單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程理論和實踐教學(xué)大綱.doc

安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程教學(xué)大綱第一部分 大綱說明 一、制定教學(xué)大綱的依據(jù)：本課程教學(xué)大綱依據(jù)電子工程系應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)計劃制定，符合社會對人才知識、能力、素質(zhì)需求及地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。 二、適用范圍：本教學(xué)大綱適用于電子工程系應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的學(xué)生。 三、課程的性質(zhì)和任務(wù)：單片機(jī)原理與應(yīng)用課程是應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)必修的一門專業(yè)課。學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程之前應(yīng)當(dāng)具備電路和電子技術(shù)的預(yù)備知識，實訓(xùn)方面應(yīng)具備數(shù)字邏輯方面的技能要求。 1、通過課堂教學(xué)和實踐教學(xué)，使學(xué)生建立起“單片機(jī)控制系統(tǒng)”的牢固概念。 2、培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計、制作單片機(jī)控制系統(tǒng)的能力和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。 3、通過系統(tǒng)的實踐教學(xué)鍛煉，使學(xué)生具有一定的軟硬件開發(fā)能力，為未來的工作打下基礎(chǔ)。 四、前導(dǎo)課程及主要知識：電子技術(shù)分為模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩大部分，包括半導(dǎo)體元件及特性、基本放大電路、負(fù)反饋放大器和集成運(yùn)算放大器、功率放大器及其應(yīng)用、直流穩(wěn)壓電源、基本門電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路和脈沖波形的產(chǎn)生電路和整形。 五、課程教學(xué)要求的層次： 1、熟練掌握：要求學(xué)生能夠全面、深入理解和熟練掌握所學(xué)內(nèi)容，并能夠用其分析和初步設(shè)計、制作單片機(jī)控制系統(tǒng)。 2、掌握：要求學(xué)生能夠較好地理解和掌握，并能夠進(jìn)行簡單的設(shè)計。 3、了解：要求學(xué)生能夠一般地了解所學(xué)內(nèi)容。 第二部分 課程的學(xué)時分配及考核 一、課程教學(xué)總學(xué)時數(shù)、學(xué)分?jǐn)?shù)：課程教學(xué)總學(xué)時60學(xué)時，3學(xué)分。其中授課40學(xué)時，實訓(xùn)20學(xué)時，單片機(jī)原理課程設(shè)計1周. 二、主要教學(xué)過程與學(xué)時分配：序號 教學(xué)內(nèi)容 總學(xué)時講授學(xué)時實訓(xùn)學(xué)時1 微型計算機(jī)基礎(chǔ)知識 222 MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理 663 MCS-51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng) 10824 匯編語言程序設(shè)計 10645 MCS-51單片機(jī)并行接口 6426 MCS-51單片機(jī)輸入輸出 4227 MCS-51單片機(jī)中斷技術(shù) 6428 MCS-51單片機(jī)定時與計數(shù) 4229 MCS-51單片機(jī)存儲器接口 42210 MCS-51單片機(jī)并行接口擴(kuò)展 42211 MCS-51單片機(jī)模擬接口 422總 計 6040 20三、考核：本課程采用筆試和實訓(xùn)兩種考核方式。筆試采用閉卷形式；實驗采用平時成績；產(chǎn)、學(xué)、研實踐、課程設(shè)計根據(jù)設(shè)計題目的難易程度、調(diào)試情況和說明書共同給定成績。 