单片机原理与应用技术教学大纲.doc

单片机原理与应用技术教学大纲一、课程名称单片机原理与应用技术二、先修课程电子技术类基础课程和微机应用类基础课程三、课程性质与任务课程性质：本课程是高职高专电子类相关专业的的一门专业课程。本大纲可作为（高中后大专、对口单招、五年制高职）层次学生的教学参考。课程的任务：它以MCS-51单片机为例，详细介绍片内结构、工作原理、接口技术和单片机在各领域中的应用。为学生进一步学习微机在智能仪表、工业控制领域中的应用技术奠定必要的基础。四、课程教学目标1、知识目标（1）熟练掌握单片机内部硬件结构、工作原理及指令系统，掌握程序的设计基本方法，能够较熟练地设计常用的汇编语言源程序；（2）掌握单片机的接口技术，熟悉常用的外围接口芯片及典型电路。（3）熟悉设计、调试单片机的应用系统的一般方法，具有初步的软、硬件设计能力。（4）能够熟练地掌握一种单片机开发系统的使用方法。2、能力目标初步具备应用单片机进行设备技术改造、产品开发的能力。五、教学内容第一章微机基础知识(一)教学目的熟悉微处理器、微型机和单片机的概念及组成。掌握计算中常用数制及数制间的转换，了解BCD码和ASCII码。熟悉数据在计算机中的表示方法。（二）教学重点与难点 重点：计算中常用数制及数制间的转换。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（三）教学内容1、微处理器、微机和单片机的概念；2、微机的工作过程。（四）本章小结1、 数制有二进制、十进制、十六进制等。2、 计算机系统中常包含有地址总线、数据总线、控制总线3、 微处理器是由运算器、控制器两部组成4、 单片机是由输入、输出、接口电路、时钟电路、存储器、运算器、控制器几部分组成（五）思考题1、试用计算机汇编语言指令完成12*34+567-8的计算步骤？第二章 MCS-51单片机的结构和原理（一）教学目的熟悉MCS- 51单片机内部结构、引脚功能以及单片机执行指令的时序；掌握单片机存储器结构和输入/输出端口结构特点。掌握堆栈的使用。（二）教学重点与难点重点：1、8051的存储器配置及特点；2、21个特殊功能寄存器（SFR）的功能；3、堆栈的概念；4、复位电路。难点：1、MCS- 51单片机内部结构；2、CPU时序。（三）教学内容1、MCS- 51系列单片机结构2、MCS- 51单片机引脚及其功能3、8051存储器配置4、CPU时序5、复位及复位电路6、输入/输出端口结构（四）本章小结1、 片内数据器内部RAM和特殊功能寄存器组成2、 PO、P2最多可以连接64KB的外部数据存储器第三章 8051指令系统（一）教学目的熟悉机器语言、汇编语言及其区别；熟练掌握MCS- 51单片机的寻址方式及指令系统；掌握单片机的程序设计方法。（二）教学重点与难点 重点：1、8051的7种寻址方式； 2、8051的111条汇编语言指令，会根据课题需要编制汇编语言程序。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、位操作类指令。（三）教学内容1、汇编语言；2、寻址方式；3、MCS- 51单片机的指令系统。（四）本章小结1、MCS51系列单片机采用复杂指令系统，共有42种操作码助记符，支持直接寻址、寄存器寻址、立即数寻址、变址寻址、相对寻址、位寻址等七种寻址方式。2、按功能可将这些指令分成数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移、位操作五大类。3、MCS51单片机系统提供了丰富的算术运算指令，如加法运算、减法运算、增1指令、减1指令，以及乘法、除法指令等。4、逻辑运算在计算机指令系统中，占有极重要的位置。MCS51单片机指令系统提供了丰富的逻辑运算指令，包括逻辑非（取反）、与、或、异或、以及循环移位操作等。（五）思考题假设内部RAM（30H）3FH，累加器AOFEH,R030H，SP07H，PSW00H，则执行如下指令后，各存储单元及寄存器的内容是什么（各小题相互独立）？