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课程编码：08265011
课程名称：单片机原理与技术
英文名称：Single Chip Microcompter Principiumand Application
开课学期：6
学时/学分：48/3 （其中实验学时：16）
课程类型：专业基础限选课
开课专业：测控技术及仪器、电气工程及其自动化
先修课程：数字电路、计算机基础
选用教材：《单片机原理及应用》中国铁道出版社，2004年第一版
主要参考书：
1、张迎新编著：《单片微型计算机原理、应用及接口技术》国防科大出版社
2、曹琳琳、曹巧媛编著：《单片机原理及接口技术》国防科技大学出版社，2000年
3、何立民编著《MCS-51系列单片机应用系统设计》北航出版社
4、张友德等编著《单片微型机原理、应用与实验》复旦大学出版社,
5、李朝青编著《单片机原理及接口技术》北航出版社，2005年第三版
教学梯队：
执笔人：邱春玲
一、 课程性质、目的与任务
单片机具有体积小、功能强、可靠性高、面向控制和价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。本课程是为测控技术与仪器、电气工程及其自动化等专业的本科生设置的专业基础课。它以MCS-51系列机为例，详细介绍了MCS-51系列机的结构及工作原理和单片机在各领域中的应用，使学生掌握单片机应用系统设计和开发的基本技能，为实现各种智能化的设计奠定基础。
二、 教学基本要求
1、了解单片机的特点及发展概况，常用单片机系列及单片机在各领域中的应用。
2、掌握MCS-51单片机内部结构、引脚功能以及单片机执行指令的时序；熟悉单片机的存储器结构和输入/输出端口结构特点。
3、了解MCS-51系列机的寻址方式及指令系统，掌握单片机的程序设计方法。
4、掌握单片机定时/计数器的结构、使用方法和应用。
5、掌握单片机串行口的结构及应用。
6、掌握单片机中断源的建立、撤消、外部中断的扩充，并能灵活运用中断系统。
7、掌握单片机程序存储器、数据存储器及I/O接口的扩充方法。
8、了解单片机键盘、显示、A/D、D/A的接口技术和8155、8279的使用方法及编程。
9、了解单片机应用系统设计的基本方法和开发过程。
10、实践性较强是本课程的特点之一。学习过程中必须通过实践环节(尤其是实验课)的配合来加深和提高对课程内容的理解。
三、 各章节内容及学时分配
第一章 绪论 （1学时）
教学目的与要求
通过本部分的学习，要求学生了解单片机的发展历程和发展方向，了解单片机的应用领域。掌握单片机的概念、特点。
教学内容
1.1 单片机概述
1.2 典型单片机系列简介
考核要求
了解单片机的发展过程与单片机技术的发展趋势、单片机的分类
掌握单片机的特点
第二章 MCS-51单片机的结构（5学时）
教学目的与要求
本章介绍了MCS-51系列单片机的硬件结构，包括CPU基本模型、存储器配置、单片机外部引脚及功能等。通过对本章的学习，学生应了解单片机概貌，理解震荡器、时钟电路和CPU时序。掌握存储器的配置、机器周期和震荡器周期的关系、4个并行输入/输出口的工作原理、复位条件、复位电路和复位状态；
教学内容
2.1 MCS-51单片机的基本组成
2.2 MCS-51单片机的引脚功能
2.3 存储器配置
2.4 I/O端口结构
2.5 时钟电路及工作方式
考核要求
了解单片机的内部结构、I/O口的结构
理解各种定时单位的概念及其与系统时钟的关系、CPU的时序、8051的外部引脚及功能
掌握内部存储器的配置，内部数据存储器、可位寻址寄存器及SFR的特点及用途、4个I/O口的使用、机器周期的定义、复位的含义及复位电路
第三章 MCS-51指令系统及汇编语言程序设计（8学时课内，4学时课外）
教学目的与要求
本章介绍了MCS-51系列单片机的寻址方式、指令系统和程序设计技术。通过对本章的学习，学生应理解并掌握51单片机的寻址方式，准确理解111条指令的功能；掌握全部指令的格式、指令对标志位的影响。
教学内容
3.1 MCS-51指令系统简介
3.2 MCS-51指令系统的寻址方式
3.3 MCS-51指令系统及一般说明
3.4 汇编语言程序设计
考核要求
了解汇编程序设计的过程
理解并掌握51单片机的寻址方式，会计算相对地址
