《单片机原理及应用》教学大纲 课程编号： 302038030 课程性质： 必修 课程名称： 单片机原理及应用 学时/学分： 48/3 英文名称： The Principle and Application of 考核方式： 闭卷笔试 Single chip microcomputer 选用教材： 《The8o51 microcontroller》 大纲执笔人：黄劫 先修课程： 计算机基础、数字电路、模拟大纲审核人： 专业教学指 电路 导组 适用专业： 测控技术与仪器 一、课程目标 1.能解释单片机相关的专业术语 2.了解单片机结构、内部功能器件、指令系统特点及寻址方式 3.能理解汇编语言程序、编写一般难度的计算及控制程序： 4.了解并行/串行通讯、定时/计数及中断原理及在实际项目中的应用方法： 5.能设计、调试一般难度的单片机控制系统 二、教学内容 第一章绪论（支撑课程目标1） 1.介绍单片机发展历史、特点及应用领 2.典型的应用实例 第二章单片机内部资源（支撑课程目标1、2、5） 1.单片机内部资源总体介绍 2.CU内部结构及工作原理：获取、解释、执行指令的流程和方法；累加器、 暂存器作用和工作原理 3.单片机存储器体系结构：不同存储器体系结构（哈弗结构和普林斯顿结 构)的特点 4.单片机存储空间的分类：片内存储区功能划分，堆栈原理、作用及设置 原则：位寻址区的位置和作用 5.并行口的工作原理，准双向口的含义，三总线的组成 6.复位的目的和方法，复位后的初始状态，晶振电路的作用 要求学生：了解单片机内部资源丰富，适合使用于控制领域：了解CU 的工作原理，理解不同存储空间的作用：通过并行口学习理解1/0口作用， 理解锁存与缓冲的目的。 第三章单片机指令系统（支撑课程目标2、3、5）
《单片机原理及应用》教学大纲 课程编号： 302038030 课程性质： 必修 课程名称： 单片机原理及应用 学时/学分： 48/3 英文名称： The Principle and Application of Single chip microcomputer 考核方式： 闭卷笔试 选用教材： 《The 8051 microcontroller》 大纲执笔人： 黄劼 先修课程： 计算机基础、数字电路、模拟 电路 大纲审核人： 专业教学指 导组 适用专业： 测控技术与仪器 一、课程目标 1. 能解释单片机相关的专业术语； 2. 了解单片机结构、内部功能器件、指令系统特点及寻址方式； 3. 能理解汇编语言程序、编写一般难度的计算及控制程序； 4. 了解并行/串行通讯、定时/计数及中断原理及在实际项目中的应用方法； 5. 能设计、调试一般难度的单片机控制系统。 二、教学内容 第一章 绪论（支撑课程目标 1） 1. 介绍单片机发展历史、特点及应用领。 2. 典型的应用实例 第二章 单片机内部资源（支撑课程目标 1、2、5） 1. 单片机内部资源总体介绍 2. CPU 内部结构及工作原理；获取、解释、执行指令的流程和方法；累加器、 暂存器作用和工作原理 3. 单片机存储器体系结构；不同存储器体系结构（哈弗结构和普林斯顿结 构）的特点 4. 单片机存储空间的分类；片内存储区功能划分，堆栈原理、作用及设置 原则；位寻址区的位置和作用 5. 并行口的工作原理，准双向口的含义，三总线的组成 6. 复位的目的和方法，复位后的初始状态，晶振电路的作用 要求学生：了解单片机内部资源丰富，适合使用于控制领域；了解 CPU 的工作原理，理解不同存储空间的作用；通过并行口学习理解 I/O 口作用， 理解锁存与缓冲的目的。 第三章 单片机指令系统（支撑课程目标 2、3、5）
