蘇州大學(xué) 課程教學(xué)大綱 微機(jī)原理與接口技術(shù)

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程教學(xué)大綱課程名稱：微機(jī)原理與接口技術(shù)課程代碼：TELE2105英文名稱：MicrocomputerPrinciplesandInterfaceTechnology課程性質(zhì)：專業(yè)必修課程學(xué)分/學(xué)時：4學(xué)分/72學(xué)時（講授63，實(shí)驗(yàn)9）開課學(xué)期：秋適用專業(yè)：通信工程、信息工程、電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)先修課程：數(shù)字電路，模擬電路，C語言后續(xù)課程：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)開課單位：電子信息學(xué)院課程負(fù)責(zé)人：陳蕾大綱執(zhí)筆人：陳蕾大綱審核人：徐大誠課程性質(zhì)和教學(xué)目標(biāo)（在人才培養(yǎng)中的地位與性質(zhì)及主要內(nèi)容，指明學(xué)生需掌握知識與能力及其應(yīng)達(dá)到的水平）課程性質(zhì)：本課程是通信工程、信息工程、電子信息工程等電子信息類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是通信工程專業(yè)的必修主干課。教學(xué)目標(biāo)：本課程主要以51單片機(jī)為核心，介紹微型計(jì)算機(jī)的基本原理，匯編語言程序設(shè)計(jì)方法，接口電路的軟件硬件設(shè)計(jì)技術(shù)。通過理論教學(xué)，使學(xué)生能建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總體概念，掌握微型計(jì)算機(jī)的基本組成、各個功能模塊的結(jié)構(gòu)與作用以及程序設(shè)計(jì)方法。要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)熟悉單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境uVisionKeil和仿真軟件Proteus的使用方法，以及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)技術(shù)，掌握51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及各種接口的工作方式，掌握單片機(jī)的并行口、中斷系統(tǒng)、定時器、串行口的程序控制方法，具備一定的接口電路設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)課程打下理論和技術(shù)基礎(chǔ)。本課程的具體教學(xué)目標(biāo)如下：掌握微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理、匯編語言指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)方法等基礎(chǔ)知識。【1.2】能利用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件、硬件知識，根據(jù)給定的設(shè)計(jì)指標(biāo)，設(shè)計(jì)本專業(yè)領(lǐng)域的單元或過程。【3.1】課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系（明確本課程知識與能力重點(diǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)哪幾條畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)）熟悉51單片機(jī)的軟件開發(fā)環(huán)境uVision4，掌握應(yīng)用程序的開發(fā)方法，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求設(shè)計(jì)算法流程?！?.3】掌握利用單片機(jī)仿真軟件Proteus進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的方法，具備對復(fù)雜工程問題中的單元或環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真運(yùn)行的能力?！?.2】畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)1、工程知識1-2掌握計(jì)算機(jī)軟硬件基礎(chǔ)知識，具備對工程問題進(jìn)行軟硬件分析與設(shè)計(jì)的基本能力。教學(xué)目標(biāo)12、設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案3-1能利用專業(yè)知識，根據(jù)給定的設(shè)計(jì)指標(biāo)，設(shè)計(jì)通信領(lǐng)域的單元或過程。教學(xué)目標(biāo)23、研究4-3能根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教學(xué)目標(biāo)34、使用現(xiàn)代工具5-2能針對復(fù)雜工程問題，選擇并合理使用軟硬件設(shè)計(jì)與仿真平臺。教學(xué)目標(biāo)4課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配（含課程教學(xué)、自學(xué)、作業(yè)、討論等內(nèi)容和要求，指明重點(diǎn)內(nèi)容和難點(diǎn)內(nèi)容）（重點(diǎn)內(nèi)容：；難點(diǎn)內(nèi)容：）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識（4學(xué)時）（支撐課程目標(biāo)1）數(shù)制與編碼邏輯電路簡介微機(jī)系統(tǒng)概述微機(jī)與單片機(jī)的區(qū)別與聯(lián)系單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用主流的單片機(jī)產(chǎn)品目標(biāo)及要求：掌握計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表達(dá)方式。