第三部分 理論部分教學(xué)要求 （一）教學(xué)基本要求： 1、單片機(jī)原理部分要強(qiáng)調(diào)微機(jī)的組成，掌握用匯編語言編程。 2、單片機(jī)接口技術(shù)部分要強(qiáng)調(diào)芯片的引腳、功能以及使用，不必過多地介紹芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 3、本課程實踐性較強(qiáng)，教學(xué)中應(yīng)使理論聯(lián)系實際和重視實踐環(huán)節(jié)。 4、本課程課時較多，分兩學(xué)期講，先講單片機(jī)原理，再講單片機(jī)接口技術(shù)。 （二）理論部分教學(xué)內(nèi)容和要求第一章 微型計算機(jī)基礎(chǔ)知識1、內(nèi)容： 1.1 進(jìn)位計數(shù)制 1.1.1 進(jìn)位計數(shù)制 1.1.2 各種進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換 1.2 計算機(jī)中的數(shù)和編碼系統(tǒng) 1.2.1 機(jī)器數(shù)和補(bǔ)碼 1.2.2 BCD碼和字符編碼 1.2.3 計算機(jī)中數(shù)的運(yùn)算 1.3 微機(jī)的組成 1.3.1 計算機(jī)的硬件組成 1.3.2 微型計算機(jī)的結(jié)構(gòu) 1.3.3 微機(jī)的工作過程 1.3.4 CPU的基本結(jié)構(gòu)和指令的執(zhí)行過程 2、教學(xué)要求： 熟練掌握：微機(jī)的硬件組成；CPU的基本結(jié)構(gòu)和指令的執(zhí)行過程。 掌握：補(bǔ)碼表示方法；無符號數(shù)、帶符號數(shù)和BCD碼的運(yùn)算規(guī)則。 了解：各種進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換；原碼、反碼表示法；ASCII碼表；計算機(jī)的組成。 第二章 MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理 1、內(nèi)容：2.1 MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu) 2.1.1 MCS51系列單片機(jī)基本結(jié)構(gòu) 2.1.2 MCS51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2.1.3 MCS51系列單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu) 2.2 8051 的引腳功能 2.3 8051的時序電路 2、教學(xué)要求： 熟練掌握：MCS51系列單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)；MCS51系列單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)；PC、PSW、SP、DPTR的作用。 掌握：堆棧的操作；8051的引腳功能 了解：MCS51系列單片機(jī)各代表型號的區(qū)別；復(fù)位和程序工作方式；復(fù)位電路和時鐘電路的組成 第三章 MCS-51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng) 1、內(nèi)容：3.1 指令格式 3.1.1 指令及指令系統(tǒng)的定義 3.1.2 指令的組成與格式 3.2 尋址方式 3.2.1 尋址方式定義 3.2.2 MCS-51的尋址方式 3.3 MCS-51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng) 3.3.1 數(shù)據(jù)傳送類 3.3.2 算術(shù)運(yùn)算類 3.3.3 邏輯運(yùn)算以移位類 3.3.4 位操作類 3.3.5 控制轉(zhuǎn)移類 2、教學(xué)要求： 熟練掌握：111條指令的功能及其對標(biāo)志位的影響；能夠正確寫出指令運(yùn)行后相關(guān)單元的內(nèi)容變化。 