《單片機與嵌入式系統(tǒng)》教學大綱

單片機與嵌入式系統(tǒng)(SingleChipMicrocomputerandEmbeddedSystem)課程代碼：學分：3學時：（其中：講課學時：35實驗學時：10上機學時：0課外學時:0）先修課程：模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、微型計算機原理及應用適用專業(yè)：自動化教材：（《單片機原理及應用》，趙德安，機械工業(yè)出版社，2009年4月第2版）開課學院：電氣信息工程學院課程網(wǎng)站：無一、課程目標《單片機與嵌入式系統(tǒng)》是微型計算機應用技術(shù)的一個重要分支，在工業(yè)智能儀器儀表、光機電設備、自動檢測、信息處理、家電等方面得到了極為廣泛的應用。本課程以單片機的原理及應用知識為主體，是自動化專業(yè)的一門具有重要意義的專業(yè)基礎課，同時也是自動化專業(yè)的一門理論性與實踐性很強的課程。通過本課程的學習，使學生理解MCS-51單片機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，初步掌握單片機應用系統(tǒng)的軟、硬件開發(fā)能力，為學生畢業(yè)后從事控制工程的計算機檢測與控制、智能儀表、運動控制等相關工作打下比較扎實的理論與實踐基礎。本課程既培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，又使得學生能夠具備一定的實踐能力，通過實驗、及課程設計來提高學生分析問題、解決問題的能力。課程的具體目標如下：.知識方面：《單片機與嵌入式系統(tǒng)》課程主要介紹MCS-51單片機的基本結(jié)構(gòu)和基本工作原理，指令系統(tǒng)，單片機的片內(nèi)功能部件，匯編語言程序設計，單片機的并行擴展和人機接口技術(shù)。包括：了解MCS-51單片機的發(fā)展、應用概況，理解單片機的最簡系統(tǒng)和開發(fā)流程；理解掌握MCS-51單片機的基本結(jié)構(gòu)和基本工作原理；掌握MCS-51單片機的尋址方式、指令系統(tǒng)；掌握MCS-51單片機的并行I/O口、定時器/計數(shù)器、串行接口、中斷系統(tǒng)工作原理和應用方法；掌握MCS-51單片機的匯編語言程序設計；掌握MCS-51單片機存儲器擴展，并行接口的擴展，A/D接口、D/A接口；理解掌握MCS-51單片機鍵盤接口，LED顯示器接口、LCD接口；.能力與素質(zhì)方面：能設計單片機的最小應用系統(tǒng)；能夠針對不同的應用場合擴展不同的程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、I/O設備，能設計正確的接口電路，并給出相應的地址范圍；能夠熟練使用MCS-51匯編語言指令系統(tǒng)編寫循環(huán)程序、分支程序、中斷程序；定時器查詢、中斷程序；串行接口通信程序；能熟練地運用MCS-51指令對外部存儲器進行讀寫；熟練編寫接口程序；能熟練使用單片機集成開發(fā)系統(tǒng)；能夠在單片機集成開發(fā)環(huán)境下使用單片機仿真器，開發(fā)單片機應用系統(tǒng)；逐步培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、判斷和歸納能力。二、課程目標與專業(yè)畢業(yè)要求指標點的對應關系畢業(yè)要求指標點3-2：能針對自動化領域特定需求，完成相應的硬件系統(tǒng)設計,在設計中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。畢業(yè)要求指標點12-2：具備終身學習的知識基礎，掌握自主學習方法，了解拓展知識和能力的途徑，關注自動化領域的前沿發(fā)展和趨勢\課程目標課課課課課課課課課課課課課課畢\業(yè)\程程程程程程程程程程程程程程要\求 \IIII目目目目目目目目目目目目指 \標 \標標標標標標標標標標標標標標點 \1.11.21.31.41.51.61.72.12.22.32.42.52.62.7