掌握51单片机的指令系统，灵活运用常用指令解决实际问题；掌握程序设计的方法和技巧，并能应用指令进行汇编程序设计。
第四章 中 断（2学时）
教学目的与要求
中断系统是单片机的重要组成部分，利用中断技术可以更好地发挥单片机系统的处理能力，及时响应突发事件，有效地解决CPU与外设之间的速度匹配问题，提高CPU的工作效率和实时处理能力。通过学习使学生了解单片机的中断系统，理解中断响应的过程及单片机中断系统的应用。
教学内容
4.1中断技术
4.2 MCS-51中断系统
4.3 MCS-51中断处理过程
4.4扩充外部中断的方法
考核要求
了解中断系统的工作过程
掌握与中断相关寄存器的功能及设置方法；中断系统的应用及中断服务程序设计方法。
第五章 定时/计数器（3学时）
教学目的与要求
本章主要介绍了51系列单片机的中断系统和定时器/计数器的工作原理及使用方法，并给出了一些典型应用实例。使用定时器/计数器可以实现定时控制、延时、脉冲计数、脉冲宽度测量和频率测量等。通过对本章的学习应理解并掌握定时方式和计数方式的工作原理，掌握硬件定时器/计数器的应用
教学内容
5.1定时器/计数器概述
5.2定时器/计数器的工作方式及应用
考核要求
了解定时器的内部结构
掌握定时器/计数器的设置、51内部定时器的3种工作方式及应用；能利用定时器/计数器解决实际问题。
第六章 串行口（3学时）
教学目的与要求
单片机广泛应用于现场控制、嵌入式系统、数据采集系统等领域，不仅要实现本地数据采集和现场控制，而且还要完成远距离数据传输，将采集到的信息上送到调度机，接收调度机下发的控制和采集命令，这就要求单片机必须具有通信功能。本章将从实用角度出发，介绍单片机串行通信方式及相关知识。通过对本章的学习，应了解串行通信的概念和原理，理解串行通信的实现过程，掌握串行口的4种工作方式及串行通信的应用。了解多机通信的原理。
教学内容
6.1 串行通信基础知识
6.2 MCS-51的串行I／O口及控制寄存器
6.3 串行口的工作方式
6.4 波特率的设计
6.5 MCS-51串行口的应用
6.6 MCS-51串行口的多机通信
考核要求
了解51系列单片机串行通信口的基本结构及工作原理；了解单片机在多机通信中的应用；
理解串行通信的基本概念；
掌握双机通信的原理及应用、串行通信波特率的计算，4种工作方式的应用
第七章 MCS-51单片机存储器的扩展（3学时）
教学目的与要求
单片机的应用领域很广，控制形式多种多样，不同场合下的技术要求也不同，因此，单片机应用系统的软、硬件结构差别很大，系统扩展的内容及接口形式也不尽相同，但单片机系统扩展的原理和方法基本相同。本章介绍了单片机系统扩展的主要内容与技术要点，并给出了单片机系统扩展的几个典型实例。学生通过对本章的学习应了解扩展的目的，掌握存储器扩展的方法。
教学内容
7.1 单片机扩展及系统结构
7.2 程序存储器EPROM的扩展
7.3 外部数据存储器的扩展
7.4 E2PROM扩展电路
考核要求
理解单片机系统总线的形成方法与控制信号的作用；理解单片机扩展的时序
掌握外部数据存储器和程序存储器的扩展方法；掌握程序存储器和数据存储器扩展的硬件连接方法
第八章 I/O接口扩展设计及应用（3学时）
教学目的与要求
通过本章的学习使学生了解I/O扩展的目的，掌握简单I/O扩展和可编程接口芯片扩展的方法。自学键盘/显示接口芯片的内容，为短学期实习做准备同时锻炼自学能力。
教学内容
8.1 I／O扩展概述
8.2 MCS-51单片机与可编程并行I/O芯片8255A的接口
8.3 MCS-51与可编程芯片8155的接口
8.4 数字芯片扩展简单的I/O接口
8.5 键盘／显示器接口芯片8279
考核要求
了解键盘/显示接口芯片的原理和8155的原理
理解I/O扩展的时序及过程
掌握简单I/O扩展的原理及方法、掌握可编程I/O芯片8255的扩展方法、能根据实际应用的需要进行系统扩展。
第九章 MCS-51与A/D、D/A的接口（2学时）
教学目的与要求
通过本章的学习，使学生了解模数、数模转换的目的，掌握A/D转换器扩展的原理及编程。了解D/A转换的接口及编程。
教学内容
9.1 A/D转换器的接口技术
9.2 MCS-51单片机与8位D／A转换器接口技术
9.3 MCS-51单片机与12位D／A转换器接口技术
考核要求
了解A/D、D/A转换的原理
