上海電力學(xué)院

課程名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用

參考書目

1. 程啟明, 趙永熹, 黃云峰等. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 北京: 中國(guó)水利水電出版社. 2022.08

2. 張毅剛. 單片機(jī)原理及應(yīng)用(第4版). 北京. 高等教育出版社. 2021.09

3. 程啟明, 徐進(jìn) 黃云峰, 楊艷華. 基于匯編與C語(yǔ)言的單片機(jī)實(shí)踐與學(xué)習(xí)指導(dǎo). 北京: 中國(guó)水利水電出版社. 2019.7

復(fù)習(xí)的總體要求

本課程要求如下：

(1)了解單片機(jī)的基本概念，掌握各類數(shù)制轉(zhuǎn)換及表達(dá);掌握MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、引腳功能、內(nèi)部組成、相關(guān)資源。掌握MCS51系列單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和尋址方式。

(2)熟練掌握MCS51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)，熟練掌握匯編編程或C51的類C語(yǔ)言編程，掌握程序設(shè)計(jì)的方法和程序設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)。

(3)掌握MCS51系列單片機(jī)中定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通訊以及中斷系統(tǒng)，掌握I/O接口技術(shù)的應(yīng)用。

(4)掌握MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展及應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，了解單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的方法。通過(guò)實(shí)例分析，了解單片機(jī)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)方法。

復(fù)習(xí)內(nèi)容及知識(shí)點(diǎn)

一、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

(一)學(xué)習(xí)的目的和要求

基本任務(wù)是學(xué)習(xí)常用數(shù)制及編碼，為后續(xù)章節(jié)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)知識(shí)。

(二)考核知識(shí)點(diǎn)

1、數(shù)制的基本概念;

2、數(shù)制轉(zhuǎn)換;

3、微型計(jì)算機(jī)概述;

4、計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展簡(jiǎn)史、工作原理、基本理論;

5、單片機(jī)的定義、工作原理。

(三)考核要求

(1)識(shí)記

1、二、十、十六進(jìn)制數(shù)的表示及相互轉(zhuǎn)換方法;

2、數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼表達(dá)及運(yùn)算;

3、BCD碼與ASCII碼。

二、MCS51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

(一)學(xué)習(xí)的目的和要求

基本任務(wù)是學(xué)習(xí)MCS51系列單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)和基本工作原理等知識(shí)，為后續(xù)內(nèi)容提供必要的概念基礎(chǔ)。

(二)考核知識(shí)點(diǎn)

1、MCS51單片機(jī)的硬件組成結(jié)構(gòu);

2、MCS51單片機(jī)引腳功能;

3、MCS51單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器;

4、MCS51單片機(jī)并行I/O口的結(jié)構(gòu);

5、MCS51單片機(jī)時(shí)鐘與時(shí)序;

6、MCS51單片機(jī)復(fù)位和低功耗運(yùn)行方式。

(三)考核要求

(1)識(shí)記

1、MCS51系列(僅限8031、8051)功能結(jié)構(gòu)、特點(diǎn);

2、MCS51中央處理器CPU中專用寄存器及狀態(tài)寄存器標(biāo)志位的功能特點(diǎn);

3、信號(hào)引腳功能、并行I/O口結(jié)構(gòu)及應(yīng)用要點(diǎn);

4、MCS51存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，包括程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、特殊功能寄存器的地址空間及地址空間的分配;

5、時(shí)鐘周期、機(jī)器周期、指令周期的分配和時(shí)序的基本概念;

6、復(fù)位工作方式和低功耗方式的特點(diǎn);

7、總線的概念及分類。

(2)領(lǐng)會(huì)

1、微型計(jì)算機(jī)的硬件組成結(jié)構(gòu);

2、MCS51中央處理器CPU中時(shí)鐘電路及時(shí)序和取指/執(zhí)行時(shí)序圖;

3、并行I/O口內(nèi)部結(jié)構(gòu)及讀、寫操作，及并行I/O口的負(fù)載能力;

4、復(fù)位操作的功能和復(fù)位后CPU內(nèi)部的狀態(tài);