掌握：程序運(yùn)行后的結(jié)果 了解：指令的長度；指令周期；指令機(jī)器碼的手工查表法；尋址方式 第四章 匯編語言程序設(shè)計 1、內(nèi)容：4.1 程序設(shè)計語言 4.2 MCS-51系列單片機(jī)匯編語言規(guī)則 4.3 基本程序設(shè)計 4.3.1 簡單程序 4.3.2 分支程序 4.3.3 循環(huán)程序 4.3.4 子程序 4.4 典型程序設(shè)計 4.4.1 查表程序 4.4.2 運(yùn)算程序 4.4.3 數(shù)組程序 4.4.4 代碼轉(zhuǎn)換程序 2、教學(xué)要求： 熟練掌握：4種基本結(jié)構(gòu)的程序的設(shè)計方法；多個單字節(jié)數(shù)求累加和以及平均數(shù)；2個多字節(jié)數(shù)求累加和；2個無符號數(shù)比較大小；求多個無符號數(shù)的最大/最小值；數(shù)組傳送；關(guān)鍵字的查找與統(tǒng)計；8位二進(jìn)制與BCD碼或ASCII碼的轉(zhuǎn)換；查表程序的設(shè)計。 掌握：匯編語言源程序的格式；偽指令DB、ORG、END的應(yīng)用 了解：程序設(shè)計語言；偽指令的功能 第五章 MCS-51單片機(jī)并行接口 1、內(nèi)容：5.1 MCS51單片機(jī)內(nèi)部并行口及其應(yīng)用 5.1.1 MCS51單片機(jī)內(nèi)部并行口的結(jié)構(gòu) 5.1.2 MCS51單片機(jī)內(nèi)部并行口的應(yīng)用 5.2 七段LED顯示器接口 5.2.1 數(shù)碼管簡介 5.2.2 靜態(tài)軟譯碼 5.2.3 靜態(tài)硬譯碼 5.2.4 動態(tài)硬譯碼 5.2.5 動態(tài)軟譯碼 5.3 鍵盤接口原理 2、教學(xué)要求： 熟練掌握：MCS51單片機(jī)內(nèi)部并行口的應(yīng)用；七段LED顯示器與單片機(jī)的4種接口電路和驅(qū)動程序的編制；MCS51單片機(jī)與發(fā)光二極管和開關(guān)的連接與驅(qū)動程序的編制。 掌握： MCS51單片機(jī)內(nèi)部并行口應(yīng)用時的注意事項。 了解：8051內(nèi)部并行口的結(jié)構(gòu)。 第六章 MCS-51單片機(jī)輸入輸出 1、內(nèi)容：6.1 輸入/輸出概述 6.1.1 外設(shè)的重要性 6.1.2 外設(shè)必須通過I/O口與CPU交換信息 6.1.3 CPU與外設(shè)之間所傳送的信息類型 6.1.4 外設(shè)端口的編址方式 6.2 微型計算機(jī)的輸入/輸出方式 6.2.1 無條件傳輸方式 6.2.2 查詢傳輸方式 6.2.3 中斷傳輸方式 6.2.4 DMA傳輸方式 2、教學(xué)要求： 熟練掌握：無條件傳輸方式的適用場合；查詢和中斷傳送方式的傳送過程及其特點(diǎn)。 掌握：接口的作用和對I/O傳送方式的理解。 了解：端口的編址方式和特點(diǎn)；無條件和查詢方式下接口電路的組成。 第七章 MCS-51單片機(jī)中斷技術(shù) 1、內(nèi)容：7.1 中斷概述 7.1.1 中斷與中斷系統(tǒng) 7.1.2 中斷源 7.2 中斷處理的全過程 7.2.1 中斷請求 7.2.2 中斷響應(yīng) 7.2.3 中斷服務(wù) 7.2.4 多重中斷與中斷優(yōu)先級 7.3 MCS51中斷系統(tǒng)及其中斷處理過程 7.3.1 MCS51中斷系統(tǒng) 7.3.2 MCS51單片機(jī)的中斷處理的全過程 7.3.3 中斷系統(tǒng)的應(yīng)用 2、教學(xué)要求： 熟練掌握：MCS51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和IP、IE、TCON的格式；MCS51中斷系統(tǒng)的設(shè)置；MCS51單片機(jī)的中斷處理過程。 掌握：中斷處理全過程；中斷優(yōu)先級的確定方法。 了解：中斷的一些概念。 第八章 MCS-51單片機(jī)定時與計數(shù) 1、內(nèi)容：8.1 定時與計數(shù)概述 8.1.1 定時與計數(shù) 8.1.2 定時/計數(shù)的實現(xiàn)方法 8 .2 MCS51單片機(jī)內(nèi)部的定時/計數(shù)器及其應(yīng)用 8.2.1 MCS51單片機(jī)內(nèi)部的定時/計數(shù)器 8.2.2 定時/計數(shù)的應(yīng)用 2、教學(xué)要求： 熟練掌握：MCS51單片機(jī)內(nèi)部定時計數(shù)器的設(shè)置和應(yīng)用；TMOD、THx、TLx的格式；初值的計算方法。 掌握：MCS51單片機(jī)內(nèi)部定時計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與工作過程；方式1和方式2的使用。 