单片机原理及应用课程标准

徽商职业学院
单片机原理与应用课程标准
一、课程概述
（一）课程性质
本课程是高职高专计算机应用（嵌入式方向）和自动化类专业学生的一门重要的、面向应用的、实践性和综合性很强的主干专业必修课。

（二）课程任务
通过本课程的教学，使学生掌握单片机原理与应用的基本知识，获得单片机应用系统设计的基本理论与基本技能，掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法及开发步骤。

培养学生分析问题、解决问题的综合能力。

为学生学习后续课程及毕业后从事与单片机应用技术相关工作岗位打下坚实基础。

（三）课程设计思路
本课程采用“教、学、做”一体化安排，与将理论教学和实践教学分开编写大纲的传统方法截然不同，将理论教学与实践教学有机的融合编写一个统一的教学大纲。

二、课程目标
（一）总体目标：
掌握单片机基本原理，熟悉KEILL软件和PROTEUS软件的使用，熟悉MCS－51的结构与应用设计，掌握基本的程序设计方法，通过应用实例熟悉单片机在综合应用中的用法。

（二）具体目标
1、知识目标
（1）理解和掌握单片机的工作原理和内部结构
（2）掌握汇编语言程序设计的基本方法。

（3）理解人机接口的硬件结构与软件编程原理和设计方法。

（4）掌握单片机系统扩展技术。

（5）掌握单片机A/D、D/A接口技术。

（6）基本掌握MCS-51串行通信技术。

（7）初步掌握MCS-51应用系统的开发技术。

2、能力目标
（1）能运用本课程知识独立设计和制作从简单到复杂的单片机应用系统（软件和硬件）。

（2）能运用本课程知识技能维修单片机应用设备和产品。

（3）具备进一步自学拓展相关知识的能力，如自学应用其他型号单片机的能力。

3、素质目标
具备与他人沟通协作的能力与团队精神及养成认真、细致、踏实的工作作风。

三、课程内容标准
单片机技术是一门应用性很强的课程，其理论与实践技能是从事机电类、计算机类和自动化类工作的专业技术人员所不可缺少的。

本课程的教学在讲清基本原理的基础上，强调实际应用，要做到既重视基本知识的讲解，又注重学生在应用方面的训练。

第一章概述
（一）、理论教学标准
【学习目的要求】
（1）了解单片机的组成和其发展概况、特点以及应用领域，熟悉单片机主要机型。

（2）建立二进制和十六进制的概念，学会进制之间的相互转换方法，熟记0-16之间二进制数、十进制数和十六进制数的对应关系和相互转换。

（3）熟悉二进制数和十六进制数的四则运算和逻辑运算的方法；了解二进制原码、反码和补码的表示方法。

（4）了解BCD码的编码方法、转换关系和加减法运算时的修正方法；了解ASCII码和查表换算的方法。

（5）了解单片机应用系统的开发过程和研发工具（Proteus、keil 软件）。

【教学重点】
单片机开发的一般过程。

【教学难点】
Proteus、keil 软件的使用。

【课程内容要点】
第一节认识单片机
1、单片机的概念及特点应用
2、单片机的发展和系列产品
第二节单片机应用系统的开发过程
1、开发流程
2、开发工具
第三节单片机相关基础知识
1、数制及数制间转换
2、数制的运算
3、常用编码
4、数码管简介
第二章 MCS-51单片机的基本结构
（一）、理论教学标准
【学习目的要求】
（1）掌握单片机内部的逻辑结构及各个部件的功能与特点。

即：中央处理器（CPU）、数据存储器、程序存储器、定时/计数器、并行I/O口、串行I/O口、中断控制系统、时钟电路、复位电路、总线。

（2）掌握存储器的组织结构、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、内部特殊功能寄存器（SFR）的配置情况、熟悉程序状态寄存器（ PSW）各位的含义及变化规律；掌握MCS-51单片机的4个物理空间和3个独立的逻辑空间的概念。