指標點3-2：能針對自動化領域特定需求，完成相應的硬件系統(tǒng)設計，在設計中體現(xiàn)創(chuàng)新意識；477qqqq指標點12-2：具備終身學習的知識基礎，掌握自主學習方法，了解拓展知識和能力的途徑，關注自動化領域的前沿發(fā)展和趨勢；q三'課程內(nèi)容及要求第一章緒論（一）教學內(nèi)容本章支撐的課程目標：L1了解MCS-51單片機的發(fā)展、應用概況，理解單片機的最簡系統(tǒng)和開發(fā)流程；2.1能設計單片機的最小應用系統(tǒng)。.單片機的發(fā)展概況；.單片機的應用領域和應用方式；.MCS-51系列單片機簡介。（二）教學要求了解單片機的發(fā)展概況；了解單片機的應用概況；理解單片機的最簡系統(tǒng)和開發(fā)流程。（三）重點與難點.重點單片機的應用概況，單片機的最簡系統(tǒng)和開發(fā)流程。.難點單片機的最簡系統(tǒng)和開發(fā)流程。第二章單片機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理（一）教學內(nèi)容本章支撐的課程目標：1.2理解掌握MCS-51單片機的基本結(jié)構(gòu)和基本工作原理；2.1能設計單片機的最小應用系統(tǒng)；2.6能夠在單片機集成開發(fā)環(huán)境下使用單片機仿真器，開發(fā)單片機應用系統(tǒng)。MCS-51系列單片機的總體結(jié)構(gòu)；MCS-51單片機的時鐘電路及CPU的工作時序；MCS-51單片機的存儲器分類和具體配置；MCS-51單片機的工作方式。（二）教學要求.理解MCS-51系列單片機的總體結(jié)構(gòu)；.掌握MCS-51單片機的時鐘電路，了解CPU的工作時序；.掌握MCS-51單片機的存儲器分類和具體配置；.理解MCS-51單片機的工作方式。（三）重點與難點.重點MCS-51單片機的時鐘電路及CPU的工作時序，MCS-51單片機的存儲器分類和具體配置。.難點MCS-51單片機的存儲器分類和具體配置。第三章單片機的指令系統(tǒng)（-）教學內(nèi)容本章支撐的課程目標：1.3掌握MCS-51單片機的尋址方式、指令系統(tǒng)；2.3能夠熟練使用MCS-51匯編語言指令系統(tǒng)編寫循環(huán)程序、分支程序、中斷程序；定時器查詢、中斷程序；串行接口通信程序；2.4能熟練地運用MCS-51指令對外部存儲器進行讀寫；熟練編寫接口程序；2.6能夠在單片機集成開發(fā)環(huán)境下使用單片機仿真器，開發(fā)單片機應用系統(tǒng)；2.7逐步培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、判斷和歸納能力 。.指令格式；2.尋址方式；3.數(shù)據(jù)傳送指令；4.算術(shù)運算指令；5.邏輯運算指令；6.位操作指令；7.控制轉(zhuǎn)移指令；（二）教學要求.理解指令格式；.掌握尋址方式；.掌握指令系統(tǒng)中各種指令的作用和使用方法。（三）重點與難點.重點尋址方式和各種指令的使用方法。.難點各種指令的使用方法。第四章單片機的其他片內(nèi)功能部件（一）教學內(nèi)容本章支撐的課程目標：1.4掌握MCS-51單片機的并行I/O口、定時器/計數(shù)器、串行接口、中斷系統(tǒng)工作原理和應用方法；2.3能夠熟練使用MCS-51匯編語言指令系統(tǒng)編寫循環(huán)程序、分支程序、中斷程序；定時器查詢、中斷程序；串行接口通信程序；2.4能熟練地運用MCS-51指令對外部存儲器進行讀寫；熟練編寫接口程序；2.5能熟練使用單片機集成開發(fā)系統(tǒng)；2.6能夠在單片機集成開發(fā)環(huán)境下使用單片機仿真器，開發(fā)單片機應用系統(tǒng)；2.7逐步培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、判斷和歸納能力。MCS-51單片機的并行I/O口；；MCS-51單片機的定時器/計數(shù)器；MCS-51單片機的串行接口；MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)。（二）教學要求.掌握并行I/O□的結(jié)構(gòu)和使用特點；.