1.单片机指令系统特点：指令字节数和执行周期数，位寻址的特点和作用， 指令系统在控制程序编写时的适应性 2.指令系统寻址方式：寻址的概念、不同寻址方式访问的地址空间。访问 不同地址空间必须用不同的指令 3.各种指令的功能、执行流程及所需机器周期 要求学生：理解单片机指令系统的特点，各种寻址方式的使用条件，每 条指令的含义及功能：知道指令字节数及执行时间的计算方式。 第四章汇编语言编程基础（支撑课程目标2、3、4、5) 1.伪指令的作用及常用伪指令 2.常用程序结构 3.子程序的作用及优缺点 要求学生：理解三种程序结构的特点并能恰当使用，了解程序的分析方 法，能编写中等难度的汇编程序。 第五章定时计数器原理及应用（支撑课程目标4、5） 1.定时计数器作用，定时计数器内部结构及工作原理，基数计数器TTL 作用，定时/计数的实现原理 2.定时器相关SR作用、使用方法，不同定时模式下定时基数的计算方法 3.定时计数器编程的方法及注意问题 要求学生：理解定时器工作原理，SFR各位的含义及设置方法，定时基 数计算方法。 第六章串口原理及应用（支撑课程目标4、5） 1.串行通讯原理，单片机串口内部结构及工作原理 2.串口相关SR作用、使用方法，不同模式下波特率的计算方法 3.串口编程的方法及注意问题 要求学生：理解串口工作原理，SF℉各位的含义及设置方法，波特率计 算方法。 第七章中断系统及应用（支撑课程目标4、5） 1.中断的定义、目的及优点 2.中断源及入口地址，中断服务程序的调用机制 3.中断允许及优先级的含义 4.中断相关SFR作用、使用方法，返回指令的作用，与堆栈的关系 5。现场保护的目的、方法，中断服务程序编程的方法及注意问题 要求学生：理解中断系统工作原理，SR各位的含义及设置方法，能编 写中断服务程序
1. 单片机指令系统特点：指令字节数和执行周期数，位寻址的特点和作用， 指令系统在控制程序编写时的适应性 2. 指令系统寻址方式：寻址的概念、不同寻址方式访问的地址空间。访问 不同地址空间必须用不同的指令 3. 各种指令的功能、执行流程及所需机器周期 要求学生：理解单片机指令系统的特点，各种寻址方式的使用条件，每 条指令的含义及功能；知道指令字节数及执行时间的计算方式。 第四章 汇编语言编程基础（支撑课程目标 2、3、4、5） 1. 伪指令的作用及常用伪指令 2. 常用程序结构 3. 子程序的作用及优缺点 要求学生：理解三种程序结构的特点并能恰当使用，了解程序的分析方 法，能编写中等难度的汇编程序。 第五章 定时计数器原理及应用（支撑课程目标 4、5） 1. 定时计数器作用，定时计数器内部结构及工作原理，基数计数器 THTL 作用，定时/计数的实现原理 2. 定时器相关 SFR 作用、使用方法，不同定时模式下定时基数的计算方法 3. 定时计数器编程的方法及注意问题 要求学生：理解定时器工作原理，SFR 各位的含义及设置方法，定时基 数计算方法。 第六章 串口原理及应用（支撑课程目标 4、5） 1. 串行通讯原理，单片机串口内部结构及工作原理 2. 串口相关 SFR 作用、使用方法，不同模式下波特率的计算方法 3. 串口编程的方法及注意问题 要求学生：理解串口工作原理，SFR 各位的含义及设置方法，波特率计 算方法。 第七章 中断系统及应用（支撑课程目标 4、5） 1. 中断的定义、目的及优点 2. 中断源及入口地址，中断服务程序的调用机制 3. 中断允许及优先级的含义 4. 中断相关 SFR 作用、使用方法，返回指令的作用，与堆栈的关系 5. 现场保护的目的、方法，中断服务程序编程的方法及注意问题 要求学生：理解中断系统工作原理，SFR 各位的含义及设置方法，能编 写中断服务程序