（3）重点掌握内部数据存储器的结构、用途、地址分配和使用特点。

（4）重点掌握程序计数器、累加器A、寄存器B、程序状态寄存器（PSW）和数据指针寄存器（DPTR）。

（5）了解单片机时序的相关概念，单片机最小系统构成和单片机工作过程。

【教学重点】
单片机的引脚功能
单片机的内部结构
单片机的存储组织结构
单片机的最小系统
【教学难点】
单片机的内部结构
单片机的存储组织结构
【课程内容要点】
第一节MCS-51单片机内部组成及引脚功能
1、MCS-51单片机内部结构
2、引脚功能
第二节时钟电路与复位
1、时钟电路
2、复位条件
第三节51系列单片机的存储结构
1、程序存储器ROM
2、数据存储器RAM
3、外部数据存储器
第四节输入/输出端口
第五节单片机最小系统
（二）、课堂实训标准
实训一单片机的输入输出仿真
实训目的：练习Proteus6.7的操作
熟悉LED和数码管的连接方式
掌握4个I/O口的电气特性
时钟和复位电路的绘制
实训内容：P1口的按键信号原样送到P0口，P1.0——P1.3的按键信号，经过软件译码送到P2口，P1.4——P1.7的按键信号，经过软件译码送到P3口。

按照提示，在Proteus6.7上绘制硬件仿真图，暂不编写任何程序
第三章 MCS-51单片机的指令系统
（一）、理论教学标准
【学习目的要求】
（1）熟练掌握所有指令的功能和寻址方式
（2）熟练使用各种指令解决常见问题
【教学重点】
本章主要讲解的是各种指令的格式及功能，需要在理解的基础上记忆，在多练的过程中熟悉，在思考比较下掌握，最终能熟练使用这些指令解决实际问题才是最终目的，也是本章学习的重点。

【教学难点】
（1）使用不同寻址方式完成数据在不同存储空间中的传送（2）绝对转移以及绝对调用的实现
（3）多字节加法、减法的实现
【课程内容要点】
第一节指令格式及分类
1、指令格式
2、指令分类
3、指令系统符号约定
第二节寻址方式
1、常用的6种寻址方式
2、寻址方式小结
第三节数据传送指令
1、内部RAM和SFR间的一般传送指令
2、数据交换指令
3、累加器A与外部RAM（或外部接口）数据传送指令
4、累加器A与程序存储器传送指令
第四节算术运算指令
1、加、减、乘、除指令
2、加1、减1指令
3、十进制调整指令
第五节逻辑操作指令
1、与、或、非、异或操作指令
2、累加器A的逻辑操作指令
第六节控制转移指令
1、无条件转移指令
2、条件转移指令
3、子程序调用和返回指令
第七节位处理指令
1、位逻辑操作指令和位数据传送指令
2、位状态控制指令、位控制转移指令
（二）、课堂实训标准
实训一控制8位发光二极管
实训目的：继续练习Proteus6.7的操作
进一步巩固熟悉LED的连接方式
掌握P0口的电气特性
学会将. hex程序文件导入单片机
实训内容：设计一个单片机控制系统，控制P0口的8个LED一齐闪烁。

可以根据具体实验条件更改。

实训二模拟霓虹灯
实训目的：熟悉和验证单片机并行接口控制外部设备的功能
了解硬件实验设备的使用方法
了解单片机实际开发过程
练习动手操作实际电路
在相同的硬件电路上体验不同程序的作用
实训内容：设计一个单片机控制系统，控制P0口的8个LED轮流点亮。

可以根据具体实验条件更改。

第四章汇编语言程序设计
（一）、理论教学标准
【学习目的要求】
（1）掌握MCS-51汇编语言程序设计的基本思想
（2）掌握汇编语言常用伪指令的功能、格式以及使用方法
（3）掌握简单程序、循环、子程序、查表、散装等结构程序的设计方法
（4）掌握常用子程序的功能和调用规则
【教学重点】
本章的重点是汇编语言源程序的设计步骤、方法和技巧，并能用这些知识去解决实际问题。

【教学难点】
（1）循环程序设计
（2）查表程序
（3）散转程序设计
【课程内容要点】
第一节概述
1、程序设计语言简介
2、汇编语言源程序的设计步骤
第二节汇编语言伪指令
第三节简单程序设计
1、顺序程序设计
2、分支程序设计
第四节循环程序设计
1、循环结构
2、单重循环程序设计
3、多重循环程序设计
第五节子程序设计
1、子程序的说明
2、应用举例
（二）、课堂实训标准
实训一拉幕灯设计
实训目的：继续练习Proteus6.7的操作
熟悉Keil软件的使用
学会调用子程序
熟悉设计程序的一般流程
实训内容：使8个发光二极管顺序点亮并保持，然后按相反顺序变化，形如舞台拉幕效果。

