单片机原理与应用技术教学大纲

《单片机原理与应用技术》教学大纲一、课程名称单片机原理与应用技术二、先修课程电子技术类基础课程和微机应用类基础课程三、课程性质与任务课程性质：本课程是高职高专电子类相关专业的的一门专业课程。

本大纲可作为（高中后大专、对口单招、五年制高职）层次学生的教学参考。

课程的任务：它以MCS-51单片机为例，详细介绍片内结构、工作原理、接口技术和单片机在各领域中的应用。

为学生进一步学习微机在智能仪表、工业控制领域中的应用技术奠定必要的基础。

四、课程教学目标1、知识目标（1）熟练掌握单片机内部硬件结构、工作原理及指令系统，掌握程序的设计基本方法，能够较熟练地设计常用的汇编语言源程序；（2）掌握单片机的接口技术，熟悉常用的外围接口芯片及典型电路。

（3）熟悉设计、调试单片机的应用系统的一般方法，具有初步的软、硬件设计能力。

（4）能够熟练地掌握一种单片机开发系统的使用方法。

2、能力目标初步具备应用单片机进行设备技术改造、产品开发的能力。

五、教学内容第一章微机基础知识(一)教学目的熟悉微处理器、微型机和单片机的概念及组成。

掌握计算中常用数制及数制间的转换，了解BCD码和ASCII码。

熟悉数据在计算机中的表示方法。

（二）教学重点与难点重点：计算中常用数制及数制间的转换。

难点：微处理器、微型机和单片机的概念及组成，微机的工作过程（三）教学内容1、微处理器、微机和单片机的概念；2、微机的工作过程。

（四）本章小结1、数制有二进制、十进制、十六进制等。

2、计算机系统中常包含有地址总线、数据总线、控制总线3、微处理器是由运算器、控制器两部组成4、单片机是由输入、输出、接口电路、时钟电路、存储器、运算器、控制器几部分组成（五）思考题1、试用计算机汇编语言指令完成12*34+56÷7-8的计算步骤？第二章 MCS-51单片机的结构和原理（一）教学目的熟悉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；掌握单片机存储器结构和输入/输出端口结构特点。

掌握堆栈的使用。

（二）教学重点与难点重点：1、8051的存储器配置及特点；2、21个特殊功能寄存器（SFR）的功能；3、堆栈的概念；4、复位电路。

难点：1、MCS- 51单片机内部结构；2、CPU时序。

（三）教学内容1、MCS- 51系列单片机结构2、MCS- 51单片机引脚及其功能3、8051存储器配置4、CPU时序5、复位及复位电路6、输入/输出端口结构（四）本章小结1、片内数据器内部RAM和特殊功能寄存器组成2、PO、P2最多可以连接64KB的外部数据存储器第三章 8051指令系统（一）教学目的熟悉机器语言、汇编语言及其区别；熟练掌握MCS- 51单片机的寻址方式及指令系统；掌握单片机的程序设计方法。

（二）教学重点与难点重点：1、8051的7种寻址方式；2、8051的111条汇编语言指令，会根据课题需要编制汇编语言程序。

难点：1、不同的存储器空间的寻址方式；2、指令的功能、操作的对象和结果；3、位操作类指令。

（三）教学内容1、汇编语言；2、寻址方式；3、MCS- 51单片机的指令系统。

（四）本章小结1、MCS－51系列单片机采用复杂指令系统，共有42种操作码助记符，支持直接寻址、寄存器寻址、立即数寻址、变址寻址、相对寻址、位寻址等七种寻址方式。

2、按功能可将这些指令分成数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移、位操作五大类。

3、MCS－51单片机系统提供了丰富的算术运算指令，如加法运算、减法运算、增1指令、减1指令，以及乘法、除法指令等。

4、逻辑运算在计算机指令系统中，占有极重要的位置。

MCS－51单片机指令系统提供了丰富的逻辑运算指令，包括逻辑非（取反）、与、或、异或、以及循环移位操作等。

（五）思考题假设内部RAM（30H）＝3FH，累加器A＝OFEH,R0＝30H，SP＝07H，PSW＝00H，则执行如下指令后，各存储单元及寄存器的内容是什么（各小题相互独立）？1、MOVA，@R0 A＝（）2、INCA A＝（）；PSW＝（）第四章汇编语言程序设计知识（一）教学目的熟悉汇编语言程序的基本结构类型、语法规则和常用伪指令，了解用汇编语言编写程序的步骤、方法和技巧，熟练掌握汇编语言源程序的编辑、汇编与调试（二）教学重点与难点重点：汇编语言源程序的编辑、汇编与调试。

难点：程序的基本设计方法和设计举例。

（三）教学内容1、编程步骤、方法和技巧。

2、汇编语言源程序的编辑和汇编。

（四）本章小结1、单片机汇编程序结构与通用微机汇编程序结构略有不同，原因是：（1）一般没有可以直接利用的监控程序，所有程序均要自己编写。

（2）没有像X86汇编语言程序那样，可直接调用系统提供的中断功能或WINDOWS的API函数完成特定操作，即所有子程序均需要自己编写。

2、MCS－51单片汇编语言源程序一般由主程序、完成特定操作的子程序及相应功能的中断服务程序等部分组成。

3、由于单片机新、芯片程序存储器容量一般不大，程序代码要尽可能短小，尤其是当芯片内程序存储器容量较小时，更应该设法缩短程序代码。

（五）思考题1、假设程序头中含有如下变量定义伪指令。

TXDBUF DATA #40HBDATA DATA #28H（1）执行如下程序段后。

内部RAM40H～4FH单元中的内容是什么？28H单元中的内容又是什么？MOVBDATA，#10HMOVR0，#TXDBUFCLRALOOP：MOV@R0，AINCAINCR0DJNZBDATA，LOOPEND第五章中断系统（一）教学目的熟悉中断的概念及中断的功能。

