單片機原理及應用》課程理論和實踐教學大綱.doc

安徽水利水電職業(yè)技術學院單片機原理及應用課程教學大綱第一部分 大綱說明 一、制定教學大綱的依據(jù)：本課程教學大綱依據(jù)電子工程系應用電子技術專業(yè)的培養(yǎng)目標及教學計劃制定，符合社會對人才知識、能力、素質(zhì)需求及地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的需要。 二、適用范圍：本教學大綱適用于電子工程系應用電子技術專業(yè)的學生。 三、課程的性質(zhì)和任務：單片機原理與應用課程是應用電子技術專業(yè)必修的一門專業(yè)課。學生在學習本課程之前應當具備電路和電子技術的預備知識，實訓方面應具備數(shù)字邏輯方面的技能要求。 1、通過課堂教學和實踐教學，使學生建立起“單片機控制系統(tǒng)”的牢固概念。 2、培養(yǎng)學生設計、制作單片機控制系統(tǒng)的能力和獨立分析問題、解決問題的能力。 3、通過系統(tǒng)的實踐教學鍛煉，使學生具有一定的軟硬件開發(fā)能力，為未來的工作打下基礎。 四、前導課程及主要知識：電子技術分為模擬電子技術和數(shù)字電子技術兩大部分，包括半導體元件及特性、基本放大電路、負反饋放大器和集成運算放大器、功率放大器及其應用、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、課程教學要求的層次： 1、熟練掌握：要求學生能夠全面、深入理解和熟練掌握所學內(nèi)容，并能夠用其分析和初步設計、制作單片機控制系統(tǒng)。 2、掌握：要求學生能夠較好地理解和掌握，并能夠進行簡單的設計。 3、了解：要求學生能夠一般地了解所學內(nèi)容。 第二部分 課程的學時分配及考核 一、課程教學總學時數(shù)、學分數(shù)：課程教學總學時60學時，3學分。其中授課40學時，實訓20學時，單片機原理課程設計1周. 二、主要教學過程與學時分配：序號 教學內(nèi)容 總學時講授學時實訓學時1 微型計算機基礎知識 222 MCS-51系列單片機的結(jié)構(gòu)和原理 663 MCS-51系列單片機的指令系統(tǒng) 10824 匯編語言程序設計 10645 MCS-51單片機并行接口 6426 MCS-51單片機輸入輸出 4227 MCS-51單片機中斷技術 6428 MCS-51單片機定時與計數(shù) 4229 MCS-51單片機存儲器接口 42210 MCS-51單片機并行接口擴展 42211 MCS-51單片機模擬接口 422總 計 6040 20三、考核：本課程采用筆試和實訓兩種考核方式。筆試采用閉卷形式；實驗采用平時成績；產(chǎn)、學、研實踐、課程設計根據(jù)設計題目的難易程度、調(diào)試情況和說明書共同給定成績。 第三部分 理論部分教學要求 （一）教學基本要求： 1、單片機原理部分要強調(diào)微機的組成，掌握用匯編語言編程。 2、單片機接口技術部分要強調(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，教學中應使理論聯(lián)系實際和重視實踐環(huán)節(jié)。 4、本課程課時較多，分兩學期講，先講單片機原理，再講單片機接口技術。 （二）理論部分教學內(nèi)容和要求第一章 微型計算機基礎知識1、內(nèi)容： 1.1 進位計數(shù)制 1.1.1 進位計數(shù)制 1.1.2 各種進制間的轉(zhuǎn)換 1.2 計算機中的數(shù)和編碼系統(tǒng) 1.2.1 機器數(shù)和補碼 1.2.2 BCD碼和字符編碼 1.2.3 計算機中數(shù)的運算 1.3 微機的組成 1.3.1 計算機的硬件組成 1.3.2 微型計算機的結(jié)構(gòu) 1.3.3 微機的工作過程 1.3.4 CPU的基本結(jié)構(gòu)和指令的執(zhí)行過程 2、教學要求： 熟練掌握：微機的硬件組成；CPU的基本結(jié)構(gòu)和指令的執(zhí)行過程。 掌握：補碼表示方法；無符號數(shù)、帶符號數(shù)和BCD碼的運算規(guī)則。 了解：各種進制間的轉(zhuǎn)換；原碼、反碼表示法；ASCII碼表；計算機的組成。 第二章 MCS-51系列單片機的結(jié)構(gòu)和原理 1、內(nèi)容：2.1 MCS-51系列單片機的結(jié)構(gòu) 2.1.1 MCS51系列單片機基本結(jié)構(gòu) 2.1.2 MCS51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2.1.3 MCS51系列單片機的存儲器結(jié)構(gòu) 2.2 8051 的引腳功能 2.3 8051的時序電路 2、教學要求： 熟練掌握：MCS51系列單片機基本結(jié)構(gòu)；MCS51系列單片機的存儲器結(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系列單片機各代表型號的區(qū)別；復位和程序工作方式；復位電路和時鐘電路的組成 第三章 MCS-51系列單片機的指令系統(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系列單片機的指令系統(tǒng) 3.3.1 數(shù)據(jù)傳送類 3.3.2 算術運算類 3.3.3 邏輯運算以移位類 3.3.4 位操作類 3.3.5 控制轉(zhuǎn)移類 2、教學要求： 熟練掌握：111條指令的功能及其對標志位的影響；能夠正確寫出指令運行后相關單元的內(nèi)容變化。 