单片机、微机原理及应用大纲

1、单片机原理及应用(B)课程教学大纲 Single-chip Microcomputer Principium and Application课程负责人：马丽 执笔人: 马丽 编写日期：2012年 4 月 一、课程基本信息1课程编号：L08179 2学分：3.5学分3学时：56（理论32，实验24）4适用专业：电气工程及其自动化、自动化等二、课程教学目标及学生应达到的能力本课程是为电气工程系电气工程及其自动化和自动化专业的本科生开设的专业课程之一，课程性质为必修课，本课程教学内容是后续控制类相关课程及日后从事单片机等嵌入式系统开发的基础。 本课程教学任务是使学生掌握80C51单片机的硬件基本结构

2、、内部各种功能部件的工作原理、汇编语言指令系统以及各种常用硬件接口设计和程序设计，最终使学生能够根据工程开发任务的要求，能够完成单片机应用系统的软硬件的开发与设计。本课程的教学目标是通过本课程的学习，使学生熟练掌握单片机的基础知识，掌握单片机基本的硬件技术和软件技术；使学生初步具备开发实际微机应用系统的能力，培养其理论联系实际的科学作风及创新精神，无论将来从事应用研究，还是从事科学技术研究，这门课程将给学生带来动力和源泉。三、课程教学内容与基本要求（一）课程简介（1课时）主要内容：本课程的性质、任务与教学目标；本课程教学内容；本课程教学方法；本课程教学进程；本课程教学组织；本课程训练环节与载体

3、；本课程考核形式与基本要求；本课程使用教材、参考书与提供的其他相关课程资源。基本要求了解本课程的任务、教学目标、教学内容、教学方法、考核形式、使用教材等。（二）概述（1课时）主要内容：单片机的基础知识；单片机的历史及发展概况；单片机的发展趋势；单片机的应用领域；单片机的主流机型；各种扩展型的80C51系列单片机；此外对目前使用较多的AVR、PIC单片机进行简介，对嵌入式处理器家族其他成员DSP、嵌入式微处理器、SOC也作以介绍，以开阔学生的眼界。1. 基本要求（1）了解单片机的发展概况。（2）熟悉单片机的应用领域、主流机型。（3）了解嵌入式处理器家族的其他成员的应用情况。2. 学时分配课堂教学

4、1学时。3. 作业及要求查阅资料，了解单片机的应用情况及发展情况。（三）80C51片内硬件结构（6课时）主要内容：片内的硬件结构。主要包括80C51的引脚、CPU、存储器的结构、4个并行I/O端口、时钟电路以及复位电路。1. 基本要求（1）掌握单片机结构原理，熟悉单片机的资源。（2）掌握单片机的运算器与控制器。（3）掌握80C51的引脚及功能。（4）熟悉80C51的时钟电路和复位电路及复位状态。（5）了解CPU的时序。（6）掌握程序存储器的型号及使用方法。（7）掌握数据存储器的型号及使用方法。2. 学时分配课堂教学6学时。单片机结构原理、80C51单片机的CPU（2学时）；80C51的引脚、时

5、钟电路及时序（2学时）；不同种类存储器的使用方法（2学时）。3. 作业及要求掌握80C51的硬件结构。（四）80C51单片机的指令系统（4课时）主要内容：汇编语言的指令格式、指令的寻址方式，并从功能分类的角度来介绍数据传送类指令、算术操作类指令、逻辑运算类指令、控制转移类指令以及位操作类指令。1. 基本要求（1）掌握80C51的指令格式及表示方法。（2）掌握各种寻址方式。（3）熟悉80C51的指令系统，包括数据传送类、算术运算类、逻辑运算类、控制转移类及位操作类指令等。2. 学时分配课堂教学4学时。寻址方式、数据传送类和算术运算类指令（2学时）；逻辑运算类、控制转移类和位操作类指令（2学时）。

6、3. 作业及要求阅读并分析程序，能根据给出的程序段判断各寄存器的内容及程序段的功能。（五）80C51单片机的程序设计（2课时）主要内容：汇编语言的语句结构及常用的伪指令；各类程序的编程。1. 基本要求（1）掌握汇编语言的语句结构及常用的伪指令。（2）掌握汇编语言的程序设计步骤。（3）熟悉各类程序的编程，包括顺序程序、分支程序、循环程序、查表程序及子程序等。2. 学时分配课堂教学2学时。3. 作业及要求根据题目要求编写相应的程序；实验内容的准备。（六）80C51单片机的中断系统原理及应用（2课时）主要内容：中断的概念、中断源及中断系统的功能；中断的扩展。1. 基本要求（1）了解中断的概念。（2）

