陕西国防工业职业技术学院
《单片机原理与接口技术》课程教学大纲
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适用范围：五年制机电专业
课程代码：X X X X （课程代码暂时不填）
课程学分：X
建议学时：84学时
编制：电子工程系 机电 教研室
执笔：刘龙江
校对：李娟
日期：
一、课程的性质、任务
本课程是在学生学完电子技术类基础课程和微机应用类基础课程之后，为加强对学生技术应用能力的培养而开设的体现电子技术、计算机技术在工业电气自动化中综合应用的综合性课程本课程是一门专业基础课，任务在于使学生获得计算机的基本知识，为后续课程数控机床、PLC、数控原理打下必要的基础，使学生掌握MCS－51单片机原理与应用的基本知识，掌握汇编语言编程基础，掌握常用接口芯片和接口技术，特别是工业控制计算机接口技术，熟悉数字量的输入／输出和D/A及A/D转换，获得单片机应用系统设计的基本理论、基本知识与基本技能，掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法。
通过本课程的学习，使学生获得单片微型计算机系统的组成原理、MCS-51单片机汇编语言程序设计和接口技术等软硬件的基本知识和单片微型计算机应用的基本方法和基本技能，为毕业设计和今后工作打下一定的基础。
本门课程的特点是实践性非常强，应有必要的习题和上机（软件和硬件）实验。
二、课程的基本要求
通过本课程的学习，要求学生达到的基本要求是:
1. 了解单片机的组成、内部结构和特点，获得其硬件和软件的必要基础知识。
2. 在初步掌握MCS-51单片机指令系统的基础上，掌握汇编语言程序的分析和简单的程序设计。
3. 了解单片机常用的接口技术和初步应用方法。
三、课程教学目标
（一）知识目标
本课程要求了解单片机的组成、内部结构和特点；了解MCS-51单片机的指令格式和寻址方式，对数据传送、算术运算、逻辑运算与移位、控制转移、位操作指令中最常用的指令要熟练掌握；掌握汇编语言程序的分析和简单的程序设计；掌握中断的概念及MCS-51单片机的中断系统，掌握定时器/计数器，了解串行口，会中断服务程序的编写；了解I/O接口的作用、组成，特别要掌握MCS-51单片机I/O接口，存储器扩展的方法；掌握I/O接口、显示、键盘接口、D/A、A/D转换接口的初步应用。
（二）能力目标
本课程的能力培养目标是指阅读分析程序和编写程序的能力，分析和设计接口电路的能力，上机实验操作和调试程序的能力。
（三）思想教育目标
使学生受到现代计算机技术基本软硬件知识的训练和能力培养，充分认识到学习要知难而进，勤学不倦，方能学有所得、学有所成。
四、本课程与相关课程的关系
学习本课程前，学生应具有电工技术基础和电子技术基础的知识，以便使学生顺利掌握程序设计、接口技术等内容。先修课程一般应为《微机原理与应用》、《汇编语言程序设计》等。
本课程可为《可编程控制器原理与应用》等课程打下基础，并在毕业设计中得到使用。
本课程重点是单片机汇编语言程序设计和接口技术，难点是单片机的中断和接口技术部分，学生应努力掌握。
五、课程教学内容及要求
第一章 单片机基础知识
一、学习目的与要求
本章前三节是本课程的预备知识，与先修课程（数字电路、微机原理等）联系紧密，教师可根据学生基础讲、少讲或不讲。通过本章前三节的学习，使学生掌握计算机中数的表示方法，各种进制数的转换和有符号数的表示方法。
通过本章学习，使学生了解单片微型计算机的发展，了解常用的计算机语言和计算机的解题过程，了解单片机的基本组成和内部结构，特别是要掌握MCS—51的内部CPU、存储器和并行口结构，熟悉8031最小系统的组成方法，从而建立单片机的总体概念。
本章的重点是MCS—51的内部结构。难点是MCS-51的内部CPU结构、存储器结构和P0～P3口结构，以及8031最小系统的组成，学生需认真学习本章内容。