掌握：程序運行后的結(jié)果 了解：指令的長度；指令周期；指令機器碼的手工查表法；尋址方式 第四章 匯編語言程序設計 1、內(nèi)容：4.1 程序設計語言 4.2 MCS-51系列單片機匯編語言規(guī)則 4.3 基本程序設計 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 典型程序設計 4.4.1 查表程序 4.4.2 運算程序 4.4.3 數(shù)組程序 4.4.4 代碼轉(zhuǎn)換程序 2、教學要求： 熟練掌握：4種基本結(jié)構(gòu)的程序的設計方法；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??；求多個無符號數(shù)的最大/最小值；數(shù)組傳送；關鍵字的查找與統(tǒng)計；8位二進制與BCD碼或ASCII碼的轉(zhuǎn)換；查表程序的設計。 掌握：匯編語言源程序的格式；偽指令DB、ORG、END的應用 了解：程序設計語言；偽指令的功能 第五章 MCS-51單片機并行接口 1、內(nèi)容：5.1 MCS51單片機內(nèi)部并行口及其應用 5.1.1 MCS51單片機內(nèi)部并行口的結(jié)構(gòu) 5.1.2 MCS51單片機內(nèi)部并行口的應用 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、教學要求： 熟練掌握：MCS51單片機內(nèi)部并行口的應用；七段LED顯示器與單片機的4種接口電路和驅(qū)動程序的編制；MCS51單片機與發(fā)光二極管和開關的連接與驅(qū)動程序的編制。 掌握： MCS51單片機內(nèi)部并行口應用時的注意事項。 了解：8051內(nèi)部并行口的結(jié)構(gòu)。 第六章 MCS-51單片機輸入輸出 1、內(nèi)容：6.1 輸入/輸出概述 6.1.1 外設的重要性 6.1.2 外設必須通過I/O口與CPU交換信息 6.1.3 CPU與外設之間所傳送的信息類型 6.1.4 外設端口的編址方式 6.2 微型計算機的輸入/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。 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；無條件和查詢方式下接口電路的組成。 第七章 MCS-51單片機中斷技術 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 7.2.3 中斷服務 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單片機的中斷處理的全過程 7.3.3 中斷系統(tǒng)的應用 2、教學要求： 熟練掌握：MCS51單片機的中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和IP、IE、TCON的格式；MCS51中斷系統(tǒng)的設置；MCS51單片機的中斷處理過程。 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單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器及其應用 8.2.1 MCS51單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器 8.2.2 定時/計數(shù)的應用 2、教學要求： 熟練掌握：MCS51單片機內(nèi)部定時計數(shù)器的設置和應用；TMOD、THx、TLx的格式；初值的計算方法。 掌握：MCS51單片機內(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單片機存儲器接口 1、內(nèi)容：9.1 存儲器概述 9.1.1 微機系統(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 半導體存儲器芯片 9.2.1 半導體存儲器芯片的分類 9.2.2 半導體存儲器的結(jié)構(gòu) 9.2.3 常用半導體存儲器芯片的功能與引腳 9.3 半導體存儲器芯片與MCS51單片機的連接 9.3.1 存儲器與CPU連接時主要考慮的問題 9.3.2 MCS51單片機三總線的形成 9.3.3 MCS51單片機與半導體存儲器芯片的連接 2、教學要求： 熟練掌握：MCS51單片機與RAM和ROM芯片的連接。 掌握：常用半導體存儲器芯片的使用；MCS51單片機三總線的形成；半導體存儲器芯片的分類及特點。 