了解：定時和計數(shù)的實現(xiàn)方法；定時與計數(shù)的區(qū)別。 第九章 MCS-51單片機(jī)存儲器接口 1、內(nèi)容：9.1 存儲器概述 9.1.1 微機(jī)系統(tǒng)中的存儲器及其分類 9.1.2 內(nèi)存的結(jié)構(gòu)及組成 9.2 半導(dǎo)體存儲器芯片 9.2.1 半導(dǎo)體存儲器芯片的分類 9.2.2 半導(dǎo)體存儲器的結(jié)構(gòu) 9.2.3 常用半導(dǎo)體存儲器芯片的功能與引腳 9.3 半導(dǎo)體存儲器芯片與MCS51單片機(jī)的連接 9.3.1 存儲器與CPU連接時主要考慮的問題 9.3.2 MCS51單片機(jī)三總線的形成 9.3.3 MCS51單片機(jī)與半導(dǎo)體存儲器芯片的連接 2、教學(xué)要求： 熟練掌握：MCS51單片機(jī)與RAM和ROM芯片的連接。 掌握：常用半導(dǎo)體存儲器芯片的使用；MCS51單片機(jī)三總線的形成；半導(dǎo)體存儲器芯片的分類及特點(diǎn)。 了解：存儲器的分類；存儲器與CPU連接時主要考慮的問題；存儲器容量與半導(dǎo)體存儲器芯片容量的區(qū)別。 第十章 MCS-51單片機(jī)并行口的擴(kuò)展 1、內(nèi)容10.1 74LS373及其與8051的連接 10.2 74LS245及其與8051的連接 10.3 可編程的并行口芯片-8255 2、教學(xué)要求： 熟練掌握： 8051與常用并行接口芯片-74LS373、74LS245、8255的連接和8255的使用方法。 掌握：8255的引腳功能和控制字以及方式0的工作過程。 了解：8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 第十一章 MCS-51單片機(jī)模擬接口 1、內(nèi)容11.1 DAC芯片及其接口 11.1.1 DAC介紹 11.1.2 典型DAC芯片及其接口 11.1.3 DAC應(yīng)用 11.2 ADC芯片及其接口 11.2.1 ADC介紹 11.2.2 典型ADC芯片及其接口 11.2.3 ADC芯片的應(yīng)用 2、教學(xué)要求： 熟練掌握：DAC0832與8051的三種連接方法；產(chǎn)生周期波形的程序的設(shè)計；ADC0809與8051的三種連接法；連續(xù)采集單通道數(shù)據(jù)和多通道數(shù)據(jù)的驅(qū)動程序的編制。 掌握：DAC芯片的參數(shù)；DAC0832的結(jié)構(gòu)；雙緩沖連接方式的適用場合；讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的方法；ADC芯片的典型引腳。 了解：ADC0809的結(jié)構(gòu)和工作過程。 第四部分 實訓(xùn)部分教學(xué)要求和教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)基本要求： 通過實驗使學(xué)生熟悉單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、MCS51單片機(jī)的指令系統(tǒng)、MCS51單片機(jī)的并行口、中斷系統(tǒng)、定時計數(shù)系統(tǒng)以及各種外部擴(kuò)展電路，掌握編程方法，熟練掌握仿真器、編程器等單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)工具的使用，為今后更好地從事單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。 一、實驗內(nèi)容 1、實驗1：軟件模擬器的使用實驗?zāi)康模赫莆哲浖M器的基本使用方法；學(xué)習(xí)匯編語言程序的輸入與運(yùn)行方法；熟悉MCS-51指令系統(tǒng)中的指令。 實驗設(shè)備：PC機(jī)和軟件安裝盤。 實驗要求：進(jìn)行硬件連接；安裝軟件；運(yùn)行調(diào)試軟件，進(jìn)入集成調(diào)試環(huán)境，學(xué)習(xí)菜單欄的使用以及各個窗口的作用和操作方法；輸入所給程序并運(yùn)行，觀察各個寄存器及內(nèi)存的變化。 2、實驗2：簡單程序的設(shè)計實驗?zāi)康模哼M(jìn)一步熟悉軟件模擬器的基本使用方法；學(xué)習(xí)調(diào)試程序的方法；學(xué)習(xí)用連續(xù)和單步方式運(yùn)行程序。 實驗設(shè)備：PC機(jī) 實驗要求：輸入一簡單程序，分別用單步和連續(xù)方式運(yùn)行該程序，觀察各個寄存器及內(nèi)存的變化；輸入自編簡單程序，運(yùn)行該程序，觀察各個寄存器及內(nèi)存的變化。 