《STC单片机原理及应用》课程教学大纲

《STC单片机原理及应用》课程教学大纲（STCMCUPrincipleandApplication）课程编号：学分：3.5学时：64（其中：讲课学时：52实验或实践学时：12）先修课程：C语言程序设计基础、电子技术基础、数字逻辑后续课程：嵌入式系统开发适用专业：计算机、物联网、电气自动化、机械自动化等相关专业开课部门：一、课程的性质与目标《STC单片机原理及应用》是计算机科学技术专业限选课，课程主要内容包括：单片机概述、STC单片机的系统结构、STC单片机的指令系统、STC单片机汇编语言程序设计、STC单片机C语言程序设计、STC单片机计数器和定时器原理及实现、STC单片机串行异步收发器原理及实现、STC单片机应用系统设计案例教学等知识。学习本课程要求学生掌握掌握单片机的基本概念、结构及STC8系列单片机的系统架构；理解单片机指令系统、汇编语言及C51程序设计方法；熟悉中断系统、定时器/计数器、串行通信等外设模块的工作原理。学习本课程要去学生能够独立完成STC8单片机开发环境的搭建、程序编写与调试；具备利用单片机设计简单应用系统的能力，如数据采集、通信控制等；掌握常见外设模块（ADC、SPI、I²C、PWM等）的驱动开发方法。本课程可以拓展学生在物理学、电工、电子学、计算机知识、电子系统设计、应用开发等方面的知识，培养培养严谨的工程思维和动手实践能力，提升解决复杂硬件、软件协同设计问题的综合能力。二、课程的主要内容及基本要求第一部分单片机基础原理（12学时）模块一认识单片机（4学时）知识点：单片机基本概念、发展历程、常见种类（51系列、PIC、AVR、ARM）、应用领域。重点：单片机与通用计算机的区别，STC8单片机特性。难点：单片机在嵌入式系统与物联网中的角色。实践练习：查阅资料，对比不同系列单片机的性能指标。模块二STC8系统结构（4学时）知识点：内部结构（运算器、控制器）、存储器组织、时钟与复位电路、I/O接口。重点：存储器映射、I/O工作模式配置。难点：时钟树结构与低功耗设计。实践练习：搭建最小系统电路，点亮LED。模块三STC8指令系统（4学时）知识点：寻址方式、数据传送/算术/逻辑/控制转移/位操作指令。重点：寄存器间接寻址、位操作指令。难点：变址寻址与相对寻址的应用场景。实践练习：编写汇编程序实现数据排序。第二部分应用系统开发（28学时）模块四汇编语言程序设计（4学时）知识点：汇编格式、伪指令、顺序/分支/循环/子程序结构。重点：子程序设计与参数传递。实践练习：用汇编实现数码管动态显示。模块五C51程序设计（6学时）知识点：C51数据类型、存储模式、函数与中断编程。重点：SFR访问、位变量操作。难点：C51与汇编混合编程。实践练习：C51控制矩阵键盘输入。模块六中断系统（4学时）知识点：中断源、优先级、嵌套、相关寄存器配置。重点：外部中断触发方式。实践练习：按键触发中断控制LED闪烁。模块七定时器/计数器（4学时）知识点：T0/T1/T2工作模式、定时器中断。重点：计数器/定时器的工作方式；计数器/定时器编程和应用。实践练习：生成1Hz方波信号。模块八串行通信（4学时）知识点：UART模式、波特率设置、多机通信。重点：串行口的工作原理，串行口的应用，中断工作过程的应用。难点：多机通信、串行口的编程和应用。实践练习：单片机与PC串口通信。模块九外围模块（6学时）知识点：ADC采样、SPI/I²C总线协议、PWM输出。重点：ADC线性校准、I²C时序设计。实践练习：用ADC读取电位器电压，PWM调光。第三部分综合应用设计（24学时）模块十综合项目（12学时理论+12学时实验）知识点：低功耗设计、可靠性优化、模块集成（如时钟模块DS1302、存储模块W25Q16）。重点：多模块协同调试。实践项目：设计温湿度监测系统（ADC+LCD显示）。实现SPIFlash数据存储与读取。完成PWM电机调速控制。三、学时分配章目讲课实验上机合计模块一认识单片机44模块二STC8系统结构44模块三STC8指令系统44模块四汇编语言程序设计44模块五C51程序设计66模块六中断系统44模块七定时器/计数器44模块八串行通信44模块九外围模块66模块十综合项目121224合计=SUM(ABOVE)5212=SUM(ABOVE)64四、教学计划周次教学内容学时教学方式实验/实践内容1 模块一：认识单片机 4讲授+案例讨论查阅资料，对比不同单片机性能2 模块二：STC8系统结构4讲授+仿真演示搭建最小系统，点亮LED3 模块三：STC8指令系统4讲授+汇编程序示例汇编实现数据排序4 模块四：汇编语言程序设计4讲授+代码调试数码管动态显示实验5-6 模块五：C51程序设计6讲授+项目驱动矩阵键盘输入控制6-7 模块六：中断系统4讲授+硬件验证按键触发中断控制LED7-8 模块七：定时器/计数器4讲授+示波器观测生成1Hz方波信号8-9 模块八：串行通信4讲授+串口调试工具单片机与PC串口通信9-10 模块九：外围模块（ADC/SPI/I²C/PWM）6讲授+模块化实践ADC采样、PWM调光11-16模块十：综合项目24 分组项目+答辩验收温湿度监测系统、SPIFlash存储五、课程考核方式与评分标准1.平时成绩（30%）考勤与课堂参与（10%）。实验报告与作业（20%）。2.实验考核（30%）独立完成5个基础实验（15%）。综合项目验收（15%）。3.期末考试（40%）笔试（闭卷），涵盖理论知识与程序设计分析。六、推荐教材和主要参考资料推荐教材：《STC单片机原理及应用》，曹领等编；中国铁道出版社，2025年4月。主