1.课程简介
《微机原理与接口技术》课程是信息工程与自动化学院自动化系、计算机系、生物医学工程系、通信系的专业必修课,更是自动化系《计算机控制技术》、《智能仪器设计》、《嵌入式技术基础》、《FPGA技术基础》、《集散控制系统》等课程的重要先行专业基础课,在自动化、测控技术与仪器专业建设“国家级一流本科专业”中具有重要地位和作用。
该课程是计算机软硬件结合,以面向应用为特点,实践性和实用性较强的一门课程。课程以广泛应用的MCS-51系列单片机作为典型的微型计算机系统,讲解单片机的硬件结构、工作原理、系统配置、接口技术及其应用程序设计,要求学生掌握微型计算机系统的硬件组成、工作原理及其接口技术,具有一定的程序设计能力和初步的微型计算机应用系统设计能力。课程充分体现了分析和解决现代工程问题所需硬软件基础知识的特点,特别适合于控制系统基础硬件分析和设计、底层系统程序开发等任务,培养学生将硬件与软件、理论与实践结合解决问题的能力,在专业人才培养中具有重要地位和作用。
2.学习要求
(1)掌握单片机硬件结构、工作原理及工作过程;
(2)掌握单片机的系统配置及其接口技术;
(3)能够采用虚拟仿真工具或开发系统进行单片机应用系统的设计、调试,做到学以致用。
3. 课程目标
(1)能解释主要专业术语,掌握微机系统的基本结构和工作原理,学习相关接口技术,了解微机系统在解决工程问题中的作用和地位。
(2)能综合运用微机及相关工程专业的原理和方法,分析自动化领域的实际工程问题,提出解决方案;
(3)能针对实际工程问题,设计满足特定检测与控制需求的单元模块、功能部件和系统,并体现创新意识。
(4)能运用单片机系统的软件开发环境和硬件仿真环境,设计工业自动化领域检测与控制相关的应用系统,并了解仿真工具的局限性。
4.课程定位
(1)适应社会对理工科学生掌握、应用单片机技术的迫切要求,重点讲授8051内核的AT89S51单片机,通过学习使学生掌握单片机的基础知识、基本概念,且能触类旁通,为了解掌握其他各种类型的单片机及其应用技术打下良好的基础。(2)通过本门课程学习,为进一步学习DSP、嵌入式微处理器技术等奠定坚实的理论与技术基础,也为职场求职或进一步攻读硕士学位做好技能与技术的准备。
5.课程内容
(1)AT89S51单片机的基础知识、片内硬件结构,最小系统构成;(2)片内各功能部件:并口、中断系统、定时器/计数器、异步串行口的功能及工作原理;(3)单片机应用系统硬件及程序设计。
通过课程学习,应使学生熟练掌握单片机的基本概念与基本知识,应能掌握AT89S51单片机的硬件基本结构,片内各功能部件(并口、中断系统、定时器/计数器、串行口)的工作原理,汇编语言指令系统以及汇编语言程序设计的基本方法和基本的程序设计,尤其要掌握使用汇编语言控制片内各功能部件的各种应用设计。
(1)课程期末考核形式为线下闭卷考试;
(2)课程总评成绩计算公式:期末总评成绩=期末考试成绩(70%)+平时成绩(30%);
(3)平时成绩包括内容、所占比例:
平时成绩=线上课程平时成绩(50%)+线下课程平时成绩(50%),其中:线上课程平时成绩根据学生线上慕课学习情况确定,线下课程平时成绩由课堂考勤、课堂答题和测试、课后作业成绩构成。
第一讲 单片机概述
导学
1.1 单片机基础知识
1.2 单片机应用及发展趋势
1.3 MCS-51系列与AT89S5x系列单片机
1.4 各种兼容型8051单片机
1.5 PIC单片机与AVR单片机
1.6 其它嵌入式处理器简介
第一讲测验
第2讲 硬件结构(上)
2.6 特殊功能寄存器与位地址空间
导学
2.1 AT89S51单片机的硬件结构
2.2 AT89S51单片机的引脚
2.3 AT89S51单片机的CPU
2.4 AT89S51单片机的存储空间
2.5 程序存储器与数据存储器空间
第二讲测验(上)
第2讲 硬件结构(下)
2.7 P0口内部结构与特性
2.8 P1口-P2口的内部结构
2.9 P3口的内部结构
2.10 IO端口与LED发光二极管的驱动连接
2.11 时钟电路与时序
2.12 复位操作与复位电路
2.13 AT89S51单片机的最小应用系统
2.14 低功耗节电模式
第二讲测验(下)
第3讲 8051指令系统
3.1 指令系统概述
3.2 指令系统的寻址方式
3.3 指令系统分类
3.4 数据传送类指令
3.5 算术运算类指令
3.6 逻辑操作类指令
3.7 控制转移类指令
3.8 位操作类指令
3.9 指令系统汇总
3.10 某些指令说明
第三讲测验
第4讲 程序设计基础
4.1 汇编语言编程概述
4.2 伪指令
4.3 汇编语言源程序的汇编
4.4 子程序设计
4.5 查表程序设计
4.6 分支转移程序设计
4.7 循环程序设计
第四讲测验
第5讲 中断系统
5.1 中断系统技术概述
5.2 中断控制寄存器
5.3 中断响应与处理
5.4 中断服务程序设计
5.5 多外部中断源系统设计
第五讲测验
第6讲 定时器/计数器
6.1 AT89S51单片机的定时器计数器简介
6.2 定时器计数器的特殊功能寄存器
6.3 定时器计数器的四种工作方式
6.4 定时器计数器的方式1编程
6.5 定时器计数器的方式2编程
6.6 利用门控位GATEx测量脉冲宽度
第六讲测验
第7讲 串行口
7.1 串行通信基础知识
7.2 串行口的结构与特殊功能寄存器
7.3 串行口的工作方式0
7.4 串行口的工作方式1、2、3
7.5 多机通信
7.6 波特率的制定方法
7.7 常用串行通信接口标准
第七讲测验
具备如数字电路技术等基础知识。
1. 张毅刚主编,《单片机原理及应用》(普通高等教育“十一五”国家级规划教材),高等教育出版社,2010年5月。
2. 张毅刚主编,《单片机原理及应用-C51编程+Proteus仿真》,高等教育出版社,2012年11月。
3. 张毅刚、赵光权,《单片机原理及应用》(“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材),(第三版)高等教育出版社,2016年1月。