《单片机原理与应用技术》教学大纲 (生物医学工程专业本科试用) 课程名称：单片机原理与应用技术 英文名称：Monolithic principle and application technology 学时数：64学时（理论46学时、实验18学时） 教材名称及作者：《单片机原理与应用技术》江力编著 一， 总则 1.教学目的和要求 单片机(Microcontrollers)具有体积小、功能强、可靠性高、面向控制和价格低廉等一系 列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且己渗入到人们工作和生活的各 个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。 通过本课程的学习，能使计算机科学、电子、工程、通信及生物医学工程类专业的学生掌握单 片机的基本工作原理，具备单片机的初步应用能力，为将来从事单片机应用系统的开发打下坚实的 基础。 2.本课程的主要内容和特点 虽然16位、32位单片机已经出现并有相当的发展，但由于8位单片机生产量最大，派生品种 多，可以满足大多数用户的要求，故在目前及今后相当长的时期内占主导地位。本课程将全面讨论 8位单片机的工业标准一Intel公司的MCS-51系列单片机内核(8051)的硬件结构、组成原理和指 令系统，详细介绍该系列产品的系统扩展和应用，实用程序及其设计方法等方面的知识。 软硬件结合是本课程的一个特点。构成单片机应用系统时，只有硬件知识不行，还必须具有用 汇编语言编制源程序的能力。实践性较强是本课程的另一个特点。学习过程中必须通过实践环节（尤 其是实验课)的配合来加深和提高对课程内容的理解。 3.重点和难点 重点：硬件结构、指令系统、系统扩展和应用。 难点：硬件结构。 4.本课程的知识范围及与相关课程的关系 本课程的先修课程为模拟电路与数字电路、汇编语言、计算机组成原理、微机原理。 模拟电路与数字电路是学习单片机及其应用系统的基础。 本课程与计算机组成原理、汇编语言程序设计、微机原理三门课关系密切。计算机组成原理阐 述了组成计算机系统硬部件的工作原理，为本课程讲述单片机及其应用系统中这些部件的实现方法
1 《单片机原理与应用技术》教学大纲 （生物医学工程专业本科试用） 课程名称：单片机原理与应用技术 英文名称：Monolithic principle and application technology 学时数：64 学时 （理论 46 学时、 实验 18 学时） 教材名称及作者：《单片机原理与应用技术》 江力编著 一. 总则 1. 教学目的和要求 单片机（Microcontrollers）具有体积小、功能强、可靠性高、面向控制和价格低廉等一系 列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和生活的各 个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。 通过本课程的学习，能使计算机科学、电子、工程、通信及生物医学工程类专业的学生掌握单 片机的基本工作原理，具备单片机的初步应用能力，为将来从事单片机应用系统的开发打下坚实的 基础。 2. 本课程的主要内容和特点 虽然 16 位、32 位单片机已经出现并有相当的发展，但由于 8 位单片机生产量最大，派生品种 多，可以满足大多数用户的要求，故在目前及今后相当长的时期内占主导地位。本课程将全面讨论 8 位单片机的工业标准—Intel 公司的 MCS-51 系列单片机内核（8051）的硬件结构、组成原理和指 令系统，详细介绍该系列产品的系统扩展和应用，实用程序及其设计方法等方面的知识。 软硬件结合是本课程的一个特点。构成单片机应用系统时,只有硬件知识不行,还必须具有用 汇编语言编制源程序的能力。实践性较强是本课程的另一个特点。