各種不同數(shù)制、編碼之間的轉(zhuǎn)換方法。復(fù)習(xí)邏輯電路、邏輯運(yùn)算的相關(guān)知識。掌握微機(jī)系統(tǒng)組成，微機(jī)與單片機(jī)的主要區(qū)別與聯(lián)系；了解單片機(jī)的發(fā)展趨勢、應(yīng)用領(lǐng)域，以及主流的單片機(jī)產(chǎn)品的特點(diǎn)。作業(yè)內(nèi)容：強(qiáng)化對數(shù)制與編碼的表示及轉(zhuǎn)換方法；微機(jī)中的主要邏輯功能部件的工作原理；微機(jī)的主要性能指標(biāo)；單片微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；總線的作用。討論內(nèi)容：BCD碼、ASCII碼與十進(jìn)制數(shù)之間的關(guān)系；鎖存器與三態(tài)緩沖器的區(qū)別；51單片機(jī)與通用微機(jī)在存儲器結(jié)構(gòu)上的區(qū)別。自學(xué)拓展：查閱資料，了解單片機(jī)的應(yīng)用，以及主流產(chǎn)品特點(diǎn)?；?086/8088的微型計(jì)算機(jī)組成（4學(xué)時）（支撐課程目標(biāo)1）8086/8088微處理器內(nèi)存儲器I/O接口簡介目標(biāo)及要求：了解8086/8088CPU的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；掌握半導(dǎo)體存儲器的分類和特點(diǎn)；掌握存儲器芯片引腳信號功能；掌握CPU與存儲器的硬件接口技術(shù)，以及CPU對存儲器的讀寫過程；了解接口的結(jié)構(gòu)及其在微機(jī)系統(tǒng)中的作用。作業(yè)內(nèi)容：強(qiáng)化不同存儲器的工作特點(diǎn)；存儲器容量與地址信號之間的關(guān)系；片選信號的產(chǎn)生方式；存儲器芯片地址范圍的確定；I/O接口的作用。討論內(nèi)容：讀和寫操作的區(qū)別，存儲單元的地址與內(nèi)容，討論不同的地址譯碼方式，存儲空間與地址范圍的確定。自學(xué)拓展：通過查閱相關(guān)資料，了解不同存儲器的工作特點(diǎn)及其在微機(jī)中的作用。MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)（8學(xué)時）（支撐課程目標(biāo)1）MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)MCS-51的微處理器MCS-51的存儲器單片機(jī)的并行口結(jié)構(gòu)I/O端口的直接輸入/輸出單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)簡單I/O端口的擴(kuò)展MCS-51單片機(jī)最小系統(tǒng)CMOS型單片機(jī)的低功耗方式目標(biāo)及要求：掌握MCS-51單片機(jī)的功能結(jié)構(gòu)和引腳信號功能；掌握常用特殊功能寄存器的作用掌握數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的地址空間分配；掌握4個并行口在使用時的區(qū)別。掌握外部存儲器和簡單I/O端口的擴(kuò)展技術(shù)掌握單片機(jī)最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、單片機(jī)的操作時序了解低功耗工作方式作業(yè)內(nèi)容：強(qiáng)化PC、SP的作用，CPU執(zhí)行指令的過程；強(qiáng)化片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的地址分配，程序存儲器的特殊入口地址分配；晶振周期與機(jī)器周期的關(guān)系；I/O端口的功能。討論內(nèi)容：P0口與其它3個端口在使用上的不同；不同工作寄存器區(qū)的地址劃分；I/O端口直接輸入/輸出與單片機(jī)外擴(kuò)I/O端口的數(shù)據(jù)輸入/輸出的區(qū)別。自學(xué)拓展：查閱資料，了解MCS-51兼容產(chǎn)品的主要廠商、產(chǎn)品系列和特點(diǎn)，以及在實(shí)際工程問題中的應(yīng)用。MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)（9學(xué)時）（支撐課程目標(biāo)1）概述尋址方式指令系統(tǒng)目標(biāo)及要求：通過概述，了解匯編語言指令格式，匯編語言指令與機(jī)器指令的關(guān)系；掌握不同尋址方式的特點(diǎn)與尋址空間；掌握51單片機(jī)指令的功能和使用方法。作業(yè)內(nèi)容：強(qiáng)化指令的分類、空間屬性和時間屬性的理解；強(qiáng)化尋址方式的匯編表示及其使用特點(diǎn)；強(qiáng)化對所有指令功能的理解。討論內(nèi)容：寄存器尋址與寄存器間接尋址的區(qū)別。MOV，MOVC，MOVX的區(qū)別。如何區(qū)分位地址與字節(jié)地址；字節(jié)條件轉(zhuǎn)移與位條件轉(zhuǎn)移指令的區(qū)別。自學(xué)拓展：查閱資料，了解精簡指令系統(tǒng)與復(fù)雜指令系統(tǒng)的區(qū)別。MCS-51匯編語言程序設(shè)計(jì)（6學(xué)時）（支撐課程目標(biāo)1，2）5.1概述5.2偽指令5.3匯編語言程序設(shè)計(jì)方法5.4順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)5.5分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)5.6循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)5.7子程序設(shè)計(jì)5.8MCS-51實(shí)用程序設(shè)計(jì)舉例目標(biāo)及要求：通過概述，了解匯編語言程序的開發(fā)過程掌握偽指令功能；掌握51匯編語言程序的一般結(jié)構(gòu)；掌握不同程序的設(shè)計(jì)方法。作業(yè)內(nèi)容：強(qiáng)化偽指令的作用分析；強(qiáng)化數(shù)制編碼轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計(jì)；強(qiáng)化分支、循環(huán)程序設(shè)計(jì)中，條件轉(zhuǎn)移指令的使用。根據(jù)要求設(shè)計(jì)匯編語言程序。討論內(nèi)容：程序設(shè)計(jì)時，工作寄存器、存儲單元的分配問題自學(xué)拓展：查閱資料，了解匯編語言程序設(shè)計(jì)與C語言的區(qū)別與聯(lián)系。