单片机原理与接口技术

1、单片机原理与接口技术（Q）课程教学大纲（Principle and Interface Technology of Single Chip Microcomputer）一、课程概况课程代码：2202104学分：2.0学时：32（其中：讲授学时28，实验学时4）先修课程：C语言、模拟电子电路、数字电路、计算机基础等。适用专业：车辆工程专业建议教材：单片机原理与接口技术 C语言版，周国运主编，清华大学出版社，2014.3课程归口：汽车工程学院课程的性质与任务：本课程是车辆工程专业的一门专业必修课。课程的学习目的在于使学生掌握51单片机的基本概念、基本原理和应用方法，能熟练利用C51工具，对常用、典

2、型单片机系统进行设计和开发；并掌握单片机课程的学习方法，为进一步学习其它类型单片机和应用实践打下必要的基础。二、课程目标要求了解汇编语言、C51语言程序设计知识，掌握8051的存储器结构、时钟及CPU时序、输入/输出端口、中断系统结构、原理及处理过程、定时器及应用方法、串行口及串行通信技术，理解单片机系统扩展及接口技术，了解应用系统配置及接口技术，理解8051其它系列单片机的发展和应用情况。目标1. 能理解相关的专业术语，能够设计单片机最小系统电路图并看懂相关的电路原理图。目标2. 了解单片机的一般组成原理与内部运行机理，计算机执行指令的过程，了解单片机在测量、控制等电子技术领域的应用情况；目

3、标3. 初步掌握以单片机为核心的计算机控制系统的设计方法；目标4. 掌握单片机的系统结构、系统扩展方法、单片机常用接口等单片机的基础知识和单片机基本应用技术；目标5. 熟练掌握单片机的指令系统和程序设计方法，具有利用单片机汇编语言或C51语言编写源程序的能力。目标6. 初步具备单片机应用系统的硬件及软件设计、调试、检测、维修的能力。本课程支撑专业培养计划中毕业要求2-3、毕业要求3-1、毕业要求4-1、毕业要求7-2，对应关系如表所示。毕业要求指标点课程目标目标1目标2目标3目标4目标5目标6毕业要求2-3毕业要求3-1毕业要求4-1毕业要求7-2三、课程内容及要求（一）单片机及其开发工具1、

4、教学内容（1）单片机的基本概念；（2）单片机的发展；（3）单片机的特点及应用；（4）常用单片机简介。2.基本要求（1）了解单片机的发展历史、特点和应用；（2）了解常见的MCS-51、ATMEL89、STC系列等几种系列单片机。（二）MCS-51单片机的结构与原理1、教学内容（1）MCS-51单片机的内部结构及CPU；（2）MCS-51单片机的引脚与总线结构；（3）MCS-51单片机的存储器结构；（4）MCS-51单片机的时钟及CPU时序；（5）MCS-51单片机的复位；（6）MCS-51单片机的低功耗工作方式；（7）MCS-51单片机的输入/输出端口。2.基本要求（1）了解单片机的并行输入/输

5、出口的结构和时序；（2）掌握MCS-51单片机的内部组成、信号引脚及其功能；（3）掌握MCS-51单片机的RAM和ROM等存储结构，特殊功能寄存器的作用、常用特殊功能寄存器的地址；（4）掌握MCS-51单片机的时钟电路和复位电路的设计方法，能够设计单片机最小系统的原理图。（三）MCS-51指令系统及汇编程序设计1、教学内容（1）汇编语句概述；（2）MCS-51单片机寻址方式；（3）MCS-51单片机指令系统；（4）MCS-51单片机伪指令；（5）汇编语言程序设计。2.基本要求（1）了解非常用指令的使用方法；（2）了解常用指令的机器码、对应的字节数和周期数；（3）掌握7种寻址方式；（4）掌握常用

6、汇编语言指令的使用方法；（5）能够采用汇编语言编写简单的汇编语言源程序。（四）单片机C语言及程序设计1、教学内容（1）C51概述；（2）C51数据类型与存储；（3）C51一般变量的定义；（4）C51特殊功能寄存器的定义；（5）C51位变量的定义；（6）C51指令与结构体的定义；（7）C51的输入/输出；（8）C51函数的定义；（9）C51与汇编语言混合编程。2.基本要求（1）了解C51和ANSI C的区别（2）了解通用指针和存储器专用指针的区别；（3）了解C51的基本输入输出函数；（4）了解C51与汇编语言混合编程的方法；（2）掌握C51中的基本数据类型、变量的存储方式、存储类型和存储模式；（