学习过程中必须通过实践环节(尤 其是实验课)的配合来加深和提高对课程内容的理解。 3. 重点和难点 重点：硬件结构、指令系统、系统扩展和应用。 难点：硬件结构。 4. 本课程的知识范围及与相关课程的关系 本课程的先修课程为模拟电路与数字电路、汇编语言、计算机组成原理、微机原理。 模拟电路与数字电路是学习单片机及其应用系统的基础。 本课程与计算机组成原理、汇编语言程序设计、微机原理三门课关系密切。计算机组成原理阐 述了组成计算机系统硬部件的工作原理，为本课程讲述单片机及其应用系统中这些部件的实现方法
提供了理论基础。汇编语言程序设计、微机原理则从软（汇编语言）硬件角度对通用微处理器芯片 构成的微机系统的工作原理和汇编语言程序设计方法及技巧进行了论述，许多基本概念和电路的实 现方法及汇编语言程序设计方法、分析方法与本课程是相通的，有此为基础，则为在有限的学时内 学好本课程提供了保证。 5.教材 江力编著《单片机原理与应用技术》，清华大学大学出版社，2006年8月第一次印刷。 二.课程内容 第一章基础知识 1.教学目的及要求 (1).了解单片机的分类和发展历史： (2).了解单片机的特点及应用： (3).掌握计算机中常用的数制和码制： (④).掌握微型计算机的基本结构与基本原理。 2.教学重点和难点 不同数制之间的转换和有符号数的加减法运算： 微型计算机执行程序的过程。 第二章单片机的结构原理与简单应用 1.学习目的及要求 (1)了解单片机的内部结构与主要型号： (2)掌握单片机引脚信号功能定义： (3)掌握单片机的存储器空间分配及各I/0口的特点： (4)掌握单片机的复位电路，始终电路及指令时序 (5)利用单片机的I/0口实现循环灯的控制。 2。教学重点和难点 单片机的结构特点： 存储器配置与空间的分布： 程序状态寄存器(PSW): 单片机的指令时序。 第三章8051指令系统 1.教学目的及要求 (1)指令和指令系统的概念与分类： 2
2 提供了理论基础。汇编语言程序设计、微机原理则从软（汇编语言）硬件角度对通用微处理器芯片 构成的微机系统的工作原理和汇编语言程序设计方法及技巧进行了论述，许多基本概念和电路的实 现方法及汇编语言程序设计方法、分析方法与本课程是相通的，有此为基础，则为在有限的学时内 学好本课程提供了保证。 5．教材 江力 编著《单片机原理与应用技术》，清华大学大学出版社，2006 年 8 月第一次印刷。 二. 课程内容 第一章 基础知识 1. 教学目的及要求 (1). 了解单片机的分类和发展历史； (2). 了解单片机的特点及应用； (3). 掌握计算机中常用的数制和码制； (4). 掌握微型计算机的基本结构与基本原理。 2． 教学重点和难点 不同数制之间的转换和有符号数的加减法运算； 微型计算机执行程序的过程。 第二章 单片机的结构原理与简单应用 1. 学习目的及要求 （1）了解单片机的内部结构与主要型号； （2）掌握单片机引脚信号功能定义； （3）掌握单片机的存储器空间分配及各 I/O 口的特点； （4）掌握单片机的复位电路，始终电路及指令时序 （5）利用单片机的 I/O 口实现循环灯的控制。 2. 教学重点和难点 单片机的结构特点； 存储器配置与空间的分布； 程序状态寄存器(PSW)； 单片机的指令时序。 第三章 8051 指令系统 1. 教学目的及要求 (1) 指令和指令系统的概念与分类；
