《單片機原理與應用》課程教學大綱課程代碼：09201B課程名稱：單片機原理與應用英文名稱：Principleandapplicationofsinglechipcomputer課程學時（周數）：32學時實踐學時（周數）：8學時開設時間：六課程學分：2適用專業：（2020）車輛工程課程說明課程性質《單片機原理及應用》是工科高等學校電類專業的一門專業基礎必修課。單片機以其體積小、功能強、價格低、面向應用，易于嵌入設備等一系列優點，在工農業、國防、交通、民用等領域得到廣泛應用。本課程系統介紹了單片機的內部結構、工作原理，單片機的指令系統、程序設計、顯示原理、中斷系統以及定時/計數器的應用等，并配合實驗使學生能初步掌握單片機程序設計方法和小型應用系統開發方法。本課程的先修課程包括：計算機程序設計、電工與電子技術等。本課程將為嵌入式開發、自動化控制等專業課的學習打下良好基礎。通過本課程的學習，使學生比較系統地掌握當前使用最廣泛的51系列單片機，具有對硬件電路圖的閱讀能力，實際的設計能力和編寫匯編程序的能力。從培養高級工程技術人才的全局來看，本課程不僅為學生學習相關技術基礎和專業課程起到承前啟后的作用，還為今后從事嵌入式開發、自動化控制等相關工作打下基礎，增強學生的適應能力和開發創新能力。課程目標掌握當前使用最廣泛的51系列單片機。具有對硬件電路圖的閱讀能力，能夠分析電路圖。掌握單片機的基礎理論和知識，如通過輸入輸出、中斷原理、定時器工作原理等。掌握實際的設計能力和編寫匯編程序的能力。了解單片機及中國芯片的發展現狀和發展趨勢。培養學生建立國家富強的民族自豪感和振興民族工業的責任感，引導學生建立愛崗敬業的社會主義核心價值觀和求真創新的社會責任感。引導學生熱愛勞動尊重勞動成果，腳踏實地掌握專業基本技能，才能勝任將來的工作并有利于個人的長遠發展。畢業要求指標點與課程目標的對應關系課程目標畢業要求指標點課程目標11課程目標22課程目標31課程目標43課程目標57課程目標612教學的基本要求課程思政要求：在課程教學過程中，將知識傳授與價值觀引導相結合，以工科應用背景為基礎，以綜合實踐為載體，采用專題研討、團隊合作等方式，圍繞嚴謹、高效、協作、安全等積極的價值取向開展教學，引導學生樹立自強自立的信念，提升學生創新能力，增強學生的社會責任感。在理論教學中培養學生踏實嚴謹、耐心專注、吃苦耐勞、追求卓越等優秀品質；在實驗項目中培育求真務實、實踐創新、精益求精的工匠精神。以課程緒論為培養學生學習興趣的有力抓手，介紹單片機在國內外的研究現狀、應用領域，引導學生通過查閱文獻了解我國近幾年在該領域的研究現狀和發展趨勢。培養學生的民族自豪感、科技信心及專業認同感。教學要求：通過本課程的學習應使學生掌握51單片機產品設計及開發的基本流程，包括單片機應用系統的設計步驟，單片機應用系統的仿真開發與調試，抗干擾與可靠性設計以及I/O功率驅動，能夠利用虛擬仿真平臺Proteus與軟件開發工具KeilμVision3進行單片機應用系統的開發和設計，為今后從事嵌入式開發、智能產品設計等相關工作奠定基礎。具體要求如下：能夠掌握單片機的內部結構和基本術語，課程的主要內容和未來的發展方向，具備一定的單片機開發設計能力。掌握虛擬仿真平臺Proteus與軟件開發工具KeilμVision3的使用，具備軟件使用和軟件程序設計能力，能進行單片機系統的虛擬仿真設計與調試.能夠掌握單片機的外部中斷、定時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位及各個位的功能，具備在程序設計中的合理設計和使用中斷的能力。能夠掌握單片機外圍設備鍵盤、顯示的設計方法，能夠根據不同應用設計要求，設計出相應的單片機硬件系統的接口電路，以及根據該接口電路編寫出相應的驅動程序。了解各種常用單片機的特點及適用場合。對單片機在基礎理論、工程常識、新的研究工具和手段、重要的研究成果及其中存在的問題等方面有所了解。課程內容及學時分配（一）緒論（2學時）教學內容：1單片機的發展概況及我國芯片發展現狀知識要點：單片機的特點和應用2數制與編碼知識要點：進制的轉換和BCD碼的運算重點：單片機的數制編碼和數制轉換難點：單片機的數制編碼和數制轉換學習要求：1.能了解單片機的發展概況，了解我國芯片發展現狀。2.能了解單片機的應用領域；了解單片機的分類3.能掌握單片機的數制編碼和數制轉換（二）單片機結構及工作原理（4學時）教學內容1．單片機的組成和內部結構：知識要點：中央處理器；存儲器、接口電路、時鐘振蕩電路2．MCS-51的外部引腳及功能：知識要點：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．