了解：存儲器的分類；存儲器與CPU連接時主要考慮的問題；存儲器容量與半導體存儲器芯片容量的區(qū)別。 第十章 MCS-51單片機并行口的擴展 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芯片的應用 2、教學要求： 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 實訓部分教學要求和教學內(nèi)容 教學基本要求： 通過實驗使學生熟悉單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、MCS51單片機的指令系統(tǒng)、MCS51單片機的并行口、中斷系統(tǒng)、定時計數(shù)系統(tǒng)以及各種外部擴展電路，掌握編程方法，熟練掌握仿真器、編程器等單片機系統(tǒng)的開發(fā)工具的使用，為今后更好地從事單片機系統(tǒng)的開發(fā)奠定基礎。 一、實驗內(nèi)容 1、實驗1：軟件模擬器的使用實驗目的：掌握軟件模擬器的基本使用方法；學習匯編語言程序的輸入與運行方法；熟悉MCS-51指令系統(tǒng)中的指令。 實驗設備：PC機和軟件安裝盤。 實驗要求：進行硬件連接；安裝軟件；運行調(diào)試軟件，進入集成調(diào)試環(huán)境，學習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：簡單程序的設計實驗目的：進一步熟悉軟件模擬器的基本使用方法；學習調(diào)試程序的方法；學習用連續(xù)和單步方式運行程序。 實驗設備：PC機 實驗要求：輸入一簡單程序，分別用單步和連續(xù)方式運行該程序，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：簡單程序的設計實驗目的：掌握條件轉(zhuǎn)移指令的用法；掌握分支程序的設計與調(diào)試方法；學習偽指令的使用；掌握引腳的正確讀入方法。 實驗設備： PC機。 實驗要求：輸入一分支程序，分別用單步和連續(xù)方式運行該程序，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)程序的設計實驗目的：、學習用斷點方式運行程序；掌握RAM中的數(shù)據(jù)操作，進一步熟悉傳送類指令；掌握循環(huán)程序的設計與調(diào)試方法。 實驗設備：PC機。 實驗要求：輸入單字節(jié)求累加和程序，運行該程序，觀察各個寄存器及內(nèi)存的變化；輸入求字串長度程序，運行該程序，觀察內(nèi)RAM單元的變化；輸入求最大值程序，運行該程序，觀察內(nèi)RAM單元的變化。 5、實驗5：子程序的設計實驗目的：掌握子程序調(diào)用與返回指令的用法；掌握子程序設計方法。 實驗設備： PC機。 實驗要求：輸入一子程序，運行該程序，觀察PC寄存器及堆棧的變化；輸入自編子程序（作業(yè)或課堂練習的分支程序），運行該程序，觀察PC寄存器及堆棧的變化。 6、實驗6：流水燈實驗目的：學習偉福單片機仿真器、仿真頭、計算機、信號轉(zhuǎn)接板、功能實驗板、仿真器電源、開關電源之間的連接方法，以及偉福硬件仿真器的設置方法；掌握P1口的輸出方法；掌握軟件延時的計算。 實驗設備：E2000仿真器、PC機、自制基本實驗板、5V電源。 實驗要求：對仿真機、計算機及并行接口板進行連接；輸入8個LED發(fā)光二極管輪流點亮程序，運行該程序，觀察LED發(fā)光二極管的閃亮、移位情況；改變延時常數(shù)，使閃亮時間變化；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：按鍵實驗實驗目的：掌握引腳的正確讀入方法；檢查錯誤設置時的讀入數(shù)據(jù)；學習線性鍵盤的驅(qū)動程序的設計方法。 實驗設備：E2000仿真器、PC機、自制基本實驗板、5V電源。 實驗要求：對仿真機、計算機及并行接口板進行連接；讀入4個按鍵并使對應的LED點亮；鍵控流水燈：K1按下時，LED由左向右輪流點亮；K2按下時，LED由右向左依次點亮；K3按下時，LED閃亮；K4按下時，LED由內(nèi)向外輪流點亮；修改程序?qū)㈤_關按下改為開關按下并抬起。 8、實驗8：數(shù)碼管顯示實驗之一實驗目的：掌握數(shù)碼管顯示的原理；學習數(shù)碼管的驅(qū)動程序的編制方法；學習1位秒表的驅(qū)動程序的設計方法。 實驗設備：E2000仿真器、PC機、自制基本實驗板、5V電源。 實驗要求：對仿真機、計算機及并行接口板進行連接；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目的：掌握多位數(shù)碼管動態(tài)顯示的原理；學習多位數(shù)碼管動態(tài)連接方式下驅(qū)動程序的編制方法；學習4位秒表的驅(qū)動程序的設計方法。 實驗設備：E2000仿真器、PC機、自制基本實驗板、5V電源。 實驗要求：對仿真機、計算機及并行接口板進行連接；在4個數(shù)碼管上顯示30H-33H單元的內(nèi)容（設30-33H單元各存放著1位BCD碼）；在