《單片機與嵌入式系統(tǒng)》 課程教學大綱VIP

《單片機與嵌入式系統(tǒng)》課程教學大綱課程名稱：單片機與嵌入式系統(tǒng)課程編號：2noi810、21401810、21201810課程性質：通信工程系學科基礎平臺課程（必修）適用專業(yè)：電子信息科學與技術專業(yè)、通信工程專業(yè)總學時數(shù)：72課時4學時/周（理論2學+實驗2學時）學分：3華東師范大學2009年8月《單片機與嵌入式系統(tǒng)》課程教學大綱一、課程地位、性質和任務本課程是通信工程系“電子信息科學與技術專業(yè)（本科）”、“通信工程專業(yè)（本科）”的學科基礎平臺課程之一，是培養(yǎng)電子技術、電子工程、自動化、測控技術、電子信息工程技術與通信工程技術人才的重要專業(yè)基礎課。本課程以AVR系列單片機中的ATmega16為藍本，介紹單片機的原理、程序設計、最小系統(tǒng)、中斷定時技術、串行數(shù)據(jù)通信、I/O接口技術、D/A、A/D轉換，以及由單片機作為核心控制部件構成的嵌入式應用設計和實現(xiàn)。通過本課程的學習，將使學生在課堂理論課學習的基礎上，進一步加深對基礎理論知識的理解，學習、掌握單片機的軟件編程技術、硬件擴展技術、以及小型嵌入式應用系統(tǒng)設計技術等相關的技能，鍛煉和提高動手能力。為今后在相關領域中從事與單片機嵌入式系統(tǒng)和產品有關的設計、開發(fā)、應用等工作打下良好的基礎。本課程的建設和開設，宗旨在使學生能全面掌握和綜合應用模擬電子技術和數(shù)字技術等基礎的知識，能運用最新技術，了解新型MCU芯片的原理、性能和應用，以及設計和開發(fā)電子系統(tǒng)的技術。全面提高學生的硬件設計、軟件編寫、系統(tǒng)開發(fā)的綜合能力，以適應和滿足二十一世紀我國社會主義建設和發(fā)展對電子技術學科高級人才的需要。二、課程教學的特點與建議本課程的教學理念為：理論與實踐緊密結合、重在學生的創(chuàng)新、綜合應用、動手能力等綜合素質的培養(yǎng)。因此課程的內容應該在“模擬電子線路”、“數(shù)字邏輯電路”、“微機原理”等基礎課程上，從提高學生的綜合應用實踐和實際的系統(tǒng)設計開發(fā)能力，掌握現(xiàn)代單片機嵌入式系統(tǒng)開發(fā)應用技術為出發(fā)點，將模擬、數(shù)字、微處理器等單科基礎知識同計算機輔助設計技術、計算機軟件模擬仿真技術進行有機的綜合和提高，著重介紹現(xiàn)代電子系統(tǒng)設計和開發(fā)技術的發(fā)展和應用，各類新型IC芯片的特點、功能。并在以上基礎上進行綜合應用和設計練習實踐，完成智能化電子系統(tǒng)的設計、調試和實現(xiàn)。與通常課程的教學方法相比較，本課程更加強調實際應用技能的培養(yǎng)，故需要采取講授理論與動手實驗緊密結合的教學方法。根據(jù)教學課時的分配，將理論教學過程和學生實踐過程緊密結合。建議主要教學過程應安排在配備電化教學設備和相應實驗設備的實驗室中完成。教學采用邊講解，邊動手，理論與實踐緊密結合，不分割的教學形式。課程的主要教學特點為：.課程涉及的內容、技術和應用緊跟最新的技術發(fā)展；.采用新的教學方法和手段，減少了理論寫黑板的時間；基本采用電子化的教學；.特別強調理論與實踐結合，注重學生的動手實踐和獨立解決問題的能力培養(yǎng)，邊講授、邊實踐；.大量增加課外電子文獻，特別是英文資料的閱讀和學習，全方位的培養(yǎng)學生的能力。.注重電子系統(tǒng)的設計思想、方法與實踐和實現(xiàn)；.由于實驗設備方便攜帶，學生可以將實驗設備帶出實驗室，在課外完成設計實驗以及課程設計過程。