《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程教學(xué)大綱課程編碼：AL040130課程性質(zhì)：任選課適用專業(yè)：農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化學(xué)時(shí)學(xué)分：40學(xué)時(shí)，2.5學(xué)分所需先修課：大學(xué)物理、電路原理、計(jì)算機(jī)語言（C）、電工與電子技術(shù)編寫單位：機(jī)電工程學(xué)院一、課程說明1．課程簡介該課程是農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化的任意選修課，是技術(shù)型專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程主要學(xué)習(xí)MCS-51單片機(jī)的基本組成，指令系統(tǒng)；單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬、軟件開發(fā)方法；輸入/輸出（I/O）接口及單片機(jī)外圍常用接口的擴(kuò)展技術(shù)等內(nèi)容。該課程的先修課程是大學(xué)物理、電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)語言（C）；后續(xù)課程包括汽車電器與電控、專業(yè)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)。本課程開設(shè)的目的是后續(xù)課程和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)打下基礎(chǔ)，使學(xué)生結(jié)合專業(yè)能設(shè)計(jì)簡單、實(shí)用的單片機(jī)測控應(yīng)用系統(tǒng)。本課程以MCS-51系列單片機(jī)中的80C51為典型機(jī)講述。2．教學(xué)目標(biāo)要求本課程使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)中的數(shù)制、計(jì)算機(jī)的組成及工作原理有一個(gè)基本的了解；掌握單片機(jī)的最小系統(tǒng)的基本組成以及匯編語言（和C51）的程序設(shè)計(jì)方法，熟練掌握51單片機(jī)的IO接口、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器、串行口的工作原理和應(yīng)用；掌握可編程的ADC、DAC接口技術(shù)，常用的功率驅(qū)動(dòng)電路，并能運(yùn)用于測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)踐中。使學(xué)生了解工程常用的串行接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，配合電子大賽等專業(yè)賽事熟悉工程實(shí)際應(yīng)用，進(jìn)行測控應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。3．教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)（1）掌握51單片機(jī)的硬件組成及工作原理；（2）掌握單片機(jī)最小系統(tǒng)的硬件電路，輸入輸出接口的典型應(yīng)用，定時(shí)器/中斷系統(tǒng)的應(yīng)用；（3）理解51單片機(jī)的匯編指令系統(tǒng)，能夠編寫單片機(jī)最小系統(tǒng)的簡單應(yīng)用程序；（4）結(jié)合C語言，利用C51熟練編寫單片機(jī)最小系統(tǒng)的簡單應(yīng)用程序；（5）了解簡單接口的擴(kuò)展方法和應(yīng)用，了解存儲(chǔ)器擴(kuò)展技術(shù)及地址映射；（6）了解單片機(jī)串行口的基本組成和工作原理，常用工作方式的應(yīng)用；（7）掌握可編程AD，DA轉(zhuǎn)換接口的工作原理以及在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用，能結(jié)合相關(guān)課程設(shè)計(jì)簡單的測控系統(tǒng)；（8）掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常用的開發(fā)環(huán)境和開發(fā)流程。本課程的課內(nèi)教學(xué)學(xué)時(shí)為40學(xué)時(shí)。課堂時(shí)間只能完成單片機(jī)測控最小系統(tǒng)部分教學(xué)，串行通信部分指導(dǎo)自學(xué)，對(duì)于選修C51高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)的可留到C51高級(jí)程序設(shè)計(jì)課程繼續(xù)深入學(xué)習(xí)。4．學(xué)時(shí)分配表次序教學(xué)內(nèi)容理論課學(xué)時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)數(shù)第一部分計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)4第二部分MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理6第三部分MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)6第四部分MCS-51單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計(jì)44第五部分中斷與定時(shí)42第六部分單片機(jī)并行存儲(chǔ)器擴(kuò)展4第七部分單片機(jī)開發(fā)工具軟件的學(xué)習(xí)及C51入門42小計(jì)328總計(jì)405．