《单片机原理与应用》课程教学大纲课程代码：09201B课程名称：单片机原理与应用英文名称：Principleandapplicationofsinglechipcomputer课程学时（周数)：32学时实践学时（周数）：8学时六开设时间：2课程学分：适用专业：（2020）机械设计制造及其自动化一、课程说明1.课程性质《单片机原理及应用》是工科高等学校电类专业的一门专业基础必修课。单片机以其体积小、功能强、价格低、面向应用，易于嵌入设备等一系列优点，在工农业、国防、交通、民用等领域得到广泛应用。本课程系统介绍了单片机的内部结构、工作原理，单片机的指令系统、程序设计、显示原理、中断系统以及定时/计数器的应用等，并配合实验使学生能初步掌握单片机程序设计方法和小型应用系统开发方法。本课程的先修课程包括：计算机程序设计、电工与电子技术等。本课程将为嵌入式开发、自动化控制等专业课的学习打下良好基础。通过本课程的学习，使学生比较系统地掌握当前使用最广泛的51系列单片机，具有对硬件电路图的阅读能力，实际的设计能力和编写汇编程序的能力。从培养高级工程技术人才的全局来看，本课程不仅为学生学习相关技术基础和专业课程起到承前启后的作用，还为今后从事嵌入式开发、自动化控制等相关工作打下基础，增强学生的适应能力和开发创新能力。2.课程目标1）掌握当前使用最广泛的51系列单片机。2）具有对硬件电路图的阅读能力，能够分析电路图。3）掌握单片机的基础理论和知识，如通过输入输出、中断原理、定时器工
《单片机原理与应用》课程教学大纲 课程代码： 09201B 课程名称： 单片机原理与应用 英文名称： Principle and application of single chip computer 课程学时（周数）： 32 学时 实践学时（周数）： 8 学时 开设时间： 六 课程学分： 2 适用专业： （2020）机械设计制造及其自动化 一、 课程说明 1. 课程性质 《单片机原理及应用》是工科高等学校电类专业的一门专业基础必修课。 单片机以其体积小、功能强、价格低、面向应用，易于嵌入设备等一系列优点， 在工农业、国防、交通、民用等领域得到广泛应用。本课程系统介绍了单片机 的内部结构、工作原理，单片机的指令系统、程序设计、显示原理、中断系统 以及定时/计数器的应用等，并配合实验使学生能初步掌握单片机程序设计方 法和小型应用系统开发方法。本课程的先修课程包括：计算机程序设计、电工 与电子技术等。本课程将为嵌入式开发、自动化控制等专业课的学习打下良好 基础。 通过本课程的学习，使学生比较系统地掌握当前使用最广泛的 51 系列单 片机，具有对硬件电路图的阅读能力，实际的设计能力和编写汇编程序的能力。 从培养高级工程技术人才的全局来看，本课程不仅为学生学习相关技术基础和 专业课程起到承前启后的作用，还为今后从事嵌入式开发、自动化控制等相关 工作打下基础，增强学生的适应能力和开发创新能力。 2. 课程目标 1）掌握当前使用最广泛的 51 系列单片机。 2）具有对硬件电路图的阅读能力，能够分析电路图。 3）掌握单片机的基础理论和知识，如通过输入输出、中断原理、定时器工
