《单片机技术及应用》课程教学大纲

一、课程基本信息

开课单位 课程名称 Applications of Mono-chip Computers 开课对象 计算机科学技术专业 学时/学分 总学时：72，理论课学时：48，实验课学时：24 先修课程 数字电路技术、计算机组成原理 课程简介： 《单片机技术及应用》是计算机科学与技术专业（应用型）一门专业核心课程。本课程主要讲授MCS-51系列单片机的内部结构、工作原理、指令系统、系统外部功能的扩展，以及单片机常用外围设备：键盘、LED、LCD、A/D、D/A以及键盘基于MCS-51系列单片机的C语言应用程序设计与应用系统开发技术。单片机技术被广泛地应用在工业控制、通讯、智能家用电器等领域，该门课程对学生应用计算机能力的培养具有很好作用。 开课学期 第5学期 信息与网络工程学院 课程类别 专业核心 课程编码 单片机技术及应用、Techniques and 二、课程教学目标

《单片机技术及应用》是计算机科学与技术专业（应用型）一门专业核心课程。本课程是一门实践性很强的重要课程。本课程的学习目的在于使学生掌握单片微机计算机相关的的基本概念，基本原理和应用方法。要求学生在牢固掌握单片机基本工作原理的基础上，具备对简单应用系统的硬件原理的分析与设计、接口芯片的应用和C语言编程的能力，为嵌入式技术的学习和参加本专业的工程实践打下必要的基础。

具体的说，学生应掌握以下各方面内容：

1. 熟悉MCS-51系列单片机的组成、结构特点、资源分配；了解单片机工作过程。 2. 了解MCS-51指令系统及汇编语言编程的基本方法。 3. 掌握单片机的的C51语言编程方法。

4. 掌握单片机的定时/计数器、中断系统工作原理及应用编程。 5. 掌握单片机的串行口及并行口的工作原理及应用编程。 6. 掌握键盘、LED、点阵LED、LCD的工作原理、驱动方法及编程。 7．掌握A/D、D/A的工作原理及其转换器的应用。

8. 理解总线扩展技术。

9．了解单片机应用系统开发的一般步骤。

三、教学学时分配

《单片机技术及应用》课程理论教学学时分配表

章次 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 ＊

主要内容 单片机系统概述 单片机的功能结构及引脚 单片机指令系统及汇编语言程序设计 C51程序设计与KEIL C 键盘与显示技术 中断系统与定时器/计数器 串行通讯接口 数模与模数转换 总线扩展技术 单片机应用系统开发 合计 学时分配 2 6 4 4 10 10 4 4 2 2 48 教学方法或手段 讲授/多媒体 讲授/多媒体 讲授/多媒体 讲授/多媒体 讲授/多媒体 讲授/多媒体 讲授/多媒体 讲授/多媒体 讲授/多媒体 讲授/多媒体 理论学时包括讨论、习题课等学时。

《单片机技术及应用》课程实验内容设置与教学要求一览表

实学验 实验 类分别 配 验实验系统及软件熟悉实验系统及2 环境的使用 软件环境使用 做 型 必证1 型 数 类人每组 序实验项目名称 号 实验内容 教学要求 时 1 系统认识实验 熟悉C51编程及各种流水灯的实2 流水灯实验 现 用 掌握LED及多位单个LED及多位3 LED实验 LED的使用 及连接与编程 掌握点阵LED的点阵LED的连接4 点阵LED实验 与应用编程 接与编程 掌握LCD1602的必5 LCD实验 LCD1602的使用 的驱动原理及连接与编程 掌握键盘的的驱必6 键盘实验 键盘按键的识别 动原理及连接与编程 理解中断的工作单中断源及多中7 中断实验 断源中断 用程序的编写 掌握定时器定时定时器及计数器8 定时/计数器实验 实验 实现的应用编程 掌握中断、定时在多位LED及器、多位LED、9 时钟实验 LCD1602上实现LCD1602的综合时钟 使用 理解ADC及DAC数模及模数转换10 D/A及A/D实验 实验 及应用编程 的工作原理、连接2 做 必4 做 必及计数器计数的2 做 必原理，掌握中断应2 做 必2 做 2 做 的驱动原理及连2 做 必LED的驱动原理4 做 必单片机并口的使2 做 必验证型 验证型 验证型 验证型 验证型 验证型 验证型 综1 合型 验证型 1 1 1 1 1 1 1 1 四、教学内容和教学要求