5、節(jié)電運(yùn)行方式;

6、片內(nèi)振蕩器原理與結(jié)構(gòu)

7、MCS51片內(nèi)RAM與ROM的分配、SFR特殊功能寄存器的分配、定義和功能。

(3)應(yīng)用

1、MCS51單片機(jī)內(nèi)部寄存器的分配和正確使用;

2、MCS51單片機(jī) 4個(gè)并行I/O口的分工和正確使用;

3、MCS51存儲(chǔ)器和布爾(位)處理器。

三、MCS51單片機(jī)指令系統(tǒng)

(一)學(xué)習(xí)的目的和要求

基本任務(wù)是學(xué)習(xí)尋址方式和指令系統(tǒng)，以便于程序設(shè)計(jì)。

(二)考核知識(shí)點(diǎn)

1、MCS51尋址方式的種類、各尋址方式訪問(wèn)的地址空間及應(yīng)用;

2、MCS51匯編語(yǔ)言的指令格式及MCS51指令系統(tǒng)的特點(diǎn);

3、數(shù)據(jù)傳送類指令的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用;

4、算術(shù)運(yùn)算類指令的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用;

5、邏輯運(yùn)算及循環(huán)位移類指令的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用;

6、控制轉(zhuǎn)移類指令的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用;

7、布爾(位)處理類指令的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用。

(三)考核要求

(1)識(shí)記

1、MCS51尋址方式的種類及定義;

2、MCS51匯編語(yǔ)言的指令格式;

3、數(shù)據(jù)傳送指令的指令格式;

4、算術(shù)運(yùn)算類指令的指令格式;

5、邏輯運(yùn)算及循環(huán)位移類指令的指令格式;

6、控制轉(zhuǎn)移類指令的指令格式;

7、布爾(位)處理類指令的類型及指令格式。

(2)領(lǐng)會(huì)

1、各種尋址方式訪問(wèn)的地址空間及應(yīng)用;

2、數(shù)據(jù)傳送類指令的應(yīng)用，及執(zhí)行后存儲(chǔ)器、內(nèi)存單元內(nèi)容的變化;

3、算術(shù)運(yùn)算類指令的應(yīng)用及對(duì)標(biāo)志位的影響;

4、二-十進(jìn)制高速指令應(yīng)用的場(chǎng)合、執(zhí)行的條件、執(zhí)行后的結(jié)果;

5、邏輯運(yùn)算及循環(huán)位移類指令的應(yīng)用及對(duì)標(biāo)志位的影響;

6、并行I/O口邏輯運(yùn)算的應(yīng)用;

7、控制轉(zhuǎn)移類指令的應(yīng)用及對(duì)SP、PC的影響;

8、相對(duì)偏移量的概念及計(jì)算;

9、比較轉(zhuǎn)移指令和循環(huán)轉(zhuǎn)移指令的功能及應(yīng)用;

10、布爾(位)處理類指令的特點(diǎn)及應(yīng)用。

(3)應(yīng)用

1、綜合存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的映像，進(jìn)一步分析訪問(wèn)各存儲(chǔ)器地址空間的尋址方式;

2、對(duì)給定的程序段進(jìn)行分析，確定其完成的功能及各種狀態(tài)的變化;

3、編制一個(gè)程序段，實(shí)現(xiàn)某個(gè)指定的功能或期望的結(jié)果;

4、傳送、算術(shù)、邏輯、控制和布爾運(yùn)算，這五大類匯編語(yǔ)言指令的運(yùn)用。

四、MCS51單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)

(一)學(xué)習(xí)的目的和要求

基本學(xué)習(xí)任務(wù)是學(xué)習(xí)匯編程序所要求的語(yǔ)法規(guī)定，包括一些常用的偽指令，程序設(shè)計(jì)的基本方法，能夠設(shè)計(jì)一般的應(yīng)用程序。

(二)考核知識(shí)點(diǎn)

1、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本概念、方法與步驟;

2、常用偽指令的格式及應(yīng)用;

3、程序設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)及應(yīng)用;