作原理等。4）掌握实际的设计能力和编写汇编程序的能力5）了解单片机及中国芯片的发展现状和发展趋势6）培养学生建立国家富强的民族自豪感和振兴民族工业的责任感，引导学生建立爱岗敬业的社会主义核心价值观和求真创新的社会责任感。引导学生热爱劳动尊重劳动成果，脚踏实地掌握专业基本技能，才能胜任将来的工作并有利于个人的长远发展。课程目标毕业要求指标点1课程目标12课程目标2毕业要求指标点与课程目标1课程目标3的对应关系3课程目标47课程目标512课程目标6二、教学的基本要求1.课程思政要求：在课程教学过程中，将知识传授与价值观引导相结合，以工科应用背景为基础，以综合实践为载体，采用专题研讨、团队合作等方式，围绕严谨、高效、协作、安全等积极的价值取向开展教学，引导学生树立自强自立的信念，提升学生创新能力，增强学生的社会责任感。在理论教学中培养学生踏实严谨、耐心专注、吃苦耐劳、追求卓越等优秀品质：在实验项目中培育求真务实、实践创新、精益求精的工匠精神。以课程绪论为培养学生学习兴趣的有力抓手，介绍单片机在国内外的研究现状、应用领域，引导学生通过查阅文献了解我国近几年在该领域的研究现状和发展趋势。培养学生的民族自豪感、科技信心及专业认同感。2.教学要求：通过本课程的学习应使学生掌握51单片机产品设计及开发的基本流程，包括单片机应用系统的设计步骤，单片机应用系统的仿真开发与调试，抗干扰与可靠性设计以及I/O功率驱动，能够利用虚拟仿真平台Proteus与软件开发工
作原理等。 4）掌握实际的设计能力和编写汇编程序的能力。 5）了解单片机及中国芯片的发展现状和发展趋势。 6）培养学生建立国家富强的民族自豪感和振兴民族工业的责任感，引导学 生建立爱岗敬业的社会主义核心价值观和求真创新的社会责任感。引导学生热爱 劳动尊重劳动成果，脚踏实地掌握专业基本技能，才能胜任将来的工作并有利于 个人的长远发展。 毕业要求指 标点与课程目标 的对应关系 课程目标 毕业要求指标点 课程目标 1 1 课程目标 2 2 课程目标 3 1 课程目标 4 3 课程目标 5 7 课程目标 6 12 二、 教学的基本要求 1. 课程思政要求： 在课程教学过程中，将知识传授与价值观引导相结合，以工科应用背景为基 础，以综合实践为载体，采用专题研讨、团队合作等方式，围绕严谨、高效、 协作、安全等积极的价值取向开展教学，引导学生树立自强自立的信念，提升 学生创新能力，增强学生的社会责任感。在理论教学中培养学生踏实严谨、耐 心专注、吃苦耐劳、追求卓越等优秀品质；在实验项目中培育求真务实、实践 创新、精益求精的工匠精神。以课程绪论为培养学生学习兴趣的有力抓手，介 绍单片机在国内外的研究现状、应用领域，引导学生通过查阅文献了解我国近 几年在该领域的研究现状和发展趋势。培养学生的民族自豪感、科技信心及专 业认同感。 2．教学要求： 通过本课程的学习应使学生掌握 51 单片机产品设计及开发的基本流程， 包括单片机应用系统的设计步骤，单片机应用系统的仿真开发与调试，抗干扰 与可靠性设计以及 I/O 功率驱动，能够利用虚拟仿真平台 Proteus 与软件开发工
具KeiluVision3进行单片机应用系统的开发和设计，为今后从事嵌入式开发、智能产品设计等相关工作奠定基础。具体要求如下：(1）能够掌握单片机的内部结构和基本术语，课程的主要内容和未来的发展方向，具备一定的单片机开发设计能力。(2）掌握虚拟仿真平台Proteus与软件开发工具KeiluVision3的使用，具备软件使用和软件程序设计能力，能进行单片机系统的虚拟仿真设计与调试(3）能够掌握单片机的外部中断、定时器中断及串行口中断涉及的中断控制寄存器和工作方式寄存器的各个位及各个位的功能，具备在程序设计中的合理设计和使用中断的能力。(4)能够掌握单片机外围设备键盘、显示的设计方法，能够根据不同应用设计要求，设计出相应的单片机硬件系统的接口电路，以及根据该接口电路编写出相应的驱动程序。(5）了解各种常用单片机的特点及适用场合。