(2)掌握指令的格式和寻址方式： (③)掌握数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移和位操作指令的功能和应用。 2.教学重点和难点 指令的寻址方式： 控制转移指令和位操作指令。 第四章汇编语言程序设计 1.教学目的及要求 (1).了解汇编语言程序设计的特点： (2).掌握汇编语言程序的基本结构及简单应用的设计方法： (3).用循环程序设计一个控制信号灯的程序： (4).用分支程序设计一个控制汽车信号灯的程序： (⑤).用分支程序设计一个控制水塔水位的程序。 2.学习重点和难点 分支程序、循环程序的设计特点： 子程序的编写和应用。 第五章中断系统 1.教学目的及要求 (1).了解中断的基本概念和功能： (2).掌握中断系统的结构和控制方式： (3).掌握中断系统的中断处理过程： (4).用中断系统设计一个手控流水灯控制器： (⑤).用中断系统设计一个交通灯信号控制器。 2.学习重点和难点 中断相应的条件和中断优先级的应用： 外部中断源的扩展方法。 第六章定时器/计数器 1.教学目的及要求 (1).了解定时器/计数器的结构与工作原理： (2).掌握定时器/计数器的四种工作方式的特点及应用： (3).用定时器/计数器设计一个可产生一定频率方波的信号源： (4).用定时器/计数器设计一个用于流水生产线上的产品自动计数器： 3
3 (2) 掌握指令的格式和寻址方式； (3)掌握数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移和位操作指令的功能和应用。 2. 教学重点和难点 指令的寻址方式； 控制转移指令和位操作指令。 第四章 汇编语言程序设计 1. 教学目的及要求 (1). 了解汇编语言程序设计的特点； (2). 掌握汇编语言程序的基本结构及简单应用的设计方法； (3). 用循环程序设计一个控制信号灯的程序； (4). 用分支程序设计一个控制汽车信号灯的程序； (5). 用分支程序设计一个控制水塔水位的程序。 2. 学习重点和难点 分支程序、循环程序的设计特点； 子程序的编写和应用。 第五章 中断系统 1. 教学目的及要求 (1). 了解中断的基本概念和功能； (2). 掌握中断系统的结构和控制方式； (3). 掌握中断系统的中断处理过程； (4). 用中断系统设计一个手控流水灯控制器； (5). 用中断系统设计一个交通灯信号控制器。 2. 学习重点和难点 中断相应的条件和中断优先级的应用； 外部中断源的扩展方法。 第六章 定时器/计数器 1. 教学目的及要求 (1). 了解定时器/计数器的结构与工作原理； (2). 掌握定时器/计数器的四种工作方式的特点及应用； (3). 用定时器/计数器设计一个可产生一定频率方波的信号源； (4). 用定时器/计数器设计一个用于流水生产线上的产品自动计数器；
(⑤).用定时器/计数器设计一个电子音乐程序。 2.学习重点和难点 定时器/计数器的初始化； 定时器/计数器与中断的综合应用。 第七章并行扩展技术 1.散学目的及要求 (1).了解数据总线、地址总线和控制总线的构成： (2).掌握片外扩展程序存储器和数据存储器的方法： (3).掌握扩展I/0的方法和可编程芯片8255及8155的应用。 2.学习重点和难点 控制总线的构成方法和扩展存储单元地址的分析方法： 8255与8155的应用。 第八章串行通信 1.散学目的及要求 (1).掌握串行通信基础知识： (2).了解常用的串行通信总线标准： (3).掌握MCS-51单片机的串行通信的基本原理。 2.学习重点和难点 MCS-51单片机串行通信的基本原理： 单片机串行通信的应用。 第九章串行扩展技术 1.教学目的及要求 (1).了解串行口的结构与工作原理： (2).了解Microware、One-wire、USB和CAN总线； (3).了解IC串行扩展总线： (4).掌握SPI总线的原理及应用。 2.学习重点和难点 ℃串行扩展总线的软件模拟： SPI串行扩展总线的结构和应用。 第十章串行扩展技术 1.教学目的及要求 4
