《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱課程代碼：09201B課程名稱(chēng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用英文名稱(chēng)：Principleandapplicationofsinglechipcomputer課程學(xué)時(shí)（周數(shù)）：32學(xué)時(shí)實(shí)踐學(xué)時(shí)（周數(shù)）：8學(xué)時(shí)開(kāi)設(shè)時(shí)間：六課程學(xué)分：2適用專(zhuān)業(yè)：（2020）車(chē)輛工程課程說(shuō)明課程性質(zhì)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》是工科高等學(xué)校電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課。單片機(jī)以其體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低、面向應(yīng)用，易于嵌入設(shè)備等一系列優(yōu)點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通、民用等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本課程系統(tǒng)介紹了單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理，單片機(jī)的指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)、顯示原理、中斷系統(tǒng)以及定時(shí)/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用等，并配合實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能初步掌握單片機(jī)程序設(shè)計(jì)方法和小型應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法。本課程的先修課程包括：計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)、電工與電子技術(shù)等。本課程將為嵌入式開(kāi)發(fā)、自動(dòng)化控制等專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生比較系統(tǒng)地掌握當(dāng)前使用最廣泛的51系列單片機(jī)，具有對(duì)硬件電路圖的閱讀能力，實(shí)際的設(shè)計(jì)能力和編寫(xiě)匯編程序的能力。從培養(yǎng)高級(jí)工程技術(shù)人才的全局來(lái)看，本課程不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)課程起到承前啟后的作用，還為今后從事嵌入式開(kāi)發(fā)、自動(dòng)化控制等相關(guān)工作打下基礎(chǔ)，增強(qiáng)學(xué)生的適應(yīng)能力和開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力。課程目標(biāo)掌握當(dāng)前使用最廣泛的51系列單片機(jī)。具有對(duì)硬件電路圖的閱讀能力，能夠分析電路圖。掌握單片機(jī)的基礎(chǔ)理論和知識(shí)，如通過(guò)輸入輸出、中斷原理、定時(shí)器工作原理等。掌握實(shí)際的設(shè)計(jì)能力和編寫(xiě)匯編程序的能力。了解單片機(jī)及中國(guó)芯片的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。培養(yǎng)學(xué)生建立國(guó)家富強(qiáng)的民族自豪感和振興民族工業(yè)的責(zé)任感，引導(dǎo)學(xué)生建立愛(ài)崗敬業(yè)的社會(huì)主義核心價(jià)值觀和求真創(chuàng)新的社會(huì)責(zé)任感。引導(dǎo)學(xué)生熱愛(ài)勞動(dòng)尊重勞動(dòng)成果，腳踏實(shí)地掌握專(zhuān)業(yè)基本技能，才能勝任將來(lái)的工作并有利于個(gè)人的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)與課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)11課程目標(biāo)22課程目標(biāo)31課程目標(biāo)43課程目標(biāo)57課程目標(biāo)612教學(xué)的基本要求課程思政要求：在課程教學(xué)過(guò)程中，將知識(shí)傳授與價(jià)值觀引導(dǎo)相結(jié)合，以工科應(yīng)用背景為基礎(chǔ)，以綜合實(shí)踐為載體，采用專(zhuān)題研討、團(tuán)隊(duì)合作等方式，圍繞嚴(yán)謹(jǐn)、高效、協(xié)作、安全等積極的價(jià)值取向開(kāi)展教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立自強(qiáng)自立的信念，提升學(xué)生創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。在理論教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)、耐心專(zhuān)注、吃苦耐勞、追求卓越等優(yōu)秀品質(zhì)；在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中培育求真務(wù)實(shí)、實(shí)踐創(chuàng)新、精益求精的工匠精神。以課程緒論為培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的有力抓手，介紹單片機(jī)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀、應(yīng)用領(lǐng)域，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)查閱文獻(xiàn)了解我國(guó)近幾年在該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感、科技信心及專(zhuān)業(yè)認(rèn)同感。教學(xué)要求：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)應(yīng)使學(xué)生掌握51單片機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)的基本流程，包括單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的仿真開(kāi)發(fā)與調(diào)試，抗干擾與可靠性設(shè)計(jì)以及I/O功率驅(qū)動(dòng)，能夠利用虛擬仿真平臺(tái)Proteus與軟件開(kāi)發(fā)工具KeilμVision3進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，為今后從事嵌入式開(kāi)發(fā)、智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)等相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。