第一章 单片机系统概述（2学时）

（一）教学要求

了解：了解单片机系统的相关概念、单片机技术的发展、单片机应用系统开发过程。 （二）教学重点与难点

教学重点：单片机系统的相关概念、单片机技术的发展。 教学难点：嵌入式系统的概念。 （三）教学内容

第一节 单片机相关的基本概念

1. 什么是单片机

2．单片机与嵌入式系统

第二节 单片机技术的发展

1. 单片机的发展历程 2. 单片机的发展趋势 第三节 单片机应用系统开发过程 第四节 单片机的应用领域

第二章 单片机的功能结构及引脚（6学时）

（一）教学要求

了解：定时/计数器、串并口通信、单片机最小系统的概念。 理解：振荡器与时钟电路、CPU工作时序、工作方式等。

掌握：单片机内部功能结构、存储器组织、寄存器组织、各引脚功能。 （二）教学重点与难点

教学重点：单片机内部功能结构、存储器组织、寄存器组织、各引脚功能 教学难点：存储器组织 （三）教学内容

第一节 单片机的功能结构

1. 中央处理器 2. 存储器

3. 串并行口 4. 功能部件

5. 特殊功能寄存器

第二节 51系列单片机的引脚及功能 第三节 单片机的存储器组织

1. 程序存储器 2. 数据存储器 第四节 时钟电路与CPU时序

1. 振荡器和时钟电路 2. CPU时序

3. 单片机的指令时序

第五节 单片机的工作方式

1. 复位方式 2. 程序执行方式

3. 低功耗工作方式

第六节 单片机最小系统

第三章 单片机指令系统及汇编语言程序设计（4学时）

（一）教学要求

理解：汇编语言程序设计的基本方法。

掌握：初步掌握单片机各种寻址方式、常用单片机的指令，基本程序结构的汇编语言实现。

（二）教学重点与难点

教学重点：单片机各种寻址方式、常用单片机的指令，基本程序结构的汇编语言实现。 教学难点：基本程序结构的汇编语言实现。 （三）教学内容

第一节 单片机指令系统概述 第二节 寻址方式

1. 直接寻址 2. 立即寻址

3. 寄存器寻址 4. 寄存器间接寻址方式

5. 位寻址 第三节80C51指令系统

1. 数据传送与交换指令 2. 算术运算指令

3. 逻辑运算及移位指令 4. 控制转移指令

5. 位操作类指令

第四节 单片机汇编语言程序设计

1. 伪指令 2. 顺序程序设计

3. 分支程序设计 4. 循环程序设计

5. 子程序设计

第四章 C51程序设计与KEIL C（4学时）

（一）教学要求 了解：C51库函数。

理解：C51语言与C语言的区别。

掌握：C51的数据类型、C51控制语句、keil c集成开发环境的使用方法。 （二）教学重点与难点

教学重点：C51语言与C语言的区别、C51的数据类型、keil c集成开发环境的使用方法。

教学难点：C51语言与C语言的区别。 （三）教学内容

第一节 C51语言 与C语言

第二节C51数据类型、运算符和表达式 第三节C51控制语句和结构化程序设计 1. 表达式语句、复合语句和顺序结构程序 2. 顺序程序设计

3. 选择语句和选择结构程序

4. 循环语句和循环结构程序

第四节C51函数

1. 函数的调用 2. 中断函数

3. 库函数

第五节keil c集成开发环境

第五章 键盘与显示技术（10学时）

（一）教学要求

了解：TFT显示技术、触摸屏技术。

掌握： LED、点阵LED、LCD1602的工作原理及驱动编程；键盘的工作原理及驱动编程。 （二）教学重点与难点

教学重点：LED、点阵LED、LCD1602的工作原理及驱动编程；键盘的工作原理及驱动编程。

教学难点：TFT显示技术、触摸屏技术。 （三）教学内容 第一节 LED

1. LED的工作原理及驱动编程

2. 多位LED显示的工作原理及驱动编程

3．点阵LED的工作原理及驱动编程

第二节 LCD

1. LCD

2. LCD1602的结构及工作原理

3. LCD1602的应用编程

第三节 键盘

1. 独立式键盘的识别 2. 矩阵式键盘的识别 第四节 TFT与触摸屏

1. TFT 2. 触摸屏

第六章 中断系统与定时器/计数器（10学时）

（一）教学要求

了解：单片机应用系统中的定时实现的几种方法。

掌握：单片机的中断系统结构；中断的响应过程和控制、应用编程；单片机的定时器/计数器的结构、工作原理、工作方式、应用编程；定时器与中断的综合应用。