三、实验内容 主要内容 支撑课 是否 学 实验名称 程目标 必做 时 熟悉开发机的使用和操作，编写、调 基础类程序编 试基础类程序，如清零程序、数据块 课程目 1 必做 写、调式 搬移程序。 标2、3 进一步熟练开发机的使用，调试分支 程序，转移程序，观察程序运行过程， 课程目 2 程序结构实验 掌握顺序、分支和循环3种程序的设 标2、3、 必做 5 计及功能。 掌握P0-P3口使用方法，了解4个口课程目 3 /0接口编程 的异同及准双向口的含义，学习延时标2、3、 必做 实验 程序的编写和使用。 掌握工业顺序控制程序特点，使用连 工业顺序控制线在仿真机上搭建顺控系统，综合应 课程目 用定时、中断等功能，以恰当流程完 标3、4、 必做 实验 2 6 成程序编制和调试 *注：实验详情见课程实验大纲及实验指导书 四、参考文献 [1]黄劫，单片机原理及接口技术，国防工业出版社，2012年2月 [2]蔡振江，单片机原理及应用，电子工业出版社，2011年8月 [3]郭天祥，新概念51单片机C语言教程，电子工业出版社，2009年1月 [4]温宗周，单片机原理及接口技术，中国电力出版社，2009年08月 五、达成课程目标的途径与措施 单片机原理及应用涉及内容广，其达成目标的途径和措施主要有： 1.引导学生掌握单片机技术相关概念、应用领域、设计调试方法，利用学 生感兴趣的案例（如自动生产线的控制方案、多功能平台的驱动控制等） 帮助学生建立单片机原理及应用的主要内容 2.讲授与讨论结合：课堂讲授以介绍基本原理、分析问题、解决问题为主， 辅以课堂提问、练习，课后作业和课程设计，促进学生掌握单片机基本 原理和使用方法 3.授课练习并举：在编程等环节讲授指令寻址方式及基本指令后，随堂进
三、实验内容 序 号 实验名称 主要内容 支撑课 程目标 是否 必做 学 时 1 基础类程序编 写、调式 熟悉开发机的使用和操作，编写、调 试基础类程序，如清零程序、数据块 搬移程序。 课程目 标 2、3 必做 2 2 程序结构实验 进一步熟练开发机的使用，调试分支 程序，转移程序，观察程序运行过程， 掌握顺序、分支和循环 3 种程序的设 计及功能。 课程目 标 2、3、 5 必做 2 3 I/O 接口编程 实验 掌握 P0—P3 口使用方法，了解 4 个口 的异同及准双向口的含义，学习延时 程序的编写和使用。 课程目 标 2、3、 4 必做 2 4 工业顺序控制 实验 掌握工业顺序控制程序特点，使用连 线在仿真机上搭建顺控系统，综合应 用定时、中断等功能，以恰当流程完 成程序编制和调试 课程目 标 3、4、 5 必做 2 *注：实验详情见课程实验大纲及实验指导书 四、参考文献 ［1］黄劼，单片机原理及接口技术，国防工业出版社，2012 年 2 月 ［2］蔡振江，单片机原理及应用，电子工业出版社，2011 年 8 月 ［3］郭天祥，新概念 51 单片机 C 语言教程，电子工业出版社，2009 年 1 月 ［4］温宗周，单片机原理及接口技术，中国电力出版社，2009 年 08 月 五、达成课程目标的途径与措施 单片机原理及应用涉及内容广，其达成目标的途径和措施主要有： 1. 引导学生掌握单片机技术相关概念、应用领域、设计调试方法，利用学 生感兴趣的案例（如自动生产线的控制方案、多功能平台的驱动控制等） 帮助学生建立单片机原理及应用的主要内容 2. 讲授与讨论结合：课堂讲授以介绍基本原理、分析问题、解决问题为主， 辅以课堂提问、练习，课后作业和课程设计，促进学生掌握单片机基本 原理和使用方法 3. 授课练习并举：在编程等环节讲授指令寻址方式及基本指令后，随堂进
行编程练习，教师、学生共同参与，加深对各类指令的理解，培养编程 思路：在硬件环节，提出工程领域常见控制需求，师生共同讨论，引导 学生得出合理的解决方案 4.多环节训练、督促检查，巩固学习成果 1)作业：课后作业 2)上课考勤、课堂提问 3)实验 4)课堂讨论 5)期末考试：主要涉及单片机的基本原理、内部结构、功能部件使用 方法、指令系统和寻址方式及程序理解和编程 5.