中斷系統(tǒng)（4學(xué)時）（支撐課程目標(biāo)1，2）概述MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)中斷處理過程中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)與應(yīng)用舉例外部中斷擴(kuò)展技術(shù)目標(biāo)及要求：了解中斷的定義與作用；掌握中斷系統(tǒng)組成；掌握IE、IP的功能和使用方法；了解中斷響應(yīng)的條件與過程；掌握外部中斷的初始化方法，以及中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)方法。作業(yè)內(nèi)容：強(qiáng)化中斷觸發(fā)方式、允許/禁止、優(yōu)先級的設(shè)置方法；強(qiáng)化中斷入口地址的設(shè)置；中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)方法。完整的外部硬件中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)討論內(nèi)容：中斷處理子程序與普通子程序的不同調(diào)用方法。優(yōu)先級嵌套問題。中斷源的撤銷問題。自學(xué)拓展：查閱資料，了解外部中斷的更多應(yīng)用。定時器/計(jì)數(shù)器（5學(xué)時）（支撐課程目標(biāo)1，2）7.1概述7.2定時器/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)7.3定時器/計(jì)數(shù)器的工作方式7.4定時器/計(jì)數(shù)器的初始化7.5定時器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例目標(biāo)及要求：了解定時器/計(jì)數(shù)器的基本工作原理；掌握定時器/計(jì)數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)；掌握定時器/計(jì)數(shù)器在不同工作方式下的特點(diǎn)；掌握定時器/計(jì)數(shù)器的程序設(shè)計(jì)方法。作業(yè)內(nèi)容：強(qiáng)化最大計(jì)數(shù)值與最長定時時間；強(qiáng)化定時時間與計(jì)數(shù)初值的關(guān)系；強(qiáng)化定時器中斷入口地址的設(shè)置。編寫完整的定時器應(yīng)用程序并仿真實(shí)現(xiàn)。討論內(nèi)容：實(shí)際定時時間大于定時器最長定時時間的問題。中斷方式與查詢方式編程的區(qū)別。自學(xué)拓展：查閱資料，了解定時器/計(jì)數(shù)器的更多應(yīng)用。串行通信接口及擴(kuò)展技術(shù)（6學(xué)時）（支撐課程目標(biāo)1，2）基本概述MCS-51串行通信口結(jié)構(gòu)MCS-51串行通信口的工作方式串行通信中波特率的設(shè)置串口應(yīng)用舉例單總線接口及其應(yīng)用舉例IIC總線接口及其應(yīng)用舉例SPI總線接口及其應(yīng)用舉例目標(biāo)及要求：了解串行通信的相關(guān)基本概念；掌握MCS-51串行通信口的結(jié)構(gòu)、工作方式；掌握串行口的初始化，以及數(shù)據(jù)傳送的程序設(shè)計(jì)方法。了解IIC,SPI，1-Wire等串行總線的技術(shù)特點(diǎn)作業(yè)內(nèi)容：強(qiáng)化波特率的概念，以及串口波特率的初始化編程方法。強(qiáng)化SCON寄存器各位的含義。強(qiáng)化串口中斷入口地址的設(shè)置。討論內(nèi)容：串口的兩個中斷標(biāo)志位RI和TI的區(qū)別。自學(xué)拓展：查閱資料，了解IIC,SPI，1-Wire等串行總線單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。鍵盤接口技術(shù)（3學(xué)時）（支撐課程目標(biāo)2）9.1概述9.2獨(dú)立式鍵盤接口設(shè)計(jì)與應(yīng)用舉例9.3矩陣式鍵盤接口設(shè)計(jì)與應(yīng)用舉例目標(biāo)及要求：了解鍵盤的工作原理；掌握獨(dú)立式鍵盤接口的設(shè)計(jì)方法；掌握矩陣式鍵盤接口的設(shè)計(jì)方法；作業(yè)內(nèi)容：強(qiáng)化按鍵識別原理，按鍵次數(shù)識別。討論內(nèi)容：按鍵抖動對識別的影響，按鍵消抖動的方法。自學(xué)拓展：查閱資料，了解復(fù)合鍵的應(yīng)用。10、 顯示接口技術(shù)（6學(xué)時）（支撐課程目標(biāo)2）10.1LED數(shù)碼顯示器10.2液晶顯示器目標(biāo)及要求：了解LED數(shù)碼管顯示原理；掌握靜態(tài)顯示的硬件接口技術(shù)以及程序設(shè)計(jì)方法；掌握動態(tài)顯示的硬件接口技術(shù)以及程序設(shè)計(jì)方法；了解LCD顯示原理；掌握LCD顯示器的硬件接口技術(shù)及編程方法。作業(yè)內(nèi)容：強(qiáng)化動態(tài)顯示刷新時間的設(shè)置方法。討論內(nèi)容：軟件延時刷新與定時器定時刷新的特點(diǎn)。自學(xué)拓展：查閱資料，了解更多的顯示器接口技術(shù)。11、模擬接口技術(shù)（6學(xué)時）（支撐課程目標(biāo)2）11.1A/D轉(zhuǎn)換器與MCS-51單片機(jī)接口技術(shù)11.2D/A轉(zhuǎn)換器與MCS-51單片機(jī)接口技術(shù)目標(biāo)及要求：了解A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理與分類了解A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)掌握ADC0809的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)掌握ADC0809與MCS-51單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)方法掌握DAC0832的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)掌握DAC0832與MCS-51單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)方法作業(yè)內(nèi)容：強(qiáng)化A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的編程。