单片机原理与接口技术

2024年1月8日发(作者：马德里竞技vs ac米兰)

《单片机原理与接口技术》教学大纲

课程名称：单片机原理与接口技术Fundamentals of Mono-Chip b Computers and

Interface Technology

课程编号：202020

课程类型：专业主干课

学时/学分： 32/2

适用专业：电子信息工程

一、前言

（一）课程性质

本课程是计算机科学与技术领域的专业理论课，它上承“电子技术基础”等专业理论基础课，下启“接口技术”和“计算机控制技术”等专业课，在其间起着桥梁和纽带的作用，因此是非常重要的应用技术专业理论课。

（二）教学目标

通过本课程的学习，应使学生在掌握单片机基本理论知识的基础上，着重强化应用所学知识的能力和实际动手能力。因此，在教学过程中既要重视基础理论的培养，也要重视实验等实践性环节，基础理论知识和基本应用能力并重，为后续专业课的学习及学生从业后自学相关知识、更好地从事相关技术工作奠定良好的基础。

（三）教学要求

要求学生能够全面深入理解所学内容，并能够用分析、初步设计解答与网络相关的问题，能够举一反三。了解单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法，并了解单片机在测量、控制等电子技术应用领域的应用，要求学生能够较好地理解和掌握，并能够进行简单的分析和判断。要求学生能够一般地了解所学内容。掌握单片机应用系统设计与制作的基本方法与步骤，能够熟练运用仿真开发环境调试软、硬件。

（四）先修课程

《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理及应用》、《电路基础》、《C程序设计》。

二、课程内容

第一章单片机概述

教学内容及总体要求：

本章介绍有关单片机的基础知识、发展历史、应用领域以及发展趋势，并对当前8位单片机的主流机型、且占有较大市场份额的MCS—51系列单片机及其兼容的单片机（统称为51系列单片机）进行简要概述。对目前流行的51的单片机的代表性机型：美国ATMEL公司的AT89C5x/AT89S5x系列单片机以及其中最具代表性的产品AT89S51进行详细介绍。同时还介绍了目前较为广泛使用的其他类型的单片机产品。本章最后还概要介绍了包括单片机在内的嵌入式处理器的其他成员，如数字信号处理器（DSP）、嵌入式微处理器等，以使读者对其有初步了解。

教学目标：

掌握：单片机的概念和应用前景

了解：单片机的发展过程、特点及主要应用领域。

教学方式方法建议：

注意引发学生的兴趣和思考。讲授为主，建议使用多媒体教学。

学时：2学时

一、什么是单片机

二、单片机的发展历史

三、单片机的特点

四、单片机的应用

五、单片机的发展趋势

六、MCS-51系列与AT89C5x系列单片机

思考题：

1、单片机在工业自动化领域中有哪些应用，请举例？

2、举例身边单片机控制的家用电器有哪些？

第二章 AT89S51单片机的硬件结构

教学内容及总体要求：

本章介绍AT89S51单片机的片内硬件基本结构、引脚功能、存储器结构、特殊功能寄存器功能、4个并行I/O口的结构和特点，同时对复位电路和时钟电路的设计以及节电工作模式也进行了介绍。通过本章内容的学习，为AT89S51单片机应用系统的硬件设计和应用打下基础。

教学目标：

掌握：MCS－51系列单片机各CPU组件（尤其是专用寄存器）的作用，存储器结构、片内数据存储器的功能区划分和各自寻址特点，4个8位并行I/O端口的各自功能和应用特点。

理解：CPU时序特点，机器周期的概念以及机器周期与指令周期之间的关系、51系列单片机的工作方式等。

了解：MCS-51系列单片机器件的外部引脚功能、封装形式，熟悉各控制引脚的功能和应用特点。

教学方式方法建议：

1、讲授为主，实验为辅。使学生掌握单片机的结构和原理以及单片机程序设计和接口应用的基本方法能综合运用单片机的软、硬件技术分析实际问题，为工业生产、科学研究和实验设备等领域的单片机应用和开发打下良好的基础。