具體要求如下：能夠掌握單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本術(shù)語(yǔ)，課程的主要內(nèi)容和未來(lái)的發(fā)展方向，具備一定的單片機(jī)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能力。掌握虛擬仿真平臺(tái)Proteus與軟件開(kāi)發(fā)工具KeilμVision3的使用，具備軟件使用和軟件程序設(shè)計(jì)能力，能進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的虛擬仿真設(shè)計(jì)與調(diào)試.能夠掌握單片機(jī)的外部中斷、定時(shí)器中斷及串行口中斷涉及的中斷控制寄存器和工作方式寄存器的各個(gè)位及各個(gè)位的功能，具備在程序設(shè)計(jì)中的合理設(shè)計(jì)和使用中斷的能力。能夠掌握單片機(jī)外圍設(shè)備鍵盤(pán)、顯示的設(shè)計(jì)方法，能夠根據(jù)不同應(yīng)用設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的單片機(jī)硬件系統(tǒng)的接口電路，以及根據(jù)該接口電路編寫(xiě)出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。了解各種常用單片機(jī)的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合。對(duì)單片機(jī)在基礎(chǔ)理論、工程常識(shí)、新的研究工具和手段、重要的研究成果及其中存在的問(wèn)題等方面有所了解。課程內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配（一）緒論（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：1單片機(jī)的發(fā)展概況及我國(guó)芯片發(fā)展現(xiàn)狀知識(shí)要點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用2數(shù)制與編碼知識(shí)要點(diǎn)：進(jìn)制的轉(zhuǎn)換和BCD碼的運(yùn)算重點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的數(shù)制編碼和數(shù)制轉(zhuǎn)換難點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的數(shù)制編碼和數(shù)制轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)要求：1.能了解單片機(jī)的發(fā)展概況，了解我國(guó)芯片發(fā)展現(xiàn)狀。2.能了解單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域；了解單片機(jī)的分類(lèi)3.能掌握單片機(jī)的數(shù)制編碼和數(shù)制轉(zhuǎn)換（二）單片機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容1．單片機(jī)的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)：知識(shí)要點(diǎn)：中央處理器；存儲(chǔ)器、接口電路、時(shí)鐘振蕩電路2．MCS-51的外部引腳及功能：知識(shí)要點(diǎn)：了解I/O端口、控制引腳、電源與晶振引腳；掌握外部引腳及功能3．單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置：知識(shí)要點(diǎn)：程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配置；特殊功能寄存器(SFR)名稱(chēng)和作用；掌握RAM和ROM的地址分配4時(shí)鐘電路與復(fù)位電路：知識(shí)要點(diǎn)：了解時(shí)鐘電路、復(fù)位方式；掌握時(shí)鐘電路、復(fù)位與電路;5．I/O端口電路與電氣特性：知識(shí)要點(diǎn)：了解接口內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)；理解接口內(nèi)部電路工作原理；掌握I/O(引腳)功能負(fù)載能力;重點(diǎn)：存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和功能；特殊功能寄存器的作用和功能;難點(diǎn)：存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和功能；特殊功能寄存器的作用和功能;學(xué)習(xí)要求：1.能掌握存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、接口電路、時(shí)鐘振蕩電路；2.能掌握單片機(jī)引腳及功能3.能掌握PSW、P3寄存器的各個(gè)位功能（三）指令系統(tǒng)與匯編語(yǔ)言（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容1．尋址方式：知識(shí)要點(diǎn)：掌握尋址方式;2．指令系統(tǒng)：知識(shí)要點(diǎn)：了解數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令、算術(shù)、邏輯運(yùn)算類(lèi)指令用法重點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令、算術(shù)、邏輯運(yùn)算類(lèi)指令、控制轉(zhuǎn)移指令的用法難點(diǎn)：7種尋址方式學(xué)習(xí)要求：1．能夠掌握匯編語(yǔ)言的數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令、算術(shù)、邏輯運(yùn)算類(lèi)指令2．能夠了解匯編編程方法（四）單片機(jī)的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容1．C51簡(jiǎn)介知識(shí)要點(diǎn)：強(qiáng)調(diào)單片機(jī)編程的重要性和專(zhuān)業(yè)性，引導(dǎo)學(xué)生理解應(yīng)用型本科機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須腳踏實(shí)地，掌握專(zhuān)業(yè)基本技能，才能勝任將來(lái)的工作并有利于個(gè)人的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。2.C51程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及舉例知識(shí)要點(diǎn)：順序分支循環(huán)程序設(shè)計(jì)3.點(diǎn)亮流水燈知識(shí)要點(diǎn)：左移、數(shù)組、指針等方法在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用4．鍵盤(pán)及接口知識(shí)要點(diǎn)：獨(dú)立式鍵盤(pán)和行列式鍵盤(pán)的編程方式；5．