二、课程内容
第一节 不同进位计数制及其互换
（一） 不同进位计数制
（二） 无符号数的表示和运算。
第二节 带符号的二进制数
（一） 带符号数的表示方法
（二） 8位与16位数二进制表示范围
第三节
BCD码及文字符号代码
（一） BCD码
（二） 文字符号编码（ASCII码）
第四节
单片机系统的组成
（一） 单片微型计算机的发展和特点
（二） 计算机语言及其发展和分类
（三） 指令、程序和指令系统
（四） 计算机的解题过程
（五） 单片机的组成
（六） 运算器、控制器、CPU时序
第五节
8051单片机的结构
（一） 8051单片机的总体结构
（二） 信号引脚
（三） 四个独立的存储器空间
（四） 内部数据存储器（RAM）和堆栈
（五） 程序存储器（ROM）
（六） 内部特殊功能寄存器SFR
（七） 布尔处理机
第六章 第一节 8051单片机的片内并行接口
（一） 四个并行I/O口的特点
（二） P0口的端口结构
（三） P1、P2、P3口介绍
（四） 并行I/O口应用要点
第四章 第一节 存储器的扩展及与CPU的连接
（一） 8031外扩EPROM的方法
（二） 8031最小系统电路
三、考核知识点
1． 计算机中无符号数的表示，各种进制数的转换。
2． 计算机中有符号数的表示。
3． 字符编码（BCD码和ASCII码）。
4． 单片微型计算机的发展。
5． 单片机的基本组成。
6． 计算机语言（机器语言、汇编语言、高级语言）。
7． 计算机的解题过程。
8． 单片机的总体结构：包括CPU、片内RAM和ROM、定时器/计数器、并行I/O、串行口。
9． 运算器；控制器、晶振电路、复位电路；CPU时序。
10．
MCS-51管脚：包括P0~P3四个口线的定义、控制信号、三总线的组成、复位与晶振信号。
11．
MCS-51单片机的存储器组织，四个独立的存储器空间。
12．
内部数据存储器（RAM）和堆栈。
13．
程序存储器（ROM）。
14．
内部特殊功能寄存器SFR。
15．
布尔处理机
16．
四个并行I/O口的特点。
17．
P0口的端口结构。
18．
P1、P2、P3口结构特点。
19．
并行I/O口应用要点。
20．
8031外扩EPROM2764的方法。
21．
8031最小系统电路。
四、考核要求
（一） 识记
1．单片机的主要型号。
2．计算机中无符号数的表示方法。
3．计算机中原码、反码、补码的定义。
4．8位、16位二进制数能够表示的无符号数和有符号数的范围。
5．单片机的组成。
6．MCS-51单片机的内部结构。
7．8031单片机主要引脚的含义，P3口线的第二功能定义。
8．8031外扩存储器芯片2764的电路。
（二） 领会
1.给定不同的各种寄存器区，说明R0～R7对应的片内RAM的地址单元。
2.说明8031四个并行口P0～P3的作用，P0口为什么是三态口。
3.说明8031CPU的组成和累加器ACC的用途，说明晶体振荡器频率与机器周期的关系。
4.说明控制器的作用。
5.MCS-51单片机的存储器组织及四个独立的存储器空间含义，内部数据存储器、布尔处理器、特殊功能寄存器、程序存储器的不同用途。
6.8031外扩程序存储器芯片使用74LS373芯片的原因。
7.8031最小系统电路的组成。
（三） 简单应用
1.给定一个数（真值），求不同码制下的机器数；反之，给定不同码制下的机器数，求真值。
2.给定布尔处理器位地址，计算其字节地址的某一位。
3.说明MCS-51单片机存储器的地址重叠区，如何区分这些重叠区。
4.说明特殊功能寄存器中哪些寄存器可以位寻址。
5.8031单片机最小系统中三总线的应用方法。
第二章 MCS-51指令系统
一、学习目的与要求