4 (5). 用定时器/计数器设计一个电子音乐程序。 2. 学习重点和难点 定时器/计数器的初始化； 定时器/计数器与中断的综合应用。 第七章 并行扩展技术 1. 教学目的及要求 (1). 了解数据总线、地址总线和控制总线的构成； (2). 掌握片外扩展程序存储器和数据存储器的方法； (3). 掌握扩展 I/O 的方法和可编程芯片 8255 及 8155 的应用。 2. 学习重点和难点 控制总线的构成方法和扩展存储单元地址的分析方法； 8255 与 8155 的应用。 第八章 串行通信 1. 教学目的及要求 (1). 掌握串行通信基础知识； (2). 了解常用的串行通信总线标准； (3). 掌握 MCS-51 单片机的串行通信的基本原理。 2. 学习重点和难点 MCS-51 单片机串行通信的基本原理； 单片机串行通信的应用。 第九章 串行扩展技术 1. 教学目的及要求 (1). 了解串行口的结构与工作原理； (2). 了解 Microware、One-wire、USB 和 CAN 总线； (3). 了解 I2 C 串行扩展总线； (4). 掌握 SPI 总线的原理及应用。 2. 学习重点和难点 I 2 C 串行扩展总线的软件模拟； SPI 串行扩展总线的结构和应用。 第十章 串行扩展技术 1. 教学目的及要求
(1).了解单片机应用系统设计方法及开发工具： (2).掌握独立式键盘和矩阵式键盘的原理与应用： (3).掌握LD显示器的原理与静态显示和动态显示的特点： (4).掌握LCD显示器的原理与笔段型LCD的应用： (5).通过设计二个实例，了解项目设计中的一些方法和技巧。 2.学习重点和难点 四个模块技术（键盘、显示、D/A转换、A/D转换）的掌握和综合应用： 应用系统的程序设计和调试。 三.学时分配 理论课学时安排 内 容 学时 第一章基础知识 4 第二章单片机的结构原理与简单应用 8 第三章8051指令系统 6 第四章汇编语言程序设计 6 第五章中断系统 6 第六章定时器/计数器 4 第七章并行扩展技术 第八章串行通信 4 第九章串行扩展技术 4 总计 46 实验课学时安排 实验名称 学时 实验一 数据排序实验 实验二综合程序设计实验 3 实验三中断系统实验 3 实验四定时/计数器实验 3 实验五实验五点阵LED显示设计实验 3 实验六实验六串口通讯实验 3 共计 18 5
5 (1). 了解单片机应用系统设计方法及开发工具； (2). 掌握独立式键盘和矩阵式键盘的原理与应用； (3). 掌握 LED 显示器的原理与静态显示和动态显示的特点； (4). 掌握 LCD 显示器的原理与笔段型 LCD 的应用； (5).通过设计二个实例，了解项目设计中的一些方法和技巧。 2. 学习重点和难点 四个模块技术（键盘、显示、D/A 转换、A/D 转换）的掌握和综合应用； 应用系统的程序设计和调试。 三． 学时分配 理论课学时安排 内 容 学时 第一章 基础知识 4 第二章 单片机的结构原理与简单应用 8 第三章 8051 指令系统 6 第四章 汇编语言程序设计 6 第五章 中断系统 6 第六章 定时器/计数器 4 第七章 并行扩展技术 4 第八章 串行通信 4 第九章 串行扩展技术 4 总计 46 实验课学时安排 实验名称 学时 实验一 数据排序实验 3 实验二 综合程序设计实验 3 实验三 中断系统实验 3 实验四 定时/计数器实验 3 实验五 实验五 点阵 LED 显示设计实验 3 实验六 实验六 串口通讯实验 3 共计 18
四。教学参考书 [1]张毅刚等，《新编MCS-51单片机应用设计》，哈尔滨工业大学出版社 [2]求是科技，《8051系列单片机C程序设计》，人民邮电出版社 [3]李广第等，《单片机基础》，北京航空航天大学出版社 [4]魏立峰，《单片微型机原理与应用技术》，北京大学出版社 6
6 四． 教学参考书 ［1］张毅刚等，《新编 MCS-51 单片机应用设计》，哈尔滨工业大学出版社 ［2］求是科技，《8051 系列单片机 C 程序设计》， 人民邮电出版社 ［3］李广第等，《单片机基础》， 北京航空航天大学出版社 ［4］魏立峰，《单片微型机原理与应用技术》，北京大学出版社