命题要求 本课程试卷由填空、简答、正误判断，理解程序以及算法编程和硬件编 程等题型组成，各题型分值比例及考核课程目标点如下： 题型 比例 考查课程目标点 填空 10%-15% 课程目标1、4 简答 15%-20% 课程目标1、2 判断 10%-15% 误程目标2、3 理解程序 20%-25% 课程日标2、3 编程 30%-35% 课程目标3、4、5 六、成绩评定(%) 课后作业 实验 考勤及课堂讨论 期末考试 15 15 20 50 七、课程目标对毕业要求的支撑 毕业要求3设计/开发解决方案：能够设计针对 3.2能够设计满足特定需求 机械工程中的复杂测试计量及控制问题的解沙 的单元模块、功能部件，并 方案，设计满足特定需求的测控系统及功能剖部 对设计方案进行优选，体现 课程目标1、 创新意识。 件，并能够在设计环节中体现创新意识，并考 2、3、4、5 虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等 因素。 毕业要求10沟通：能够针对测控领域复杂工程 10.3只备基本的外语交流 课程目标1、 问题，通过撰写报告和设计文稿、陈述发言、 能力，关注相关行业的国际 2、3、4、5 状况，能够在跨文化背景下
行编程练习，教师、学生共同参与，加深对各类指令的理解，培养编程 思路；在硬件环节，提出工程领域常见控制需求，师生共同讨论，引导 学生得出合理的解决方案 4. 多环节训练、督促检查，巩固学习成果 1） 作业：课后作业 2） 上课考勤、课堂提问 3） 实验 4） 课堂讨论 5） 期末考试：主要涉及单片机的基本原理、内部结构、功能部件使用 方法、指令系统和寻址方式及程序理解和编程 5. 命题要求 本课程试卷由填空、简答、正误判断，理解程序以及算法编程和硬件编 程等题型组成，各题型分值比例及考核课程目标点如下： 题型 比例 考查课程目标点 填空 10%-15% 课程目标 1、4 简答 15%-20% 课程目标 1、2 判断 10%-15% 课程目标 2、3 理解程序 20%-25% 课程目标 2、3 编程 30%-35% 课程目标 3、4、5 六、成绩评定（%） 课后作业 实验 考勤及课堂讨论 期末考试 15 15 20 50 七、课程目标对毕业要求的支撑 毕业要求 3 设计/开发解决方案：能够设计针对 机械工程中的复杂测试计量及控制问题的解决 方案，设计满足特定需求的测控系统及功能部 件，并能够在设计环节中体现创新意识，并考 虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等 因素。 3.2 能够设计满足特定需求 的单元模块、功能部件，并 对设计方案进行优选，体现 创新意识。 课程目标 1、 2、3、4、5 毕业要求 10 沟通：能够针对测控领域复杂工程 问题，通过撰写报告和设计文稿、陈述发言、 10.3 具备基本的外语交流 能力，关注相关行业的国际 状况，能够在跨文化背景下 课程目标 1、 2、3、4、5
表达或回应指令等方式与业界同行及社会公众就专业问题进行沟通和交 进行有效沟通和交流，并具备一定的国际视野 流 能够在跨文化背景下进行沟通和交流。 八、教学进程 教学内容 学时数 1绪论 2 2单片机内部资源 8 3单片机指令系统 0 5汇编语言缩程基础 6 6定时计数器原理及应用 4 7串口原理及应用 4 8中断系统原理及应用 4 9.复习讨论 2 合计：课堂授课学时 40 注1：4个实验8学时，每个实验2学时，具体时间根据课程进度与实验老师商 量确定 注2：期间可能有放假等临时情况，进度可做小幅度调整
表达或回应指令等方式与业界同行及社会公众 进行有效沟通和交流，并具备一定的国际视野， 能够在跨文化背景下进行沟通和交流。 就专业问题进行沟通和交 流。 八、教学进程 教学内容 学时数 1 绪论 2 2 单片机内部资源 8 3 单片机指令系统 10 5 汇编语言编程基础 6 6 定时计数器原理及应用 4 7 串口原理及应用 4 8 中断系统原理及应用 4 9.复习讨论 2 合计：课堂授课学时 40 注 1：4 个实验 8 学时，每个实验 2 学时，具体时间根据课程进度与实验老师商 量确定 注 2：期间可能有放假等临时情况，进度可做小幅度调整