1、MOVA，R0 A（ ）2、INCA A（ ）；PSW（ ）第四章 汇编语言程序设计知识（一）教学目的熟悉汇编语言程序的基本结构类型、语法规则和常用伪指令，了解用汇编语言编写程序的步骤、方法和技巧，熟练掌握汇编语言源程序的编辑、汇编与调试（二）教学重点与难点重点：汇编语言源程序的编辑、汇编与调试。难点：程序的基本设计方法和设计举例。（三）教学内容1、编程步骤、方法和技巧。2、汇编语言源程序的编辑和汇编。（四）本章小结1、 单片机汇编程序结构与通用微机汇编程序结构略有不同，原因是：（1） 一般没有可以直接利用的监控程序，所有程序均要自己编写。（2） 没有像X86汇编语言程序那样，可直接调用系统提供的中断功能或WINDOWS的API函数完成特定操作，即所有子程序均需要自己编写。2、 MCS51单片汇编语言源程序一般由主程序、完成特定操作的子程序及相应功能的中断服务程序等部分组成。3、 由于单片机新、芯片程序存储器容量一般不大，程序代码要尽可能短小，尤其是当芯片内程序存储器容量较小时，更应该设法缩短程序代码。（五）思考题1、 假设程序头中含有如下变量定义伪指令。TXDBUF DATA #40H BDATA DATA #28H（1） 执行如下程序段后。内部RAM40H4FH单元中的内容是什么？28H单元中的内容又是什么？MOVBDATA，#10HMOVR0，#TXDBUFCLRA LOOP：MOVR0，AINCAINCR0DJNZBDATA，LOOPEND第五章 中断系统（一）教学目的熟悉中断的概念及中断的功能。了解扩展外部中断源的方法，熟悉中断处理过程及中断嵌套的概念及应用，掌握各中断控制寄存器各控制位功能及标志位的含意，掌握中断服务子程序的结构及编程技巧。（二）教学重点与难点重点：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。难点：中断处理过程及中断嵌套的概念及应用。（三）教学内容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、外部中断扩展方法；6、中断程序举例。（四）本章小结1、外围设备与CPU之间常用的通信方式有：查询方式、中断传输方式和直接存储器存取三种方式。2、采用中断传输方式就可以克服查询传输方式存在的缺陷3、在计算机控制系统中，把引起中断的事件称为中断源。在单片控制系统中，常见的中断源有：（1） 外部中断，如CPU某此特定引脚电平变化引起的中断（2） 各类定时/计数器溢出中断（3） 串行发送结束中断（4） 电源掉电中断 （五）本章思考题 1、增强型MCS51芯片最多有几个下降沿触发的外中断？这时定时器T2只能工作在什么方式？第六章 定时器及应用（一）教学目的熟悉8051片内两个16位定时器/计数器T0和T1的硬件结构，掌握T0和T1的两种工作方式，熟悉定时器的四种模式的应用。（二）教学重点与难点重点：定时器的四种模式及其应用。难点：定时器/计数器的结构、使用方法和应用。（三）教学内容1、定时器概述；2、定时器的控制；3、定时器的四种模式及应用。（四）本章小结1、定时/计数器的核心部件是一个加法（或减法）计数器，可工作在定时方式或计数方式，因引称为定时/计数器。不过这两种工作方式并没有本质的区别只是计数脉冲来源不同而已。如果计数脉冲是频率相对稳定的系统时钟信号时，则称为定时方式；反之，当计数脉取自CPUI/O引脚的外部信号时，称为计数方式。2、增强型MCS51单片机定时/计数器T2的功能比标准MCS51子系列CPU 内定时/计数器T2更强，除了具有下降沿触发自动重装、捕捉、串行口波特率发生器三种工作方式外，还增加了可编程时钟输出、外电平控制缶上或向下计数自动重装两种工作模式，即增强型MCS51芯片内的T2具有5种工作方式。（五）本章思考题1、MCS51子系列具有几个定时/计数器？简述定时/计数器T1的主要用途。第七章 单片机系统扩展及接口技术（一）教学目的掌握单片机系统的外部扩展RAM 、ROM、I/O口的方法，熟悉三总线的概念，了解8155、8255芯片的结构、功能、控制字及其与8051的接口方法及程序设计方法。