(6)对单片机在基础理论、工程常识、新的研究工具和手段、重要的研究成果及其中存在的问题等方面有所了解。三、课程内容及学时分配（一）绪论（2学时）教学内容：1单片机的发展概况及我国芯片发展现状知识要点：单片机的特点和应用2数制与编码知识要点：进制的转换和BCD码的运算重点：单片机的数制编码和数制转换难点：单片机的数制编码和数制转换学习要求：1.能了解单片机的发展概况，了解我国芯片发展现状。2.能了解单片机的应用领域；了解单片机的分类3.能掌握单片机的数制编码和数制转换（二）单片机结构及工作原理（4学时）
具 Keil µVision3 进行单片机应用系统的开发和设计，为今后从事嵌入式开发、 智能产品设计等相关工作奠定基础。具体要求如下： (1) 能够掌握单片机的内部结构和基本术语，课程的主要内容和未来的发展 方向，具备一定的单片机开发设计能力。 (2) 掌握虚拟仿真平台 Proteus 与软件开发工具 Keil µVision3 的使用，具备 软件使用和软件程序设计能力，能进行单片机系统的虚拟仿真设计与调试. (3) 能够掌握单片机的外部中断、定时器中断及串行口中断涉及的中断控制 寄存器和工作方式寄存器的各个位及各个位的功能，具备在程序设计中的合理设 计和使用中断的能力。 (4) 能够掌握单片机外围设备键盘、显示的设计方法，能够根据不同应用设 计要求，设计出相应的单片机硬件系统的接口电路，以及根据该接口电路编写 出相应的驱动程序。 (5) 了解各种常用单片机的特点及适用场合。 (6) 对单片机在基础理论、工程常识、新的研究工具和手段、重要的研究成 果及其中存在的问题等方面有所了解。 三、 课程内容及学时分配 （一）绪论（2 学时） 教学内容： 1 单片机的发展概况及我国芯片发展现状 知识要点：单片机的特点和应用 2 数制与编码 知识要点：进制的转换和 BCD 码的运算 重点：单片机的数制编码和数制转换 难点：单片机的数制编码和数制转换 学习要求： 1. 能了解单片机的发展概况，了解我国芯片发展现状。 2. 能了解单片机的应用领域；了解单片机的分类 3. 能掌握单片机的数制编码和数制转换 （二）单片机结构及工作原理（4 学时）
教学内容1.单片机的组成和内部结构：知识要点：中央处理器：存储器、接口电路、时钟振荡电路2.MCS-51的外部引脚及功能：知识要点：了解I/O端口、控制引脚、电源与晶振引脚掌握外部引脚及功能3.单片机的存储器配置：知识要点：程序存储器和数据存储器配置；特殊功能寄存器(SFR)名称和作用；掌握RAM和ROM的地址分配4时钟电路与复位电路：知识要点：了解时钟电路、复位方式；掌握时钟电路、复位与电路5.1/O端口电路与电气特性：知识要点：了解接口内部电路结构：理解接口内部电路工作原理；掌握I/O（引脚)功能负载能力；重点：存储器的结构和功能：特殊功能寄存器的作用和功能难点：存储器的结构和功能；特殊功能寄存器的作用和功能学习要求：1.能掌握存储器结构、接口电路、时钟振荡电路；2.能掌握单片机引脚及功能3.能掌握PSW、P3寄存器的各个位功能（三）指令系统与汇编语言（2学时）教学内容1.寻址方式：知识要点：掌握寻址方式：2.指令系统：知识要点：了解数据传送类指令、算术、逻辑运算类指令用法重点：数据传送类指令、算术、逻辑运算类指令、控制转移指令的用法难点：7种寻址方式学习要求：1.能够掌握汇编语言的数据传送类指令、算术、逻辑运算类指令