主要教法、學(xué)法本課程利用多媒體課件進(jìn)行理論講解，利用仿真軟件和典型教學(xué)案例講解單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計(jì)開發(fā)。加大學(xué)生課下實(shí)踐，親自動(dòng)手編寫調(diào)試程序的訓(xùn)練環(huán)節(jié)，結(jié)合各級(jí)電子大賽著重培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力，邏輯分析能力、工程應(yīng)用實(shí)踐能力。6．考核方式及標(biāo)準(zhǔn)（1）考核目的：考核學(xué)生對(duì)51單片機(jī)簡單測控系統(tǒng)的基本理論知識(shí)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)（包括讀寫程序能力）等的理解和掌握，促進(jìn)學(xué)生提高分析和解決工程實(shí)際問題的能力。（2）考核形式：考查。（3）主要考核內(nèi)容：單片機(jī)內(nèi)部各部分的組成及功能，外部引腳，最小系統(tǒng)的組成，存儲(chǔ)器擴(kuò)展的硬件接口等基本概念；IO口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能、應(yīng)用；定時(shí)器的工作原理及應(yīng)用；中斷系統(tǒng)的基本理論和簡單應(yīng)用；簡單測控系統(tǒng)的基本組成及常用的AD,DA接口的簡單應(yīng)用；單片機(jī)最小系統(tǒng)輸入輸出模塊的典型應(yīng)用及程序設(shè)計(jì)（以C51為主）。匯編指令的以簡單程序段的讀寫考核為主。（4）考核題型：填空，選擇，判斷，簡答，程序段設(shè)計(jì)，閱讀程序?qū)懗龀绦驅(qū)崿F(xiàn)的功能（以匯編指令為主），典型應(yīng)用的硬件軟件聯(lián)合設(shè)計(jì)（以C51為主）。（5）成績?cè)u(píng)定：考試成績占總成績的60-70%，其他（包括考勤、作業(yè)、討論等）成績占總成績的40-30%。二、各部分教學(xué)綱要第一部分計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)了解微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用；掌握數(shù)制及其轉(zhuǎn)換關(guān)系，二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算規(guī)律，數(shù)在機(jī)器中的表達(dá)及存儲(chǔ)；掌握計(jì)算機(jī)中的編碼；掌握單片機(jī)的分代、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和在工業(yè)控制中的應(yīng)用。掌握微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和系統(tǒng)組成。本部分重點(diǎn)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換關(guān)系，二進(jìn)制數(shù)在計(jì)算機(jī)中的使用和運(yùn)算；單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和在工業(yè)控制中的應(yīng)用。本部分難點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理和系統(tǒng)的組成。教學(xué)內(nèi)容1二進(jìn)制數(shù)及其在計(jì)算機(jī)中的使用2二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算3供程序設(shè)計(jì)使用的其他進(jìn)制數(shù)4計(jì)算機(jī)中使用的編碼5微型計(jì)算機(jī)概述第二部分.MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理（6學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)掌握MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及信號(hào)引腳。掌握MCS-51單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)。掌握單片機(jī)本身輸入/輸出邏輯電路的結(jié)構(gòu)及使用方法。掌握單片機(jī)中與CPU相關(guān)的特殊功能寄存器SFR的定義及應(yīng)用。了解單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器和中斷系統(tǒng)的基本組成。了解單片機(jī)最小系統(tǒng)基本組成的幾部分電路：電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和程序下載電路。了解單片機(jī)中的幾個(gè)基本時(shí)間：時(shí)鐘周期、機(jī)器周期、指令周期。本部分重點(diǎn)MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部基本組成和信號(hào)引腳功能。常用的特殊功能寄存器。本部分難點(diǎn)MCS-51單片機(jī)的四個(gè)八位并行I/O口P0、P1、P2和P3的邏輯電路原理和各自不同功能。教學(xué)內(nèi)容（教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容中，MCS-51？80C51？是否應(yīng)該統(tǒng)一？）