課堂主要幫助學生調試和解決問題。三、先修課程與要求學習《單片機與嵌入式系統(tǒng)》課程的先期課程為《數(shù)字邏輯和中大規(guī)模集成電路應用》、《微機原理和應用》、《模擬電子線路》和《程序設計》以及相關課程的實驗?！秵纹瑱C與嵌入式系統(tǒng)》課程的教學應安排在學生學習完《數(shù)字邏輯和中大規(guī)模集成電路應用》、《微機原理及應用》以及相應實驗課程之后，以安排在四年制本科教學的第6、7學期為宜。四、課程教學的基本要求.以AVR單片機微控制器為基礎，了解和掌握8位微控制器的基本體系、架構等基本概念.了解AVR指令系統(tǒng)（匯編），做到能讀懂含義.掌握AVR單片機至少一種開發(fā)環(huán)境與平臺的使用，熟練掌握C語言開發(fā).掌握AVR單片機內部各個基本模塊的功能和簡單應用.學習掌握基本的硬件設計技術和系統(tǒng)軟件的設計思想和方法.初步了解單片機應用系統(tǒng)的組成和設計方法五、課程總體安排及學時分配課程總體安排分成：課堂理論教學，實驗教學和課程設計3個部分。課程總學時：72學時（4學時/周，18周）。其中理論教學：36學時；實驗課教學：20學時；課程綜合設計：16學時（4周）。本課程是面向電子系學生的專業(yè)平臺課程，是基于學生在學習和掌握了《數(shù)字邏輯電路》、《模擬電子線路》、《C語言及程序設計》、《計算機原理與應用》等專業(yè)基礎課程之后開設的綜合實踐性課程。其目的是培養(yǎng)和鍛煉學生利用所學基本知識、原理和技術，利用8位單片機AVR平臺，面向實際應用系統(tǒng)，進行系統(tǒng)的綜合設計與實現(xiàn)，進而達到提高電子系學生硬件設計、軟件編寫、系統(tǒng)開發(fā)的綜合能力。課程在介紹AVR應用的基礎上，結合實際系統(tǒng)實例，進行全面的分析和講解。同時強調學生動手實踐能力的鍛煉和培養(yǎng)，提供必要的硬件環(huán)境,指導學生自己進行并完成一個實際應用系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)。實踐過程占課程1/2時間。建議教學時間的安排為：教學周的『14周為教師講解、實例分析和基本系統(tǒng)實驗設計指導和學生實驗階段。從教學周第15周開始，學生進入四周的課程設計與實現(xiàn)階段。在課堂教學的講義中已經提供了若干小的系統(tǒng)設計題目，學生可以自己選擇題目，進入自主的設計和動手階段的過程。教師在后階段的教學中，將對學生進行具體的指導、全面的幫助分析設計方案，幫助系統(tǒng)調試等。必要時可以提供更具體的系統(tǒng)設計方案、硬件及軟件等。學生實踐過程需要課外的時間，但每周的課堂教學時間學生必須參加，教師將進行進度檢查、對于發(fā)現(xiàn)的問題以及對于學生碰到的問題進行討論，并給于必要的指導，提供更進一步的資料和幫助。六、課程內容及課時分配

序號早節(jié)課時對應實驗L1一、單片機嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)簡介單片嵌入式系統(tǒng)結構與應用AVR單片機系列簡介2L2二、AVR單片機的基本結構2.1單片機的基本組成2.2ATmegal6單片機的組成2.3ATmegal6內部結構2.4存儲器結構和地址空間2.5通用寄存器組與I/O寄存器2.6ATmegal6單片機的工作方式3L3三、AVR單片機指令與匯編系統(tǒng)3.1ATmegal6指令綜述3.2算術和邏輯指令3.3跳轉指令3.4數(shù)據(jù)傳送指令5位操作和位測