通过本章学习，使学生了解MCS-51单片机的指令格式和寻址方式；对数据传送、算术运算、逻辑运算与移位、控制转移、位操作指令中最常用的指令要熟练掌握，以便为程序设计打下必要的基础。
本章的重点是数据传送、算术与逻辑运算、控制转移、位操作指令中最常用的指令。
本章的难点是算术与逻辑运算对程序状态字PSW的影响以及控制转移指令的用法。
二、课程内容
第一节 概述（指令格式与寻址方式）
（一） 指令格式
（二） 寻址方式
第二节 数据传送指令
（一）
程序状态字PSW
（二）
数据传送指令
（三）
堆栈操作指令
（四）
数据交换指令
第三节 算术与逻辑运算指令
（一） 加法指令
（二） 减法指令
（三） 十进制调整指令
（四） 乘法指令
（五） 除法指令
（六） 逻辑与运算指令
（七） 逻辑或运算指令
（八） 异或运算指令
（九） 累加器清零、取反
（十） 移位指令
第四节 控制转移指令
（一） 无条件转移指令
（二） 条件转移指令
（三） 子程序调用及返回指令
第五节 位操作指令
（一） 位赋值指令
（二） 位传送指令
（三） 位运算指令
（四） 空操作指令
三、考核知识点
1． 指令格式与寻址方式
（1） 助记符指令和机器码，指令的字节数，指令执行速度。
（2） 51单片机指令系统的七种寻址方式。
2． 数据传送指令
（1） 程序状态字PSW：注意不同指令对PSW的影响；
（2） 数据传送指令：注意片内RAM，片外RAM和ROM对累加器A的传送；
（3） 堆栈操作指令：堆栈操作的内容，复位时的SP值；
（4） 数据交换指令。
3．算术与逻辑运算指令
（1） 加法指令；
（2） 减法指令；
（3） 十进制调整指令；
（4） 乘法指令；
（5） 除法指令；
（6） 逻辑与运算指令；
（7） 逻辑或运算指令；
（8） 异或运算指令；
（9） 累加器清零、取反指令；
（10） 移位指令。
4．控制转移指令
（1）无条件转移指令：长转移、绝对转移、短转移指令，变址方式转移指令。
（2）条件转移指令：位控制转移、判A转移、比较转移、减1条件转移指令。
（3）子程序调用及返回指令
5．位操作指令
（1）位赋值指令；
（2）位传送指令；
（3）位运算指令；
（4）空操作指令。
四、考核要求
（一）识记
1．常用指令助记符。
2．七种寻址方式。
3．常用指令，并识记其操作内容。
4．算术运算和逻辑、移位指令对PSW的影响。
（一）
领会
1． 会利用指令表查找指令的字节数，指令执行速度。
2． 能够表达几种寻址方式的寻址过程。
3． 知道相对偏移量的含义。
4． 会利用位操作指令，设置工作寄存器区0～3。
5． 理解堆栈操作指令的操作。
6． 正确理解位地址、字节地址、ACC和累加器A的区别。
7． 对片内存储器RAM、片外RAM和ROM操作用指令如何区别。
（二） 简单应用
1．利用所学指令，组成程序段，完成一定功能。如两个内存单元的内容互换，对P1、P3口操作等应用。
3． 利用所学指令，编写程序段完成：比较两个数的大小，判一个数是0、正、负的方法等。
（三） 综合应用
1．利用所学指令，编写多个数的累加和程序段。
2．编写两个多字节数的和程序段。
4． 编写数据块传送子程序段。
5． 编写堆栈操作程序段。
第三章 汇编语言程序设计
一、学习目的与要求
通过本章学习，使学生进一步掌握汇编语言程序设计的语句格式、基本程序结构和设计方法。
本章的要求是掌握程序设计的4种基本结构形式，通过算术运算和非数值操作及子程序中的简单程序来掌握汇编语言程序设计方法。；
本章的重点是四种类型（顺序、分支、循环、子程序）简单程序设计，难点是非数值程序设计。
二、课程内容
第一节 汇编语言程序的格式
（一） 汇编语言与汇编的概念
（二） 汇编语言源程序的格式
第二节 伪指令
（一）伪指令
第三节 汇编语言程序的编写步骤及基本结构
（一） 程序设计的一般步骤
（二） 顺序结构
（三） 分支结构