掌握A/D转换的接口及控制
第十章 单片机应用（2学时）
教学目的与要求
通过本章的学习让学生了解其他类型的单片机，使学生今后在实际应用中能有更广泛的选择范围。了解单片机的C51编程。
教学内容
10.1目前比较流行的单片机简介
10.2 C51编程举例
考核要求
了解目前比较流行的8位、16位单片机型号；了解单片机C51编程的方法。
四、 实验：
a) 实验目的与任务
通过《单片机原理及应用》实验,使学生加深对单片机原理基础理论的理解，并在单片机原理实验的基本知识、基本方法和基本技能方面受到较系统的训练,为单片机的应用打下坚实的基础。
b) 实验教学基本要求
根据实验项目的要求，掌握用51单片机进行程序设计的思想和方法，掌握仿真调试的过程及如何应用单片机仿真器开发应用系统。根据实验项目的要求，写出实验预习报告，预习报告要求画出程序流程并写出程序清单，通过实验课上机调试后作修改，下课交实验报告。
c) 实验教材或指导书
《爱迪克单片机实验开发系统使用手册》
《单片机原理及应用实验指导书》
d) 实验项目一览表
序号
| 实验项目
| 内容提要
| 实验
类型
| 学时
分配
| 主要仪器
设 备
| 实验
地点
| 备注
|
1
| AEDK实验开发系统的使用
| 数据传送
| 验证性试验
| 2
| PC机
AEDK实验仪
| 地质宫
225
| 必修
|
2
| 软件试验
| 多字节加减
| 设计实验
| 2
| PC机
AEDK实验仪
| 地质宫
225
| 必修
|
3
| 软件试验
| 数制转换
| 设计实验
| 2
| PC机
AEDK实验仪
| 地质宫
225
| 选修
|
4
| 软件试验
| 查表或数据排序
| 设计实验
| 2
| PC机
AEDK实验仪
| 地质宫
225
| 选修
|
5
| 输入/输出口试验
| 用I/O口控制LED显示
| 设计实验
| 2
| PC机
AEDK实验仪
| 地质宫
225
| 必修
|
6
| 定时器试验
| 用定时器产生波形
| 设计实验
| 2
| PC机示波器
AEDK实验仪
| 地质宫
225
| 必修
|
7
| 外部中断试验
| 用开关控制LED的亮灭
| 设计实验
| 2
| PC机
AEDK实验仪
| 地质宫
225
| 必修
|
8
| 串/并转换实验
| 用串口控制数码管
| 设计实验
| 2
| PC机
AEDK实验仪
| 地质宫
225
| 必修
|
9
| A/D转换试验
| 模数转换控制
| 设计实验
| 2
| PC机
AEDK实验仪
| 地质宫
225
| 选修
|
10
| 急救车与交通灯实验
| 用4个双色灯模拟交通灯
| 综合设计实验
| 4
| 数字万用表
存储示波器
稳压电源
频率计
信号发生器
仿真机等
| 地质宫
225
| 选修
|
11
| 带音乐的跑马灯
| LED灯随着音乐亮灭
| 综合设计实验
| 课外
| 地质宫
225
| 开放实验
|
12
| 单片机实现电子钟
| 实现时、分、秒计时
| 综合设计实验
| 课外
| 地质宫
225
| 开放实验
|
13
| 多功能出租车计价器
| 根据行驶路程及时间计算车费
| 综合设计实验
| 课外
| 地质宫
225
| 开放实验
|
14
| 教学楼用打铃器
| 按学校课时安排定时打铃
| 综合设计实验
| 课外
| 地质宫
225
| 开放实验
|
15
| 简易频率计
| 实现频率、周期测量
| 综合设计实验
| 课外
| 地质宫
225
| 开放实验
|
16
| 电脑数字密码锁
| 根据密码开锁关锁
| 综合设计实验
| 课外
| 地质宫
225
| 开放实验
|
17
| 小型电子琴
| 根据按键播放音乐
| 综合设计实验
| 课外
| 地质宫
225
| 开放实验
|
18
| 篮球赛电子记分牌
| 自动计分、计时
| 综合设计实验
| 课外
| 地质宫
225
| 开放实验
|
19
| 抢答器
| 显示各队分数、实现抢答功能
| 综合设计实验
| 课外
| 地质宫
225
| 开放实验
|
20
| 多路巡回检测
| 实现至少8路检测
| 综合设计实验
| 课外
| 地质宫
225
| 开放实验
|
21
| 自主设计开发
| 自己选题
| 创新性实验
| 课外
| 地质宫
225
| 开放实验
|
五、考核方式：
考试。（根据实际情况采用开卷或闭卷）
六、 备注：
无