單片機的存儲器配置：知識要點：程序存儲器和數據存儲器配置；特殊功能寄存器(SFR)名稱和作用；掌握RAM和ROM的地址分配4時鐘電路與復位電路：知識要點：了解時鐘電路、復位方式；掌握時鐘電路、復位與電路;5．I/O端口電路與電氣特性：知識要點：了解接口內部電路結構；理解接口內部電路工作原理；掌握I/O(引腳)功能負載能力;重點：存儲器的結構和功能；特殊功能寄存器的作用和功能;難點：存儲器的結構和功能；特殊功能寄存器的作用和功能;學習要求：1.能掌握存儲器結構、接口電路、時鐘振蕩電路；2.能掌握單片機引腳及功能3.能掌握PSW、P3寄存器的各個位功能（三）指令系統與匯編語言（2學時）教學內容1．尋址方式：知識要點：掌握尋址方式;2．指令系統：知識要點：了解數據傳送類指令、算術、邏輯運算類指令用法重點：數據傳送類指令、算術、邏輯運算類指令、控制轉移指令的用法難點：7種尋址方式學習要求：1．能夠掌握匯編語言的數據傳送類指令、算術、邏輯運算類指令2．能夠了解匯編編程方法（四）單片機的C語言程序設計（6學時）教學內容1．C51簡介知識要點：強調單片機編程的重要性和專業性，引導學生理解應用型本科機械專業學生必須腳踏實地，掌握專業基本技能，才能勝任將來的工作并有利于個人的長遠發展。2.C51程序設計基礎及舉例知識要點：順序分支循環程序設計3.點亮流水燈知識要點：左移、數組、指針等方法在設計中的應用4．鍵盤及接口知識要點：獨立式鍵盤和行列式鍵盤的編程方式；5．LED顯示器及其接口知識要點：LED數碼管的動態和靜態顯示；重點：C51語言在單片機設計中的應用，單片機顯示的方法和種類；鍵盤在單片機中的應用難點：數碼管的顯示原理學習要求：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.能夠掌握多種設計流水燈的方法4.能夠掌握LED數碼管顯示的原理和動態顯示的程序設計（五）單片機的中斷系統（4學時）教學內容中斷的概念知識要點：中斷的概念和中斷源；單片機的中斷系統知識要點：涉及有關中斷的寄存器及中斷的初始化方法；C51中斷服務函數的應用知識要點：使用C51進行中斷程序設計；重點：中斷的概念；外部中斷的程序設計方法；難點：單片機中斷系統的控制結構。學習要求1.能夠掌握中斷的基本概念、中斷的初始化設置及外部中斷的應用；2.能夠掌握中斷控制寄存器TCON、IE、IP的各個位及各個位的功能3.掌握使用C51進行外部中斷程序設計方法；（六）單片機的定時/計數器（4學時）教學內容1.定時器/計數器的結構知識要點：定時器/計數器的結構和工作原理；掌握工作方式控制寄存器TMOD、定時器/計數器控制寄存器TCON的功能和控制字的作用；強調時間的重要性，引導學生重視時間。2.定時器/計數器的四種工作方式和應用知識要點：定時器/計數器的4種工作方式；掌握方式1和方式2的應用；3.定時器/計數器的編程和應用知識要點：使用C51進行中斷程序設計；重點：定時器/計數器的4種工作方式；掌握方式1和方式2的應用；使用C51進行中斷程序設計；難點：定時器/計數器的4種工作方式；掌握方式1和方式2的應用；學習要求1.能夠掌握工作方式控制寄存器TMOD、定時器/計數器控制寄存器TCON的功能和控制字的作用；2.能夠掌握方式1和方式2的應用3.能夠了解定時器/計數器的結構和工作原理（七）單片機的綜合設計（2學時）教學內容——交通燈項目設計知識要點：單片機應用系統的設計步驟與方法；單片機應用系統的仿真開發與調試；單片機應用系統的抗干擾與可靠性設計；單片機應用系統的I/O功率驅動重點：如何從應用設計的角度，來進行一個單片機應用系統設計難點：在系統設計中所涉及的應用系統的抗干擾與可靠性設計問題學習要求：能夠單片機項目開發的流程，能夠完成單片機應用系統的開發、設計與調試。實驗內容及要求（實驗部份）單片機實驗著重于應用能力的訓練，使學生掌握單片機的各功能部件，鞏固和加深對課堂教學的理解，培養學生實際操作能力和綜合設計的能力。本課根據共設置4個實驗項目，共8學時。其名稱、內容和基本要求如下：（一）跑馬燈實驗（2學時）熟悉開發機的工作過程及開發環境；學會I/O口的使用方法；掌握延時子程序的編寫和使用。（二）LED數碼管顯示實驗（2學時）熟悉LED數碼管顯示數字的工作原理，掌握控制數碼管顯示指定數字的程序編寫。（三）外部中斷實驗（2學時）學會外部中斷技術的使用方法，掌握外部中斷處理程序的編程技術。（四）定時器中斷實驗（2學時）學會89C51單片機內部定時器的使用和編程方法，掌握定時器中斷處理程序的編程技術。教材實驗內容及要求1．胡鳳忠，高金定，廖亦凡主編．單片機原理與應