（二）教学重点与难点

教学重点：单片机的中断系统结构；中断的响应过程和控制、应用编程；单片机的定时器/计数器的结构、工作原理、工作方式、应用编程；定时器与中断的综合应用。

教学难点：定时器与中断的综合应用。 （三）教学内容 第一节 中断系统

1. 中断系统的相关概念 2．中断系统的结构 3. 中断的处理过程

4. 中断服务程序的设计

5. 外部中断的应用举例 第二节 定时器/计数器 1. 定时实现的几种方法

2．定时器/计数器的基本结构与工作原理

3. 定时器/计数器的工作方式

4. 定时器/计数器的应用举例

第三节 定时器/计数器、中断的综合应用举例 1. LED时钟的实现 2．LCD时钟的实现

第七章 串行通讯接口（4学时）

（一）教学要求

了解：串行通信的相关概念。

掌握：串行口结构、工作方式、应用编程。 （二）教学重点与难点

教学重点：串行口结构、工作方式、应用编程。 教学难点：串行口通信的应用编程。 （三）教学内容

第一节 串行通信的相关概念

1. 串行通信与并行通信 2. 同步中行通信与异步串行通信

3．异步串行通信 第二节 串行通信接口

1. 串行口的结构 2. 串行通信过程

3．串行口的工作方式

4．单片机与PC机通信的应用编程

第八章 数模与模数转换（4学时）

（一）教学要求

了解：数模转换与模数转换的相关概念。 理解：数模转换、模数转换的工作原理。 掌握：DAC、ADC转换芯片的结构及应用编程。 （二）教学重点与难点

教学重点：数模转换、模数转换的工作原理；DAC、ADC转换芯片的结构及应用编程。 教学难点：DAC、ADC转换芯片的结构及应用编程。 （三）教学内容 第一节 模拟接口概述 第二节 D/A转换器

1. D/A转换器的工作原理 2. D/A转换器的主要性能指标

3．D/A转换芯片

4．D/A转换芯片与单与机的接口设计与编程 第三节 A/D转换器

1. A/D转换器的工作原理 2. A/D转换器的主要性能指标

3．A/D转换芯片

4．A/D转换芯片与单与机的接口设计与编程

第九章 串行总线扩展技术（2学时）

（一）教学要求

了解：串行总线扩展的一般方法。

理解：IC总线的结构、通信过程以及单片机用软件模拟IC总线时序的方法。 （二）教学重点与难点

教学重点：IC总线的结构、通信过程以及单片机用软件模拟IC总线时序的方法。 教学难点：单片机用软件模拟IC总线时序的方法。 （三）教学内容

第一节 串行总线扩展技术概述 第二节 IC总线

1. IC总线的结构与通信过程 2. 单片机模拟IC总线通信

3．EPROM AT24C02与单片机的通信

第十章 单片机应用系统开发（2学时）

（一）教学要求

了解：单片机应用系统开发一般方法。 （二）教学重点与难点

教学重点：单片机应用系统开发一般方法。 教学难点：无 （三）教学内容

第一节 应用系统设计步骤 1. 明确任务要求 2. 系统硬件设计

3. 系统软件设计

4. 系统调试

2

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第二节 应用系统的可靠性及抗干扰设计 1. 干扰来源

2. 电源系统抗干扰设计

3. 地线干扰及其抑制

4. 其他提高系统可靠性的方法 第三节 应用系统的可靠性及抗干扰设计 1. 实例功能 2. 硬件电路

3. 程序设计

第四节 在线系统可编程技术ISP 1. 并行口下载 2. USB接口下载

五、教学方法或手段

1、教学方法：以学生为本、因材施教、个性发展、注重素质教育。积极采用启发式、讨论式、案例式、探究式、互动式、网上助学式和合作式学习方式。

2、教学手段：采用教、学、做一体化教学方法。

六、考核方式及评价要求

课程考核结合过程式考核与上机考核相结合的方式进行。过程式考核是平时课堂所学知识与能力的和考核，主要以学生上机实验情况为主，占50%，上机考核是学期结束时的考核，考察学生的综合应用能力，占50%。

七、教材及教学主要参考书

推荐教材：

《单片机原理及应用》，黄勇、高先和主编，安徽大学出版社，××××年×月第×版。 参考书目：

《单片机原理及接口技术》，李全利主编，高等教育出版社，××××年×月第×版。 《51单片机应用实例详解》，杨欣等主编，清华大学出版社