7、3）掌握C51存储区域与MCS-51单片机存储空间的对应关系；（3）掌握C51中特殊功能寄存器的定义、位变量的定义；单片机的特点及应用（4）掌握C51函数定义的一般格式，重点掌握C51中断函数的定义。（五）MCS-51单片机中断系统1、教学内容（1）中断系统概述；（2）中断系统结构、原理及控制；（3）中断响应及处理过程；（4）外部中断应用举例。2.基本要求（1）了解中断的基本概念和功能；（2）了解中断系统结构与原理；（3）了解常用中断的请求标志的置位和清零方法；（4）掌握基本型51单片机常用的五种中断源的触发方式、中断允许控制和中断优先级的设置方法；（5）掌握MCS-51单片机的中断优先级响应

8、规则；（六）MCS-51单片机定时器/计数器1、教学内容（1）单片机定时器/计数器的结构及原理；（2）定时器/计数器T0、T1；（3）定时器/计数器应用举例。2.基本要求（1）了解MCS-51单片机定时器/计数器的结构和工作原理；（2）掌握控制定时器/计数器T0、T1的特殊功能寄存器的设置方法及其T0、T1的四种工作模式的设置方法，特别是模式1和模式2；（3）掌握模式1和模式2对应的计数初值的计算方法；（七）MCS-51单片机串行口1、教学内容（1）串行通信基础知识；（2）串行口结构及控制；（3）串行口工作方式；（4）串行口应用举例；（5）单片机与PC通信接口电路。2.基本要求（1）了解串行通

9、信的同步、异步通信、波特率等基础知识；（2）了解MCS-51单片机的四种工作方式，以及它们使用的情形；（3）掌握串行口工作在方式1时控制状态寄存器、波特率倍频控制位的设置方法；（4）掌握串行口工作在方式1时定时器计数初值的计算方法。（八）单片机系统扩展接口技术1、教学内容（1）接口的基本概念（2）用并行方式扩展数据存储器（3）用简单芯片扩展并行I/O口（4）可用编程芯片扩展并行I/O口（5）用串行方式扩展数据存储器2.基本要求（1）了解一般单片机应用系统的构成、接口的概念和接口的结构；（2）了解常用的外部拓展数据存储器芯片和用于I/O拓展的芯片；（3）了解片外RAM的读写操作时序；（4）了解I

10、2C总线的特点、时序和数据传输过程，了解使用I2C扩展存储器的方法；（5）掌握单片机接口的端口、片选信号的概念；（6）掌握MCS-51单片机外部拓展数据存储器和使用74HC573拓展I/O的电路原理图；（九）单片机人机交互接口技术1、教学内容（1）键盘接口技术（2）LED显示器及接口技术（3）LCD显示器及接口技术2.基本要求（1）了解键盘基本问题、键盘结构及处理程序单片机的基本概念（2）掌握独立式键盘和行列式键盘的概念，行列式键盘的行扫描法、行列反转法工作原理，和中断扫描方式；（3）了解LED显示器的工作原理及显示方式，了解字符式LCD和显示原理及接口；（4）掌握使用键盘、LED和LCD时的

11、编程方法。教学内容与课程目标的对应关系及学时分配如表所示。序号教学内容支撑的课程目标支撑的毕业要求指标点讲授学时实验学时1单片机及其开发工具目标1、22-3、3-122MCS-51单片机的结构与原理目标1、22-3、3-143MCS-51指令系统及汇编程序设计目标3、5、62-3、3-1、4-1、7-244单片机C语言及程序设计目标4、52-3、4-1、7-2525MCS-51单片机中断系统目标2、4、62-3、3-1、7-2126MCS-51单片机定时/计数器目标2、4、62-3、3-1、7-237MCS-51单片机串行口目标2、4、62-3、3-1、7-238单片机系统扩展接口技术目标3、