实训二延迟程序的编写和调试
实训目的：熟悉和验证单片机并行接口控制外部设备的功能
了解硬件实验设备的使用方法
了解单片机实际开发过程
练习动手操作实际电路
在相同的硬件电路上体验不同程序的作用
实训内容：设计一个单片机控制系统，控制P0口的8个LED轮流点亮。

可以根据具
体实验条件更改。

第五章中断系统
（一）、理论教学标准
【学习目的要求】
（1）掌握有关中断、中断源、中断优先级等概念；理解中断系统结构，了解中断响应过程、中断优先级排列。

（2）掌握五个中断源的中断请求标志、中断允许控制寄存器IE、中断优先级寄存器IP 各位的含义及设置。

（3）掌握外部中断的两种触发方式及中断服务程序编程方法。

【教学重点】
本章的重点是理解中断响应过程，MCS-51单片机的五个中断源和IE、IP设置，掌握中断程序设计方法。

【教学难点】
（1）中断响应的过程
（2）主程序的中断初始化
（3）相关中断服务程序
【课程内容要点】
第一节概述
1、中断概念
2、中断处理过程
第二节MCS-51系列单片机的中断系统
1、中断源和中断标志
2、中断控制
3、中断响应
第三节中断程序设计方法
1、主程序的中断初始化
2、中断服务程序
第四节MCS-51系列单片机外部中断的应用举例
（二）、课堂实训标准
实训一按钮控制灯移位
实训目的：熟练掌握在Proteus环境下的原理图绘制
掌握中断方式下程序的编制方法
掌握中断返回的使用
掌握Proteus 仿真调试方法
实训内容：按钮与外部中断0相连，P0口接8只发光二级管，每按一次按钮，按顺序循环移动点亮一位发光二极管。

实训二控制数码管
实训目的：继续巩固中断知识
熟悉数码管和显示编程，培养动手能力
实训内容：P2口接数码管，主程序控制P2口的输出电平，七段数码管和LED随电平变化。

开始是主程序控制数码管与LED全亮，延时后又全灭，如此循环不止。

按钮接外部中断0，若有中断产生，数码管七段笔画A、B、C、D、E、F依次反复逐个点亮，三轮后又返回到主程序。

第六章 MCS-51定时器/计数器
（一）、理论教学标准
【学习目的要求】
（1）掌握定时器/计数器的概念。

（2）掌握定时器/计数器的构成和工作原理。

（3）掌握定时器/计数器的四种工作方式以及初始化步骤。

【教学重点】
本章的重点是：一、定时方式寄存器TMOD和定时控制寄存器TCON的设置；二、定时器/计数器的中断及查询编程方式；三、定时器/计数器的前三种工作方式。

【教学难点】
（1）定时器/计数器初始化计数初值的计算
（2）定时器/计数器工作方式的选用
（3）定时器/计数器初始化编程
【课程内容要点】
第一节定时器/计数器的计数与定时
第二节定时器/计数器的控制
1、定时方式寄存器TMOD
2、定时控制寄存器TCON
3、定时器/计数器工作原理
第三节定时器/计数器的编程
1、中断方式
2、查询方式
第四节定时器/计数器的工作方式
1、四种工作方式
2、定时器/计数器的综合应用举例
（二）、课堂实训标准
实训一定时器/计数器的应用
实训目的：掌握定时器/计数器的计数初值计算
掌握定时器/计数器的初始化编程
熟悉定时器/计数器的使用
实训内容：利用外部中断和T1，按钮每按一次计一次数，实现0-9计数循环显示。