4、根據(jù)程序的邏輯結(jié)構(gòu)和算法，設(shè)計(jì)程序流程圖;

5、MCS51源程序的基本格式及應(yīng)用;

6、常用功能模塊程序段設(shè)計(jì)。

(三)考核要求

(1)識(shí)記

1、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本概念、方法與步驟;

2、常用偽指令的格式及應(yīng)用;

3、程序設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)種類;

4、MCS51源程序的基本格式。

(2)領(lǐng)會(huì)

1、順序程序、分支程序、循環(huán)程序的設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用;

2、子程序的編制和調(diào)用方法(參數(shù)的傳遞只要求使用單片機(jī)芯片中的寄存器和RAM進(jìn)行);

3、根據(jù)程序的邏輯結(jié)構(gòu)和算法，設(shè)計(jì)程序流程圖。

(3)應(yīng)用

1、正確運(yùn)用指令，采用匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單程序段，包括：數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)邏輯運(yùn)算、碼制/數(shù)制轉(zhuǎn)換、查表程序、定時(shí)程序、極值、排序及檢索程序;

2、分析判斷簡(jiǎn)單程序段功能和運(yùn)行結(jié)果。

五、C51程序設(shè)計(jì)(類C語(yǔ)言編程)

(一)學(xué)習(xí)的目的和要求

基本學(xué)習(xí)任務(wù)是學(xué)習(xí)Keil uVision4的使用方法，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)C的基本語(yǔ)法的掌握，重點(diǎn)掌握C51的擴(kuò)展功能，掌握C51程序的編寫方法。

(二)考核知識(shí)點(diǎn)

1、Keil C51的編程語(yǔ)言基礎(chǔ);

2、Keil C51程序設(shè)計(jì)方法;

3、Keil C51程序設(shè)計(jì)的函數(shù)和中斷函數(shù)的編寫;

4、根據(jù)程序的邏輯結(jié)構(gòu)和算法，設(shè)計(jì)程序流程圖，并用C51實(shí)現(xiàn);

5、常用功能模塊函數(shù)設(shè)計(jì)。

(三)考核要求

(1)識(shí)記

1、C51語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本概念、方法與步驟;

2、C51常用語(yǔ)句的語(yǔ)法;

3、C51程序函數(shù)和中斷函數(shù)的編寫;

4、C51程序的應(yīng)用。

(2)領(lǐng)會(huì)

1、在C51語(yǔ)言環(huán)境下，順序程序、分支程序、循環(huán)程序的設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用;

2、各類主子函數(shù)的編寫和調(diào)用方法;中斷處理子函數(shù)的編寫和應(yīng)用;

3、根據(jù)程序的邏輯結(jié)構(gòu)和算法，設(shè)計(jì)程序流程圖。

(3)應(yīng)用

1、C51編寫基本功能的語(yǔ)句與函數(shù)，熟悉與了解中斷函數(shù)、定時(shí)函數(shù)、串行、并行通信函數(shù)的編寫;

2、分析判斷程序函數(shù)功能和運(yùn)行結(jié)果。

六、MCS51單片機(jī)的中斷與定時(shí)

(一)學(xué)習(xí)的目的和要求

基本任務(wù)是學(xué)習(xí)單片機(jī)中斷與內(nèi)部計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的使用方法。

(二)考核知識(shí)點(diǎn)

1、中斷的基本概念、方式及中斷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn);

2、MCS51的中斷源、中斷控制及中斷優(yōu)先級(jí);

3、響應(yīng)中斷的條件和過(guò)程，及各中斷源的向量地址;

4、外部中斷的觸發(fā)方式;

5、中斷響應(yīng)過(guò)程及中斷服務(wù)子程序編程要點(diǎn);

6、MCS51的定時(shí)/計(jì)數(shù)器的基本原理;

7、控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的特殊功能寄存器TMOD和TCON;

8、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式;

9、定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用編程。

(三)考核要求

(1)識(shí)記

1、中斷的基本概念、方式及中斷技術(shù)的特點(diǎn);

2、MCS51的中斷源的種類及各中斷源的向量地址;

3、外部中斷的觸發(fā)方式;