（四） 循环结构
第四节 程序设计举例
（一） 加法程序
（二） 减法程序
（三） 多字节BCD码加法程序
（四） 码制转换程序
（五） 查表程序
（六） 最大值与最小值（排序）程序
（七） 子程序的调用和返回
三、考核知识点
1．汇编语言概述
（1）汇编语言与汇编的概念，机器语言；
（2）汇编语言源程序的格式；
（3）伪指令
2．基本程序结构
（1）程序设计的一般步骤；
（2）顺序结构；
（3）分支结构；
（4）循环结构。
3．算术运算程序设计
（1）加法程序；
（2）减法程序；
（3）多字节BCD码加法程序。
4．非数值运算程序设计
（1）码制转换程序；
（2）查表程序；
（3）最大值与最小值（排序）程序。
5．子程序设计
（1）子程序的调用和返回；
（2）子程序应用举例。
四、考核要求
（一）识记
1．汇编语言源程序的格式。
2．常用的伪指令及其含义。
3．常用的汇编语言程序结构。
（二）领会
1．位指令的应用，会用伪指令编写汇编语言源程序
2．会利用指令表查找一条指令的执行时间，编写定时循环程序。
3．手工汇编中偏移量的计算方法。
4．子程序调用与返回时堆栈的变化。
（三）简单应用
1．会用汇编语言设计简单应用程序。
2．会编写和分析分支程序。
3．会分析和编写简单子程序。
（四）综合应用
1．会分析和编写多个数（含BCD数）的累加和。
2．会分析和编写多字节数（含BCD数）的和。
3．会分析和编写延时用的多重循环程序。
4．会分析和编写多个数的最大值与最小值程序。
5．会分析和编写简单的码制变换程序。
6．会分析和编写简单查表程序。
对上述程序，要求会利用全屏幕编辑程序上机输入源程序，并会用汇编程序编译和调试。
第四章 半导体存储器
一、学习目的与要求
通过本章学习，使学生进一步掌握汇编语言程序设计的语句格式、基本程序结构和设计方法。
本章的要求是掌握程序设计的4种基本结构形式，通过算术运算和非数值操作及子程序中的简单程序来掌握汇编语言程序设计方法。；
本章的重点是四种类型（顺序、分支、循环、子程序）简单程序设计，难点是非数值程序设计。
二、课程内容
第一节
存储器的分类
（二） 随机存取存储器
（三） 只读存储器
第二节 随机存取存储器
（四） 静态RAM
（五） 动态RAM
（六） 单片机对外部数据存储器的读/写时序
第二节
只读存储器
（一） 各种ROM（掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM、FlashROM）
（二） 串行输入的EEPROM
（三） 单片机对外部程序存储器的取指时序
第三节
存储器的扩展及与CPU的连接
（一） 存储器扩展
（二） 地址线的连接与地址分配
（三） 控制线的连接
（四） 存储器与CPU连接时的负载及速度匹配问题
三、考核知识点
1．单片机存储器的分类、性能；
2．只读存储器；
3．数据存储器；
4．存储器的扩展。
四、考核要求
（一）识记
1．存储器的类型、容量；
2．单片机的存储器采用什么类型的存储器。
（二）领会
1．线选法的优缺点；译码法的优缺点。
2．单片机外扩存储器时，数据总线如何隔离。
（三） 简单应用
1．单片机扩展2764芯片和6116芯片的线路；
2．地址译码的方法和存储器地址的计算。
第五章 输入输出与中断
一、学习目的与要求
通过本章学习，使学生了解I/O接口的作用、组成，特别要掌握MCS-51单片机I/O接口扩展的方法。掌握中断的概念及MCS-51单片机的中断系统，进一步掌握中断服务程序的编写。
本章的重点是单片机I/O接口的作用及寻址方式，MCS-51单片机的中断系统的应用；难点是有关中断的特殊功能寄存器的初始化编程。
二、课程内容
第一节
输入输出设备与接口
（一） I/O设备
（二） I/O接口的作用
（三） I/O接口寻址技术
第二节
输入输出的传送方式