理及其应用；常用的键盘、显示器及其接口的原理和设计方法。理解：单片机的总线及MCS-51单片机的扩展系统；单片机系统扩展芯片地址的确定。了解：半导体存储器的分类，常用RAM 和EPROM 芯片的型号、容量和引脚功能。（8）知识模块八：A/D和D/A转换的接口技术掌握：常用D/A转换芯片DAC0832和A/D转换器ADC0809的技术性能，领会与MCS-51单片机的接口技术和程序设计方法。理解：模拟量与数字量转换的概念；DAC0832单缓冲和双缓冲工作方式的不同。了解：12位转换芯片AD1674 和DAC1208的使用方法。（9）知识模块九：单片机系统的工程设计掌握：通过单片机温度采集系统、纸机转速系统和步进电机控制的工程设计，掌握单片机系统的硬件电路及软件的设计方法，进一步学习存储器、A/D、D/A、键盘、显示器和可编程接口芯片8155的使用方法。理解：单片机控制系统的设计要求、设计方法和设计特点，软件的设计技巧。了解：单片机系统的开发过程。（10）知识模块十：基于C语言的单片机程序设计掌握：C51存储器类型与存储器模式、C51编程技术。理解：C51语言运算符号与运算规则、C51语言数据结构、C51语言语句结构。了解：C语言特点、C51的函数。2、实验技能基本要求（1）实验目的与任务单片机原理及应用课程与实际应用联系紧密，除了进行理论学习之外必须加强实践环节，学生通过自己动手进行实验操作，有助于牢固掌握单片机的基本知识，同时可以加深对一些较为抽象的硬件结构及工作原理的理解，通过实际编程帮助记忆各种机器指令，最重要的是通过实验学习单片机在工业测量控制中的实际应用。本课程实验的主要任务是以典型的单片机开发实验装置作为对象，通过实际操作来学习单片机基本组成原理，掌握开发与应用技术，培养学生严谨的科学学风，提高实际动手能力。（2）实验技能要求以8051单片机作为教学模型，使学生掌握单片微机的基本组成原理、内部结构和应用方法。在熟练掌握8051单片机指令系统的基础上，加强实际编程锻炼，通过对实验范例的学习，要求学生能够独立编写一些基本应用程序，如基本运算程序、接口操作管理程序等。通过实验熟悉EICE、伟福等仿真实验系统的操作和使用，实验开发装置的操作，学会单片机基本接口的设计原理和方法。安排实验时（见教材P226，附录A 实验指导），总体上要考虑实验内容由简单到复杂、由验证到综合应用，实验难度由低到高这几个环节提高学生动手能力，培养学生分析问题和解决问题能力，以掌握基本试验方法和训练实验研究能力为主学习单片机的整个开发过程。三、课程内容、重点、难点（一）知识模块一：绪论 （2学时）重 点：二、十、十六进制的相互转换；计算机中带符号数的表示及其与真值之间的相互转换方法；二进制编码；单片机微型计算机系统组成。 难 点：补码运算及其溢出判断。 实验项目：无（二）知识模块二：MCS-51单片机的结构和原理 （6学时）重 点：MCS-51单片机的内部结构；专用寄存器PC、A、PSW、SP、B、DPTR各自功能、用途；MCS-51系列单片机存储器的结构，片内存储器的应用特点；4个8位的I/O端口基本功能。难 点：6个专用寄存器功能的理解及正确使用；片内I/O端口的结构及应用特性。实验项目：无（三）知识模块三：MCS-51单片机的指令系统 （10学时）重 点：MCS-51单片机寻的寻址方式；指令的功能（数据传送类指令；算术运算类指令；逻辑运算类指令；控制转移类指令；位操作指令）。 难 点：间接寻址方式；控制转移指令的功能。实验项目：单片机仿真系统的使用、指令系统实验（四）知识模块四：MCS-51单片机的程序设计 （14学时）重 点：常用伪指令的使用方法；顺序程序、分支程序、循环程序、子程序的程序设计要点。 难 点：汇编语言程序设计思想的建立及程序的编制；子程序的设计及调用方法。实验项目：简单程序设计实验、并行输入/输出口实验。（五）知识模块五：中断系统及定时/计数器 （10学时）重 点： MCS-51单片机的中断系统组成、控制寄存器TMOD、SCON、IE、IP的使用；定时/计数器的工作方式的选择及初始化程序的设计方法。难 点：中断矢量及CPU响应中断的原则；定时/计数器初值的确定。实验项目：中断系统、定时/计数器实验（六）知识模块六：单片机串行通信及接口 （6学时）重 点：串行口的工作方式及应用技术难 点：中断矢量及CPU响应中断的原则；定时/计数器的初始化编程；串行口工作方式实验项目：双机通信实验（七）知识模块七：单片机系统扩展 （12学时）重 点：程序存储器、数据存储器、简单I/O的扩展方法；常用的键盘、显示器及其接口的原理和设计方法。难 点：8155接口芯片的工作原理及其应用。实验项目：键盘扫描显示实验（八）知识模块八：A/D和D/A转换的接口技术 （8学时）重 点：A/D转换器ADC0809和D/A转换芯片DAC0832与MCS-51 的接口技术和程序设计方法。难 点：A/D和D/A转换芯片的工作过程及各管脚的功能。实验项目：A/D和 D/A 转换实验。（九）知识模块九：单片机系统的工程设计 （6学时）重 点：单片机温度采集系统的工程设计方法；各种电机控制的单片机实现。难 点：典型控制系统的硬件和软件设计过程。实验项目：步进电机控制实验。（十）知识模块十：基于C语言的单片机程序设计 （4学时）重 点：C51存储器类型与存储器模式。难 点：C51编程技术。实验项目：C51清零程序、P2口输入操作。四、学时分配知识模块学 时 分 配合计讲课习题课实验课上机课讨论课其他1222663821048241458210642*67822128628942*6104*411222合计6041680注：若学时不足80学时，则带“*”的为选讲内容。“”为总复