单片机原理与应用新教学大纲

1、单片机原理与应用课程教学大纲课程中文名称：单片机原理与应用课程英文名称: Principle and Application of Microcontroller Unit课程编号：ZJ17406课程类型：专业基础课学 时：总学时54 ，其中理论42，实验12学 分：3适用对象：电子科学与技术先修课程：电子技术，C语言程序设计，微型计算机原理与接口技术课程简介：现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。单片机以其价格低

2、，体积小，性能高的特点，将成为电脑的一个发展方向，就这一点而言，单片机有着广泛的市场前景。本课程以MCS51系列单片机为例，介绍单片机的硬件结构、组成原理和指令系统，并结合实例，重点介绍单片机应用系统的设计方法。一、教学目标及任务单片机原理及应用是电子科学与技术专业的一门重要的、实践性很强的专业基础课。通过本课程的学习，让学生了解单片机的内部结构、各硬件部分的工作原理及使用方法和单片机应用系统的组成原理，掌握单片机的汇编语言和C语言的指令功能、编程方法及软件开发技术。通过学习和训练，要求学生较为熟练地掌握一种单片机产品的应用开发技术，从而有能力进一步对其它单片机产品的应用系统从事研制和开发工作

3、，为工业生产、科学研究和实验设备等领域的单片机应用和开发打下良好的基础，也是进一步学习计算机原理和有关接口知识重要环节。二、学时分配章教 学 内 容教 学时 数实验小计一单片机基础知识22二单片机基本原理66三单片机汇编程序设计811MCS-51仿真开发系统的使用3四单片机C语言程序设计47MCS51程序设计3五单片机C语言与汇编语言混合编程22六MCS51单片机内部资源及编程912单片机内部资源运用实验3七MCS51单片机常用接口47MCS51单片机接口实验3八MCS51与D/A、A/D的接口22九MCS51单片机的其它接口22十单片机应用系统设计33合计421254三、教学内容及教学要求第

4、一章单片机基础知识（2学时）教学重点：单片机的概念及其特点。教学难点：微机的工作过程。教学要求：掌握单片机的定义、特点、基本组成等基本概念以及常用系列单片机的分类、产品型号及性能特点。了解单片机技术的发展。第一节单片机基础知识1. 单片机的定义及发展概况2. 单片机的组成3. MCS-51系列单片机第二章单片机基本原理（6学时）教学重点：单片机引脚及其功能。单片机存储器的组织结构。单片机的基本时序。教学难点：单片机存储器的组织结构。教学要求：了解：单片机内部所包含的硬件资源及其功能特点和使用方法，注意几个概念：振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期的意义及它们之间的关系。掌握：单片机芯片的内部

5、组成及存储器结构，特别是片内RAM和四个并行I/O口的使用方法。理解：单片机时钟电路时序、输入输出口以及引脚的使用。注意： “地址重叠”的问题，注意程序状态字PSW中各位的含义。第一节MCS-51系列单片机的结构原理1. MCS-51系列单片机的基本组成2. MCS-51系列单片机的内部结构3. MCS-51系列单片机的中央处理器（CPU）4. MCS-51系列单片机的存储器结构5. MCS-51系列单片机的输入输出接口第二节单片机基本原理1. 外部引脚2. 片外总线结构第三节MCS-51系列单片机的工作方式1. 复位方式2. 程序执行方式3. 单步执行方式4. 掉电和节电方式5. 编程和校验

6、方式第四节MCS-51系列单片机的时序1. 机器周期和指令周期2. 单机器周期指令的时序3. 双机器周期指令的时序第三章单片机汇编语言程序设计（11学时）教学重点：单片机指令系统。教学难点： 汇编语言程序设计。教学要求：了解机器语言、汇编语言、高级语言，各自的特点；掌握MCS51单片指令格式、指令的寻址方式。掌握常用指令的功能和使用方法。理解和掌握汇编语言程序设计方法，如子程序设计，查表、关键字查找、数据极值查找、数据排序、分支转移、循环以及码制转换子程序的设计。第一节MCS-51系列单片机汇编指令格式及标识1. 指令格式2. 指令中用到的标识符第二节MCS-51系列单片机的寻址方式1. 常数