2、建议使用多媒体教学。

3、通过做习题加深对单片机的深入掌握。

学时：4学时

一、AT89S51单片机的硬件组成

二、AT89S51的引脚功能

三、AT89S51的CPU

四、AT89S51存储器的结构

五、AT89S51单片机的并行I/O端口

六、时钟电路与时序

七、复位操作和复位电路

八、看门狗定时器（WDT）的使用

九、低功耗节电模式

思考题：

1、复位是何含义，为什么要有复位，有哪些方式？

2、堆栈有哪些用途，哪些操作影响堆栈？

3、解释三种周期。

第三章 C51语言编程基础与KeilμVision3的使用

教学内容及总体要求：

本章介绍8051单片机的C51编程语言，以及如何使用C51语言的集成化开发平台Keil

μVision3，为C51程序的设计与开发打下基础。

教学目标：

掌握：C51程序中的数据类型与存储类型，特殊功能寄存器和位变量的定义

理解：指令系统中各种寻址方式的操作过程、指令的功能和对状态标志位的影响。

教学方式方法建议：

注意引发学生的兴趣和思考。讲授为主，建议使用多媒体教学，通过做习题加深对单片机的深入掌握。

学时：4学时

一、C51编程语言简介

二、C51语言程序设计基础

三、C51语言的函数

四、Keil μVision3环境下的C51程序开发

思考题：

1、C51在标准C的基础上，扩展了哪几种数据类型？

2、C51有哪几种数据存储类型？各对应AT89S8051单片机的哪些存储空间？

3、bit与sbit定义位变量有什么区别？

第四章虚拟仿真开发工具Proteus的使用

教学内容及总体要求：

本章重点介绍如何使用Proteus来对单片机系统进行虚拟仿真。使用Proteus软件进行软硬件结合的单片机系统仿真，可将许多系统实例功能及过程形象化。

教学目标：

掌握：Proteus的运行环境；Proteus来对单片机系统进行虚拟仿真，初步掌握子程序的设计方法。

教学方式方法建议：

注意引发学生的兴趣和思考。课堂授课还应与实验相结合，通过实验，使学生对单片机原理及应用有较全面的认识。讲授为主，建议使用多媒体教学，通过做习题加深对单片机的深入掌握。

学时：4学时

一、Proteus功能概述

二、Proteus ISIS的虚拟仿真

三、Proteus ISIS 环境简介

四、ProteusISIS的编辑环境设置

六、单片机应用系统的Proteus虚拟设计与仿真

七、Proteus与μVision3的联调

思考题：

1、在Proteus下完成流水灯的电路原理图的设计。

第五章单片机与显示器件及开关、键盘的接口设计

教学内容及总体要求：

单片机内资源少，容量小，在进行较复杂过程的控制时，它自身的功能远远不能满足需要，应扩展其功能。单片机系统显示及开关检测、键盘输入是其基本功能。本章介绍单片机与显示器件、开关及键盘的接口设计与软件编程。

教学目标：

掌握单片机与显示器件、开关及键盘的接口设计与软件编程。

教学方式方法建议：

课堂授课还应与实验相结合，通过实验，使学生对单片机原理及应用有较全面的认识。讲授为主，建议使用多媒体教学。

学时：6学时

一、单片机控制发光二极管显示

二、开关状态检测

三、单片机控制LED数码管的显示

四、单片机控制LED点阵显示器显示

五、单片机控制液晶显示模块1602 LCD的显示

六、键盘接口设计

思考题：

1、以单片机为核心，设计一个节日彩灯控制器。

第六章 AT89S51单片机的中断系统

教学内容及总体要求：

本章介绍AT89S51单片机片内功能部件中断系统的硬件结构和工作原理。AT89S51的中断系统能够实时地响应片内功能部件和外围设备发出的中断请求并及时进入中断服务子程序进行处理。通过本章的学习，读者应重点掌握与中断系统有关的特殊功能寄存器以及中断系统的应用特性，应能熟练地进行中断系统的初始化编程以及中断服务子程序的设计

教学目标：

掌握与中断系统有关的特殊功能寄存器以及中断系统的应用特性。应能熟练地进行中断系统的初始化编程以及中断服务子程序的设计。熟练地进行中断系统的初始化编程以及中断服务子程序的设计。

教学方式方法建议：

课堂授课还应与实验相结合，通过实验，使学生对单片机原理及应用有较全面的认识。讲授为主，建议使用多媒体教学。

学时：6学时

一、AT89S51中断技术概述

二、AT89S51中断系统结构

三、中断允许与中断优先级的控制

四、响应中断请求的条件

五、外部中断的触发方式选择

六、中断请求的撤销

七、中断函数

九、中断系统应用举例

思考题：

1、如何确定中断优先级？

2、什么是中断嵌套？

第七章 AT89S51单片机的定时器/计数器

教学内容及总体要求：

在工业检测与控制中，许多场合都要用到计数或定时功能。例如，对外部脉冲进行计数，产生精确的定时时间等。AT89S51单片机片内有两个可编程的定时器/计时器T1、T0，可满足这方面的需要。本章介绍AT89S51单片机内定时器/计时器的结构与功能，两种工作模式和4种工作方式，以及与其相关的两个特殊功能寄存器TMOD和TCON各位的定义及其编程，最后介绍定时器/计时器的编程及应用实例。

教学目标：

掌握：MCS-51单片机的中断系统基本结构和基本功能，中断系统初始化程序设计方法；MCS-51单片机定时/计数器的工作方式、初始化程序的设计方法；中断系统及定时/计数器典型应用。

理解：中断的处理过程；定时/计数器的结构和功能。

了解：中断的概念及中断的处理过程、定时/计数器的组成。

教学方式方法建议：

课堂授课还应与实验相结合，通过实验，使学生对单片机原理及应用有较全面的认识。讲授为主，建议使用多媒体教学。

学时：4学时

一、定时器/计数器的结构

二、定时器/计数器的4种工作方式

三、对外部输入的计数信号的要求

四、定时器/计数器的编程和应用

思考题：