微处理器与微计算机系统光电子选修

1、微处理器与微计算机系统课程教学大纲-、课程基本情况课程名称微处理器与微讣算机系统Microprocessor and Microcomputer System课程編号EE02401学分48课程类别核心必修任选限选执行学期5课程学时 及其分配总学时学时分配48讲授36实验0实习0上机12开课单位电子实验中心单片机教研室适用专业光电技术学院电子科学与技术专业（光电子技术方向）对应培养标准1.2.2讣算机软换件基础知识2.2.3光电子技术与器件问题的实验探索2.2.4 分析实验数据检验假设和论证问题实质463器件与系统的运行监控先修课程C语言程序设计.模拟电子技术、脉冲与数字电路教材与参考文献推荐教

2、材：1单片机丿京理及应用，郑郁正.CDIO教材，2011 参考教材：1 魏片机原理及应用，张毅刚，北京：商等教育出版社.20042 爪片机原理及其接口技术.胡汉才，北京：淸华大学出版社.19963 MCS-51单片微型计算机,吕能元,北京:科学出版社，1993二、课程性质与作用微处理器与微讣算机系统是为光电技术学院光信息科学与技术专业开设的一门学科基础选 修课程。本课程涉及软件和硬件知识学习，应用性和工程背景实践性强，是常规电子技术和计算机 技术结合的典型应用，是进一步学习貝他类型CPU、嵌入式技术、电子技术的基础。通过本课程的学 习，使学生掌握微处理器内部资源的应用及常用外用接口电路的设讣与

3、相关编程应用，使学生初步 具备应用微处理器进行产品开发的能力，使学生学会学习微处理器的学习方法。本课程的先修课程包括“模拟电子技术”、“脉冲与数字电路”、“C语言程序设计”等，本课 程的学习应在学生掌握一泄编程、电子知识的基础上进行。要求学生在学习微处理器的同时，对系 统的综合应用有初步了解，学会进行系统集成的基本技能。课程在培养学生微处理器理论思维能力的同时，为后续的一级、二级项目提供必要的理论基础、 应用知识、设计平台。其具体作用是希望学生通过本课程学习，建立微处理器应用、构成原理、基 于C语言的编程设il概念。课程的开设将有利于学生理解后续课程的学习目的、各后续相关课程在 光信息技术体系

4、中的位置及作用，即理解“为什么学、有什么用”，提高后续课程学习效果。学生 可以结合后续课程学习，更早地开展基于单片机的工程项目设计，开展课外科技创新活动：另一方 而，当前大量电子产品设讣以嵌入式系统为载体，因此本课程可以作为设计平台，余后续所学课程 知识结合应用，有利于将后续课程所学知识转化为设计能力，有利于促进后续的专业基础课或专业 课课程学习。三、培养目标与标准本课程以51单片机为原型机，讲述微型计算机和微处理器的基本原理和结构。课程内容包括基 于51单片机的微控制器相关知识：51单片机的硬件结构、C51程序设计基础、典型程序设计及基于 51单片机的微计算机系统设汁基础：8086微处理器入

5、门知识：8086CPU的结构，存储器体系结构及 8086的系统扩展知识课程理论教学目的.要求如下：（一）从内容上，要求学生理解微机的基础知识，通过51系列单片微机的学习达到熟练应用一 款CPU的目的，理解8086CPU与PC的基本结构及常用总线。课程主要学习以下几方而内容：第一是 微机基础知识：第二是国绕51系列单片微机，学习微机原理结构、汇编指令系统、汇编语言程序设 计.系统总线扩展技术、单片微机左时/计数器、中断、串口通信，掌握单片微机系统的设计开发方 法及单片微机的综合应用：第三是学习8086CPU及PC的发展状况，8086CPU结构及引脚功能，最小 模式系统的总线构成，8086CPU系

6、统扩展及常用接口器件简介.微机系统的常用内部及外部标准总线 结构。（二）从能力方面，应使学生熟练掌握51系列单片微机的结构及工作原理，掌握51系列单片 微机的汇编语言及其编程应用，了解51系列单片微机所构成电子应用系统的硕件及软件设讣方法， 了解基于8086系列微机系统的结构特点及技术发展。（三）在教学方法上着重51系列单片微机原理及各应用接口部件概念的学习，注重51系列 单片微机的实际应用，从51系列单片微机普通I/O 口、中断、泄时/计数器.串口等各部分应用角 度出发，训练学生的工程应用能力：教学中把汇编和C51结合讲解、结合Keil及Proteus等应用工 具软件进行例题讲解及习题训练，