7、寻址（立即寻址）2. 寄存器数寻址（寄存器寻址）3. 存储器数寻址4. 位寻址5. 指令寻址第三节MCS-51系列单片机的指令系统1. 数据传送指令2. 算术运算指令3. 逻辑操作指令4. 控制转移指令5. 位操作指令第四节MCS-51系列单片机汇编程序常用伪指令第五节MCS-51系列单片机汇编程序设计1. 运算程序2. 数据的拼拆和转换3. 多分支转移（散转）程序第四章单片机C语言程序设计（7学时）教学重点：C51程序设计。教学难点：C51程序设计。教学要求：掌握C51的数据类型、运算符及表达式；理解和掌握C51程序设计方法，如子程序设计，查表、关键字查找、数据极值查找、数据排序、分支转移、

8、循环以及码制转换子程序的设计。第一节C语言与MCS.5 1单片机1. C语言的特点及程序结构2. C语言与MCS.5 1单片机3. C51程序结构第二节C51的数据类型第三节C51的运算量1. 常量2. 变量3. 存储模式4. 标识符5. 操作符6. 绝对地址的访问第四节C51的运算符及表达式1. 赋值运算符2. 算术运算符3. 关系运算符4. 逻辑运算符5. 位运算符6. 复合赋值运算符7. 逗号运算符8. 条件运算符9. 指针与地址运算符10. 运算符的优先级与结合性第五节表达式语句及复合语句1. 表达式语句2. 复合语句第六节C51的输入输出1. 格式输出函数 2. 格式输入函数第七节5

9、1程序的基本结构与相关语句1. C51的基本结构2. if语句3. switchcase语句4. While语句5. dowhile语句6. for语句7. 循环的嵌套8. break和continue语句9. return语句第八节C51函数1. 函数的定义2. 函数的调用与声明3. 函数的嵌套与递归第九节C51构造数据类型1. 数组2. 指针3. 结构4. 联合5. 枚举本章习题要点：第五章单片机C语言与汇编语言混合编程（2学时）教学重点：C语言与汇编语言混合编程的方法。教学难点：C语言与汇编语言混合编程的方法。教学要求：了解单片混合编程的优点，掌握单片机C语言与汇编语言混合编程的方法第一

10、节混合编程概述 1. 单片机汇编语言的特点2. 单片机C语言的特点3. 单片机混合编程的优点4. 单片机混合编程的基本方式第二节混合汇编的参数传递与实现1. 混合汇编的参数传递2. 混合汇编的实现本章习题要点：第六章MCS51单片机的内部资源及编程（12学时）教学重点：定时/计数器的结构和工作原理；串行接口的工作方式；中断系统的结构；中断控制字。教学难点：定时/计数器的工作方式；串行接口的结构原理及其工作方式；中断控制字。教学要求：掌握单片机并行输入/输出、定时/计数器接口、串行接口和中断系统的概念。了解定时/计数器在生产中的应用。掌握串行接口的结构原理及其工作方式、应用方法；了解多机通信的基

11、本原理。掌握单片机中断源的种类，产生中断的方式；理解中断系统的结构及中断控制；了解外部中断源的扩展方法。第一节并行输入输出接口第二节 定时计数器接口1定时计数器的主要特性2定时计数器T0、T1的结构及工作原理 3定时计数器的方式和控制寄存器4定时计数器的工作方式 5定时计数器的初始化编程及应用 第三节串行接口1通信的基本概念2MCS51单片机串行口的功能与结构 3串行口的工作方式4串行口的编程及应用第四节中断系统1中断的基本概念 2. MCS51单片机的中断系统 3. MCS51中断系统的应用本章习题要点：第七章MCS51单片机常用接口（7学时）教学重点：单片机I/O扩展及I/O接口。教学难点

12、：存储器的扩展；8155的扩展。教学要求：了解单片的最小系统；理解系统扩展的含义；掌握单片机扩展技术及应用系统设计方法；掌握程序存储器扩展的方法；掌握数据存储器的扩展方法；掌握I/O的扩展方法；掌握单片机与键盘、LED、行程开关、晶闸管、继电器和蜂鸣器的接口原理、技术与方法；了解8155可编程外围并行接口芯片。 第一节MCS51单片机的最小系统1、80518751的最小系统2、8031的最小系统第二节存储器扩展1、存储器扩展概述2、程序存储器扩展3、数据存储器扩展第三节输入输出口扩展1、简单IO接口扩展2、可编程IO接口扩展(8255A) 第四节MCS51单片机与键盘的接口1、键盘的工作原理2

