《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：AL043310課程性質(zhì)：專業(yè)核心課程適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)時(shí)學(xué)分：32學(xué)時(shí)2學(xué)分所需先修課：電工與電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言(C)編寫單位：機(jī)電工程學(xué)院一、課程說(shuō)明1．課程簡(jiǎn)介該課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的主干課之一，是技術(shù)型專業(yè)基礎(chǔ)課。通過(guò)課程教學(xué)，使學(xué)生掌握MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、匯編語(yǔ)言指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，掌握I/O設(shè)備接口技術(shù)、系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)，掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常用的開(kāi)發(fā)環(huán)境和開(kāi)發(fā)流程，初步掌握單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方法，結(jié)合專業(yè)能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、實(shí)用的單片機(jī)測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)。本課程的先修課程是“電工與電子技術(shù)”、“計(jì)算機(jī)語(yǔ)言(C)”，后續(xù)課程是“機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)”、“微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”。2．教學(xué)目標(biāo)要求通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，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(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)方法；熟練掌握51單片機(jī)的I/O接口、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器的工作原理和應(yīng)用；掌握可編程的ADC、DAC接口技術(shù)；能夠運(yùn)用MCS-51單片機(jī)完成簡(jiǎn)易單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試。3．教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)本課程的教學(xué)重點(diǎn)：51單片機(jī)的硬件組成及工作原理；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；51單片機(jī)的匯編指令系統(tǒng)；本課程的教學(xué)難點(diǎn)：用匯編指令編寫程序、51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)的應(yīng)用、定時(shí)器的使用、可編程A/D轉(zhuǎn)換接口的工作原理以及單片機(jī)編程。本課程的課內(nèi)教學(xué)學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)。課堂時(shí)間只能完成單片機(jī)測(cè)控最小系統(tǒng)部分教學(xué)，串行通信部分指導(dǎo)自學(xué)。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)第一部分計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)3第二部分80C51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)6第三部分MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)9第五部分80C51單片機(jī)的中斷與定時(shí)8第六部分單片機(jī)并行存儲(chǔ)器擴(kuò)展2第八部分單片機(jī)與簡(jiǎn)單I/O的擴(kuò)展及應(yīng)用2第九部分單片機(jī)A/D及D/A轉(zhuǎn)換接口2第十部分單片機(jī)串行通信自學(xué)總計(jì)325．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(kāi)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(jiǎn)單測(cè)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(wèn)題的能力。2）考核形式：開(kāi)卷筆試。3）考核題型：填空，選擇，判斷，程序段設(shè)計(jì)，閱讀程序?qū)懗龀绦驅(qū)崿F(xiàn)的功能。4）成績(jī)?cè)u(píng)定：考試成績(jī)占總成績(jī)的70%，其它（包括考勤、作業(yè)、討論等）成績(jī)占總成績(jī)的30%。各部分教學(xué)綱要第一部分計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)（3學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)使學(xué)生了解微型計(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)掌握數(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)、工作原理。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)的硬件結(jié)構(gòu)（6學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)使學(xué)生掌握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：時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。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)部基本邏輯部件組成和信號(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)內(nèi)部RAM的地址單元分配。教學(xué)內(nèi)容180C51單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)及信號(hào)引腳280C51的內(nèi)部存儲(chǔ)器380C51單片機(jī)的并行I/O口480C51單片機(jī)的時(shí)鐘與定時(shí)580C51單片機(jī)的系統(tǒng)復(fù)位電路第三部分MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)（9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(guò)程。掌握MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)的分類。能編寫簡(jiǎn)單的匯編語(yǔ)言程序。能閱讀簡(jiǎn)單的匯編語(yǔ)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(guò)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3.1數(shù)據(jù)傳送類指令3.2算術(shù)運(yùn)算類指令3.3邏輯運(yùn)算及移位類指令3.4控制轉(zhuǎn)移類指令3.5位操作類指令3.6偽指令第四部分中斷與定時(shí)（6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)器第五部分單片機(jī)并行存儲(chǔ)器擴(kuò)展（2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)展第六部分單片機(jī)簡(jiǎn)單并行I/O擴(kuò)展及應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)掌握MCS-51單片機(jī)本身所固有的并行I/O接口輸入與輸出的使用。掌握微型計(jì)算機(jī)的接口技術(shù)，掌握鍵盤和LED顯示器的使用方法。本部分重點(diǎn)利用單片機(jī)的IO接口進(jìn)行LED顯示器接口和鍵盤接口的擴(kuò)展及應(yīng)用。本部分難點(diǎn)矩陣鍵盤和LED動(dòng)態(tài)掃描顯示器接口的技術(shù)及應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容1單片機(jī)I/O擴(kuò)展基礎(chǔ)知識(shí)2LED顯示器接口技術(shù)3鍵盤接口技術(shù)第七部分單片機(jī)與數(shù)/模及模/數(shù)轉(zhuǎn)換器接口（2學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)掌握典型的A/D轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳定義和使用方法。重點(diǎn)掌握A/D轉(zhuǎn)換器與MCS-51單片機(jī)的連接電路和應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。本部分重點(diǎn)A/D轉(zhuǎn)換器與MCS-51單片機(jī)的連接電路。A/D轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。本部分難點(diǎn)A/D轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容1單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)與模擬輸入通道2A/D轉(zhuǎn)換器的接口與應(yīng)用第八部分單片機(jī)串行通信（6學(xué)時(shí)）教學(xué)目標(biāo)了解學(xué)習(xí)串行通信的基礎(chǔ)知識(shí)。熟悉51單片機(jī)串行口的4種工作方式及典型應(yīng)用。掌握點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單機(jī)串行通信的接口技術(shù)和程序編制。熟悉集散系統(tǒng)的多機(jī)通信應(yīng)用系統(tǒng)。本部分重點(diǎn)51單片機(jī)的串行工作方式及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的硬件軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用。本部分難點(diǎn)51單片機(jī)的串行工作方式及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的硬件軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用。多機(jī)通信的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容1串行通信基礎(chǔ)知識(shí)280C51串行口380C51串行口工作方式4串行通信數(shù)據(jù)傳輸速率5串行通信應(yīng)用三、教材及教學(xué)資源使用教材：李廣第.單片機(jī)基礎(chǔ)（第3版）.北京:北京