7、掌握80C51的中断源及相应的中断矢量。（3）熟悉80C51的中断标志位、中断控制寄存器及中断优先级的设定。（4）掌握中断服务程序的编程规则。（5）了解中断源的扩展方法。2. 学时分配课堂教学2学时。3. 作业及要求根据根据题目要求编写相应的程序；实验内容的准备。（七）80C51单片机的定时器/计数器原理及应用（2课时）主要内容：80C51定时器/计数器的控制寄存器和方式寄存器；80C51定时器/计数器的结构及工作方式。1. 基本要求（1）掌握80C51定时器/计数器的控制寄存器和方式寄存器。（2）掌握80C51定时器/计数器的结构及工作方式。（3）熟练使用80C51的定时器/计数器。2. 学

8、时分配课堂教学2学时。3. 作业及要求根据题目要求编写相应的程序；实验内容的准备。（八）80C51单片机的串行口原理及应用（4课时）主要内容：通信的基本概念，RS-232接口的电气特性；串行口的组成及控制寄存器；串行口的工作方式及各种方式下的波特率；点对点通信；多机通信。1. 基本要求（1）了解通信的基本概念，了解数据的传送方向。（2）了解RS-232接口的电气特性。（3）熟悉串行口的组成及控制寄存器；（4）熟悉串行口的工作方式及各种方式下的波特率。（5）掌握点对点通信的编程方法及接线方法。（6）了解多机通信的原理及编程方法。2. 学时分配课堂教学4学时。通信的概念、串行口组成及控制寄存器（2

9、学时）；串行口编程（2学时）。3. 作业及要求根据题目要求编写相应的程序；实验内容的准备。（九）单片机的系统扩展原理及接口技术（8课时）主要内容：并行扩展、串行扩展；存储器扩展时硬件连接、地址分配；I/O口扩展时硬件连接、地址分配；D/A、A/D转换电路；键盘、显示接口。1. 基本要求（1）了解外部并、串行扩展原理。（2）熟悉存储器扩展时硬件连接、地址分配。（3）熟悉I/O口扩展时硬件连接、地址分配。（4）熟悉D/A、A/D转换电路；熟悉键盘、显示接口。2. 学时分配课堂教学10学时。外部扩展（2学时）；存储器及I/O扩展（2学时）；D/A、A/D扩展（2学时）；键盘接口、显示接口（2学时）。

10、3. 作业及要求根据根据题目要求编写相应的程序；给出硬件电路能说明地址范围；实验内容的准备。（十）单片机应用系统举例（2课时）主要内容：单片机应用系统举例。1. 基本要求了解单片机系统的设计方法。2. 学时分配课堂教学2学时。四、实验内容和要求 序号实验编号实验项目名称实验内容提要实验类型选择类型上机学时实验学时151常用指令实验1单片机指令系统的应用；单片机程序设计及调试设计必做2251常用指令实验2单片机指令系统的应用；单片机程序设计及调试设计必做2351常用指令实验3单片机指令系统的应用；单片机程序设计及调试设计必做24外中断利用实验平台和仿真软件，设计一个外部中断源触发的系统综合必做2

11、5定时器利用实验平台和仿真软件，设计利用定时器控制的系统综合必做26定时器/计数器利用实验平台和仿真软件，设计利用定时器控制、能够对外部脉冲计数的系统综合必做27并行口利用实验平台和仿真软件，设计一个交通灯控制系统综合必做48串行通信利用实验平台和仿真软件，设计点对点的通信系统综合必做49定时计数显示利用实验平台和仿真软件，设计能够实现定时、对外部脉冲计数并且能够显示的系统。综合必做4五、课程的考核课程考核由平时成绩和期末考试成绩2部分组成，分别占课程总成绩的2030%和7080%。期末考试为闭卷考试，考试范围和要求应符合本教学大纲对各章教学内容的基本要求。六、本课程与其它课程的联系与分工本课

12、程的前修课程是模拟电子技术、微机原理及应用、数字电子技术。这几门前修课程将为本课程的学习建立汇编语言及数字电路的基础。单片机接口设计、微机控制技术、毕业设计的内容是对本门课程内容的延伸。七、教材及教学参考书建议教材：单片微型计算机原理与接口技术，高锋编著，科学出版社，2008年建议参考书：（1）张毅刚等编著，单片机原理与应用，高等教育出版社，2010年（2）李全利，单片机原理与接口技术，高等教育出版社，2009年（3）胡乾斌，单片微型计算机原理与应用，华中理工大学出版社，2006年微机原理与接口技术(A)课程教学大纲 Microcomputer Principles and I/O techn