試指令3.6MCU控制指令3.7AVR匯編語言系統(tǒng)3L4四、單片機系統(tǒng)設計與開發(fā)工具單片嵌入式系統(tǒng)應用設計單片嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)工具與環(huán)境簡易ISP下載電纜4AVR開發(fā)環(huán)境建立2實驗(-)L5五、綜合實踐（一）5.1秒節(jié)拍顯木器系統(tǒng)的設計2AVRStudio的使用CVAVR+AVRStudioAVR熔絲位的設置和執(zhí)行代碼的下載5.5*一個比較復雜的AVR匯編語言實例4實驗（一）L6六、通用數(shù)字I/O特性與使用（輸出）6.1通用數(shù)字I/O□的基本結構與特性2通用數(shù)字I/O口的輸出應用6.3LED數(shù)碼顯示器的應用6.4LCD液日日業(yè)7K器的應用4實驗（二）L7七、中斷系統(tǒng)與基本應用7.1中斷的基本概念7.2ATmegal6的中斷系統(tǒng)7.3中斷服務程序的編寫7.4Atmegal6的外部中斷7.5外部中斷應用實例4實驗（二）L8八、8位定時計數(shù)器結構與應用8.18位定時計數(shù)器T/C0的結構8.28位定時計數(shù)器T/C0的基本應用8.3PWM脈寬調制波的產生和應用8.4*16位定時計數(shù)器使用4實驗（三）L9九、鍵盤輸入接口的狀態(tài)機設計編程1通用數(shù)字I/O輸入接口狀態(tài)機分析與設計基礎簡單按鍵輸入接口設計矩陣鍵盤輸入接口設計4實驗（四）LIO十、模擬比較器和ADC接口的應用和設計10.1模擬比較器10.2模/數(shù)轉換器ADC3實驗（四）LilH—1、綜合實踐（二）頻率測量和簡單頻率計的設計與實現(xiàn)帶校時和音樂報時功能的實時口寸鐘的設計與實現(xiàn)3實驗（五）*L12十二、串行通信12.1串行通信基本知識12.2利用通用數(shù)字I/O□實現(xiàn)簡單的串行通信*

說明：*L13十三、異步通信與USART接口基礎13.1異步傳輸?shù)幕靖拍?3.2AVR的USART結構13.3USART的基本同步應用設計13.4USART異步通信的簡單實現(xiàn)*實驗（六）*L14十四、USART實用設計基礎14.1異步通信接口應用設計要點14.2異步通信完整示例14.夕多機通信的實現(xiàn)*實驗（六）*L15十五、串行SPI接口應用15.1SPI串行總線介紹15.2AVR的SPI接口原理與使用15.3SPI接口應用實例*課程設計*L16十六、串行TWIQ2C）接口應用112c串行總線介紹AVR的TWI（I2C）接口與使用TWI接口應用實例16.4專用鍵盤LED驅動ZLG7290的應用*課程設計*L17課程設計*課程設計課時合計36/20/16.課程內容LI-LU為必講內容，配合的必做的實驗為實驗一到實驗五。.L11后期的課程內容可以根據(jù)學生的實際情況，在課程設計階段進行適當?shù)难a充。.本課程修讀同學每2人一組都有AVR-51多功能實驗系統(tǒng)一套（有條件應每1人配備一套多功能實驗系統(tǒng)一套），發(fā)給學生自己管理攜帶。因此在整個學期內，學生可在實驗室（課內）、寢室（課外）任何時間使用。七、教材、教學參考書教材：《AVR單片機嵌入式系統(tǒng)原理與應用實踐》（普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材），馬潮，北京航空航天大學出版社。參考書：.《嵌入式C編程與AtmelAVR》，周俊杰等譯，清華大學出版社.《AVR單片機實用程序