1、安徽水利水电职业技术学院单片机原理及应用课程教学大纲第一部分 大纲说明 一、制定教学大纲的依据：本课程教学大纲依据电子工程系应用电子技术专业的培养目标及教学计划制定，符合社会对人才知识、能力、素质需求及地区经济发展的需要。 二、适用范围：本教学大纲适用于电子工程系应用电子技术专业的学生。 三、课程的性质和任务：单片机原理与应用课程是应用电子技术专业必修的一门专业课。学生在学习本课程之前应当具备电路和电子技术的预备知识，实训方面应具备数字逻辑方面的技能要求。 1、通过课堂教学和实践教学，使学生建立起“单片机控制系统”的牢固概念。 2、培养学生设计、制作单片机控制系统的能力和独立分析问题、解决问题
2、的能力。 3、通过系统的实践教学锻炼，使学生具有一定的软硬件开发能力，为未来的工作打下基础。四、前导课程及主要知识：电子技术分为模拟电子技术和数字电子技术两大部分，包括半导体元件及特性、基本放大电路、负反馈放大器和集成运算放大器、功率放大器及其应用、直流稳压电源、基本门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路和脉冲波形的产生电路和整形。 五、课程教学要求的层次： 1、熟练掌握：要求学生能够全面、深入理解和熟练掌握所学内容，并能够用其分析和初步设计、制作单片机控制系统。 2、掌握：要求学生能够较好地理解和掌握，并能够进行简单的设计。 3、了解：要求学生能够一般地了解所学内容。 第二部分 课程的学时分配及
3、考核 一、课程教学总学时数、学分数：课程教学总学时 60 学时，3 学分。其中授课 40 学时，实训 20 学时，单片机原理课程设计 1 周. 二、主要教学过程与学时分配：序 号 教 学 内 容 总学时 讲授学时 实训学时1 微型计算机基础知识 2 22 MCS-51 系列单片机的结构和原理 6 63 MCS-51 系列单片机的指令系统 10 8 24 汇编语言程序设计 10 6 45 MCS-51 单片机并行接口 6 4 26 MCS-51 单片机输入输出 4 2 27 MCS-51 单片机中断技术 6 4 28 MCS-51 单片机定时与计数 4 2 29 MCS-51 单片机存储器接口
4、4 2 210 MCS-51 单片机并行接口扩展 4 2 211 MCS-51 单片机模拟接口 4 2 2总 计 60 40 20三、考核：本课程采用笔试和实训两种考核方式。笔试采用闭卷形式；实验采用平时成绩；产、学、研实践、课程设计根据设计题目的难易程度、调试情况和说明书共同给定成绩。 第三部分 理论部分教学要求 （一）教学基本要求： 1、单片机原理部分要强调微机的组成，掌握用汇编语言编程。 2、单片机接口技术部分要强调芯片的引脚、功能以及使用，不必过多地介绍芯片的内部结构。 3、本课程实践性较强，教学中应使理论联系实际和重视实践环节。 4、本课程课时较多，分两学期讲，先讲单片机原理，再讲单
5、片机接口技术。 （二）理论部分教学内容和要求第一章 微型计算机基础知识1、内容： 1.1 进位计数制 1.1.1 进位计数制 1.1.2 各种进制间的转换 1.2 计算机中的数和编码系统 1.2.1 机器数和补码 1.2.2 BCD 码和字符编码 1.2.3 计算机中数的运算 1.3 微机的组成 1.3.1 计算机的硬件组成 1.3.2 微型计算机的结构 1.3.3 微机的工作过程 1.3.4 CPU 的基本结构和指令的执行过程 2、教学要求： 熟练掌握：微机的硬件组成；CPU 的基本结构和指令的执行过程。 掌握：补码表示方法；无符号数、带符号数和 BCD 码的运算规则。 了解：各种进制间的转
6、换；原码、反码表示法；ASCII 码表；计算机的组成。 第二章 MCS-51 系列单片机的结构和原理 1、内容：2.1 MCS-51 系列单片机的结构 2.1.1 MCS51 系列单片机基本结构 2.1.2 MCS51 系列单片机的内部结构 2.1.3 MCS51 系列单片机的存储器结构 2.2 8051 的引脚功能 2.3 8051 的时序电路 2、教学要求： 熟练掌握：MCS51 系列单片机基本结构；MCS51 系列单片机的存储器结构；PC、PSW、SP、DPTR 的作用。 掌握：堆栈的操作；8051 的引脚功能 了解：MCS51 系列单片机各代表型号的区别；复位和程序工作方式；复位电路和