13、ology课程负责人：马丽 执笔人: 马丽 编写日期：2012年 4 月 一、课程基本信息1课程编号：L08250 2学分：4.5学分3学时：72（理论48，实验24）4适用专业：电气工程及其自动化、自动化专业等二、课程教学目标及学生应达到的能力本课程是为电气工程系电气工程及自动化专业、自动化专业本科生开设的专业基础课程，课程性质为必修课。本课程的教学任务是使学生掌握微型计算机基础知识；熟悉了解微处理器结构；掌握8086指令系统的各种指令和寻址方式；熟练掌握汇编语言程序设计技术和程序调试技术；了解微处理器总线时序和系统总线；能根据存储体设计要求合理选择存储芯片和译码方式，能正确地与CPU互联；

14、了解输入输出常用方式和适用场合；掌握中断系统功能及实现方法，了解8259A中断管理器、定时/计数器接口电路、并行接口电路，掌握这些接口芯片与CPU互联的硬件连接和应用软件设计技术。本课程的教学目标是通过本课程的学习使学生系统掌握微机系统的工作原理、汇编语言程序设计技术和程序调试技术、微机硬件系统和软件系统设计技术。为后续课程单片机原理及应用、计算机控制技术等相关课程及毕业后从事计算机应用系统研发、使用和维护工作打下坚实的基础。三、课程教学内容与基本要求（一）微型计算机基础知识（6课时）主要内容：数制及相互转换；数与字符的各种编码；无符号数的运算；有符号数的表示及运算。1. 基本要求(1) 熟练

15、掌握数制之间的相互转换。(2) 熟悉计算机中常用的数与字符的各种编码。(3) 熟练掌握无符号数的算术运算和逻辑运算。(4) 熟练掌握有符号数的表示及运算。2. 学时分配课堂教学6学时。计算机系统简介，计算机中数制及编码（2学时）；无符号二进制数的运算（2学时）；有符号数的表示及运算（2学时）。（二）微处理器与总线（4课时）主要内容：微处理器概述；8086微处理器；Pentium系列微处理器简介；总线。1. 基本要求 (1) 熟悉微处理器的组成。 (2) 掌握8086微处理器的引脚、CPU的内部结构和寄存器、CPU的存储器组织和CPU的工作时序。(3) 掌握8086微处理器的最小系统配置构成方法

16、及常用器件，了解8086微处理器的最大系统配置构成方法及常用器件。(4) 了解Pentium系列微处理器各种新技术和新方法。2. 学时分配课堂教学4学时。8086微处理器的引脚和内部结构（2学时）；8086微处理器的存储器组织、时序和8086微处理器最小和最大系统配置方法、Pentium系列微处理器简介（2学时）。（三）8086指令系统（10课时）主要教学内容：寻址方式、8086指令系统。1. 基本要求(1)熟练掌握典型的7种寻址方式：立即寻址、寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、基址变址、相对基址变址寻址方式及有效地址的计算。(2)熟练掌握数据传送指令、算术运算指令、逻辑运

17、算指令和位移指令、串操作指令、控制转移指令、处理器控制指令的功能及使用特点。 （3）能根据题目要求编写程序段。2. 学时分配课堂教学10学时，其中，寻址方式（2学时）；指令系统（8学时）。3. 作业及要求 强调本章知识的重要性，布置寻址方式、有效地址计算、常用指令功能、程序片段阅读、程序设计等相关练习，巩固本章所学习的内容，为后继章节的学习打牢基础。（四）汇编语言程序设计（8课时）主要内容：汇编语言源程序的格式；伪操作命令；DOS功能调用；汇编语言程序设计技术。1. 基本要求（1）熟悉汇编语言源程序的格式，掌握常用伪操作命令的功能及使用方法。（2）掌握常用的DOS功能调用方法。（3）能根据要求

