单片机与接口技术教学大纲.doc

单片机与接口技术教学大纲适用专业：自动化、电子信息工程、通信工程、测控技术与仪器课程编号： 总学时：60 实验学时：20 上机学时： 学分：7.5第一部分 使用说明一、课程的性质、地位和教学目标1、课程的性质、地位单片机与接口技术课程是电气信息类等专业学生的一门重要课程，是我院自动化、电子信息工程、通信工程、测控技术与仪器等专业学生的专业基础课，是学院重点建设课程之一。2、教学目标通过对本课程各环节内容的学习、实践，使学生掌握本专业岗位所需要的单片机应用系统的初步设计方法、编程能力和应用分析能力，掌握正确安装和调试单片机系统的技能。课程的最终目标是教会学生一种方法：即以80C51为内核的单片机为学习、使用背景，针对不同的应用要求，选择最适宜的单片机并能够设计、安装、调试接口电路、应用程序。二、教学要求以80C51为内核的89系列单片机为背景，各部分原理性内容通过项目实例引出，结合实例讲原理、讲设计、讲实现。通过彩灯控制、交通灯控制等实际应用，介绍出单片机最小系统组成，单片机的程序设计、中断、定时计数器、串行通信、接口电路设计及存储器扩展等内容，通过较综合的实际应用系统进一步给出单片机扩展及接口电路设计方法。实例涵盖知识点，通过知识点展开教学内容。教学内容及要求程度如下：1. 了解。本课程需要学生了解的主要内容有：单片机发展历史、单片机外部存储器扩展、可编程的接口扩展，多机通信等。2. 理解。本课程以应用为基础，为达到学生能够进行单片机应用系统的设计和基本产品开发工作的目的，要求学生必须理解以下概念和知识：微型计算机的工作过程、三总线结构、时钟与时序、中断的响应过程、中断入口地址、串行通信、伪指令。3. 掌握。本课程要求掌握的主要内容有：单片机内部资源配置、接口电路设计、程序编制、程序调试。这些内容也是本课程的重点内容，要求学生深入理解，熟练掌握，达到举一反三解决实际问题的能力。三、实施说明1、成绩考核方法本课程为考试课。目的和出发点是考核学生的知识掌握能力、实践能力、应用能力，考核安排包括平时和实验考核（30%），期末纸面考试（40%），期末上机考试（30%）2、教学方法、教学手段（1）能够在教室边讲解边演示、操作，学生边操作的实验室上课。（2）开发一些多媒体课件和应用程序，为课堂教学和案例分析所使用。（3）利用多功能单片机实验系统，作为实践操作的环境。四、课内实践环节的要求1、名称：课内实验2、主要内容与要求课内实验共20学时，至少应包括下列内容：基本的程序调试、带中断的彩灯控制系统、带定时器的彩灯控制系统、基于串行口的彩灯控制系统、带LED显示及键盘的彩灯控制系统、D/A、A/D接口电路及程序设计、全功能交通灯控制系统设计（综合设计），并且至少应包含一个4学时以上的综合实验。五、作业要求至少安排10次作业，但作业不一定非要是纸面作业。六、本课程与其它课程的联系单片机与接口技术这门课程的先修课程是电路、数字电子技术、模拟电子技术，后续课程是相关专业课程。七、教材和参考书目单片机原理及接口技术王艳秋等主编 东北大学出版社2007年2月第1版单片机原理及接口技术杨光友等主编 中国水利水电出版社出版 2002年第1版单片微型计算机原理及接口技术李伯成 编电子工业出版社 2004年第1版第二部分 教学内容纲要第一部分1. 标题单片机内部资源与最小系统2. 具体内容a最小系统构成的彩灯控制系统b最小系统内部资源（程序存储器、数据存储器、部分SFR）c最小系统外部构成（部分引脚、复位电路、晶振电路、I/O口线）d仿真、实验装置的介绍、使用e部分指令与程序编制（I/O）f实验实训部分（时间、内容、过程融于上面的各部分）g课堂讨论：彩灯系统流水方式控制及I/O端口的选择、发光管亮度控制3. 教学要求了解单片机发展历史，掌握单片机最小系统构成，I/O基本功能和最小系统内部资源，以及部分简单指令与程序编制过程。4. 教学重点和难点掌握单片机最小系统构成以及部分简单指令与程序编制过程。第二部分1. 标题典型问题的程序设计2. 具体内容a数据的传递及预置问题（片内-片内、片外-片外、片内-片外；单元清零、置数）b简单运算问题（多字节的加减法；加1、减1、单字节乘除法；平方；求补；绝对值；表达式计算）c查表问题d比较、分支问题e计数、延时等循环问题f代码转换、数据拆合问题g子程序问题h位操作及运算问题i实验实训部分（时间、内容、过程融于上面的各部分）j课堂讨论：同一问题的不同程序设计方法注：此部分完成两个实验报告（4学时）3. 