单片机原理-教学设计总纲

《单片机原理》课程教学设计一、课程的基本描述课程名称：单片机原理英文译名：PrinciplesofMicrocontrollerUnit总学时：50 讲课学时：40 实验学时：10授课对象：自动化测试与控制系本科生、电类专业本科生课程要求：必修课程分类：专业课开课时间：第六学期先修课程：计算机原理及组成技术、脉冲与数字电路二、教材、主要参考书简介1.教材本书为普通高等教育“十五”国家级规划教材，是在一书的基础上，经过多年的教学实践和不断的完善，于年月出版，现已被全国几十所高校采用作为“单片机原理”课程的教材。该书的特点是：结合应用，内容精选，软件与硬件相结合，重点介绍了接口设计与应用系统设计，内容覆盖了应用设计中的大部分内容。2.主要参考书三、实验教材四、教学的目的和要求1.教学目的通过本课程的学习，使学生掌握AT89S51单片机的硬件基本结构、内部各种功能部件的工作原理及编程控制、指令系统以及各种常用硬件接口的设计，最终使学生能够根据工程开发任务的要求，具有实现AT89S51单片机应用系统的设计能力。2.教学要求本课程对学生掌握内容的要求：（1）单片机概述首先使学生了解什么是单片机；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；为什么在众多的单片机的产品中，选择AT89S51单片机作为主流型单片机来讲授；了解各种与AT89S51兼容的增强型和扩展型的80C51系列单片机，尤其是让学生了解目前使用较多的ATMEL和PHILIP公司的与AT89S51系列兼容的产品。（2）AT89S51硬件结构主要包括：AT89S51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。通过本部分内容的学习，要求学生从应用的角度熟练掌握片内的硬件结构，为后续的硬件接口设计打下基础。（3）AT89S51的指令系统主要内容包括AT89S51的汇编语言的指令格式、寻址方式，并从功能分类的角度来介绍五大类指令。通过本部分内容的学习，应使学生熟练地掌握AT89S51汇编语言的各种指令，要求学生通过学习教材中的例子，举一反三，灵活地掌握汇编语言指令的使用。（4）8051的汇编语言程序设计主要内容包括：介绍机器语言、汇编语言、高级语言，各自的特点；伪指令；汇编语言源程序的汇编；汇编语言各种程序设计，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。通过本部分内容的学习，应使学生熟练地掌握上述各种常用的8051汇编语言子程序的设计，这是程序设计的基础。为使学生更好地掌握本部分内容，配以部分实验来巩固所学的内容。（5）AT89S51片内的各种功能部件主要内容包括AT89S51片内中断系统、定时器/计数器、串行口。要求学生掌握上述功能部件的工作原理、有关的特殊功能寄存器的格式、功能以及如何进行编程，尤其是各功能部件的具体应用。（6）各种硬件接口设计主要内容包括AT89S51存储器接口，I/O接口，键盘、显示器、打印机接口、液晶显示器、BCD码拨盘接口，D/A、A/D接口设计与软件驱动程序的设计。这部分内容是进行单片机应用系统硬件设计的基础，要求学生重点掌握。（7）AT89S51应用系统的设计、开发和调试本部分内容是前面介绍的所有内容的综合。主要介绍应用系统的设计步骤，硬件设计、软件设计，通过介绍两个系统的设计实例，使学生掌握系统设计的基本方法。最后介绍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过程，学生应重点掌握，并与实验课的内容紧密结合起来。五、课程分析和教学方法本课程是一门工程实践性强的课。首先应该让学生对单片机概念有一个正确的认识，要注意与先前的微机原理课程的内容相结合，同时也是微机原理课的延伸。在单片机型号的选择中，讲清楚在众多型号的单片机中，为什么选择AT89S51单片机及80C51系列单片机来讲解。 整个课程内容分为三大部分。第一部分是单片机的基础部分，主要包括单片机的硬件结构与指令系统，属于知识性部分。这部分是否学的扎实，对后续内容的掌握，是十分重要的。第二部分是单片机应用系统的各种接口设计，除了要求学生很好地掌握硬件接口电路设计外，关键还要很好地掌握如何编写控制接口的程序，注意有些指令在执行时，在外部引脚所产生的控制信号。第三部分是应用系统设计，它是前两部分内容的综合。学习本门课的目的，就是最终要设计一个实际的应用系统。单片机应用系统涉及到许多工程设计问题。在课程即将结束的时候，布置给学生一个综合性的大作业，设计一个实际的应用系统的硬件原理图，并完成主要的软件框图。 由于本门课是一门对实践性要求强的课程，因此，实验课的重要性是不言而喻的。通过实验课来巩固课堂上所学的知识，同时还有一些是课堂上所学不到的，例如，如何使用仿真调试手段，来调试软件以及对硬件故障进行诊断，而这些恰恰是非常重要的。 为进一步加强单片机应用系统设计的训练，后续还安排了课程设计，通过课程设计的实践，对学生在应用系统设计方面的能力将会有一个较大的提高。教学内容中有较多的程序、接口电路图等，为了达到更好的教学效果，主要采用电子课件进行课堂教学，必要时配以传统的板书。课堂教学要调动学生主动学习的积极性。首先要让学生清楚所讲授内容的目的和意义，培养学习兴趣。教学过程中要经常与学生交流，征求大家对本课程教学内容和授课方式的意见，并及时的调整教学内容的讲授方法。