1單片機(jī)的概念280C51單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)及信號(hào)引腳380C51的內(nèi)部存儲(chǔ)器480C51單片機(jī)的并行I/O口580C51單片機(jī)的時(shí)鐘與定時(shí)680C51單片機(jī)的系統(tǒng)復(fù)位和STC系列單片機(jī)的在線編程電路第三部分.MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)（6學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)掌握MCS-51單片機(jī)的指令格式、尋址方式。掌握MCS-51單片機(jī)的指令執(zhí)行過程。掌握MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)的分類。能編寫簡單的匯編語言程序。能閱讀簡單的匯編語言程序。本部分重點(diǎn)MCS-51單片機(jī)的指令格式、尋址方式；MCS-51單片機(jī)的指令功能和指令執(zhí)行過程。本部分難點(diǎn)條件轉(zhuǎn)移指令的書寫格式、功能和使用時(shí)的注意事項(xiàng)；子程序調(diào)用與返回指令的書寫格式、功能和使用時(shí)的注意事項(xiàng)。教學(xué)內(nèi)容1MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)概述2MCS-51單片機(jī)尋址方式380C51單片機(jī)指令分類介紹第四部分.MCS-51單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)能編寫閱讀簡單的匯編語言算術(shù)運(yùn)算、延時(shí)子程序、查表等程序。掌握單片機(jī)輸出口的應(yīng)用，掌握查表和延時(shí)子程序的調(diào)用。熟悉單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)流程，利用匯編語言完成簡單的單片機(jī)最小系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)。本部分重點(diǎn)MCS-51單片機(jī)的指令格式、簡單匯編語言程序的閱讀與編制。本部分難點(diǎn)算術(shù)程序的編制；定時(shí)子程序的編制及子程序調(diào)用與返回等；單片機(jī)輸出口控制任意花樣流水燈的程序編制。教學(xué)內(nèi)容1單片機(jī)程序設(shè)計(jì)語言概述及匯編語言的基本結(jié)構(gòu)形式2匯編語言程序的基本結(jié)構(gòu)形式380C51單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計(jì)舉例4單片機(jī)匯編語言源程序的編輯和匯編第五部分.中斷與定時(shí)（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)掌握MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)及中斷技術(shù)的應(yīng)用。掌握可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理和使用方法，重點(diǎn)掌握定時(shí)器工作方式1與工作方式2的應(yīng)用。本部分重點(diǎn)掌握MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)及中斷技術(shù)的應(yīng)用。掌握可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理和使用方法。本部分難點(diǎn)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器與中斷的聯(lián)合使用。教學(xué)內(nèi)容1微型計(jì)算機(jī)中斷技術(shù)概述280C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)380C51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器4定時(shí)器/計(jì)數(shù)器與中斷聯(lián)合使用第六部分.單片機(jī)并行存儲(chǔ)器擴(kuò)展（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)掌握MCS-51單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的硬件擴(kuò)展技術(shù)；掌握并行存儲(chǔ)器地址的確定方法。本部分重點(diǎn)MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器編址技術(shù)和存儲(chǔ)映象概念。本部分難點(diǎn)MCS-51單片機(jī)的片內(nèi)外程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器交疊配置的特點(diǎn)和使用方法。教學(xué)內(nèi)容1單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng)2存儲(chǔ)器分類3存儲(chǔ)器并行擴(kuò)展480C51單片機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的特點(diǎn)和使用方法第七部分.單片機(jī)開發(fā)工具軟件的學(xué)習(xí)及C51入門（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)利用C51進(jìn)行程序開發(fā)，掌握Keil軟件基本的調(diào)試技術(shù)和在線編程技術(shù)；利用開發(fā)板和Proteus仿真軟件繼續(xù)單片機(jī)軟硬件開發(fā)的深入學(xué)習(xí)；掌握單片機(jī)常用開發(fā)平臺(tái)的功能及應(yīng)用，熟練單片機(jī)項(xiàng)目的開發(fā)流程。