教学要求掌握解决相关问题的指令及用法，灵活运用指令实现简单运算程序的编写。4. 教学重点和难点指令的运用和常见问题的程序设计、调试方法。第三部分1. 标题中断系统及应用2. 具体内容a带中断的彩灯控制系统b单片机中断概念、过程、外部中断的实现c中断程序结构及程序设计d实验实训部分（时间、内容、过程融于上面的各部分）e课堂讨论：外部中断端口数量的扩展及触发方式的选择注：此部分完成一个实验报告（2学时）3. 教学要求了解中断系统产生和工作过程；理解中断服务程序的作用；掌握如何正确使用各种终端解决相应的问题。4. 教学重点和难点恰当使用中断和编写正确的终端服务程序是本部分的重点和难点，另外要强调使用中断时的系统参数设置。第四部分1. 标题定时器/计数器及应用2. 具体内容a带定时器的彩灯控制系统b定时问题及实现c计数问题及实现d定时计数与中断结合e实验实训部分（时间、内容、过程融于上面的各部分）f课堂讨论：软硬件相结合的长时间延时方法的实现；技术中断变成外中断注：此部分完成一个实验报告（2学时）3. 教学要求熟练使用定时器方式1的各种定时形式，理解定时器/计数器的工作模式。4. 教学重点和难点正确定时器的关键在于定时器初始化和定时器中断服务程序的编写。第五部分1. 标题串行口及应用2. 具体内容a基于串行口的彩灯控制系统b串行通信与管理c串行通信与I/O端口的扩展d实验实训部分（时间、内容、过程融于上面的各部分）e课堂讨论：串行通信与I/O端口的扩展注：此部分完成一个实验报告（2学时）3. 教学要求串行口作为单片机系统的重要通信接口，必须掌握它的工作原理，连接方法，数据收发格式、波特率计算和通信协议的简单概念。4. 教学重点和难点波特率与定时器/计数器初值设置之间的关系，串行通信初始化相关寄存器设置以及什么是通信协议。第六部分1. 标题接口电路设计及资源扩展2. 具体内容a带LED显示及键盘的彩灯控制系统b外部I/O接口及外部数据存储器扩展cLED显示及接口软硬件设计d键盘及接口软硬件设计e. D/A接口电路及程序设计f. A/D接口电路及程序设计g全功能交通灯控制系统设计（综合设计）h实验实训部分（时间、内容、过程融于上面的各部分）i课堂讨论：键盘和显示的其它形式及器件注：此部分完成四个实验报告（10学时3. 教学要求掌握常用单片机外围器件的使用，包括LED、读取键盘、A/D、D/A，能够完成交通灯这样难度的实际工程题目。4. 教学重点和难点掌握外围接口电路的正确使用方法，以及配套程序设计。第七部分1. 标题应用系统设计2. 具体内容题目一：基于单片机的步进电机控制系统a应用系统总体设计b硬件电路设计及实验c软件设计及实验d软硬件综合调试题目二：基于单片机的温度控制系统a应用系统总体设计d硬件电路设计及实验c软件设计及实验d软硬件综合调试注：该部分内容可以根据专业选学。3. 教学要求提高综合运用相关知识的能力4. 教学重点和难点综合运用相关知识解决实际题目，难点在于如何将设计目标拆解成小的任务逐个实现，以及将各个部分组合在一起。第三部分 学时分配内容学时讲课实验上机备注第一部分：单片机内部资源与最小系统440第二部分：典型问题的程序设计1284第三部分：中断系统及应用642第四部分：定时器/计数器及应用642第五部分：串行口及应用642第六部分：接口电路设计及资源扩展16610第七部分：应用系统设计10100第四部分 实验学时分配序号实 验 项 目实验学时实验类型实验要求内 容 提 要1典型程序设计、调试4验证性掌握常用指令的使用和程序设计、调试方法数据传送、加减乘除以及比较指令等基本功能的实现，顺序、分支、循环程序设计2带中断的控制系统2验证性中断的编程方法和触发方式利用中断的触发控制彩灯的相关功能，掌握外部中断的使用方法3带定时器彩灯控制系统2验证性熟练使用定时器控制事件触发时间根据需求改变定时器参数，设计程序，定时改变彩灯显示状态4基于串行接口的彩灯控制系统2验证性利用串行口发送数据驱动彩灯点亮设置串行口工作方式，波特率，由串行口发出数据，驱动彩灯显示不同的花样5带LED数码管彩灯控制2验证性掌握LED数码管显示方式及驱动方法设计LED数码管驱动程序，结合彩灯控制和数码显示，实现彩灯定时控制。6带键盘的彩灯控制2验证性熟练编写键盘采集程序改变程