《單片機(jī)原理》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程編號(hào)：EE32263課程名稱(chēng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理英文名稱(chēng)：PrincipleofMicrocontrollerUnit課程學(xué)時(shí)：48講課學(xué)時(shí)：38實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：10課程學(xué)分：3.0開(kāi)課單位：電氣學(xué)院自動(dòng)化測(cè)試與控制系授課對(duì)象：理學(xué)院應(yīng)用物理專(zhuān)業(yè)開(kāi)課學(xué)期：3春先修課程：數(shù)字電路，微機(jī)原理，C語(yǔ)言編程二、課程目標(biāo)本課程為應(yīng)用技術(shù)類(lèi)課程，也是進(jìn)一步學(xué)習(xí)其它類(lèi)型嵌入式處理器的基礎(chǔ)。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握AT89S51單片機(jī)的硬件基本結(jié)構(gòu)、片內(nèi)各功能部件的工作原理以及各種常用系統(tǒng)擴(kuò)展的硬件電路設(shè)計(jì)與C51程序設(shè)計(jì)，同時(shí)要掌握軟件開(kāi)發(fā)工具KeilμVision3以及虛擬仿真開(kāi)發(fā)工具Proteus的使用。在掌握基本知識(shí)、基本概念、基本原理的基礎(chǔ)上，注重加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力的培養(yǎng)，通過(guò)案例教學(xué)與課后綜合性設(shè)計(jì)大作業(yè)以及基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，鍛煉提高學(xué)生軟、硬件開(kāi)發(fā)與實(shí)際動(dòng)手能力。課程學(xué)習(xí)的最終目的應(yīng)使學(xué)生根據(jù)工程實(shí)際任務(wù)要求，使用Proteus及軟件開(kāi)發(fā)工具KeilμVision3，獨(dú)立完成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與調(diào)試。三、教學(xué)內(nèi)容及基本要求主要教學(xué)內(nèi)容：介紹AT89S51單片機(jī)的片內(nèi)硬件結(jié)構(gòu)，最小系統(tǒng)構(gòu)成，C51編程基礎(chǔ)，常用程序設(shè)計(jì)，片內(nèi)各功能部件：中斷系統(tǒng)、定時(shí)器、異步串口的工作原理以及應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。存儲(chǔ)器擴(kuò)展、I/O擴(kuò)展、鍵盤(pán)/顯示器的擴(kuò)展、D/A轉(zhuǎn)換器與A/D轉(zhuǎn)換器的擴(kuò)展以及軟件編程。介紹系統(tǒng)的串行擴(kuò)展，包括：?jiǎn)慰偩€(xiàn)系統(tǒng)、I2C總線(xiàn)系統(tǒng)、SPI系統(tǒng)。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。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)、設(shè)計(jì)與系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)的基本方法與步驟。具體教學(xué)要求如下：第1章單片機(jī)概述 應(yīng)使學(xué)生掌握有關(guān)單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)與基本概念；了解單片機(jī)的歷史及發(fā)展概況與趨勢(shì)、應(yīng)用領(lǐng)域；熟悉MCS-51系列與AT89C5x系列單片機(jī)以及各種與80C51兼容的增強(qiáng)型和擴(kuò)展型的單片機(jī)；了解非8051內(nèi)核的AVR系列單片機(jī)與PIC系列單片機(jī)的基本性能。此外，應(yīng)使學(xué)生了解DSP、嵌入式微處理器的基本特性及其應(yīng)用領(lǐng)域，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)DSP、嵌入式微處理器打下良好基礎(chǔ)。第2章AT89S51片內(nèi)硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)使學(xué)生從應(yīng)用角度掌握AT89S51片內(nèi)的硬件結(jié)構(gòu)、引腳功能、存儲(chǔ)器的基本組成與結(jié)構(gòu)、4個(gè)并行I/O端口；時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)，復(fù)位操作以及復(fù)位電路的設(shè)計(jì)；掌握單片機(jī)最小系統(tǒng)的概念以及最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；熟悉低功耗節(jié)電模式以及看門(mén)狗的工作原理與應(yīng)用，為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與軟件編程打下基礎(chǔ)。第3章C51編程基礎(chǔ)介紹有關(guān)C51語(yǔ)言編程的基礎(chǔ)知識(shí)，首先介紹C51語(yǔ)言與8051匯編語(yǔ)言以及標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言的差別，并對(duì)C51語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類(lèi)型與存儲(chǔ)類(lèi)型，C51語(yǔ)言的基本運(yùn)算，分支與循環(huán)結(jié)構(gòu)，數(shù)組、指針、函數(shù)等作以介紹，為讀者編寫(xiě)8051單片機(jī)的C51語(yǔ)言應(yīng)用程序打下基礎(chǔ)。第4章單片機(jī)與顯示器件以及開(kāi)關(guān)、鍵盤(pán)的接口設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)檢測(cè)、鍵盤(pán)輸入與顯示是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基本功能，也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。本章介紹AT89S52單片機(jī)與常見(jiàn)顯示器件：發(fā)光二極管、LED數(shù)碼管和字符型LCD液晶顯示器，以及與常見(jiàn)的輸入器件：開(kāi)關(guān)、鍵盤(pán)的接口設(shè)計(jì)與軟件編程。第5章AT89S51的中斷系統(tǒng)掌握有關(guān)AT89S51中斷系統(tǒng)的基本概念，熟悉中斷源及中斷系統(tǒng)的硬件邏輯結(jié)構(gòu)，掌握中斷優(yōu)先級(jí)的設(shè)置，中斷入口的概念，中斷響應(yīng)的必要條件，中斷響應(yīng)過(guò)程，外部中斷的響應(yīng)時(shí)間，尤其要重點(diǎn)掌握相關(guān)的特殊功能寄存器的功能與設(shè)置，中斷服務(wù)子程序的編寫(xiě)以及中斷系統(tǒng)編程應(yīng)用設(shè)計(jì)。