7、时钟电路的组成 第三章 MCS-51 系列单片机的指令系统 1、内容：3.1 指令格式 3.1.1 指令及指令系统的定义 3.1.2 指令的组成与格式 3.2 寻址方式 3.2.1 寻址方式定义 3.2.2 MCS-51 的寻址方式 3.3 MCS-51 系列单片机的指令系统 3.3.1 数据传送类 3.3.2 算术运算类 3.3.3 逻辑运算以移位类 3.3.4 位操作类 3.3.5 控制转移类 2、教学要求： 熟练掌握：111 条指令的功能及其对标志位的影响；能够正确写出指令运行后相关单元的内容变化。 掌握：程序运行后的结果 了解：指令的长度；指令周期；指令机器码的手工查表法；寻址方式 第
8、四章 汇编语言程序设计 1、内容：4.1 程序设计语言 4.2 MCS-51 系列单片机汇编语言规则 4.3 基本程序设计 4.3.1 简单程序 4.3.2 分支程序 4.3.3 循环程序 4.3.4 子程序 4.4 典型程序设计 4.4.1 查表程序 4.4.2 运算程序 4.4.3 数组程序 4.4.4 代码转换程序 2、教学要求： 熟练掌握：4 种基本结构的程序的设计方法；多个单字节数求累加和以及平均数；2 个多字节数求累加和；2 个无符号数比较大小；求多个无符号数的最大/最小值；数组传送；关键字的查找与统计；8 位二进制与 BCD 码或 ASCII 码的转换；查表程序的设计。 掌握：汇
9、编语言源程序的格式；伪指令 DB、ORG、END 的应用 了解：程序设计语言；伪指令的功能 第五章 MCS-51 单片机并行接口 1、内容：5.1 MCS51 单片机内部并行口及其应用 5.1.1 MCS51 单片机内部并行口的结构 5.1.2 MCS51 单片机内部并行口的应用 5.2 七段 LED 显示器接口 5.2.1 数码管简介 5.2.2 静态软译码 5.2.3 静态硬译码 5.2.4 动态硬译码 5.2.5 动态软译码 5.3 键盘接口原理 2、教学要求： 熟练掌握：MCS51 单片机内部并行口的应用；七段 LED 显示器与单片机的 4 种接口电路和驱动程序的编制；MCS51 单片
10、机与发光二极管和开关的连接与驱动程序的编制。 掌握： MCS51 单片机内部并行口应用时的注意事项。 了解：8051 内部并行口的结构。 第六章 MCS-51 单片机输入输出 1、内容：6.1 输入/输出概述 6.1.1 外设的重要性 6.1.2 外设必须通过 I/O 口与 CPU 交换信息 6.1.3 CPU 与外设之间所传送的信息类型 6.1.4 外设端口的编址方式 6.2 微型计算机的输入/输出方式 6.2.1 无条件传输方式 6.2.2 查询传输方式 6.2.3 中断传输方式 6.2.4 DMA 传输方式 2、教学要求： 熟练掌握：无条件传输方式的适用场合；查询和中断传送方式的传送过程
11、及其特点。 掌握：接口的作用和对 I/O 传送方式的理解。 了解：端口的编址方式和特点；无条件和查询方式下接口电路的组成。 第七章 MCS-51 单片机中断技术 1、内容：7.1 中断概述 7.1.1 中断与中断系统 7.1.2 中断源 7.2 中断处理的全过程 7.2.1 中断请求 7.2.2 中断响应 7.2.3 中断服务 7.2.4 多重中断与中断优先级 7.3 MCS51 中断系统及其中断处理过程 7.3.1 MCS51 中断系统 7.3.2 MCS51 单片机的中断处理的全过程 7.3.3 中断系统的应用 2、教学要求： 熟练掌握：MCS51 单片机的中断系统的结构和 IP、IE、T
12、CON 的格式；MCS51 中断系统的设置；MCS51 单片机的中断处理过程。 掌握：中断处理全过程；中断优先级的确定方法。 了解：中断的一些概念。 第八章 MCS-51 单片机定时与计数 1、内容：8.1 定时与计数概述 8.1.1 定时与计数 8.1.2 定时/计数的实现方法 8 .2 MCS51 单片机内部的定时/ 计数器及其应用 8.2.1 MCS51 单片机内部的定时/ 计数器 8.2.2 定时/计数的应用 2、教学要求： 熟练掌握：MCS51 单片机内部定时计数器的设置和应用； TMOD、THx、TLx 的格式；初值的计算方法。 掌握：MCS51 单片机内部定时计数器的结构与工作过
