单片机与接口技术大纲.pdf

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1、单片机与接口技术教学大纲 适用专业：生产过程自动化技术、应用电子技术、通信技术 课程编号：总学时： 60 实验学时： 20 上机学时：学分： 7.5 第一部分使用说明 一、课程的性质、地位和教学目标 1、课程的性质、地位 单片机与接口技术课程是自动化类、电子信息类等专业学生的一门重要课程，是我院 生产过程自动化技术、应用电子技术、通信技术等专业学生的专业基础课，是学院重点建 设课程之一。单片机知识在电类专业整个课程体系中处于承上启下的地位，一般测控系统 和智能仪器仪表的实现经常应用到单片机与接口技术，单片机与接口技术是电子信息类等 专业学生应该很好掌握的一项专业技术。 2、教学目标 通过对本课

2、程各环节内容的学习、实践，使学生掌握本专业岗位所需要的单片机应用系 统的初步设计方法、编程能力和应用分析能力，掌握正确安装和调试单片机系统的技能。课 程的最终目标是教会学生一种方法：即以 80C51为内核的单片机为学习、使用背景， 针对不 同的应用要求，选择最适宜的单片机并能够设计、安装、调试接口电路、应用程序。同时， 为学习后续课及在今后的工作中的应用打下必要的基础。 二、教学要求 以 80C51为内核的89 系列单片机为背景，各部分原理性内容通过任务或实例引出，结 合实例讲原理、讲设计、讲实现。实例涵盖知识点，通过知识点展开教学内容。教学内容及 要求程度如下： 1. 建立从芯片到系统的思路

3、，单片机本身就是一个大规模集成电路芯片，内部具备一 定逻辑功能，但不能独立做事，内部必须有程序（汇编、C，但无操作系统），外面必须有 电路（有基本的和应用扩展（接口），这才能工作或做更多的事。明确内容层次的划分及 含义。单片机芯片（主流芯片）最小系统（复位、晶振、存储器）最小应用系统（一） （I/O 端口与引脚的基本使用和程序设计）内部资源（中断系统与定时计数器、串行通信 技术）最小应用系统（二）（显示、键盘）单片机的系统扩展（并行和串行总线扩展） 模拟量通道接口技术（A/D 和 D/A 芯片与接口）单片机应用系统设计（方法、举例）， 体现从芯片到系统到应用的思路。 2. 掌握单片机内部功能资

4、源的配置和使用，掌握基本应用问题的接口电路设计、应用 程序编制、程序调试的方法。这些内容包括：数字（开关）量、模拟量的输入输出控制、键 盘显示、定时计数及中断、串行通信、系统扩展等内容。也是本课程的重点内容，要求学生 深入理解，熟练掌握，达到举一反三解决实际问题的能力。 3. 初步掌握单片机应用系统的设计和调试方法，能够解决一些基本的实际问题。 三、实施说明 1、成绩考核方法 本课程为考试课。 目的和出发点是考核学生的知识掌握能力、实践能力、 应用能力， 考核安排包括平时和 实验考核（ 30%），期末纸面考试（40%），期末上机考试（30%） 2、教学方法、教学手段 （1）在实验室上课，教师的

5、内容讲解、演示操作和学生边操作练习、实验穿插进行。 （2）开发一些多媒体课件和应用程序，为课堂教学和案例分析所使用。 （3）利用多功能单片机实验系统，作为实践操作的环境。 四、课内实践环节的要求 1、名称：课内实验 2、主要内容与要求 课内实验共20 学时， 至少应包括下列内容：基本的程序调试、带中断的彩灯控制系 统、带定时器的彩灯控制系统、基于串行口的彩灯控制系统、带LED 显示及键盘的彩灯控 制系统、 D/A 、A/D接口电路及程序设计、交通灯模拟控制系统设计（综合设计），并且至 少应包含一个4 学时以上的综合实验。 五、作业要求 至少安排10 次作业，但作业不一定非要是纸面作业。 六、本

6、课程与其它课程的联系 单片机与接口技术这门课程的先修课程是电路、数字电子技术、模拟电子技术，后续课 程是相关专业课程。 七、教材和参考书目 单片机应用基础郑毛祥主编人民邮电出版社2006 年 2 月第 1 版 单片机原理及接口技术曹天汉主编电子工业出版社2007 年第二版 第二部分教学内容纲要 第一部分 1. 标题 模块一单片机芯片的认识与理解 2. 具体内容 （1）单片机应用系统的形式与规模 1）单个发光二极管的闪亮控制 2）其他应用形式简介 （2）单片机的概念与特点 （3）单片机的应用领域 （4）单片机的发展与种类型号 3. 教学要求 认识单片机，了解单片机发展历史，明确单片机应用形式，记

7、住常用单片机型号。 4. 教学重点和难点 第二部分 1. 标题 模块二单片机的最小系统与存储器资源 2. 具体内容 （1）单片机最小系统的构成 1）复位引脚与复位电路 2）晶振引脚与晶振电路 （2）其他引脚简介 （3）单片机的内部结构 1）单片机的内部组成 2）单片机的运算器与控制器 （4）单片机的存储体系结构 1）程序存储器 2）数据存储器与寄存器 课堂讨论：彩灯系统流水方式控制及I/O 端口的选择、发光管亮度控制 3. 教学要求 建立单片机最小系统的概念，掌握复位与晶振电路的形式与作用，掌握单片机的内 部存储器的构成方式及地址划分。 4. 教学重点和难点 重点：单片机最小系统的概念，复位后

