《单片机原理与应用》课程教学大纲

《单片机原理与应用》课程教学大纲

课程类别：专业基础课

适用专业：供用电技术/应用电子技术

适用层次：高起专

适用教育形式：网络教育

考核形式：考试

所属学院：计算机科学与技术学院

先修课程：无

一、课程简介

《单片机原理与应用》是供用电技术/应用电子技术的一门专业课程，它系统地阐述了51单片机的内部结构及指令系统，单片机的程序设计，中断系统和定时器，串行口和系统扩展、接口扩展等。本课程的学习对学生掌握单片机基础知识、单片机系统的设计开发等具有较大的帮助。

二、课程学习目标

通过本课程的学习，使学生具备以下能力：

1、理解以51单片机为代表的冯.诺依曼计算机组成结构以及哈佛计算机存储结构，能使用汇编语言实现存储器数据以及I/O端口数据的读写操作。

2、理解51单片机的各种工作方式，理解51单片机外部中断、定时器/计数器中断、串口中断的原理及系统处理中断的过程。能根据需求选择合适的中断类型、中断工作模式组建以51单片机为核心控制单元的单片机系统，并编写相应的控制程序。

3、能为51单片机选择合适的芯片51单片机系统的扩展。

三、课程主要内容和基本要求

本课程以单片机的结构及使用中心内容，介绍了单片机的内部结构、定时/计数器、串口、中断等部件的工作原理及使用方法，并介绍了基于单片机的程序设计方法。主要内容分为以下几个模块：

模块一：单片机的内部结构

主要介绍了MCS-51单片机内部结构及CPU，MCS-51单片机的引脚与总线结构，MCS-51单片机的存储器结构，MCS-51单片机的时钟及CPU时序，MCS-51单片机的工作方式，MCS-51单片机的输入/输出端口。

要求了解并识记MCS-51单片机的内部原理结构、CPU、引脚、存储空间、输入输出口、时序的概念。理解单片机为了解决片内外各种存储体之间地址重叠采用的软、硬件处理方法。掌握51单片机片内RAM、SFR、ROM的地址范围以及功能区域划分情况。能根据单片机的主频计算出相应的振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期。

模块二：MCS-51指令系统及程序设计

包括汇编语言概述，MCS-51单片机寻址方式，MCS-51单片机的汇编指令系统，伪指令，MCS-51单片机中汇编语言程序设计。

要求通过对寻址方式和指令系统的学习，掌握利用相关指令完成简单的数据传输、存取、算数和逻辑运算操作。利用汇编语言完成简单的单片机系统的程序设计

模块三：单片机的中断、定时/计数器、串口通信

具体包括中断系统、定时/计数器、以及串口通信、单片机扩展等内容。应理解MCS-51

单片机中断系统、定时/计数器、以及串口通信的原理及使用方法，掌握单片机扩展的方法。

第一章单片机及其开发工具

『知识点』

单片机的发展历史，单片机的特点，单片机的应用领域，常用单片机型号，单片机开发工具介绍。

『基本要求』

1、识记：单片机的基本概念、特点。

2、领会：单片机发展的历史过程，单片机系统的优势。

3、简单应用：能通过型号辨明单片机的基本性能指标，能列举身边应用单片机的产品。

『关键知识』

1、单片机：将中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器、I/O 接口电路等主要微型计算机的部件集成在一块芯片上，使其具有计算机的基本功能。

2、ROM：程序存储器，只存放程序、固定常数及数据表格。

3、RAM：数据存储器，用作过工作区及存放用户数据。

『重点』

单片机的特点及发展历史。

一、单片机的特点：

1、单片机的ROM和RAM是严格区分的；

2、采用面向控制的指令系统；

3、单片机的I/O引脚通常是多功能的；

4、单片机的外部扩展能力强；

5、体积小、成本低、运用灵活；

6、面向控制；

7、适应性强、抗干扰；

8、方面实现多机好分布式控制。

二、单片机的发展历史

4位单片机—8位单片机—16位单片机—32位单片机

『难点』

无

第二章MCS-51单片机的结构与原理

『知识点』

MCS-51单片机内部结构及CPU，MCS-51单片机的引脚与总线结构，MCS-51单片机的存储器结构，MCS-51单片机的时钟及CPU时序，MCS-51单片机的工作方式，MCS-51单片机的输入/输出端口。

『基本要求』

1、识记： MCS-51单片机的内部原理结构、CPU、引脚、存储空间、输入输出口、时序的概念。

2、领会：单片机为了解决片内外各种存储体之间地址重叠采用的软、硬件处理方法。单片机为了解决引脚有限采用的引脚功能复用。单片机的复位、空闲、掉电等多种工作模式。

3、简单应用：能够整理出51单片机片内RAM、SFR、ROM的地址范围以及功能区域划分情况。能根据单片机的主频计算出相应的振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期。

『关键知识』

1、运算器：包括算术逻辑运算部件ALU以及累加器ACC、寄存器B、暂存器1、暂存器

2、程序状态字寄存器PSW、布尔处理器等。

2、PSW：用于设定CPU的状态和指示指令执行之后的状态。

3、控制器：包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、时钟控制逻辑、堆栈指针SP、地址指针DPTR等。

4、PC：具有自动加1功能的16位计数器。

堆栈：在RAM中专门开辟出来的一个特殊用途的存储区域。先进后出、后进先出的访问原则。

5、DPTR:唯一的16位寄存器。可以作为两个独立的8位寄存器使用。

6、MCS-51的总线结构。

7、MCS-51的存储空间及分类：片内ROM、片内RAM、片外ROM、片外RAM。

8、特殊功能寄存器：21个。

9、MCS-51的4个8位端口：P0~P3各自的功能。

10、时钟信号：振荡周期、机器周期、指令周期

『重点』

MCS-51单片机的引脚与总线结构，MCS-51单片机的存储器结构，MCS-51单片机的时钟及CPU时序。

『难点』

并行输入/输出口, 串行输入/输出口，存储器的结构。

第三章MCS-51指令系统及汇编程序设计

『知识点』

汇编语言概述，MCS51单片机寻址方式，立即寻址，直接寻址，变址寻址(基址寄存器+变址寄存器间接寻址)，相对寻址，位寻址，MCS-51单片机指令系统数据传送、算术操作、逻辑操作、位操作、控制转移等，MCS-51单片机伪指令，汇编语言程序设计，格式、伪指令、简单程序设计、分支与循环程序。

『基本要求』

1、识记： CS-51单片机的寻址方式以及常用指令、伪指令。

2、领会：通过数据传送指令实现数据在不同存储单元之间的移动，指令运行的过程，PC寄存器对于指令运行所起到的作用。

3、简单应用：通过对寻址方式和指令系统的学习，掌握利用相关指令完成简单的数据传输、存取、算数和逻辑运算操作。

4、综合应用：利用汇编语言完成简单的程序设计。

『关键知识』

1、寻址方式：立即寻址，寄存器寻址，直接寻址，寄存器间接寻址、变址寻址(基址寄存器+变址寄存器间接寻址)，位寻址，指令寻址。

2、指令系统：数据传送类指令、算术运算指令、逻辑运算指令、控制程序转移指令、位操作指令

3、汇编语言程序设计：简单程序设计、分支程序设计、循环程序设计、子程序设计

『重点』

7种寻址方式，数据转移类指令。

『难点』

数据传送类指令，控制程序转移类指令。