教学内容 1．单片机的组成和内部结构： 知识要点：中央处理器；存储器、接口电路、时钟振荡电路 2．MCS-51 的外部引脚及功能： 知识要点：了解 I/O 端口、控制引脚、电源与晶振引脚；掌握外部引脚及功 能 3．单片机的存储器配置： 知识要点：程序存储器和数据存储器配置；特殊功能寄存器(SFR)名称和作 用；掌握 RAM 和 ROM 的地址分配 4 时钟电路与复位电路： 知识要点：了解时钟电路、复位方式；掌握时钟电路、复位与电路; 5．I/O 端口电路与电气特性： 知识要点：了解接口内部电路结构；理解接口内部电路工作原理；掌握 I/O (引 脚)功能负载能力; 重点：存储器的结构和功能；特殊功能寄存器的作用和功能; 难点： 存储器的结构和功能；特殊功能寄存器的作用和功能; 学习要求： 1. 能掌握存储器结构、接口电路、时钟振荡电路； 2. 能掌握单片机引脚及功能 3. 能掌握 PSW、P3 寄存器的各个位功能 （三）指令系统与汇编语言（2 学时） 教学内容 1．寻址方式： 知识要点：掌握寻址方式; 2．指令系统： 知识要点：了解数据传送类指令、算术、逻辑运算类指令用法 重点：数据传送类指令、算术、逻辑运算类指令、控制转移指令的用法 难点：7 种寻址方式 学习要求： 1．能够掌握汇编语言的数据传送类指令、算术、逻辑运算类指令
2.能够了解汇编编程方法（四）单片机的C语言程序设计（6学时）教学内容1.C51简介知识要点：强调单片机编程的重要性和专业性，引导学生理解应用型本科机械专业学生必须脚踏实地，掌握专业基本技能，才能胜任将来的工作并有利于个人的长远发展。2．C51程序设计基础及举例知识要点：顺序分支循环程序设计3.点亮流水灯知识要点：左移、数组、指针等方法在设计中的应用4.键盘及接口知识要点：独立式键盘和行列式键盘的编程方式：5.LED显示器及其接口知识要点：LED数码管的动态和静态显示；重点：C51语言在单片机设计中的应用，单片机显示的方法和种类；键盘在单片机中的应用难点：数码管的显示原理学习要求：1.能够掌握C51中变量的定义方法和各种头文件中包含的命令2.能够掌握Protues和keil软件的使用方法3.能够掌握多种设计流水灯的方法4.能够掌握LED数码管显示的原理和动态显示的程序设计（五）单片机的中断系统（4学时）教学内容1.中断的概念知识要点：中断的概念和中断源；2.单片机的中断系统知识要点：涉及有关中断的寄存器及中断的初始化方法；3.C51中断服务函数的应用
2．能够了解汇编编程方法 （四）单片机的 C 语言程序设计（6 学时） 教学内容 1．C51 简介 知识要点：强调单片机编程的重要性和专业性，引导学生理解应用型本科机 械专业学生必须脚踏实地，掌握专业基本技能，才能胜任将来的工作并有利于个 人的长远发展。 2. C51 程序设计基础及举例 知识要点：顺序分支循环程序设计 3. 点亮流水灯 知识要点：左移、数组、指针等方法在设计中的应用 4．键盘及接口 知识要点：独立式键盘和行列式键盘的编程方式； 5．LED 显示器及其接口 知识要点：LED 数码管的动态和静态显示； 重点：C51 语言在单片机设计中的应用，单片机显示的方法和种类；键盘在 单片机中的应用 难点：数码管的显示原理 学习要求： 1. 能够掌握 C51 中变量的定义方法和各种头文件中包含的命令 2. 能够掌握 Protues 和 keil 软件的使用方法 3. 能够掌握多种设计流水灯的方法 4. 能够掌握 LED 数码管显示的原理和动态显示的程序设计 （五）单片机的中断系统（4 学时） 教学内容 1. 中断的概念 知识要点：中断的概念和中断源； 2. 单片机的中断系统 知识要点：涉及有关中断的寄存器及中断的初始化方法； 3. C51 中断服务函数的应用