（二）教学重点与难点重点：8051单片机最小系统的设计，单片机系统扩展。难点：三总线的概念，单片机扩展外部存储器空间地址分配。（三）教学内容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口的扩展；5、扩展8155可编程外围并行接口芯片。（四）本章小结1、当I/O引肢资源不够时，用另一块CPU 来扩展I/O端口比通过三态门、触发器、专用I/O扩展芯片8255、8155等扩展I/O引肢在某些单片机应用系统中可有更经济，一方面，不仅扩展了I/O引脚，也扩展了其它硬件资源，部分工作可由扩展CPU完成，有效地减轻了主CPU的负担。另一方面，由于CPUI/O口电平可任意设置，完全可以省去承担逻辑转换的与非门的电路芯片。（五）本章思考题1、8255I/O扩展芯片与8155扩展芯片有可异同？用8155扩展带程序存储的单片机CPUI/O引脚时，CPU与8155扩展芯片如何连接？第八章 应用系统配置及接口技术（一）教学目的熟悉行列式键盘接口电路及工作原理，掌握LED显示器的结构及工作原理、LED动态显示接口电路及动态扫描显示程序设计方法，了解A/D、D/A的接口技术和开关量输出及功率器件接口。（二）教学重点与难点 重点：1、行列式键盘接口电路；2、LED显示器的结构及工作原理，LED动态显示接口电路。3、常用ADC0809A/D芯片性能、技术指标、引脚功能、接口电路及程序设计方法。难点：1、8155扩展I/O口构成的行列式键盘程序扫描和中断扫描的程序设计方法。2、动态扫描显示程序设计方法。（三）教学内容1、人机通道配置与接口技术；2、单片机测控系统前向通道配置传感器及小信号放大电路3、前向通道中的A/D转换器及接口技术；4、系统后向通道配置及接口技术。（四）本章小结1、 键盘电路一般由键盘接口、按键及键盘扫描或监控程序等部分组成。2、 LED静态显示接口由笔段代码锁存器，笔段译码器、驱动器等部分组成。（五）本章思考题1、 LED数码器静态显示驱动方式和动态显示驱动方式各有什么优缺点？点阵LED显示器只能采用什么显示驱动方式？2、 1、在8位LED数码管动态显示电路中，如果每位显示时间为2.5ms，则显示刷新频率为多少？如果每位显示时间为2.0ms，刷新频率不低于25Hz，则最多能显示几位？第九章8051串行口及串行通信技术（一）教学目的熟悉8051串行接口的基本结构、串行接口中断的概念，了解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。（二）教学重点与难点重点：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。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。（三）教学内容1、串行通信基本知识；2、串行口及应用；3、RS-232C标准接口总线及串行通信硬件设计；4、8051与8051点对点异步通信；5、8051与PC机通信软件的设计；6、PC机与多个单片机间的通信。为选讲内容六、实践性教学环节要求本课程实验、课程设计均独立授课，因此实践性教学详见单片机原理及接口技术实验教学大纲及单片机原理及接口技术课程设计教学大纲。五、学生学习要求及考核学习要求：本大纲根据高职高专电子类专业的培养目标而制定。要求学生熟悉单片机应用系统设计的基本理论、基本知识与基本技能，掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法，并了解单片机在测量、控制等电子技术应用领域的应用。考核方法1、平时成绩：作业成绩、出勤、实训占30。2、期中考试成绩占303、期末考试成绩占404、综合考核成绩平时成绩0.3期中考试成绩0.3期末考试成绩0.4七、学时分配序 号章 节 内 容理论实践小计1微机基础知识222MCS-51单片机的结构和原理1261838051指令系统148224汇