18、写出完整的汇编语言源程序，能在汇编环境下熟练录入、调试和修改源程序。2. 学时分配课堂教学8学时。汇编语言源程序的格式和常用伪操作命令（2学时）；DOS功能调用（2学时）；汇编语言程序设计举例、程序调试方法与技巧（4学时）。3. 作业及要求布置常用伪指令功能、DOS功能调用、完整汇编语言程序设计等相关作业（这部分以上机调试程序为主），使学生通过本章的学习能熟练掌握汇编程序的编程技术和程序调试技巧。（五）存储器系统（4课时）主要内容：存储器的分类和性能指标；各种RAM和ROM的存储原理和特点；CPU和存储器的连接技术；微型计算机的扩展存储器及其管理技术。 1. 基本要求（1） 熟悉存储器的分类方

19、法和主要性能指标。（2） 了解典型RAM和ROM的存储原理，了解各种新型存储器的特点。（3） 掌握典型译码方法和存储器扩展方法；了解微型计算机的扩展存储器及其管理技术。2. 学时分配课堂教学4学时。存储器的分类和性能指标及各种RAM和ROM的存储原理和特点（1学时）；典型译码方法和存储器扩展技术（3学时）。3. 作业及要求布置有关存储体扩展方面的作业，使学生能够根据题目要求选择合适的译码方式、所需存储器芯片的数量、地址分配并能正确画出存储体与系统总线的连接图。（六）输入输出和中断技术（8课时）主要内容：输入输出系统概述；常用简单I/O电路；基本输入输出方法；中断技术；可编程中断控制器8259A

20、。1.基本要求 （1）熟悉I/O接口的基本功能，掌握I/O端口的编址方法和地址译码方法。（2）掌握常用简单I/O接口电路应用，掌握I/O 指令、寻址方式。（3）熟悉CPU与外设之间的数据传送方式。（4）熟悉中断的基本概念 、中断的一般过程，掌握8086中断系统。（5）熟悉可编程中断控制器8259A的中断管理机制；熟练掌握8259A与CPU的硬件连接方法、初始化编程和中断应用程序的编写方法。2. 学时分配课堂教学8学时。输入输出系统概述和简单I/O电路（2学时）；中断的基本概念 、中断的响应过程、中断系统的功能（2学时）； 8086的中断系统。（2学时）；可编程中断控制器8259A的功能、控制字

21、、工作方式及中断应用编程（2学时）。3. 作业及要求布置简单接口电路应用和CPU与外设之间的数据传送方式及各自特点等方面的作业；布置中断系统的基础知识、8086/8088中断系统管理、8259A中断管理等方面的问答题、8259A初始化、中断程序编写等方面的作业，使学生能清楚地理解中断管理机制并能正确编写出包含中断应用的源程序。（七）常用数字接口电路（8课时）主要内容：并行通讯与串行通讯的基本知识；定时/计数器8253的功能及内部结构、工作方式、控制字及其编程、8253应用举例；可编程并行接口芯片8255的功能及内部结构、工作方式及其与CPU的连接、控制字及其编程、8255应用举例。1. 基本要

22、求(1) 了解并行通信和串行通信的基础知识。(2) 了解定时计数的基本知识、8253的功能、内部结构、工作方式及适用场合。(3) 熟练掌握8253控制字编程方法、与CPU的硬件连接方法、能熟练编写8253应用编程。(4) 了解8255的功能及内部结构和工作方式；掌握8255的控制字及其编程方法、与CPU的硬件连接方法、能熟练编写8255应用程序。2. 学时分配课堂教学8学时。8253的功能及内部结构、工作方式、控制字（2学时）；8253的编程及应用举例（2学时）；8255的引脚、工作方式（2学时）；8255的编程及应用举例（2学时）。3. 作业及要求布置相关并行和串行通信基础知识、8253工作

23、方式特点及适用场合、级联等方面的基础题、8253初始化和8253应用编程、硬件连接等方面的作业，使学生能够根据题目要求正确地把8253连接到总线上并能正确地编写出定时或计数应用程序。布置8255与总线的硬件连接、8255的初始化编程、8255的应用程序设计等方面的作业，使学生掌握并行通信基础知识，并能熟练编写并行接口应用程序。四、实验内容和要求序号实验编号实验项目名称实验内容提要实验类型选择类型上机学时实验学时1DEBUG入门熟悉DEBUG常用命令的使用，通过DEBUG常用命令掌握部分指令的功能。验证必做228086指令观察巩固DEBUG常用命令的用法，熟练掌握数据传送类、算术运算类指令的功能。验证必做23顺序结构程序设计熟悉汇编环境，掌握编译和程序调试技巧；将事先设计好的顺序结构程序录入并调试通过得到正确结果。设计必做24分支结构程序设计将事先设计好的分支结构程序录入并调试通