本部分重點(diǎn)掌握C51入門基礎(chǔ)知識(shí)。Keil軟件基本應(yīng)用的調(diào)試技術(shù)和Proteus仿真軟件的應(yīng)用。本部分難點(diǎn)Keil的調(diào)試技術(shù)，Proteus仿真電路的繪制。教學(xué)內(nèi)容1Keil軟件基本的調(diào)試技術(shù)和在線編程技術(shù)2單片機(jī)仿真軟件Proteus的功能及應(yīng)用3C51程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4用C51進(jìn)行單片機(jī)程序開發(fā)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用--流水燈項(xiàng)目5用C51進(jìn)行單片機(jī)中斷系統(tǒng)程序開發(fā)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用—定時(shí)器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)一單片機(jī)開發(fā)環(huán)境的聯(lián)合使用——以簡單流水燈項(xiàng)目為例（2學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)使學(xué)生掌握單片機(jī)常用開發(fā)軟件Keil和硬件仿真軟件Proteus的基本使用，熟悉配合硬件仿真電路和實(shí)驗(yàn)開發(fā)板進(jìn)行程序編制調(diào)試的過程及方法。掌握程序框圖的繪制方法；掌握單片機(jī)輸出口的應(yīng)用；掌握軟件延時(shí)程序的設(shè)計(jì)方法。本部分重點(diǎn)掌握單片機(jī)輸出口的應(yīng)用；掌握軟件延時(shí)程序的設(shè)計(jì)方法。本部分難點(diǎn)掌握單片機(jī)輸出口的應(yīng)用；掌握軟件延時(shí)程序的設(shè)計(jì)方法。教學(xué)內(nèi)容1編譯軟件的基本應(yīng)用，單步運(yùn)行，調(diào)試程序2程序框圖的設(shè)計(jì)與繪制3單片機(jī)輸出口的應(yīng)用，軟件延時(shí)程序的設(shè)計(jì)方法實(shí)驗(yàn)二復(fù)雜點(diǎn)亮歷程的流水燈實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)使學(xué)生進(jìn)一步掌握單片機(jī)開發(fā)軟件Keil和硬件仿真軟件Proteus的基本使用，熟悉配合硬件仿真電路和實(shí)驗(yàn)開發(fā)板進(jìn)行程序編制調(diào)試的過程及方法。掌握程序框圖的繪制方法；掌握單片機(jī)輸出口的應(yīng)用；掌握軟件延時(shí)程序的設(shè)計(jì)方法，掌握查表指令的應(yīng)用。本部分重點(diǎn)掌握單片機(jī)輸出口的應(yīng)用；掌握查表指令的應(yīng)用。本部分難點(diǎn)掌握單片機(jī)輸出口的應(yīng)用；掌握查表指令的應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容1編譯軟件的基本應(yīng)用，單步運(yùn)行，調(diào)試程序2程序框圖的設(shè)計(jì)與繪制3單片機(jī)輸出口的應(yīng)用，查表指令的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)三中斷與定時(shí)流水燈控制實(shí)驗(yàn)與仿真調(diào)試（2學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)使學(xué)生掌握51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的應(yīng)用以及定時(shí)器的工作原理，掌握定時(shí)器的中斷應(yīng)用。利用硬件仿真電路和實(shí)驗(yàn)開發(fā)板，掌握定時(shí)器中斷應(yīng)用的程序編制調(diào)試方法。本部分重點(diǎn)中斷程序的響應(yīng)，定時(shí)器中斷的應(yīng)用設(shè)計(jì)。本部分難點(diǎn)中斷程序的響應(yīng)，定時(shí)器中斷的應(yīng)用設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容1編譯軟件的基本應(yīng)用，單步運(yùn)行，調(diào)試程序2程序框圖的設(shè)計(jì)與繪制3單片機(jī)輸出口的應(yīng)用，定時(shí)器的中斷應(yīng)用實(shí)驗(yàn)四LED顯示實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)使學(xué)生掌握51單片機(jī)顯示電路的硬件設(shè)計(jì)、程序編制與調(diào)試。利用硬件仿真電路和實(shí)驗(yàn)開發(fā)板掌握動(dòng)態(tài)掃描顯示程序的編制與調(diào)試。本部分重點(diǎn)定時(shí)器中斷的應(yīng)用設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)掃描顯示電路的設(shè)計(jì)與程序調(diào)試。本部分難點(diǎn)定時(shí)器中斷的應(yīng)用設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)掃描顯示電路的設(shè)計(jì)與程序調(diào)試。教學(xué)內(nèi)容1編譯軟件的基本應(yīng)用，單步運(yùn)行，調(diào)試程序2