LED顯示器及其接口知識(shí)要點(diǎn)：LED數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)顯示；重點(diǎn)：C51語(yǔ)言在單片機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，單片機(jī)顯示的方法和種類(lèi)；鍵盤(pán)在單片機(jī)中的應(yīng)用難點(diǎn)：數(shù)碼管的顯示原理學(xué)習(xí)要求：1.能夠掌握C51中變量的定義方法和各種頭文件中包含的命令2.能夠掌握Protues和keil軟件的使用方法3.能夠掌握多種設(shè)計(jì)流水燈的方法4.能夠掌握LED數(shù)碼管顯示的原理和動(dòng)態(tài)顯示的程序設(shè)計(jì)（五）單片機(jī)的中斷系統(tǒng)（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容中斷的概念知識(shí)要點(diǎn)：中斷的概念和中斷源；單片機(jī)的中斷系統(tǒng)知識(shí)要點(diǎn)：涉及有關(guān)中斷的寄存器及中斷的初始化方法；C51中斷服務(wù)函數(shù)的應(yīng)用知識(shí)要點(diǎn)：使用C51進(jìn)行中斷程序設(shè)計(jì)；重點(diǎn)：中斷的概念；外部中斷的程序設(shè)計(jì)方法；難點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)中斷系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)要求1.能夠掌握中斷的基本概念、中斷的初始化設(shè)置及外部中斷的應(yīng)用；2.能夠掌握中斷控制寄存器TCON、IE、IP的各個(gè)位及各個(gè)位的功能3.掌握使用C51進(jìn)行外部中斷程序設(shè)計(jì)方法；（六）單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容1.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)知識(shí)要點(diǎn)：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理；掌握工作方式控制寄存器TMOD、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON的功能和控制字的作用；強(qiáng)調(diào)時(shí)間的重要性，引導(dǎo)學(xué)生重視時(shí)間。2.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的四種工作方式和應(yīng)用知識(shí)要點(diǎn)：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的4種工作方式；掌握方式1和方式2的應(yīng)用；3.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的編程和應(yīng)用知識(shí)要點(diǎn)：使用C51進(jìn)行中斷程序設(shè)計(jì)；重點(diǎn)：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的4種工作方式；掌握方式1和方式2的應(yīng)用；使用C51進(jìn)行中斷程序設(shè)計(jì)；難點(diǎn)：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的4種工作方式；掌握方式1和方式2的應(yīng)用；學(xué)習(xí)要求1.能夠掌握工作方式控制寄存器TMOD、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON的功能和控制字的作用；2.能夠掌握方式1和方式2的應(yīng)用3.能夠了解定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理（七）單片機(jī)的綜合設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容——交通燈項(xiàng)目設(shè)計(jì)知識(shí)要點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與方法；單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的仿真開(kāi)發(fā)與調(diào)試；單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾與可靠性設(shè)計(jì)；單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的I/O功率驅(qū)動(dòng)重點(diǎn)：如何從應(yīng)用設(shè)計(jì)的角度，來(lái)進(jìn)行一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所涉及的應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾與可靠性設(shè)計(jì)問(wèn)題學(xué)習(xí)要求：能夠單片機(jī)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的流程，能夠完成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)與調(diào)試。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求（實(shí)驗(yàn)部份）單片機(jī)實(shí)驗(yàn)著重于應(yīng)用能力的訓(xùn)練，使學(xué)生掌握單片機(jī)的各功能部件，鞏固和加深對(duì)課堂教學(xué)的理解，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作能力和綜合設(shè)計(jì)的能力。本課根據(jù)共設(shè)置4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，共8學(xué)時(shí)。其名稱(chēng)、內(nèi)容和基本要求如下：（一）跑馬燈實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）熟悉開(kāi)發(fā)機(jī)的工作過(guò)程及開(kāi)發(fā)環(huán)境；學(xué)會(huì)I/O口的使用方法；掌握延時(shí)子程序的編寫(xiě)和使用。（二）LED數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）熟悉LED數(shù)碼管顯示數(shù)字的工作原理，掌握控制數(shù)碼管顯示指定數(shù)字的程序編寫(xiě)。（三）外部中斷實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）學(xué)會(huì)外部中斷技術(shù)的使用方法，掌握外部中斷處理程序的編程技術(shù)。（四）定時(shí)器中斷實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）學(xué)會(huì)89C51單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器的使用和編程方法，掌握定時(shí)器中斷處理程序的編程技術(shù)。教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1．胡鳳忠，高金定，廖亦凡主編．單片機(jī)原理與應(yīng)