討論內(nèi)容：中斷、查詢、延時方式讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的程序設(shè)計(jì)。自學(xué)拓展：查閱資料，了解更多的A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用。12、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)實(shí)例（2學(xué)時）（支撐課程目標(biāo)2）12.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)12.2單片機(jī)應(yīng)用軟件的開發(fā)12.3單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)12.4基于單片機(jī)的數(shù)字音樂播放器的設(shè)計(jì)實(shí)例目標(biāo)及要求：了解單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程；掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)方法。作業(yè)內(nèi)容：強(qiáng)化基于51單片機(jī)的檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)。自學(xué)拓展：查閱資料，了解更多的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。13、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及學(xué)時分配（9學(xué)時）序號項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)類型學(xué)時分配每組人數(shù)必修/選修1數(shù)制轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)性31必修2I/O端口實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)性31必修3定時器實(shí)驗(yàn)綜合性31必修實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及教學(xué)要求：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1：數(shù)制轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)（支撐課程目標(biāo)3）1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）uVisionKeil軟件創(chuàng)建工程文件。（2）利用匯編語言編寫二進(jìn)制數(shù)、BCD碼、ASCII碼之間轉(zhuǎn)換的程序。2.實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)（1）掌握軟件開發(fā)環(huán)境。（2）掌握數(shù)制與編碼之間的轉(zhuǎn)換原理，以及匯編語言程序設(shè)計(jì)方法實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2：I/O端口實(shí)驗(yàn)（支撐課程目標(biāo)3）1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）在PROTEUS環(huán)境中，設(shè)計(jì)單片機(jī)與LED、開關(guān)的接口電路；（2）編寫控制程序，實(shí)現(xiàn)LED以不同的方式點(diǎn)亮；（3）編寫控制程序檢測按鍵閉合； （4）調(diào)試、運(yùn)行程序，直到結(jié)果正確。2.實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)（1）掌握Proteus設(shè)計(jì)電路，以及硬件仿真方法；（2）掌握并行I/O口的工作原理與程序控制方法。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目3：定時器實(shí)驗(yàn)（支撐課程目標(biāo)2、4）1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）在PROTEUS環(huán)境中，設(shè)計(jì)單片機(jī)外接數(shù)碼管、按鍵的接口電路；（2）編寫控制程序：實(shí)現(xiàn)秒計(jì)時，并利用外部按鍵中斷可以使計(jì)時暫停、繼續(xù)、清零等；（3）調(diào)試、運(yùn)行程序，直到結(jié)果正確。2.實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)（1）掌握外部中斷、定時器中斷的工作原理；（2）掌握數(shù)碼顯示的原理；（2）掌握定時器的程序設(shè)計(jì)方法。主要儀器設(shè)備及現(xiàn)有臺套數(shù)：計(jì)算機(jī)60臺。教學(xué)方法在課堂教學(xué)中，闡述微型計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理，常用算法的匯編語言實(shí)現(xiàn)，外圍接口的軟硬件設(shè)計(jì)方法。實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中老師提出項(xiàng)目要求，要求學(xué)生自主完成設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，以及對實(shí)際問題的分析和應(yīng)用能力；采用傳統(tǒng)教學(xué)方式與多媒體課件相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)；充分利用學(xué)校的課程錄播視頻和課程中心網(wǎng)站資源輔助教學(xué)?？己思俺煽冊u定方式考核方式：期中、期末2次考試，平時成績（作業(yè)及出勤情況），以及實(shí)驗(yàn)考核。實(shí)驗(yàn)考核方式采用上機(jī)操作并完成實(shí)驗(yàn)報告，實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)