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2023年12月24日发(作者：推送图片超链接)
单片机原理与嵌入式系统
（Single Chip Microcomputer Principle and Embedded System）
课程代码：05410055
学分：2
学时：32
（其中：课题教学学时：26 实验学时：6 上机学时： 0 ）
先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、微型计算机原理及应用
适用专业：电子信息工程
教材：（《单片机原理与应用》，赵德安，机械工业出版社，2016年8月第2版）
一、课程性质与课程目标
（一）课程性质
《单片机与嵌入式系统》是微型计算机应用技术的一个重要分支，在工业智能仪器仪表、光机电设备、自动检测、信息处理、家电等方面得到了极为广泛的应用。本课程以单片机的原理及应用知识为主体，是自动化专业的一门具有重要意义的专业基础课，同时也是自动化专业的一门理论性与实践性很强的课程。
通过本课程的学习，使学生理解MCS-51单片机的基本结构和工作原理，初步掌握单片机应用系统的软、硬件开发能力，为学生毕业后从事控制工程的计算机检测与控制、智能仪表、运动控制等相关工作打下比较扎实的理论与实践基础。
（二）课程目标
本课程既培养学生分析问题、解决问题的能力，又使得学生能够具备一定的实践能力，通过实验、及课程设计来提高学生分析问题、解决问题的能力。课题的具体目标如下：
课程目标1：知识方面
《单片机与嵌入式系统》课程主要介绍MCS-51单片机的基本结构和基本工作原理，指令系统，单片机的片内功能部件，汇编语言程序设计，单片机的并行扩展和人机接口技术。包括：
1.1了解MCS-51单片机的发展、应用概况，理解单片机的最小系统和开发流程；
1.2理解掌握MCS-51单片机的基本结构和基本工作原理；
1.3掌握MCS-51单片机的寻址方式、指令系统；
1.4掌握MCS-51单片机的并行I/O口、定时器/计数器、串行接口、中断系统工作原理和应用方法；
1.5掌握MCS-51单片机的汇编语言程序设计方法；
1.6掌握MCS-51单片机存储器扩展，并行接口的扩展，A/D接口、D/A接口等设计和编程方法；
1.7理解掌握MCS-51单片机键盘接口，LED显示器接口、LCD接口工作原理和编程方法；
课程目标2：能力素质方面
在能力与素质方面，通过对MCS-51单片机最小系统和片内功能的学习，掌握有关概念、原理、编程方法及单片机应用系统的分析与设计方法，通过课堂教学和实验环节，能正确使用单片机及其应用设计方法解决各种实际问题，
2.1能设计单片机的最小应用系统；
2.2能够针对不同的应用场合扩展不同的程序存储器、数据存储器、I/O设备，能设计正确的接口电路，并给出相应的地址范围；
2.3能够熟练使用MCS-51汇编语言指令系统编写循环程序、分支程序、中断程序；定时器查询、中断程序；串行接口通信程序；
2.4能熟练地运用MCS-51指令对外部存储器进行读写；熟练编写接口程序；
2.5能熟练使用单片机集成开发系统；
2.6能够在单片机集成开发环境下使用单片机仿真器，开发单片机应用系统；
2.7逐步培养学生的逻辑思维能力、判断和归纳能力。
本课程支持的毕业要求指标点有：
指标点1-3：掌握计算机基础知识，具有分析和设计计算机软硬件系统的能力。
指标点3-2：能够针对特定需求设计硬件系统和软件程序，并能验证其正确性。
指标点3-3：能够针对特定需求的电子信息系统，分析关键环节和参数设置的影响作用，选择或设计合理。
指标点6-3：能正确认识和评价电子信息工程解决方案及新产品、新技术、新工艺、新材料的开发和应用对于客观世界和社会的影响，并理解应承担的责任。
毕业要求指
标点
课程目标
毕业要求指标点1-3
毕业要求指标点3-2
毕业要求指标点3-3
毕业要求指标点6-3
课程目标1.1
课程目标1.2
课程目标1.3
课程目标1.4
课程目标1.5
课程目标1.6
课程目标1.7
课程目标2.1
课程目标2.2
课程目标2.3
课程目标2.4
课程目标2.5
课程目标2.6
课程目标2.7
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二、课程内容与教学要求
