单片机原理与应用 第4版 教学大纲

单片机与嵌入式系统（SingleChipMicrocomputerandEmbeddedSystem）课程代码：05310760学分：3学时：（其中：讲课学时：35实验学时：10上机学时：0课外学时:0）先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、微型计算机原理及应用适用专业：自动化教材：（《单片机原理及应用》，赵德安，机械工业出版社，2009年4月第2版）开课学院：电气信息工程学院课程网站：无一、课程目标《单片机与嵌入式系统》是微型计算机应用技术的一个重要分支，在工业智能仪器仪表、光机电设备、自动检测、信息处理、家电等方面得到了极为广泛的应用。本课程以单片机的原理及应用知识为主体，是自动化专业的一门具有重要意义的专业基础课，同时也是自动化专业的一门理论性与实践性很强的课程。通过本课程的学习，使学生理解MCS-51单片机的基本结构和工作原理，初步掌握单片机应用系统的软、硬件开发能力，为学生毕业后从事控制工程的计算机检测与控制、智能仪表、运动控制等相关工作打下比较扎实的理论与实践基础。本课程既培养学生分析问题、解决问题的能力，又使得学生能够具备一定的实践能力，通过实验、及课程设计来提高学生分析问题、解决问题的能力。课程的具体目标如下：1.知识方面：《单片机与嵌入式系统》课程主要介绍MCS-51单片机的基本结构和基本工作原理，指令系统，单片机的片内功能部件，汇编语言程序设计，单片机的并行扩展和人机接口技术。包括：1.1了解MCS-51单片机的发展、应用概况，理解单片机的最简系统和开发流程；1.2理解掌握MCS-51单片机的基本结构和基本工作原理；1.3掌握MCS-51单片机的寻址方式、指令系统；1.4掌握MCS-51单片机的并行I/O口、定时器/计数器、串行接口、中断系统工作原理和应用方法；1.5掌握MCS-51单片机的汇编语言程序设计；1.6掌握MCS-51单片机存储器扩展，并行接口的扩展，A/D接口、D/A接口；1.7理解掌握MCS-51单片机键盘接口，LED显示器接口、LCD接口；2.能力与素质方面：2.1能设计单片机的最小应用系统；2.2能够针对不同的应用场合扩展不同的程序存储器、数据存储器、I/O设备，能设计正确的接口电路，并给出相应的地址范围；2.3能够熟练使用MCS-51汇编语言指令系统编写循环程序、分支程序、中断程序；定时器查询、中断程序；串行接口通信程序；2.4能熟练地运用MCS-51指令对外部存储器进行读写；熟练编写接口程序；2.5能熟练使用单片机集成开发系统；2.6能够在单片机集成开发环境下使用单片机仿真器，开发单片机应用系统；2.7逐步培养学生的逻辑思维能力、判断和归纳能力。二、课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系毕业要求指标点3-2：能针对自动化领域特定需求，完成相应的硬件系统设计，在设计中体现创新意识。毕业要求指标点12-2：具备终身学习的知识基础，掌握自主学习方法，了解拓展知识和能力的途径，关注自动化领域的前沿发展和趋势。课程目标毕业要求指标点课程目标1.1课程目标1.2课程目标1.3课程目标1.4课程目标1.5课程目标1.6课程目标1.7课程目标2.1课程目标2.2课程目标2.3课程目标2.4课程目标2.5课程目标2.6课程目标2.7指标点3-2：能针对自动化领域特定需求，完成相应的硬件系统设计，在设计中体现创新意识；√√√√√√√√√√√√指标点12-2：具备终身学习的知识基础，掌握自主学习方法，了解拓展知识和能力的途径，关注自动化领域的前沿发展和趋势；√√√√√√√√√√√√三、课程内容及要求第一章绪论（一）教学内容本章支撑的课程目标：1.1了解MCS-51单片机的发展、应用概况，理解单片机的最简系统和开发流程；2.1能设计单片机的最小应用系统。单片机的发展概况；单片机的应用领域和应用方式；MCS-51系列单片机简介。（二）教学要求1.了解单片机的发展概况；2.了解单片机的应用概况；3.理解单片机的最简系统和开发流程。（三）重点与难点1.重点单片机的应用概况，单片机的最简系统和开发流程。2.难点单片机的最简系统和开发流程。第二章单片机的基本结构和工作原理（一）教学内容本章支撑的课程目标：1.2理解掌握MCS-51单片机的基本结构和基本工作原理；2.1能设计单片机的最小应用系统；2.6能够在单片机集成开发环境下使用单片机仿真器，开发单片机应用系统。