12、4、52-3、3-1、7-239单片机人机交互接口技术目标3、5、62-3、3-1、7-23合计284四、课内实验（实践）序号实验项目名称实验内容及要求学时对毕业要求的支撑类型备注1基本实验学会Keil使用、应用程序的创建、设置、编译和下载方法，并完成实验报告和思考题。22-3、3-1、4-1、7-2综合性必做2定时器中断实验掌握定时器和中断的使用，了解MCS-51单片机定时器的工作原理和变成方法，并完成实验报告和思考题。32-3、3-1、4-1、7-2综合性必做五、课程实施（一）把握主线，引导学生掌握单片机结构与原理、编程方法、接口及应用实例，进而初步具备单片机应用系统的硬件及软件设计、调试

13、、检测、维修的能力。（二）采用多媒体教学手段，配合例题的讲解以及适当的思考题，保证讲课进度的同时，注意学生的掌握程度和课堂的气氛。（三）采用案例式教学，引进单片机应用系统的实际案例，让学生真正了解并掌握以单片机为核心的控制系统的设计方法，从而具备相关知识和方法的实际应用能力。（四）主要教学环节的质量要求如表所示。主要教学环节质量要求1备课（1）掌握本课程教学大纲内容，严格按照教学大纲要求进行课程教学内容的组织。（2）熟悉教材各章节，借助专业书籍资料，并依据教学大纲编写授课计划，编写每次授课的教案。教案内容包括章节标题、教学目的、教法设计、课堂类型、时间分配、授课内容、课后作业、教学效果分析等方

14、面。（3）根据各部分教学内容，构思授课思路、技巧，选择合适的教学方法。2讲授（1）要点准确、推理正确、条理清晰、重点突出，能够理论联系实际，熟练地解答和讲解例题。（2）采用多种教学方式（如启发式教学、案例分析教学、讨论式教学、多媒体示范教学等），注重培养学生发现、分析和解决问题的能力。（3）能够采用现代信息技术辅助教学。（4）表达方式应能便于学生理解、接受，力求形象生动，使学生在掌握知识的过程中，保持较为浓厚的学习兴趣。3作业布置与批改学生必须完成规定数量的作业，作业必须达到以下基本要求：（1）按时按量完成作业，不缺交，不抄袭。（2）书写规范、清晰。（3）解题方法和步骤正确。教师批改和讲评作业

15、要求如下：（1）学生的作业要按时全部批改，并及时进行讲评。（2）教师批改和讲评作业要认真、细致，按百分制评定成绩并写明日期。（3）学生作业的平均成绩应作为本课程总评成绩中平时成绩的重要组成部分。4课外答疑为了解学生的学习情况，帮助学生更好地理解和消化所学知识、改进学习方法和思维方式，培养其独立思考问题的能力，任课教师需每周安排一定时间进行课外答疑与辅导。5成绩考核本课程考核的方式为闭卷笔试。考试采取教考分离，监考由学院统一安排。有下列情况之一者，总评成绩为不及格：（1）缺交作业次数达1/3以上者。（2）缺课次数达本学期总授课学时的1/3以上者。（3）课程目标小于0.6。六、考核方式（一）课程考

16、核包括期末考试、平时及作业情况考核和实验考核，期末考试采用闭卷笔试。（二）课程成绩=平时成绩20%+实验成绩20%+期末考试成绩60%。具体内容和比例如表所示。成绩组成考核/评价环节权重考核/评价细则对应的毕业要求指标点平时成绩平时作业10%课后完成10-20个习题，主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握程度，计算全部作业的平均成绩再按10%计入总成绩。2-3、3-1考勤及课堂练习10%以随机的形式，在每章内容进行中或结束后，随堂测试1-3题，主要考核学生课堂的听课效果和课后及时复习消化本章知识的能力，结合平时考勤，最后按10%计入课程总成绩。4-1、7-2实验成绩课程实验20%完成3个

17、实验，主要考核学生应用基础知识进行程序设计，并对实验结果进行分析与评价的能力。每个实验按百分制分别给出预习、操作和实验报告的成绩，平均后得到该实验的成绩。3个实验成绩平均后得到实验总评成绩并按20%计入课程总成绩。2-3、3-1、4-2期末考试期末考试卷面成绩60%试卷题型包括填空题、简答题、数据分析计算题和综合应用题等，以卷面成绩的60%计入课程总成绩。其中考核单片机相关知识型题目占30%，考核对单片机特殊功能寄存器的设置相关内容占30%；考核基于C51和汇编语言的程序设计能力占40%。2-3、3-1、4-2、7-2（三）所有课程目标均需大于等于0.6，否则总评成绩不及格，需要补考或重修。每个课程目标达成度计算方法