第6章AT89S51的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器熟悉AT89S51片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)；掌握定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作原理；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的4種工作方式以及對(duì)外部輸入的計(jì)數(shù)信號(hào)要求；掌握定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的編程。重點(diǎn)掌握方式1與方式2的應(yīng)用。并能根據(jù)不同的定時(shí)應(yīng)用與計(jì)數(shù)應(yīng)用的具體設(shè)計(jì)要求，編寫(xiě)出相應(yīng)的程序。第7章AT89S51的串行口介紹AT89S51片內(nèi)串行口（UART）的結(jié)構(gòu)；串行口4種工作方式的工作原理，多機(jī)通信的工作原理，波特率的制定方法；熟悉串行口的各種標(biāo)準(zhǔn)接口，如RS-232、RS-422A、RS-485等；單片機(jī)與PC機(jī)的串行通信，以及如何組成一個(gè)多機(jī)分布系統(tǒng)。第8章系統(tǒng)的并行擴(kuò)展掌握系統(tǒng)并行擴(kuò)展的三總線(xiàn)結(jié)構(gòu)與基本概念，外部存儲(chǔ)空間的地址分配的線(xiàn)選法與譯碼法，以及使用線(xiàn)選法與譯碼法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)地址空間的分配。對(duì)于程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，只需了解基本擴(kuò)展方法即可，但應(yīng)使學(xué)生熟悉片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器的基本特性與編程方法，尤其要熟悉ISP技術(shù)；要求學(xué)生在掌握靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展技術(shù)同時(shí)，還要掌握單片機(jī)讀寫(xiě)片外RAM的基本工作原理與軟件編程。第9章系統(tǒng)的串行擴(kuò)展通過(guò)本章學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生熟悉目前常用的3種串行擴(kuò)展技術(shù)，如單總線(xiàn)串行擴(kuò)展、I2C串行擴(kuò)展與SPI串行擴(kuò)展，熟悉3種串行擴(kuò)展總線(xiàn)的工作原理，重點(diǎn)掌握I2C串行總線(xiàn)基本時(shí)序、通信協(xié)議與系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。第10章AT89S51單片機(jī)與D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的接口通過(guò)本章學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生了解掌握采用并行接口的DAC芯片與ADC芯片主要性能指標(biāo)，并能根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)要求，正確選擇DAC芯片與ADC芯片。對(duì)于DAC接口設(shè)計(jì)，掌握多路DAC輸出模擬量的同步輸出問(wèn)題。ADC接口電路設(shè)計(jì)部分使學(xué)生掌握系統(tǒng)中常用逐次比較式ADC特點(diǎn)及使用場(chǎng)合，并能根據(jù)需要來(lái)進(jìn)行芯片選擇。要求學(xué)生對(duì)串行的DAC和ADC具有一定的了解。自學(xué)掌握虛擬仿真平臺(tái)Proteus與軟件開(kāi)發(fā)工具Keil的使用通過(guò)自學(xué)，掌握軟件開(kāi)發(fā)工具KeilμVision3的使用，以及軟件編程與開(kāi)發(fā)；掌握先進(jìn)的虛擬仿真平臺(tái)Proteus的使用，并能進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)硬件電路的虛擬設(shè)計(jì)與調(diào)試。掌握上述兩種軟件工具進(jìn)行系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)的基本方法與步驟。掌握使用編程器或ISP的程序?qū)懭爰夹g(shù),最終能完成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)與調(diào)試。四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)10學(xué)時(shí)。為使學(xué)生鞏固課堂教學(xué)所學(xué)的知識(shí)，需通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的實(shí)踐練習(xí)，來(lái)提高學(xué)生的編程與設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力。表1基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題目明細(xì)表序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)類(lèi)型每組人數(shù)1單片機(jī)I/O口實(shí)驗(yàn)—LED流水燈1必作設(shè)計(jì)22單個(gè)外部中斷實(shí)驗(yàn)1必作設(shè)計(jì)23定時(shí)器實(shí)驗(yàn)1必作設(shè)計(jì)24雙單片機(jī)通信實(shí)驗(yàn)1必作設(shè)計(jì)25單片機(jī)與PC之間串行通信實(shí)驗(yàn)1必作設(shè)計(jì)26擴(kuò)展82C55并行I/O接口實(shí)驗(yàn)1必作設(shè)計(jì)27矩陣式鍵盤(pán)掃描實(shí)驗(yàn)1必作設(shè)計(jì)28單片機(jī)驅(qū)動(dòng)1602液晶模塊顯示1必作設(shè)計(jì)29DAC0832的D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)1必作設(shè)計(jì)210ADC0809的A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)1必作設(shè)計(jì)2五、課程考核方法成績(jī)?cè)u(píng)定由平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)課、大作業(yè)、試卷4部分成績(jī)組成。各項(xiàng)成績(jī)所占權(quán)重如下： （1）平時(shí)：5%，包括出勤與課堂提問(wèn)。 （2）綜合性設(shè)計(jì)大作業(yè)：15%，共10個(gè)題目。 （3）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：30%，必作的10個(gè)題目。要求首先在Proteus下虛擬仿真通過(guò)，然后再在模塊化實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)上聯(lián)調(diào)通過(guò)。