第一章 绪论
（一）课程内容
1. 单片机的发展概况；
2. 单片机的应用领域和应用方式；
3. MCS-51系列单片机简介。
（二）教学要求
1. 了解单片机的发展概况；
2. 了解单片机的应用概况；
3. 理解单片机的最小系统和开发流程。
（三）重点与难点
1. 重点
单片机的应用概况，单片机的最小系统和开发流程。
2. 难点
单片机的最小系统和开发流程。
第二章 单片机的基本结构和工作原理
（一）课程内容
1. MCS-51系列单片机的总体结构；
2. MCS-51单片机的时钟电路及CPU的工作时序；
3. MCS-51单片机的存储器分类和具体配置；
4. MCS-51单片机的工作方式。
（二）教学要求
1. 理解MCS-51系列单片机的总体结构；
2. 掌握MCS-51单片机的时钟电路，了解CPU的工作时序；
3. 掌握MCS-51单片机的存储器分类和具体配置；
4. 理解MCS-51单片机的工作方式。
（三）重点与难点
1. 重点
MCS-51单片机的时钟电路及CPU的工作时序，MCS-51单片机的存储器分类和具体配置。
2. 难点
MCS-51单片机的存储器分类和具体配置。
第三章 单片机的指令系统
（一）课程内容
1. 指令格式；
2. 寻址方式；
3. 数据传送指令；
4. 算术运算指令；
5. 逻辑运算指令；
6. 位操作指令；
7. 控制转移指令；
8. C51基础
9. C51和汇编语言的混合编程
（二）教学要求
1. 理解指令格式；
2. 掌握寻址方式；
3. 掌握指令系统中各种指令的作用和使用方法。
4. 理解C51和标准C的差别，以及能较熟练的使用C51编写程序，能将C51和汇编语言混合使用。
（三）重点与难点
1. 重点
寻址方式和各种指令的使用方法。
2. 难点
各种指令的使用方法。
第四章 单片机的其他片内功能部件
（一）课程内容
1. MCS-51单片机的并行I/O口；；
2. MCS-51单片机的定时器/计数器；
3. MCS-51单片机的串行接口；
4. MCS-51单片机的中断系统。
（二）教学要求
1. 掌握并行I/O口的结构和使用特点；
2. 掌握定时器/计数器的工作方式和使用方法；
3. 掌握串行接口的工作方式和使用方法；
4. 掌握中断系统的工作原理和使用方法。
（三）重点与难点
1. 重点
定时器/计数器的工作方式和使用方法，中断系统的工作原理和使用方法。
2. 难点
中断系统的工作原理和使用方法。
第五章 汇编语言程序设计
（一）课程内容
1. 程序设计步骤；
2. 顺序结构程序的设计；
3. 分支结构程序的设计；
4. 循环结构程序的设计；
5. 查表程序；
6. 子程序。
（二）教学要求
1. 理解程序设计的一般步骤；
2. 掌握顺序结构、分支结构、循环结构程序的设计方法；
3. 掌握查表程序和子程序的设计方法。
（三）重点与难点
1. 重点
各种程序结构的设计方法。
2. 难点
循环结构程序和查表程序的设计方法。
第六章 单片机系统的并行扩展
（一）课程内容
1. MCS-51单片机的并行扩展原理；
2. MCS-51单片机的程序存储器扩展；
3. MCS-51单片机的数据存储器扩展；
4. MCS-51单片机的并行接口的扩展；
5. MCS-51单片机的D/A接口的扩展；
6. MCS-51单片机的A/D接口的扩展。
（二）教学要求
1. 理解掌握MCS-51单片机的片外总线结构及并行扩展原理；
2. 掌握MCS-51单片机的程序存储器扩展；
3. 掌握MCS-51单片机的数据存储器扩展；
4. 掌握MCS-51单片机的并行接口扩展；
5. 掌握MCS-51单片机的D/A扩展；
6. 掌握MCS-51单片机的A/D扩展。
（三）重点与难点
1. 重点
程序存储器、数据存储器、并行接口、D/A接口及A/D接口的扩展方法。
2. 难点
D/A接口及A/D接口的扩展方法。
第七章 单片机的人机接口
（一）课程内容
1. 键盘接口；
2. LED显示器接口；
3. LCD显示器接口；
（二）教学要求
1. 理解键盘接口的工作原理及设计方法；
2. 理解LED显示器接口的工作原理及设计方法；
3. 理解LCD显示器接口的工作原理及设计方法。
（三）重点与难点
1. 重点
键盘接口、LED显示器接口的工作原理及设计方法。