13、程；方式 1 和方式 2 的使用。 了解：定时和计数的实现方法；定时与计数的区别。 第九章 MCS-51 单片机存储器接口 1、内容：9.1 存储器概述 9.1.1 微机系统中的存储器及其分类 9.1.2 内存的结构及组成 9.2 半导体存储器芯片 9.2.1 半导体存储器芯片的分类 9.2.2 半导体存储器的结构 9.2.3 常用半导体存储器芯片的功能与引脚 9.3 半导体存储器芯片与 MCS51 单片机的连接 9.3.1 存储器与 CPU 连接时主要考虑的问题 9.3.2 MCS51 单片机三总线的形成 9.3.3 MCS51 单片机与半导体存储器芯片的连接 2、教学要求： 熟练掌握：MC
14、S51 单片机与 RAM 和 ROM 芯片的连接。 掌握：常用半导体存储器芯片的使用；MCS51 单片机三总线的形成；半导体存储器芯片的分类及特点。 了解：存储器的分类；存储器与 CPU 连接时主要考虑的问题；存储器容量与半导体存储器芯片容量的区别。 第十章 MCS-51 单片机并行口的扩展 1、内容10.1 74LS373 及其与 8051 的连接 10.2 74LS245 及其与 8051 的连接 10.3 可编程的并行口芯片-8255 2、教学要求： 熟练掌握： 8051 与常用并行接口芯片-74LS373 、74LS245、8255 的连接和 8255 的使用方法。 掌握：8255 的
15、引脚功能和控制字以及方式 0 的工作过程。 了解：8255 的内部结构。 第十一章 MCS-51 单片机模拟接口 1、内容11.1 DAC 芯片及其接口 11.1.1 DAC 介绍 11.1.2 典型 DAC 芯片及其接口 11.1.3 DAC 应用 11.2 ADC 芯片及其接口 11.2.1 ADC 介绍 11.2.2 典型 ADC 芯片及其接口 11.2.3 ADC 芯片的应用 2、教学要求： 熟练掌握：DAC0832 与 8051 的三种连接方法；产生周期波形的程序的设计；ADC0809 与8051 的三种连接法；连续采集单通道数据和多通道数据的驱动程序的编制。 掌握：DAC 芯片的参
16、数；DAC0832 的结构；双缓冲连接方式的适用场合；读取 A/D 转换结果的方法；ADC 芯片的典型引脚。 了解：ADC0809 的结构和工作过程。 第四部分 实训部分教学要求和教学内容 教学基本要求： 通过实验使学生熟悉单片机的内部结构、MCS51 单片机的指令系统、 MCS51 单片机的并行口、中断系统、定时计数系统以及各种外部扩展电路，掌握编程方法，熟练掌握仿真器、编程器等单片机系统的开发工具的使用，为今后更好地从事单片机系统的开发奠定基础。 一、实验内容 1、实验 1：软件模拟器的使用实验目的：掌握软件模拟器的基本使用方法；学习汇编语言程序的输入与运行方法；熟悉MCS-51 指令系统
17、中的指令。 实验设备：PC 机和软件安装盘。 实验要求：进行硬件连接；安装软件；运行调试软件，进入集成调试环境，学习菜单栏的使用以及各个窗口的作用和操作方法；输入所给程序并运行，观察各个寄存器及内存的变化。 2、实验 2：简单程序的设计实验目的：进一步熟悉软件模拟器的基本使用方法；学习调试程序的方法；学习用连续和单步方式运行程序。 实验设备：PC 机 实验要求：输入一简单程序，分别用单步和连续方式运行该程序，观察各个寄存器及内存的变化；输入自编简单程序，运行该程序，观察各个寄存器及内存的变化。 3、实验 3：简单程序的设计实验目的：掌握条件转移指令的用法；掌握分支程序的设计与调试方法；学习伪指
18、令的使用；掌握引脚的正确读入方法。 实验设备： PC 机。 实验要求：输入一分支程序，分别用单步和连续方式运行该程序，观察各个寄存器及内存的变化；输入自编分支程序，运行该程序，观察各个寄存器及内存的变化。 4、实验 4：循环程序的设计实验目的：、学习用断点方式运行程序；掌握 RAM 中的数据操作，进一步熟悉传送类指令；掌握循环程序的设计与调试方法。 实验设备：PC 机。 实验要求：输入单字节求累加和程序，运行该程序，观察各个寄存器及内存的变化；输入求字串长度程序，运行该程序，观察内 RAM 单元的变化；输入求最大值程序，运行该程序，观察内 RAM 单元的变化。 5、实验 5：子程序的设计实验目