掌握定時器/計數(shù)器的工作方式和使用方法；.掌握串行接口的工作方式和使用方法；.掌握中斷系統(tǒng)的工作原理和使用方法。（三）重點與難點.重點定時器/計數(shù)器的工作方式和使用方法，中斷系統(tǒng)的工作原理和使用方法。.難點定時器/計數(shù)器的工作方式和使用方法。第五章匯編語言程序設計（一）教學內(nèi)容本章支撐的課程目標：1.5掌握MCS-51單片機的匯編語言程序設計；2.3能夠熟練使用MCS-51匯編語言指令系統(tǒng)編寫循環(huán)程序、分支程序、中斷程序；定時器查詢、中斷程序；串行接口通信程序；2.4能熟練地運用MCS-51指令對外部存儲器進行讀寫；熟練編寫接口程序；2.6能夠在單片機集成開發(fā)環(huán)境下使用單片機仿真器，開發(fā)單片機應用系統(tǒng)；2.7逐步培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、判斷和歸納能力。1.程序設計步驟；.順序結(jié)構(gòu)程序的設計；.分支結(jié)構(gòu)程序的設計；.循環(huán)結(jié)構(gòu)程序的設計；.查表程序；.子程序。（二）教學要求.理解程序設計的一般步驟；.掌握順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)程序的設計方法；.掌握查表程序和子程序的設計方法。（三）重點與難點L重點各種程序結(jié)構(gòu)的設計方法。.難點循環(huán)結(jié)構(gòu)程序和查表程序的設計方法。第六章單片機系統(tǒng)的并行擴展（一）教學內(nèi)容本章支撐的課程目標：1.6掌握MCS-51單片機存儲器擴展，并行接口的擴展,A/D接口、D/A接口；2.4能熟練地運用MCS-51指令對外部存儲器進行讀寫；熟練編寫接口程序；2.6能夠在單片機集成開發(fā)環(huán)境下使用單片機仿真器，開發(fā)單片機應用系統(tǒng)；2.7逐步培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、判斷和歸納能力。MCS-51單片機的并行擴展原理；MCS-51單片機的程序存儲器擴展；MCS-51單片機的數(shù)據(jù)存儲器擴展；MCS-51單片機的并行接口的擴展；MCS-51單片機的D/A接口的擴展；MCS-51單片機的A/D接口的擴展。（二）教學要求.理解掌握MCS-51單片機的片外總線結(jié)構(gòu)及并行擴展原理；.掌握MCS-51單片機的程序存儲器擴展；.掌握MCS-51單片機的數(shù)據(jù)存儲器擴展；.掌握MCS-51單片機的并行接口擴展；.掌握MCS-51單片機的D/A擴展；.掌握MCS-51單片機的A/D擴展。（三）重點與難點.重點程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、并行接口、D/A接口及A/D接口的擴展方法。.難點D/A接口及A/D接口的擴展方法。第七章單片機的人機接口（一）教學內(nèi)容本章支撐的課程目標：1.7理解掌握MCS-51單片機鍵盤接口，LED顯示器接口、LCD接口；2.6能夠在單片機集成開發(fā)環(huán)境下使用單片機仿真器，開發(fā)單片機應用系統(tǒng)；2.7逐步培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、判斷和歸納能力。鍵盤接口；LED顯示器接口；LCD顯示器接口；（二）教學要求.理解鍵盤接口的工作原理及設計方法；.理解LED顯示器接口的工作原理及設計方法；.理解LCD顯示器接口的工作原理及設計方法。（三）重點與難點.重點鍵盤接口、LED顯示器接口的工作原理及設計方法。.難點鍵盤接口的工作原理及設計方法。四、教學形式與學時分配草（按序填寫）教學形式及學時分配講授實驗上機課外小計第一章緒論22第二章單片機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理44第三章單片機的指令系統(tǒng)628第四章單片機的其他片內(nèi)功能部件8212第五章匯編語言程序設計628第六章單片機系626