2. 难点
键盘接口的工作原理及设计方法。
三、本课程开设的实验项目
编号
1
实验项目名称
MCS-51汇编语言程序设计
学时
2
类型
验证性
要求
必做
支撑的课程目标
1.2、1.3、1.5、2.1、2.3、2.5、2.6
1.4、1.5、2.3、2.5、2.6
1.5、1.7、2.2、2.4、2.5、2.6
2 定时器中断应用 2 设计性 必做
3 LED动态显示 2 设计性 必做
实验1：汇编语言环境及调试
1. 实验目标
（1）熟悉单片机开发环境；
（2）掌握单片机汇编语言程序的调试流程；
（3）掌握简单的汇编语言程序的编写与调试。
2. 实验要求
（1）开发环境的硬件模块认识与调试；
（2）汇编语言程序输入与查错；
（3）汇编语言程序段编写与调试。
实验2：定时器中断应用
1. 实验目标
（1）掌握定时器/计数器的工作原理与设计方法；
（2）掌握中断的工作原理与应用；
（3）掌握定时器中断程序的完整设计与调试。
2. 实验要求
（1）定时器方式选择与初值计算；
（2）定时器中断程序的设计；
（3）定时器中断程序的调试。
实验3：LED动态显示
1. 实验目标
（1）掌握数码管显示的工作原理；
（2）掌握数码管静态显示与动态显示的工作原理与实现方法；
（3）掌握数码管动态显示的程序设计与调试。
2. 实验要求
（1）完成数码管静态显示的程序设计与调试；
（2）完成数码管动态显示的程序设计与调试；。
四、学时分配及教学方法
章
（按序填写）
第一章 绪论
第二章 单片机的基本结构与工作原理
课堂教学
2
教学形式及学时分配
实验
上课程小主要教学方法
标
1.1、2.1
支撑的课程目机 实践 计
2
讲授、案例、演示、自学
4 4
讲授、案例、演示、自学
1.2、2.1
第三章 单片机的指令系统
第四章 单片机的其他片内功能部件
第五章 汇编语言程序设计
第六章 单片机系统的并行扩展
第七章 单片机的人机接口
合计
序号
5 2 7
讲授、案例、演示、自学、1.3、2.3、2.4、讨论
讲授、案例、演示、探究法、自学、讨论
讲授、案例、演示、探究法、自学、讨论
讲授、案例、演示、探究法、自学、讨论
2.6
1.4、2.1、2.3、2.5、2.6
1.5、2.3、2.5、2.6、2.7
1.6、2.2、2.4、2.5、2.6
5 2 7
4 4
4 4
2
26
2
6
4
32
讲授、案例、演示、自学、1.7、2.2、2.4、讨论
2.6、2.7
五、课程考核
考核方式或途径 考核要求
课后完成10~20个习题，主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握度，此外，也可考核学生课堂的听课效果和课后及时复习消化本章知识的能力，计算全部作业的平均成绩再按10%计入总成绩；也可让学生查阅资料，了解本课程相关技术发展情况，以及新技术、新工艺、新方法的应用对社会可持续发展的影响，或者结合学习到的知识，完成一些具备较高难度的程序设计题；。
以固定点名方式考察学生上课的出勤率，以及在课堂上以随机方式点名回答问题，课堂考勤与检查 不以回答结果为考核目标，而是以自主思考和发散主动思考为主要目的，兼顾所有上课同学。最后按10%计入总成绩；
10%
根据出勤率和回答问题得分取平均值
根据平时作10%
业得分取平均值
考核权重 备注
1
平时作业
2
3
实验
完成3个实验，主要考核学生应用单片机硬件与软件10%
实验系统，并进行实验的能力，最后按10%计入课程总成绩。
试卷题型包括填空题、选择题、简答题、程序分析题、期末考试 程序设计题和接口应用题6大类，以卷面成绩的70%计入课程总成绩。
70%
4
六、参考书目及学习资料
1. 《单片机原理及接口技术》，胡汉才主编，清华大学出版社，2010年5月第3版；
2.《单片机嵌入式系统原理及应用》，贾好来主编，机械工业出版社，2013年4月第1版。
七、大纲说明
1. 采用多媒体教学手段，建议采用讲授、案例、讨论相结合，多种教学手段综合运用。
2. 课后共需完成大约20道习题作业，以加深学生对所学内容的理解和掌握，建议利用网络教学平台。
2017 年 9 月 10 日
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