MCS-51系列单片机的总体结构；MCS-51单片机的时钟电路及CPU的工作时序；MCS-51单片机的存储器分类和具体配置；MCS-51单片机的工作方式。（二）教学要求1.理解MCS-51系列单片机的总体结构；2.掌握MCS-51单片机的时钟电路，了解CPU的工作时序；3.掌握MCS-51单片机的存储器分类和具体配置；4.理解MCS-51单片机的工作方式。（三）重点与难点1.重点MCS-51单片机的时钟电路及CPU的工作时序，MCS-51单片机的存储器分类和具体配置。2.难点MCS-51单片机的存储器分类和具体配置。第三章单片机的指令系统（一）教学内容本章支撑的课程目标：1.3掌握MCS-51单片机的寻址方式、指令系统；2.3能够熟练使用MCS-51汇编语言指令系统编写循环程序、分支程序、中断程序；定时器查询、中断程序；串行接口通信程序；2.4能熟练地运用MCS-51指令对外部存储器进行读写；熟练编写接口程序；2.6能够在单片机集成开发环境下使用单片机仿真器，开发单片机应用系统；2.7逐步培养学生的逻辑思维能力、判断和归纳能力。1.指令格式；2.寻址方式；3.数据传送指令；4.算术运算指令；5.逻辑运算指令；6.位操作指令；7.控制转移指令；（二）教学要求1.理解指令格式；2.掌握寻址方式；3.掌握指令系统中各种指令的作用和使用方法。（三）重点与难点1.重点寻址方式和各种指令的使用方法。2.难点各种指令的使用方法。第四章单片机的其他片内功能部件（一）教学内容本章支撑的课程目标：1.4掌握MCS-51单片机的并行I/O口、定时器/计数器、串行接口、中断系统工作原理和应用方法；2.3能够熟练使用MCS-51汇编语言指令系统编写循环程序、分支程序、中断程序；定时器查询、中断程序；串行接口通信程序；2.4能熟练地运用MCS-51指令对外部存储器进行读写；熟练编写接口程序；2.5能熟练使用单片机集成开发系统；2.6能够在单片机集成开发环境下使用单片机仿真器，开发单片机应用系统；2.7逐步培养学生的逻辑思维能力、判断和归纳能力。MCS-51单片机的并行I/O口；；MCS-51单片机的定时器/计数器；MCS-51单片机的串行接口；MCS-51单片机的中断系统。（二）教学要求1.掌握并行I/O口的结构和使用特点；2.掌握定时器/计数器的工作方式和使用方法；3.掌握串行接口的工作方式和使用方法；4.掌握中断系统的工作原理和使用方法。（三）重点与难点1.重点定时器/计数器的工作方式和使用方法，中断系统的工作原理和使用方法。2.难点定时器/计数器的工作方式和使用方法。第五章汇编语言程序设计（一）教学内容本章支撑的课程目标：1.5掌握MCS-51单片机的汇编语言程序设计；2.3能够熟练使用MCS-51汇编语言指令系统编写循环程序、分支程序、中断程序；定时器查询、中断程序；串行接口通信程序；2.4能熟练地运用MCS-51指令对外部存储器进行读写；熟练编写接口程序；2.6能够在单片机集成开发环境下使用单片机仿真器，开发单片机应用系统；2.7逐步培养学生的逻辑思维能力、判断和归纳能力。程序设计步骤；顺序结构程序的设计；分支结构程序的设计；循环结构程序的设计；查表程序；子程序。（二）教学要求1.理解程序设计的一般步骤；2.掌握顺序结构、分支结构、循环结构程序的设计方法；3.掌握查表程序和子程序的设计方法。（三）重点与难点1.重点各种程序结构的设计方法。2.难点循环结构程序和查表程序的设计方法。第六章单片机系统的并行扩展（一）教学内容本章支撑的课程目标：1.6掌握MCS-51单片机存储器扩展，并行接口的扩展，A/D接口、D/A接口；2.4能熟练地运用MCS-51指令对外部存储器进行读写；熟练编写接口程序；2.6能够在单片机集成开发环境下使用单片机仿真器，开发单片机应用系统；2.7逐步培养学生的逻辑思维能力、判断和归纳能力。MCS-51单片机的并行扩展原理；MCS-51单片机的程序存储器扩展；MCS-51单片机的数据存储器扩展；MCS-51单片机的并行接口的扩展；MCS-51单片机的D/A接口的扩展；MCS-51单片机的A/D接口的扩展。（二）教学要求1.理解掌握MCS-51单片机的片外总线结构及并行扩展原理；2.掌握MCS-51单片机的程序存储器扩展；3.掌握MCS-51单片机的数据存储器扩展；4.掌握MCS-51单片机的并行接口扩展；5.