8、的状态，数据存储器构成。 难点：部分数据存储器单元与寄存器的概念 第三部分 1.标题 模块三最小应用系统（一）-基本的 I/O 端口应用与典型问题程序设计 2.具体内容 （1）I/O 端口的结构与基本使用 （2）典型问题的程序设计 1）数据的传递及预置问题（片内-片内、片外 -片外、片内 -片外；单元清零、置数） 2）简单运算问题（多字节的加减法；加1、减 1、单字节乘除法；平方；求补；绝 对值；表达式计算） 3）查表问题 4）比较、分支问题 5）计数、延时等循环问题 6）代码转换、数据拆合问题 7）子程序问题 8）位操作及运算问题 （3）汇编语言程序设计基础 实验实训部分（时间、内容、过程融

9、于上面的各部分） 课堂讨论：同一问题的不同程序设计方法 注：此部分完成一个实验报告（2 学时） 3.教学要求 了解 I/O 端口的内部结构，掌握外部引脚的基本功能使用，掌握典型关问题的程序 设计调试方法。 4.教学重点和难点 重点： I/O 端口的外部引脚的基本功能使用，典型关问题的程序设计调试方法。 难点： I/O 端口的内部结构。 第四部分 1.标题 模块四内部资源（一）- 中断系统及应用 2.具体内容 1）带中断的彩灯控制系统 2）单片机中断概念、过程、外部中断的实现 3）中断程序结构及程序设计 实验实训部分（时间、内容、过程融于上面的各部分） 课堂讨论：外部中断端口数量的扩展及触发方式

10、的选择 注：此部分完成一个实验报告（2 学时） 3.教学要求 掌握中断的概念，了解中断系统产生和工作过程；掌握中断服务程序的设计方法； 掌握如何正确使用各种终端解决相应的问题。 4.教学重点和难点 恰当使用中断和编写正确的中断服务程序是本部分的重点和难点，另外要强调使用 中断时的系统参数设置。 第五部分 1.标题 模块四内部资源（二）- 定时计数器 2.具体内容 （1）交通灯的模拟控制 （2）定时 /计数器的结构和工作 （3）定时 /计数器的控制 1）定时问题及实现 2）计数问题及实现 3）定时计数与中断结合 （4）定时 /计数器的工作方式及应用举例 实验实训部分（时间、内容、过程融于上面的各

11、部分） 课堂讨论：软硬件相结合的长时间延时方法的实现；技术中断变成外中断 注：此部分完成一个实验报告（2 学时） 3.教学要求 熟练使用定时器方式1 和 2 的定时、计数功能，按要求会初值计算，与中断技术相 结合进行基本应用。了解方式0、3 的使用。 4.教学重点和难点 重点：方式1 和 2 的定时、计数功能，会初值计算，与中断技术相结合进行基本应用。 难点：长延时的实现方法 第六部分 1.标题 模块四内部资源（三）- 串行口及应用 2.具体内容 1） 举例 -基于串行口的彩灯控制系统 2） 串行通信基础知识 3） 80C51 单片机的串行口 4） 单片机串行口的应用 3.教学要求 掌握串行通

12、信的基本概念，串行口作为单片机系统的重要通信接口，掌握它的工作 原理，连接方法，数据收发格式、波特率计算和通信协议的简单概念。掌握单片机串行口方 式 0、1 的使用和应用。 4.教学重点和难点 重点：方式0 和方式 1 难点：方式2、3 的应用 注：此部分完成一个实验报告（2 学时） 第七部分 1.标题 模块五最小应用系统（二）-显示电路 2. 具体内容 1）LED 显示应用学习体验 2）LED 显示器结构与原理 3）多位 LED 显示器的构成 4）多位 LED 显示器的显示方式 5）多位 LED 显示器的接口电路 6）LED 显示器的串行接口电路 7）LED 点阵显示和与单片机的接口 3.

13、教学要求 掌握数码管静态和动态显示的基本原理、接口电路与程序的设计调试方法，初步掌 握点阵显示的基本方法。 4 .教学重点和难点 重点：数码管静态和动态显示的基本原理、接口电路与程序的设计 难点：点阵显示的基本方法 注：此部分完成一个实验报告（2 学时） 第八部分 1.标题 模块五最小应用系统（二）-键盘电路 2.具体内容 （1）按键与键盘概述 1）按键和键盘分类 2）按键的去抖 3）按键的去抖方法 （2）独立式键盘接口电路与程序设计 （3）矩阵式键盘接口电路与程序设计 3.教学要求 掌握键盘的基本概念和原理，掌握独立式和矩阵式键盘的接口电路、程序的设计方法。 4. 教学重点和难点 重点：独立