7、培养学生的动手能力：8086系列微机教学部分侧重基本原理及概 念的讲解。课程实践教学目标.要求如下：（一）侧重应用，包括Ke订.Proteus软件应用，51汇编及C51应用，基于51单片机应用实验 及相关接口实验。（二）建立直观的仿真思想，Proteus仿真软件和Ke订编译平台是当前业界流行的单片机开发 工具软件，对于学生的深入学习实际有巨大的帮助作用，Keil完成单片机软件设计调试，Proteus 完成硬件设计及系统运行结果查看.掌握先进的设计方法及开发工具，能使学生学习达到与社会要 求的零距离。（三）老师指导完成本课程实验体系的提髙设计型实验，在教学中注意工程规范性的要求，实 验过程中以学

8、生自主设计为主，教师指导为辅：发挥学生的主观能动性，使学生在自主学习环境中. 注重学习能力、实践能力、创新能力和适应职业变化能力的培养。四、理论教学内容与学时分配章标题章节主要内容（知识点）重点、难点提要学时其他说明第章 微型il算机基础知识1、微型计算机的发展史.分类.应用微型计算机系统的三个层 矢现代微型计算机的理论基 础：冯诺依曼模型：通用汁算 机硕件结构：计算机的工作过 程的工作原理及过程。22.微型计算机系统模型3、计算机中的数和编码第2章MCS51单片机的组成结 构1、单片机概述存储器结构总体持点及构 成.内部存储器结构及部分内 部存储器功能定义。51系列1 片微机的引脚功能及特点

9、，复 位电路.晶振电路,单片微机 应用小系统硕件设计原理62、mcs51系列单片机资源和引脚3、MCS-51収片机的存储器组织4、玳片机的时序和复位电路5、单片机的最小系统第4章MCS-51系列跟片机的 指令系统与汇編语言 程序设计1、寻址方式要求学生熟练堂握：51系 列单片微机的汇编指令特点. 寻址方式、各条指令及应用, 利用指令系统进行应用編程22、抬令系统3、汇编程序设汁基础：符号定义，书 写格式要求，伪指令第5章MCS-51取片机基本I/O 功能及应用1、51系列单片机的I/O 口介绍，要求学生学握单片微机 应用小系统硕件设计原理及 按键、LED数码管的匸作原理. 基于小系统硕件平台的

10、应用 程序編写。62、肌片机应用小系统砚件设计原理第6章中断系统及应用1、中断的槪念.中断系统结构原理. 中断控制寄存器及响应处理过程要求学生理解学握：中断 的基木概念，基于51系列贰 片微机中断系统的结构原理、 工作条件及匸作方式的设辻.中断和子程序调用的区别,达 到熟练应用中断的目的。12、外部中断的编程及应用第7章定时器/计数器原理 和应用K定时/计数器的结构和工作原理、定 时/il数器的方式寄存器与控制寄存器要求学生理解学握：定时 /计数器的概念.基于51系列 单片微机定时/计数器结构、 原理及工作条件，工作方式的 设迓，特别是定时器和计数器 的应用编程，达到熟练应用定 时/计数器的目

11、的。12、定时/计数器的应用第8章串行接口与应用1、串行通信概念与51系列M片微机串 行接口组成结构及工作原理要求学生理解学握：微机 串行通信的基木概念，51系 列爪片微机串行接口的结构 及工作原理工作方式及波持 率的设置方法中断和串行通 信的结合应用.熟练学握单片 微机与PC机通信及双取片微 机间的通信编程。12、串行口通信的应用第9章爪片机系统总线与 资源扩展1、51系列啟片微机系统扩展原理要求学生理解学握：微机 系统扩展的丿京理及方法.基干 51系列单片微机的系统扩展 工作时序，地址译码和空间分 配.基于51系列做片微机存 储器（ROM及RAM）单片微机 系统扩展芯片.可编程I/O 口

12、扩展芯片（8255）的扩展及应 用常用数模变换DAC和模数 变换ADC湍件（DAC0832. ADC0804 ）的应用方法及和収 片微机的接口与应用编程实 例。12、数据存储器和程序储存器的扩展3. I/O 口的扩展和应用4、数模变换DAC和模数变换ADC接口 扩展及应用第10章8086 CPU丿京理与PC 体系结构1、8086CPU 结构婆求学生基木卑握：8086CPU 及PC发展历史与现状， 8086CPU最小模式系统总线构 成及系统扩展。了解8086CPU 常用接口器件功能及应用，r 解PC微机常用接口及总线的12、现代PC存储体系结构功能及应用。3、80S6系统扩展4、现代总线与接口五

13、、实践（实验、上机）教学内容与学时分配作为理论教学的配套实验环节，主要完成基于51单片机的程序设汁能力的强化与提髙。实验内 容主要是课堂例程的进一步深化，要求学生进行一些设计性实验，在课堂教学的基础上，对相应的 程序设计进行改进，结合Proteus和Keil软件，对系统模型的建立打下一立的基础。实验要求一人 一组，独立完成，培养学生独立解决问题能力及团队协作精神、工程实践能力和创造性思维能力， 提髙学生将来就业的竞争力及可持续发展能力。本课程开岀的实践项目详见下表:目号 项序求 要 和 容 内项目学时项目性质实践形式项目类型毎组人数其他说明IX御统亀使验蒯 拨 学数前 数移改一片刚并仏苗叭世九