4、MCS51中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置;

5、MCS51中斷響應(yīng)的條件和響應(yīng)過(guò)程;

6、MCS51的定時(shí)/計(jì)數(shù)器的基本原理;

7、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式。

(2)領(lǐng)會(huì)

1、MCS51中斷設(shè)置與控制;

2、中斷服務(wù)程序編寫要點(diǎn);

3、定時(shí)及中斷控制寄存器的應(yīng)用;

4、方式0、方式1、方式2的應(yīng)用。

(3)應(yīng)用

1、針對(duì)各中斷源編寫中斷初始化程序及相應(yīng)的中斷服務(wù)程序;

2、定時(shí)/計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算及應(yīng)用編程;

3、按給定要求編寫或分析定時(shí)/計(jì)數(shù)器程序段;

4、方波輸出、計(jì)時(shí)與計(jì)數(shù);簡(jiǎn)單波形的輸入捕捉、頻率和周期的測(cè)量。

七、單片機(jī)并行存儲(chǔ)器擴(kuò)展

(一)學(xué)習(xí)的目的和要求

基本學(xué)習(xí)任務(wù)是學(xué)習(xí)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的類型以及與單片機(jī)系統(tǒng)的連接。

(二)考核知識(shí)點(diǎn)

1、MCS51單片機(jī)總線及硬件系統(tǒng)擴(kuò)展;

2、編址技術(shù);

3、系統(tǒng)地址空間的分配和譯碼;

4、系統(tǒng)外部程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及存儲(chǔ)器綜合擴(kuò)展;

(三)考核要求

(1)識(shí)記

1、系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)與擴(kuò)展存儲(chǔ)器編址及映像(部分譯碼、全譯碼)

2、應(yīng)用系統(tǒng)分析和系統(tǒng)配置

3、系統(tǒng)地址空間的分配和譯碼

(2)領(lǐng)會(huì)

1、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器(RAM、ROM)與單片機(jī)系統(tǒng)連接時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題;

2、單片機(jī)擴(kuò)展及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

(3)應(yīng)用

1、外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展，典型芯片與單片機(jī)系統(tǒng)的連接包括(2716、2732、2764、27128、6116、6264、2864等常用RAM和ROM芯片);

2、外部存儲(chǔ)器混合擴(kuò)展。

八、單片機(jī)并行I/O擴(kuò)展及應(yīng)用

(一)學(xué)習(xí)的目的和要求

學(xué)習(xí)單片機(jī)系統(tǒng)常用芯片的接口技術(shù)，以便于和系統(tǒng)連接。

(二)考核知識(shí)點(diǎn)

1、單片機(jī)簡(jiǎn)單I/O擴(kuò)展;

2、采用8255、8155擴(kuò)展并行I/O接口;

3、采用8279擴(kuò)展鍵盤/顯示器接口;

4、單片機(jī)按鍵及消抖動(dòng);

5、單片機(jī)LED顯示方法。

(三)考核要求

(1)識(shí)記

1、輸入/輸出兩種尋址方式;

2、單片機(jī)簡(jiǎn)單的I/O口擴(kuò)展(74LS244、74LS377);

3、可編程接口芯片8255、8155的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、引腳功能、命令字和狀態(tài)字的含義。

(2)領(lǐng)會(huì)

1、單片機(jī)與外部設(shè)備之間傳送信息的特點(diǎn)和類型;程序傳送(無(wú)條件傳送、查詢式傳送)方式、中斷方式;

2、8255、8155基本輸入輸出方式的應(yīng)用;

3、單片機(jī)鍵盤接口技術(shù)(獨(dú)立式、行列式鍵盤);

4、單片機(jī)LED顯示接口技術(shù)(靜態(tài)、動(dòng)態(tài)顯示以動(dòng)態(tài)為重點(diǎn))。

(3)應(yīng)用

1、MCS51配置8255、8155擴(kuò)展并行I/O接口及8255、8155初始化編程;

2、單片機(jī)I/O口的直接應(yīng)用;