授课时，要注意启发、引导，对基本概念，要讲得准确、深入浅出，要经常提问学生，一方面可提高学生对课堂教学的注意力，另一方面能使学生积极思考老师提出的问题。这十分有利于学生分析问题、解决问题能力的培养。 为将最新科技成果及器件在教学实践中及时反映出来，需要教师引导学生介绍有关期刊杂志及相关的网站，培养学生获取新的信息方面的能力。课程讲授中应注重培养学生树立起成本、性能/价格比的观念，这对工科学生是十分重要的。要把几种设计方案加以比较，注重工程上的可行性、性能/价格比及成本控制。六、课堂讲授内容及安排课程的教学内容及具体安排如下：顺序课时教学内容讲授方式讲授目的及要求12第1章单片机概述讲课有关单片机的基本概念、历史及发展概况、8位单片机的主要生产厂家和机型、单片机的发展趋势及应用、AT89S51系列单片机及其兼容型扩展型。24第2章AT89S51系列单片机硬件结构讲课掌握AT89S51单片机的硬件结构、引脚、中央处理器(cpu)、存储器结构、I/O端口、复位及时钟电路，为硬件设计打下基础。34第3章AT89S51的指令系统令系统讲课掌握指令系统寻址方式、指令格式及常用指令。掌握汇编语言源程序的基本概念，汇编语言程序设计的基本方法以及各种实用子程序设计的基本方法42第4章AT89S51的中断系统讲课。掌握中断系统的基本结构、中断请求源、中断控制、中断的响应时间、外部中断的响应时间、中断请求的撤消。重点是中断服务程序的设计。56第5章AT89S51与键盘显示的接口设计讲课掌握LED接口、键盘接口工作原理重点掌握常见的键盘显示器接口设计方案。了解液晶显示器接口设计、微型打印机的接口设计以及BCD码拨盘的接口设计。62第6章AT89S51的定时器/计数器讲课掌握定时器/计数器的结构及定时器/计数器的四种工作方式，重点掌握定时器的编程及应用。74第7章AT89S51的串行口讲课掌握串行口的结构、工作方式、多机通讯的工作原理及串行口编程及应用。84第8章AT89S51扩展存储器的设计讲课重点掌握读写控制、地址分配、外部地址锁存器。程序存储器及数据存储器的综合扩展及程序设计。94第9章AT89S51扩展并行I/O的设计讲课重点掌握AT89S51如何扩展8255与8155并行接口芯片，以及如何对这两种芯片进行编程控制。10第10章单片机系统的串行扩展技术讲课了解单片机串行扩展技术，重点掌握I2C总线扩展114第11章AT89S51单片机与D/A转换器、A/D转换器的接口讲课掌握常见的DAC、ADC芯片尤其要掌握如何来选择ADC芯片，以及与单片机的接口设计。122第13章AT89S51单片机应用系统的设计、开发与调试讲课掌握AT89S51单片机应用系统的软硬件的设计、开发与调试，并掌握教材中介绍的几个基本硬件系统。为什么要使用仿真开发系统来开发单片机应用系统。注：表中的章的序号是指所用的教材的章的序号七、实验的要求及内容1．实验要求 本课程是一门与实践紧密结合的技术基础课。实验的目的之一是使学生巩固课堂上所学的知识，尤其是通过实验课要重点掌握仿真开发系统的熟练使用，应能非常熟练的调试所编写的汇编程序，这是在课堂上学不到的。在实验中，作为基本要求，学生必须完成实验大纲指定的前8个题目，教师可允许学有余力的学生去完成第9个或第10个实验题目。也可自行拟定一些题目，使学有余力的学生去作更深入的实验。对实验课的具体要求如下：实验报告内容应包括实验目的、程序框图、实验结果及结论；（2）思考题应力争做出；（3）对实验中发现的问题应加以讨论，并提出自己的改进意见和要求等；（4）书写整洁、程序框图要清晰且规范；前8个实验必须完成，未完成实验不能参加期末考试。2．实验内容（1）实验1单片机实验开发系统操作实验实验目的：掌握汇编语言的设计和调试；熟悉Dais-80958B实验开发系统调试软件的使用。（2）实验2单片机数据区传送程序设计实验目的：进一步掌握汇编语言程序设计和调试方法。编写单片机内部RAM与外部RAM中的数据传送操作。（3）实验3数据排序实验实验目的：熟悉AT89S51指令系统，掌握数据排序程序的设计方法。（4）实验4查找相同数个数实验目的：熟悉汇编语言编程，掌握查找相同数个数程序的设计方法。（5）实验5P1口转弯灯实验实验目的：进一步了解P1口的使用，如何来编程控制与程序调试技巧。（6）实验6工业顺序控制实验目的：掌握工业顺序控制程序的简单编程，中断的使用。（7）实验78255控制交通灯实验目的：进一步了解8255芯片的结构及编程方法，学习模拟交通控制的实现方法。（8）实验8A/D转换实验实验目的：掌握A/D转换与单片机接口的方法；了解A/D芯片0809转换性能及编程方法；通过实验了解单片机如何进行数据采集。（9）实验9D/A转换实验实验目的(1)了解D/A转换芯片与单片机的接口方法；了解D/A转换芯片0832的性能及编程方法；了解单片机系统中扩展D/A转换芯片的基本方法。（10）实验10电子时钟（定时器、中断综合实验）实验目的：熟悉AT89S51定时器，串行口和中断初始化编程方法，了解定时器的应用，时钟程序的设计与调试技巧。八、成绩记载方法为使学生不把注意力仅仅放在期末考试上，培养学生系统学习的能力，加强学生各方面能力的培养，平时、实验课、作业、考试都纳入本课程的成绩评定。平时的成绩包括出勤、课堂提问、作业、实验。课程的考核及成绩记载有两种方式：1.第一种考核及成绩记载方式：课程总成绩由平时考核成绩和期末考试成绩两部分组成。其中平时成绩占30%，期末考试成绩占70%。平时考核成绩由上课出席、作业和实验情况组成。其中出席、作业为10分，实验为20分。2.第二种考核及成绩记载方式：必须认真完成所有