了解扩展外部中断源的方法，熟悉中断处理过程及中断嵌套的概念及应用，掌握各中断控制寄存器各控制位功能及标志位的含意，掌握中断服务子程序的结构及编程技巧。

（二）教学重点与难点重点：1、中断的概念及中断的功能；2、中断服务子程序的结构及编程技巧。

难点：中断处理过程及中断嵌套的概念及应用。

（三）教学内容1、微机的输入/输出方式；2、中断的概念；3、8051中断系统结构及中断控制；4、中断处理过程；5、外部中断扩展方法；6、中断程序举例。

（四）本章小结1、外围设备与CPU之间常用的通信方式有：查询方式、中断传输方式和直接存储器存取三种方式。

2、采用中断传输方式就可以克服查询传输方式存在的缺陷3、在计算机控制系统中，把引起中断的事件称为中断源。

在单片控制系统中，常见的中断源有：（1）外部中断，如CPU某此特定引脚电平变化引起的中断（2）各类定时/计数器溢出中断（3）串行发送结束中断（4）电源掉电中断（五）本章思考题1、增强型MCS－51芯片最多有几个下降沿触发的外中断？这时定时器T2只能工作在什么方式？第六章定时器及应用（一）教学目的熟悉8051片内两个16位定时器/计数器T0和T1的硬件结构，掌握T0和T1的两种工作方式，熟悉定时器的四种模式的应用。

（二）教学重点与难点重点：定时器的四种模式及其应用。

难点：定时器/计数器的结构、使用方法和应用。

（三）教学内容1、定时器概述；2、定时器的控制；3、定时器的四种模式及应用。

（四）本章小结1、定时/计数器的核心部件是一个加法（或减法）计数器，可工作在定时方式或计数方式，因引称为定时/计数器。

不过这两种工作方式并没有本质的区别只是计数脉冲来源不同而已。

如果计数脉冲是频率相对稳定的系统时钟信号时，则称为定时方式；反之，当计数脉取自CPUI/O引脚的外部信号时，称为计数方式。

2、增强型MCS－51单片机定时/计数器T2的功能比标准MCS－51子系列CPU 内定时/计数器T2更强，除了具有下降沿触发自动重装、捕捉、串行口波特率发生器三种工作方式外，还增加了可编程时钟输出、外电平控制缶上或向下计数自动重装两种工作模式，即增强型MCS－51芯片内的T2具有5种工作方式。

（五）本章思考题1、MCS－51子系列具有几个定时/计数器？简述定时/计数器T1的主要用途。

第七章单片机系统扩展及接口技术（一）教学目的掌握单片机系统的外部扩展RAM 、ROM、I/O口的方法，熟悉三总线的概念，了解8155、8255芯片的结构、功能、控制字及其与8051的接口方法及程序设计方法。

（二）教学重点与难点重点：8051单片机最小系统的设计，单片机系统扩展。

难点：三总线的概念，单片机扩展外部存储器空间地址分配。

（三）教学内容1、扩展三总线的产生；2、扩展程序存储器；3、扩展数据存储器；4、简单并行I/O 口的扩展；5、扩展8155可编程外围并行接口芯片。

（四）本章小结1、当I/O引肢资源不够时，用另一块CPU 来扩展I/O端口比通过三态门、触发器、专用I/O扩展芯片8255、8155等扩展I/O引肢在某些单片机应用系统中可有更经济，一方面，不仅扩展了I/O引脚，也扩展了其它硬件资源，部分工作可由扩展CPU完成，有效地减轻了主CPU的负担。

另一方面，由于CPUI/O 口电平可任意设置，完全可以省去承担逻辑转换的与非门的电路芯片。

（五）本章思考题1、8255I/O扩展芯片与8155扩展芯片有可异同？用8155扩展带程序存储的单片机CPUI/O引脚时，CPU与8155扩展芯片如何连接？第八章应用系统配置及接口技术（一）教学目的熟悉行列式键盘接口电路及工作原理，掌握LED显示器的结构及工作原理、LED动态显示接口电路及动态扫描显示程序设计方法，了解A/D、D/A的接口技术和开关量输出及功率器件接口。

（二）教学重点与难点重点：1、行列式键盘接口电路；2、LED显示器的结构及工作原理，LED动态显示接口电路。

3、常用ADC0809A/D芯片性能、技术指标、引脚功能、接口电路及程序设计方法。

难点：1、8155扩展I/O口构成的行列式键盘程序扫描和中断扫描的程序设计方法。

2、动态扫描显示程序设计方法。

（三）教学内容1、人—机通道配置与接口技术；2、单片机测控系统前向通道配置—传感器及小信号放大电路3、前向通道中的A/D转换器及接口技术；4、系统后向通道配置及接口技术。

（四）本章小结1、键盘电路一般由键盘接口、按键及键盘扫描或监控程序等部分组成。

2、LED静态显示接口由笔段代码锁存器，笔段译码器、驱动器等部分组成。

（五）本章思考题1、LED数码器静态显示驱动方式和动态显示驱动方式各有什么优缺点？点阵LED显示器只能采用什么显示驱动方式？2、1、在8位LED数码管动态显示电路中，如果每位显示时间为2.5ms，则显示刷新频率为多少？如果每位显示时间为2.0ms，刷新频率不低于25Hz，则最多能显示几位？第九章8051串行口及串行通信技术（一）教学目的熟悉8051串行接口的基本结构、串行接口中断的概念，了解8051-8051间接收/发送程序的设计思想和多机通信的基本原理及硬件系统。