14、1必 选上机设 计1X课 内 完 成2H必 选上 机设 计IX课内完成00时，再减一次变为99。显示由数码管的最右边两 位完成.前两位显示“H 2用定时器完成一个数字时钟，数码管的前两 位显示分钟.后两位显示秒小时可以由发光二极 管來表示，具体的表示方法不作要求。要求每次开 机时显示12： 00： 00。提扁要求.3、用实验板上的555定时器产生的振荡作为信 号，用单片机做一个频率ih显示频率时耍能自动 切换虽程。4、编写程序在单片机实验板上完成一个万年历 时钟婆求用尽虽少的按键來调整时间，设定闹钟 等功能。并且在条件允许的情况下，加入记事提醒 功能。3串行通信系统目标：学握串口的应用。在木实

15、验中要求学生 能熟练对取片机串口进行操作，能熟练的使用収片 机和PC机进行通信，能对通信数据做简单.分析存储o设讣提示：单片机与PC机发送交互通信、单片 机-单片机交互通信设计语言:汇编或C51语言基木要求：1、完成一个单片机和PC机之间的通信实验， 要求从也片机发送一个字母给PC机。（波特率自己 设定）2、完成从PC机键盘输入一个字母，由串口发 送给的片机一个数据.若数据是爭先给出的数据表 中的数据,则单片机收到后在本机上让P1 口所接发 光二极管闪烁，并回送一个7给PC机：如果不 是事先给定的数据则让P1 口的发光二极管全部亮. 不闪烁.并回送一个给PC机。提商要求.3、編写一个魏片机和P

16、C机传输数据的简单协 议.要求爪片机从行列式健盘输入N个数据.由串 口发送给PC机,PC机收到以后根据协议判断收到的 数据是什么内容，如果是有特殊含义的则给讥片 机回送一组表示接受成功的数据，加片机收到后在 数码管上显示good字样.否则显示FAIL。4、完成一个多路数据采集系统.采集的信号包 括电压电流.温度.光线强度等.由多个单片机 对多信号进行采集.采集的数据用串行通信的方式 传送给主机。1必 选上 机设 计1课 内 完 成1系统总线与资 源扩展目标：学握并行总线的扩展。设讣提示：8255并行接口芯片的应用片内及片外 扩展RAM数据转移，并行A/D. DAC.输岀正弦波电 压测疑设计语言

17、:汇编或C51语言基木要求：1、8255可编程芯片的结构及编程方法.要求编 程实现8255的PA. PB和PC 口的输入输出。2、D/A转换器的基本原理以及在单片机系统中 扩展D/A转换器的方法.掌握D/A转换芯片0832的 性能及編程。要求利用0832扩展电路.编制程序产 生锯齿波、三角波、方波.用示波器査看波形。3、MD转换器的基木原理以及在单片机系统中 扩展VD转换器的方法，掌握A/D转换芯片0804的 性能及編程1任选上 机设 计1课内完成或者在课后结合软件完成1，了解单片机如何进行数据采集。扩展RAM数据 读写提商要求：4、实验系统上的ADC080L以及电位器提供模 拟址输入.編制A

18、/D转换程序.将模拟虽转换成二 进制数字氐用8255的PA 口输出到LED发光二极 管显示5、利用实验系统提供的键盘、显示电路和A/D 转换电路.完成类似空调恒温控制实验.采用实验 箱上的电位器模仿温度变化，加热和致冷电机用发 光二极管代替。要求用键盘设定恒温温度.片外界 温度超过设定温度/2C时.启动加热或致冷电机。6.利用教师课件（IIC部分），调用模拟IIC 子程序.完成对IIC接口芯片21C02 （EEPROM）的读 写操作，写6个单元,读回來相加并显示。六、学业考核1、平时学业考核：考核范围包括出勤情况和纪律表现、综合训练情况（例如：小教师、讨论、 辩论、课堂提问等）、作业完成情况（要求每章节结束后布垃相应的作业，作业量以中等程度学生在 二小时左右完成为宜。又授课教师根据学生情况选取采用纸质或电子版提交）。各项成绩比例为 1:2:1。2、本实践环节考核：考核范用包括设计制作科学性、实践报告或小论文撰写规范性、创新与提 高三个环节。各项成绩比例约为:5:3:2。3、课程综合考核：最终考核方式采用开卷考査，内容包括教学大纲所列全部内容，以大纲所列 重点为主。以上三个环节的比例参考下表：考核环节考核内容及方式百