3、鍵盤接口程序和LED顯示程序。

九、MCS51單片機(jī)串行通信

(-)學(xué)習(xí)的目的和要求

基本任務(wù)是學(xué)習(xí)單片機(jī)與外部設(shè)備傳送信息的類型及傳送方式，為后續(xù)內(nèi)容準(zhǔn)備基礎(chǔ)知識(shí)。

(二)考核知識(shí)點(diǎn)

1、串行通信基本知識(shí);

2、串行口及控制寄存器;

3、工作方式及初始化編程。

(三)考核要求

(1)識(shí)記

1、異步串行傳送的基本概念(波特率、傳送格式);

2、串行口寄存器結(jié)構(gòu)及個(gè)標(biāo)志位功能;

3、串行口工作方式0、1、2、3;

4、RS-232C標(biāo)準(zhǔn)。

(2)領(lǐng)會(huì)

1、多機(jī)通信方法;

2、串行接口電路。

(3)應(yīng)用

1、串行口初始化編程;

2、串行通信程序段分析。

十、單片機(jī)A/D及D/A轉(zhuǎn)換器接口

(一)學(xué)習(xí)的目的和要求

本章的基本任務(wù)是學(xué)習(xí)單片機(jī)和數(shù)/模及模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的接口技術(shù)，以便于構(gòu)成對(duì)模擬量處理的系統(tǒng)。

(二)考核知識(shí)點(diǎn)

1、D/A轉(zhuǎn)換器原理及應(yīng)用;

2、A/D轉(zhuǎn)換器原理及應(yīng)用。

(三)考核要求

(1)識(shí)記

1、D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)性能(分辨率、建立時(shí)間、接口形式);

2、DAC0832內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)、引腳功能及單緩沖方式的應(yīng)用;

3、ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)、引腳功能、定時(shí)采集方式的應(yīng)用。

(2)領(lǐng)會(huì)

1、A/D分類及特點(diǎn);

2、D/A原理及特點(diǎn)。

(3)應(yīng)用

1、采用DAC0832接口電路輸出函數(shù)波形;

2、采用ADC0809接口電路對(duì)輸入信號(hào)(如電壓等)的測(cè)量。

十一、單片機(jī)應(yīng)用

(一) 學(xué)習(xí)的目的和要求

單片機(jī)的綜合應(yīng)用;針對(duì)我國(guó)高校雙語(yǔ)教學(xué)的現(xiàn)狀，結(jié)合我校“單片機(jī)”雙語(yǔ)教學(xué)的實(shí)踐，考核學(xué)生在教學(xué)和實(shí)踐中對(duì)英語(yǔ)使用程度的把握、以及雙語(yǔ)在工程設(shè)計(jì)中的研究與實(shí)踐;為學(xué)生在研究生階段的學(xué)習(xí)與深造，奠定良好的語(yǔ)言基礎(chǔ)。

(二)考核知識(shí)點(diǎn)

1、單片機(jī)的開發(fā)、應(yīng)用過(guò)程及實(shí)例典型應(yīng)用系統(tǒng);

2、以英語(yǔ)為載體，對(duì)前述單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)的簡(jiǎn)易表述和簡(jiǎn)單應(yīng)用。

(三)考核要求

(1)識(shí)記

1、單片機(jī)的開發(fā)、應(yīng)用過(guò)程及實(shí)例典型應(yīng)用系統(tǒng);

2、以英語(yǔ)為載體，能夠回答與表述簡(jiǎn)單的單片機(jī)基本概念;閱讀、分析與解釋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、簡(jiǎn)易的單片機(jī)程序。

附：有關(guān)說(shuō)明

1、本課程在試卷中對(duì)不同能力層次要求的分?jǐn)?shù)比例為：識(shí)記題目占30%，領(lǐng)會(huì)題目占40%，應(yīng)用題目占30%。試卷中不同難度試題的分?jǐn)?shù)比例為：容易題目占20%，較易題目占30%，較難題目占30%，難題目占20%。

2、本課程考試命題可采用的題型有：填空、名詞解釋、選擇題、問(wèn)答題、閱讀程序題、簡(jiǎn)單編程題、作圖題、綜合應(yīng)用題等。