統(tǒng)的并行擴展第七章單片機的人機接口325合計351045注：課外學時按相關專業(yè)培養(yǎng)計劃列入表格。五'本課程開設的實驗項目編號實驗項目名稱學時類型要求備注1匯編語言環(huán)境及調(diào)試2設計必做報告2定時器中斷應用2設計必做報告3程序設計及調(diào)試2設計必做報告4并行I/O擴展應用2設計必做報告5數(shù)碼管動態(tài)顯示2設計必做報告注：1.類型指驗證性、綜合性、設計性等。2.要求指必做、選做。實驗1.匯編語言環(huán)境及調(diào)試(-)實驗目的.熟悉單片機開發(fā)環(huán)境；.掌握單片機匯編語言程序的調(diào)試流程；.掌握簡單的匯編語言程序的編寫與調(diào)試。(-)實驗主要內(nèi)容.開發(fā)環(huán)境的硬件模塊認識與調(diào)試；.匯編語言程序輸入與查錯；.匯編語言程序段編寫與調(diào)試。(三)重難點匯編語言程序的編寫與調(diào)試。實驗2.定時器中斷應用(-)實驗目的.掌握定時器/計數(shù)器的工作原理與設計方法;.掌握中斷的工作原理與應用；.掌握定時器中斷程序的完整設計與調(diào)試。（二）實驗主要內(nèi)容.定時器方式選擇與初值計算；.定時器中斷程序的設計；.定時器中斷程序的調(diào)試。（三）重難點定時器中斷程序的設計與調(diào)試。實驗3.程度設計及調(diào)試（-）實驗目的.掌握不同結(jié)構(gòu)程序的設計方法；.掌握不同結(jié)構(gòu)程序的調(diào)試方法；（-）實驗主要內(nèi)容.順序結(jié)構(gòu)程序的設計與調(diào)試；.循環(huán)結(jié)構(gòu)程序的設計與調(diào)試；.子程序的設計與調(diào)試。（三）重難點循環(huán)結(jié)構(gòu)程序的設計與調(diào)試。實驗4.并行I/O擴展應用（-）實驗目的.掌握并行I/O擴展的工作原理；.掌握并行I/O擴展的設計方法；.掌握并行I/O擴展程序的調(diào)試。（二）實驗主要內(nèi)容.按照實驗要求完成并行I/O擴展的設計；.完成并行I/O擴展的初始化；.完成并行I/O擴展的程序設計與調(diào)試。（三）重難點并行I/O擴展的程序設計與調(diào)試。實驗5.數(shù)碼管動態(tài)顯示（-）實驗目的.掌握數(shù)碼管顯示的工作原理；.掌握數(shù)碼管靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示的工作原理與實現(xiàn)方法;.掌握數(shù)碼管動態(tài)顯示的程序設計與調(diào)試。

（-）實驗主要內(nèi)容.按照實驗要求完成數(shù)碼管靜態(tài)顯示的程序設計與調(diào)試;.按照實驗要求完成數(shù)碼管動態(tài)顯示的程序設計與調(diào)試;（三）重難點數(shù)碼管動態(tài)顯示的程序設計與調(diào)試。六、主要教學方法章（按序填寫）教學方法第一章緒論講授、演示第二章單片機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理講授、演示、討論第三章單片機的指令系統(tǒng)講授、演示、案例、討論第四章單片機的其他片內(nèi)功能部件講授、演示、案例、討論第五章匯編語言程序設計講授、演示、案例、討論第六章單片機系統(tǒng)的并行擴展講授、演示、案例、討論第七章單片機的人機接口講授、演示、案例、討論注：主要教學方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學方法（基于問題、項目、案例等教學方法）等。七、課程考核考核方式或途徑考核要求考核權(quán)重備注課堂表現(xiàn)考察學生上課出勤率及遲到早退情況，上課期間的紀律，上課時回答問題的積極性與準確度等情況，按照總平時成績的40%計入總成績；充分發(fā)揮學生的學習主動性，提高上課效率。12%上課情況、平時作業(yè)和實驗占據(jù)總成績的30%,其中上課情況、平時作業(yè)和實驗之間的比重分別平時作業(yè)課后完成4-6次作業(yè)，主要考核學生對每節(jié)課知識點的復習、理解和掌握度，按總平時成績的30%計入總成績；可讓學生查閱資料，了解本課程相關技