掌握MCS-51单片机的D/A扩展；6.掌握MCS-51单片机的A/D扩展。（三）重点与难点1.重点程序存储器、数据存储器、并行接口、D/A接口及A/D接口的扩展方法。2.难点D/A接口及A/D接口的扩展方法。第七章单片机的人机接口（一）教学内容本章支撑的课程目标：1.7理解掌握MCS-51单片机键盘接口，LED显示器接口、LCD接口；2.6能够在单片机集成开发环境下使用单片机仿真器，开发单片机应用系统；2.7逐步培养学生的逻辑思维能力、判断和归纳能力。1.键盘接口；LED显示器接口；LCD显示器接口；（二）教学要求1.理解键盘接口的工作原理及设计方法；2.理解LED显示器接口的工作原理及设计方法；3.理解LCD显示器接口的工作原理及设计方法。（三）重点与难点1.重点键盘接口、LED显示器接口的工作原理及设计方法。2.难点键盘接口的工作原理及设计方法。四、教学形式与学时分配章（按序填写）教学形式及学时分配讲授实验上机课外小计第一章绪论22第二章单片机的基本结构与工作原理44第三章单片机的指令系统628第四章单片机的其他片内功能部件8212第五章汇编语言程序设计628第六章单片机系统的并行扩展626第七章单片机的人机接口325合计351045注：课外学时按相关专业培养计划列入表格。五、本课程开设的实验项目编号实验项目名称学时类型要求备注1汇编语言环境及调试2设计必做报告2定时器中断应用2设计必做报告3程序设计及调试2设计必做报告4并行I/O扩展应用2设计必做报告5数码管动态显示2设计必做报告注：1.类型指验证性、综合性、设计性等。2.要求指必做、选做。实验1.汇编语言环境及调试实验目的熟悉单片机开发环境；掌握单片机汇编语言程序的调试流程；掌握简单的汇编语言程序的编写与调试。实验主要内容开发环境的硬件模块认识与调试；汇编语言程序输入与查错；汇编语言程序段编写与调试。重难点汇编语言程序的编写与调试。实验2.定时器中断应用实验目的掌握定时器/计数器的工作原理与设计方法；掌握中断的工作原理与应用；掌握定时器中断程序的完整设计与调试。实验主要内容定时器方式选择与初值计算；定时器中断程序的设计；定时器中断程序的调试。（三）重难点定时器中断程序的设计与调试。实验3.程度设计及调试实验目的掌握不同结构程序的设计方法；掌握不同结构程序的调试方法；实验主要内容顺序结构程序的设计与调试；循环结构程序的设计与调试；子程序的设计与调试。重难点循环结构程序的设计与调试。实验4.并行I/O扩展应用实验目的掌握并行I/O扩展的工作原理；掌握并行I/O扩展的设计方法；掌握并行I/O扩展程序的调试。实验主要内容按照实验要求完成并行I/O扩展的设计；完成并行I/O扩展的初始化；完成并行I/O扩展的程序设计与调试。重难点并行I/O扩展的程序设计与调试。实验5.数码管动态显示实验目的掌握数码管显示的工作原理；掌握数码管静态显示与动态显示的工作原理与实现方法；掌握数码管动态显示的程序设计与调试。实验主要内容按照实验要求完成数码管静态显示的程序设计与调试；按照实验要求完成数码管动态显示的程序设计与调试；重难点数码管动态显示的程序设计与调试。六、主要教学方法章（按序填写）教学方法第一章绪论讲授、演示第二章单片机的基本结构与工作原理讲授、演示、讨论第三章单片机的指令系统讲授、演示、案例、讨论第四章单片机的其他片内功能部件讲授、演示、案例、讨论第五章汇编语言程序设计讲授、演示、案例、讨论第六章单片机系统的并行扩展讲授、演示、案例、讨论第七章单片机的人机接口讲授、演示、案例、讨论注：主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例等教学方法）等。七、课程考核考核方式或途径考核要求考核权重备注课堂表现考察学生上课出勤率及迟到早退情况，上课期间的纪律，上课时回答问题的积极性与准确度等情况，按照总平时成绩的40%计入总成绩；充分发挥学生的学习主动性，提高上课效率。12%上课情况、平时作业和实验占据总成绩的30%，其中上课情况、平时作业和实验之间的比重分别为40%、30%、30%。平时作业课后完成4~6次作业，主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握度，按总平时成绩的30%计入总成绩；可让学生查阅资料，了解本课程相关技术发展情况，并根据自身发展需要，自主学习。9％实验完成5个实验，主要训练学生应用所学知识构建实验系统，