14、式键盘的接口电路、程序的设计方法 难点：矩阵式键盘的接口电路、程序的设计方法 注：此部分完成一个实验报告（2 学时） 第九部分 1.标题 模块六单片机系统的扩展 2.具体内容 （ 1）并行总线的扩展 （ 2）单片机系统扩展的实现 （ 3）总线的驱动 （ 4）简单并行输入/输出口的扩展 （ 5）并行数据存储器的扩展 （6）串行总线扩展接口技术 3. 教学要求 掌握单片机并行总线的扩展方法，掌握并行输入/输出口的扩展和并行数据存储器的扩展 基本方法，了解串行总线扩展接口技术。 4. 教学重点和难点 重点：并行输入/输出口的扩展和并行数据存储器的扩展基本方法 难点：串行总线扩展接口技术 第十部分 1

15、.标题 模块七模拟量通道接口-数模及模数转换 2.具体内容 （1）模拟量通道接口应用举例 （2）A/D 转换器及其与单片机的接口 1）并行输出A/D 转换器 0809 及接口 2）串行输出A/D 芯片 TLC2543 及接口 （3）D/A 转换器及其与单片机的接口 1）并行 D/A 转换器 DAC0832 接口 2 ）串行 D/A 转换器 TLC5615 接口 3. 教学要求 掌握单片机与0809、0832 芯片接口电路和程序设计的基本方法，了解其他转换方法。 4. 教学重点和难点 重点：单片机与0809、0832 芯片接口电路和程序设计的基本方法 难点：串行输出的接口方法 注：此部分完成一个

16、实验报告（2 学时） 第十一部分 1.标题 模块八单片机应用系统设计 2.具体内容 （1）单片机应用系统设计过程 （2）单片机应用系统设计的基本原则 （3）系统可靠性设计 1）硬件抗干扰方法 2）软件抗干扰方法 （4）开关器件驱动与隔离接口 1）继电器及接口 2）固态继电器接口 3）光电耦合器（隔离器）件及驱动接口 （5）单片机步进电机转速控制系统设计 1）步进电机控制原理 2）步进电机控制程序设计 3）步进电机变速控制 3.教学要求 提高综合运用相关知识的能力 4.教学重点和难点 综合运用相关知识解决实际题目，难点在于如何将设计目标拆解成小的任务逐个实 现，以及将各个部分组合在一起。 实验交

17、通灯控制系统设计（课外） 第三部分学时分配 内容学时讲课实验上机备注 第一部分： 模块一单片机芯 片的认识与理解 2 2 0 第二部分： 模块二单片机的 最小系统与存储器资源 4 4 0 第三部分： 模块三最小应用 系统（一） - 基本的I/O 端 口应用与典型问题程序设计 10 6 4 第四部分： 模块四内部资源 （一） - 中断系统及应用 4 2 2 第五部分： 模块四内部资源 （二） - 定时计数器 6 4 2 第六部分： 模块四内部资源 （三） - 串行口及应用 6 4 2 第七部分： 模块五最小应用 系统（二） -显示电路 6 4 2 第八部分： 模块五最小应用 系统（二） -键盘电

18、路 4 2 2 第九部分： 模块六单片机系 统的扩展 4 4 0 第十部分： 模块七模拟量通 道接口 -数模及模数转换 8 6 2 第十一部分： 模块八单片机 应用系统设计 6 6 0 综合实验 交通灯模拟控制系统的设计 4 课外 第四部分实验学时分配 序 号 实 验 项 目 实验 学时 实验 类型 实验要求内 容 提 要 1 典型程序 设计、调试 4 验证性 掌握常用指令的 使用和程序设计、 调试方法 数据传送、加减乘除以及比较指 令等基本功能的实现，顺序、分 支、循环程序设计 2 带中断的控 制系统 2 验证性 中断的编程方法 和触发方式 利用中断的触发控制彩灯的相关 功能，掌握外部中断的

19、使用方法 3 带定时器彩 灯控制系统 2 验证性 熟练使用定时器 控制事件触发 时间 根据需求改变定时器参数，设计 程序，定时改变彩灯显示状态 4 基于串行接 口的彩灯控 制系统 2 验证性 利用串行口发送 数据驱动彩灯 点亮 设置串行口工作方式，波特率， 由串行口发出数据，驱动彩灯显 示不同的花样 5 带 LED数码 管彩灯控制 2 验证性 掌握 LED 数码管 显示方式及驱动 方法 设计 LED 数码管驱动程序， 结合 彩灯控制和数码显示，实现彩灯 定时控制。 6 带键盘的彩 灯控制 2 验证性 熟练编写键盘采 集程序改变程序 走向 编写程序读取简单型和矩阵型键 盘的键值，并根据其键值控制彩 灯显示不同花样 7 A/D、 D/A 接 口设计 2 验证性 编写简单的A/D、 D/A 接口驱动程 序，达到采样和输 出的目的 利用实验板提供的A/D、 D/A 接口 设计驱动程序，采集模拟量电压 和输出模拟量电压值 8 交通灯模拟 控制系统的 设计 4 综合性 根据实际交通灯 控制系统的需求 综合运用相关知 识进行设计 驱动多个发光二极管，LED 数码 管和键盘模拟交通灯运行状况