3、實驗3：簡單程序的設(shè)計實驗?zāi)康模赫莆諚l件轉(zhuǎn)移指令的用法；掌握分支程序的設(shè)計與調(diào)試方法；學(xué)習(xí)偽指令的使用；掌握引腳的正確讀入方法。 實驗設(shè)備： PC機(jī)。 實驗要求：輸入一分支程序，分別用單步和連續(xù)方式運(yùn)行該程序，觀察各個寄存器及內(nèi)存的變化；輸入自編分支程序，運(yùn)行該程序，觀察各個寄存器及內(nèi)存的變化。 4、實驗4：循環(huán)程序的設(shè)計實驗?zāi)康模?、學(xué)習(xí)用斷點(diǎn)方式運(yùn)行程序；掌握RAM中的數(shù)據(jù)操作，進(jìn)一步熟悉傳送類指令；掌握循環(huán)程序的設(shè)計與調(diào)試方法。 實驗設(shè)備：PC機(jī)。 實驗要求：輸入單字節(jié)求累加和程序，運(yùn)行該程序，觀察各個寄存器及內(nèi)存的變化；輸入求字串長度程序，運(yùn)行該程序，觀察內(nèi)RAM單元的變化；輸入求最大值程序，運(yùn)行該程序，觀察內(nèi)RAM單元的變化。 5、實驗5：子程序的設(shè)計實驗?zāi)康模赫莆兆映绦蛘{(diào)用與返回指令的用法；掌握子程序設(shè)計方法。 實驗設(shè)備： PC機(jī)。 實驗要求：輸入一子程序，運(yùn)行該程序，觀察PC寄存器及堆棧的變化；輸入自編子程序（作業(yè)或課堂練習(xí)的分支程序），運(yùn)行該程序，觀察PC寄存器及堆棧的變化。 6、實驗6：流水燈實驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)偉福單片機(jī)仿真器、仿真頭、計算機(jī)、信號轉(zhuǎn)接板、功能實驗板、仿真器電源、開關(guān)電源之間的連接方法，以及偉福硬件仿真器的設(shè)置方法；掌握P1口的輸出方法；掌握軟件延時的計算。 實驗設(shè)備：E2000仿真器、PC機(jī)、自制基本實驗板、5V電源。 實驗要求：對仿真機(jī)、計算機(jī)及并行接口板進(jìn)行連接；輸入8個LED發(fā)光二極管輪流點(diǎn)亮程序，運(yùn)行該程序，觀察LED發(fā)光二極管的閃亮、移位情況；改變延時常數(shù)，使閃亮?xí)r間變化；修改程序使二極管的閃亮移位方向改變；編寫若干種流水燈花樣，組合成較大程序，依次循環(huán)執(zhí)行。 7、實驗7：按鍵實驗實驗?zāi)康模赫莆找_的正確讀入方法；檢查錯誤設(shè)置時的讀入數(shù)據(jù)；學(xué)習(xí)線性鍵盤的驅(qū)動程序的設(shè)計方法。 實驗設(shè)備：E2000仿真器、PC機(jī)、自制基本實驗板、5V電源。 實驗要求：對仿真機(jī)、計算機(jī)及并行接口板進(jìn)行連接；讀入4個按鍵并使對應(yīng)的LED點(diǎn)亮；鍵控流水燈：K1按下時，LED由左向右輪流點(diǎn)亮；K2按下時，LED由右向左依次點(diǎn)亮；K3按下時，LED閃亮；K4按下時，LED由內(nèi)向外輪流點(diǎn)亮；修改程序?qū)㈤_關(guān)按下改為開關(guān)按下并抬起。 8、實驗8：數(shù)碼管顯示實驗之一實驗?zāi)康模赫莆諗?shù)碼管顯示的原理；學(xué)習(xí)數(shù)碼管的驅(qū)動程序的編制方法；學(xué)習(xí)1位秒表的驅(qū)動程序的設(shè)計方法。 實驗設(shè)備：E2000仿真器、PC機(jī)、自制基本實驗板、5V電源。 實驗要求：對仿真機(jī)、計算機(jī)及并行接口板進(jìn)行連接；在4個數(shù)碼管上由左向右輪流顯示8；在4個數(shù)碼管上同時顯示30H單元的內(nèi)容（設(shè)30H單元存放著1位BCD碼）；在最左邊的數(shù)碼管上顯示0-9，不停循環(huán)，每1s變化一次。 9、實驗9：數(shù)碼管顯示實驗之二實驗?zāi)康模赫莆斩辔粩?shù)碼管動態(tài)顯示的原理；學(xué)習(xí)多位數(shù)碼管動態(tài)連接方式下驅(qū)動程序的編制方法；學(xué)習(xí)4位秒表的驅(qū)動程序的設(shè)計方法。 實驗設(shè)備：E2000仿真器、PC機(jī)、自制基本實驗板、5V電源。 實驗要求：對仿真機(jī)、計算機(jī)及并行接口板進(jìn)行連接；在4個數(shù)碼管上顯示30H-33H單元的內(nèi)容（設(shè)30-33H單元各存放著1位BCD碼）；在