19、的：掌握子程序调用与返回指令的用法；掌握子程序设计方法。 实验设备： PC 机。 实验要求：输入一子程序，运行该程序，观察 PC 寄存器及堆栈的变化；输入自编子程序（作业或课堂练习的分支程序） ，运行该程序，观察 PC 寄存器及堆栈的变化。 6、实验 6：流水灯实验目的：学习伟福单片机仿真器、仿真头、计算机、信号转接板、功能实验板、仿真器电源、开关电源之间的连接方法，以及伟福硬件仿真器的设置方法；掌握 P1 口的输出方法；掌握软件延时的计算。 实验设备：E2000 仿真器、PC 机、自制基本实验板、5V 电源。 实验要求：对仿真机、计算机及并行接口板进行连接；输入 8 个 LED 发光二极管轮
20、流点亮程序，运行该程序，观察 LED 发光二极管的闪亮、移位情况；改变延时常数，使闪亮时间变化；修改程序使二极管的闪亮移位方向改变；编写若干种流水灯花样，组合成较大程序，依次循环执行。 7、实验 7：按键实验实验目的：掌握引脚的正确读入方法；检查错误设置时的读入数据；学习线性键盘的驱动程序的设计方法。 实验设备：E2000 仿真器、PC 机、自制基本实验板、5V 电源。 实验要求：对仿真机、计算机及并行接口板进行连接；读入 4 个按键并使对应的 LED 点亮；键控流水灯：K1 按下时，LED 由左向右轮流点亮；K2 按下时，LED 由右向左依次点亮；K3 按下时，LED 闪亮；K4 按下时，
21、LED 由内向外轮流点亮；修改程序将开关按下改为开关按下并抬起。 8、实验 8：数码管显示实验之一实验目的：掌握数码管显示的原理；学习数码管的驱动程序的编制方法；学习 1 位秒表的驱动程序的设计方法。 实验设备：E2000 仿真器、PC 机、自制基本实验板、5V 电源。 实验要求：对仿真机、计算机及并行接口板进行连接；在 4 个数码管上由左向右轮流显示8；在 4 个数码管上同时显示 30H 单元的内容（设 30H 单元存放着 1 位 BCD 码） ；在最左边的数码管上显示 0-9，不停循环，每 1s 变化一次。 9、实验 9：数码管显示实验之二实验目的：掌握多位数码管动态显示的原理；学习多位数
22、码管动态连接方式下驱动程序的编制方法；学习 4 位秒表的驱动程序的设计方法。 实验设备：E2000 仿真器、PC 机、自制基本实验板、5V 电源。 实验要求：对仿真机、计算机及并行接口板进行连接；在 4 个数码管上显示 30H-33H 单元的内容（设 30-33H 单元各存放着 1 位 BCD 码） ；在 4 个数码管上显示秒数。 10、实验 10：中断应用实验目的：掌握 MCS51 单片机中断系统的初始化；学习 MCS51 单片机中断系统的应用。 实验设备：E2000 仿真器、PC 机、自制基本实验板、5V 电源。 实验要求：对仿真机、计算机及并行接口板进行连接；用中断的方法实现开关 K1
23、按动一次，左边的数码管加 1；开关 K2 按动一次，左边的数码管减 1；数码管的值在 0-9 之间变化。 11、实验 11：定时与计数器的应用实验目的：掌握 MCS51 单片机定时计数器的工作过程；掌握 MCS51 单片机定时计数器的初始化；学习 MCS51 单片机定时计数器的应用。 实验设备：E2000 仿真器、PC 机、自制基本实验板、5V 电源。 实验要求：对仿真机、计算机及并行接口板进行连接；用定时计数器统计实现开关 K3 的按动次数，当按动 10 次时，闪烁 20 次；用定时计数器定时 100MS，当定时时间到时，8个发光二极管全亮。 二、关于实验的说明 1、单片机原理与接口技术是一门实践性很强的课程，它并无高深理论，主要靠实验来获得基本技能和编程知识，通过实验，培养科技开发能力。上述实验内容必须进行；所有实验考核及格者方允许参加理论考试。2、实验跟随课程进行安排；实验学时可以根据实际情况进行调整。 第五部分 教学参考资料 1、 单片机原理及应用技术 ，高等教育出版社，李全利，ISBN 7-04-009833-42、 单片机微型计算机原理、接口及应用 ，北京邮电大学出版社，徐惠民， ISBN 7-5635-0010-3/TN.123、 单片机原理与接口技术 ，电子工业出版社，苏平， ISBN 7-5053-8990-4/TP.5217