实训二定时器串联应用
实训目的：灵活使用单片机定时器
利用定时器串联实现长时间延时
实训内容：实现发光二极管闪烁（发光2s，熄灭2s）。

P0口外接8个发光二极管，引脚P1.0与P3.5相连，设f osc =6MHZ，T0与T1串联使用（T0方式1定时，T1方式2计数）。

第七章串行接口
（一）、理论教学标准
【学习目的要求】
（1）了解串行接口及其先关的概念。

（2）了解串行接口的工作原理和SBUF的含义及作用。

（3）了解SCON中每一位含义及SMOD位的作用，并能正确使用，理解串行口的4种工作方式。

（4）掌握在中断方式或查询方式工作时的串行口初始化编程。

【教学重点】
本章的重点是：一、串行口4种工作方式的特点；二、4种工作工作方式的波特率。

工
作方式0、方式2的波特率固定，工作方式1、方式3的波特率可由定时器T1的溢出率确定。

定时器T1通常工作于方式2，定时器初值可根据发送/接收的波特率查表或按公式计算出。

【教学难点】
（1）串行口控制寄存器SCON的设置
（2）串行口的4种工作方式
【课程内容要点】
第一节串行通信的基本概念
1、数据通信的概念
2、串行通信中数据的传输方式
3、串行通信的两种基本通信方式
4、串行通信的传送速率
5、串行通信中的校验
第二节单片机串行接口及控制寄存器
1、串行口结构
2、串行接口控制
第三节单片机串行接口的工作方式
第四节串行口扩展并行I/O口
（二）、课堂实训标准
实训串行口扩展并行I/O口
实训目的：学习串行口的初始化编程
学习51兼容单片机串行口的同步移位寄存器方式的应用
学习用串行口扩展显示器的方法及编程
实训内容：利用串行口工作方式0扩展8位并行输出口，驱动共阴极LED数码管显示1-8。

第八章单片机系统扩展
（一）、理论教学标准
【学习目的要求】
（1）深刻领会三总线结构及实现；掌握两种片选方法
（2）能够根据要求的芯片的地址范围设计扩展逻辑电路
【教学重点】
本章的重点是：一、三总线结构的形成及扩展方法；二、利用三总线扩展程序/数据存储器；三、简单I/O接口的扩展
【教学难点】
（1）串行口控制寄存器SCON的设置
（2）串行口的4种工作方式
【课程内容要点】
第一节串行通信的基本概念
1、数据通信的概念
2、串行通信中数据的传输方式
3、串行通信的两种基本通信方式
4、串行通信的传送速率
5、串行通信中的校验
第二节单片机串行接口及控制寄存器
1、串行口结构
2、串行接口控制
第三节单片机串行接口的工作方式
第四节串行口扩展并行I/O口
（二）、课堂实训标准
实训串行口扩展并行I/O口
实训目的：学习串行口的初始化编程
学习51兼容单片机串行口的同步移位寄存器方式的应用
学习用串行口扩展显示器的方法及编程
实训内容：利用串行口工作方式0扩展8位并行输出口，驱动共阴极LED数码管显示1-8。

第九章人机接口技术
（一）、理论教学标准
【学习目的要求】
（1）独立式键盘及其编程
（2）单个LED的驱动
（3）LED数码管的驱动和编程
【教学重点】
本章的重点是：一、CPU对键盘扫描的方式和扫描的过程；二、LED的显示与驱动；
三、常见的LCD显示模块FM1602介绍。

【教学难点】
（1）矩阵式键盘扫描处理过程。

（2）lED数码管的动态扫描显示方式。

【课程内容要点】
第一节键盘接口
1、按键与去抖动
2、键盘接口
3、键盘输入程序设计
第二节LED显示接口
1、LED显示与驱动
2、LED数码管的静态及动态显示方式
第三节LCD显示
1、LCD液晶显示器简介
2、常见LCD显示模块FM1602介绍
四、课程设计要求
1、书写要求及成绩评定
目录
第一节引言(小三，黑体) (1)
XXXXXXX（四号，楷体） (1)
XXXXXXXXX……………………………………………………
正文部分
章节主标题：（三号，黑体，居中）
例：第一章：XXXXXXX
一级标题：（小三，楷体加粗，左对齐）
例：1.1 XXXXXXX
二级标题：（小三，楷体加粗，左对齐）
例：1.1.1 XXXXXXX
正文：（四号，楷体）
页眉部分，请根据具体的设计题目进行修改
页码部分，封面和目录不编入。

2、成绩评定：
每组由组长准备时间为10分钟的设计陈述，并制作相应的PPT进行演示讲解，PPT张数不超过20张。

根据上交的设计作业和组长陈述进行综合评定，成绩分为四档，即：
优秀：90分——99分
良好：80分——89分
及格：60分——79分
不及格：60分以下
五、学时分配
表1：《单片机原理及应用》学时分配表
表2：《单片机原理及应用》教学设计内容与时间安排表
六、实施建议
（一）教学建议
建议：课程开设在第4学期，之前开设《微型计算机原理》和《C语言程序设计》两门课。

在授课内容中，将汇编语言编程部分更新为C51编程设计。

（二）评价建议
建议：增大教学实践比重，侧重平时的实验最终的课程设计，两项约占成绩比重为50%。