13、、独立式键盘与单片机的接口3、矩阵式键盘与单片机的接口第五节MCS51单片机与LED显示器接口1、LED显示器的结构与原理2、LED数码管显示器的译码方式 3、LED数码管的显示方式4、LED显示器与单片机的接口第六节MCS51单片机与行程开关、晶闸管、继电器的接口1、行程开关、继电器与MCS单片机接口2、晶闸管与MCS51单片机接口3、继电器与MCS.5 l单片机接口4、蜂鸣器与单片机接口第八章MCS51单片机与DA、AD转换器的接口（2学时）教学重点：A/D转换器、D/A转换器原理及接口技术。教学难点：A/D转换器、D/A转换器接口技术。教学要求：理解A/D转换器、D/A转换器的原理；掌握

14、A/D和D/A转换接口电路及其使用方法；学会单片机与DAC0832和ADC0809的接口电路与程序设计。第一节MCS51单片机与ADC的接口1、AD转换器概述2、ADC0809与MCS51的接口第二节MCS51单片机与DAC的接口1、DA转换器概述2、MCS51单片机与8位DAC0832的接口第九章MCS51单片机的其他接口（2学时）教学重点：单片机与LCD、时钟日历芯片、I2C串行口芯片、数字传感器芯片的连接方法。教学难点：I2C总线。教学要求：掌握MCS51单片机与LCD、I2C总线和时钟日历芯片的接口原理和应用编程。了解串行A/D、D/A芯片与单片机的连接方法。了解单片机与数字传感器芯片

15、的连接方法。 第一节LCD与MCS51单片机的接口1、字符型点阵式液晶显示器2、LCD显示器与单片机的接口与应用第二节MCS51单片机与I2C总线芯片接口1、I2C总线简介2、I2C总线EEPROM芯片与单片机的接口第三节MCS51单片机与时钟日历芯片的接口1、并行日历时钟芯片DSl2887与单片机的接口2、串行日历时钟芯片与单片机的接口 第四节MCS51单片机与数字温度传感器的接口1、DS18B20简介2、DS18820的主要特性3、DS18820的外部结构4、DS18820的内部结构5、DS18820的温度转换过程6、DS18820与单片机的接口7、DS18820使用中的注意事项第五节9.

16、5 MCS.5 1单片机与串行AD、DA的接口1、MCS5 1单片机与串行AD芯片MAX1241的接口2、MCS5 1单片机与串行DA芯片MAX517的接口 第十章单片机的应用设计与调试（3学时）教学重点：单片应用系统设计的基本方法。教学难点：单片机应用系统设计。教学要求：掌握单片应用系统设计的基本方法，抗干扰设计的基本方法。了解应用系统的开发和调试，尤其是使用仿真开发系统对应用系统的开发调试方法和过程，重点掌握一种常用仿真软件。，并 第一节单片机应用系统的设计步骤第二节单片机应用系统设计1、硬件设计应考虑的问题2、典型的单片机应用系统3、系统设计中的地址空间分配与总线驱动4、应用设计举例5、

17、软件设计考虑的问题6、软件的总体框架设计第三节单片机应用系统的仿真开发与调试1、仿真开发系统简介2、用户样机的仿真调试 第四节单片机应用系统的抗干扰与可靠性设计1、片内看门狗定时器的使用2、指令冗余和软件陷阱3、软件滤波4、开关量输入输出软件抗干扰设计5、过程通道干扰的抑制措施一一隔离6、印制电路板抗干扰布线的基本原则7、掉电保护设计和硬件“看门狗”第五节单片机应用系统的I/O功率驱动1、外围集成数字驱动电路的接口2、光电耦合器的接口3、集成功率电子开关输出接口本章习题要点：四、考核方式及要求本课程考核由三部分组成：1、平时考核部分（20%）主要考核学生上课情况，作业完成情况等。2、实验部分（20%）主要考核该课程的实验部分，成绩分为优、良、中、及格和不及格，折合20分计入总成绩。3、期末理论考试（60%）闭卷考试，时间为120分钟。五、教材及教学主要参考书徐爱均主编.单片机原理实用教程:基于Proteus虚拟仿真.第二版.电