02358单片机原理与应用大纲.docx

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02358单片机原理与应用大纲

南京理工大学编（高纲号0535）

   I、课程的性质与目的

   一、课程的性质与设置目的

   单片机原理与应用课程是我省高等教育自学考试电子工程专业（本科段）考试计划规定的考试科目。

单片微型计算机作为微型计算机家族发展中的一个分支，以其独特的结构和优点，越来越深受各个应用领域的关注和重视，应用领域十分广泛。

在这机关报工程应用背景下，开设本课程显得尤为重要。

   本课程是一门面向应用的综合性专业科，以MCS-51系列单片机为主展开讨论。

在学习微型计算机基本原理的基础上，注重单片机系统的设计和工程的实际应用。

通过本课程的学习，为后续课程及课程设计和毕业设计打下坚实的基础。

   二、本课程的基本要求

   通过本课程的学习，提出学习的基本要求如下：

   1、了解单片微型计算机的基本概念，掌握MCS-51系列单片机系统结构，及其引脚功能和内部组成部分的功能。

掌握MCS-51系列单片机存储器结构和寻址方式。

   2、熟练掌握MCS-51系列单片机的指令系统，熟练掌握汇编语言程序设计方法和程序设计的基本结构。

   3、掌握MCS-51系列单片机中定时/计数器与串行通讯技术，以及中断系统，学会I/O接口技术的应用。

   4、掌握MCS-51系列单片机系统扩展技术，初步掌握单片机系统的设计开发方法。

通过实例分析，进一步巩固和加深对所学理论知识的理解。

   三、本课程与相关课程的关系

   本课程是一门面向应用的专业课程，需要有许多先期基础知识课程的支撑，与本课程有关的先修课程有模拟电路技术、数字电路技术、计算机基础等课程。

为了加强实践训练与实际应用能力，本课程需进行实验。

通过实验让学生获得感性认识和实际动手能力。

   Ⅱ、课程内容与考核目标

   1、绪论

   一、课程内容

   1、1单片微型计算机

   单片微型计算机发展历史、单片微型计算机发展总趋势的特点

   1、2IntelMCS系列单片微机简介

   MCS-48系列单片微机、MCS-51系列单片微机、MCS-96系列单片微机

   1、3单片微机工业产品（IGP）概念

   二、考核知识点

   1、单片微机发展的特点

   2、IntelMCS系列单片微机的种类

   3、MCS-51系列单片微机各产品性能

   4、单片微机工业产品（IGP）概念

   三、考核要求

（1）识记

   1、MCS-51系列单片微机各产品性能

   2、IntelMCS系列单片微机的种类

（2）领会

   1、单片微机发展的特点

   2、单片微机工业产品（IGP）概念

   2、MCS-51单片微机系统结构

   一、课程内容

   2、1电子计算机、微型计算机、单片微机的硬件组成结构

   电子计算机的硬件组成结构、微型计算机的硬件组成结构、单片微型计算机的硬件组成结构、MCS-51单片微机内部功能部件、MCS-51单片微机结构框图

   2、28051单片微机引脚功能说明

   主电源引脚、外接晶振或外部振荡器引脚、控制或选通复用引脚、多功能I/O口引脚、8051引脚和逻辑符号图

   2、3中央处理器CPU

   算术/逻辑运算部件ALU、专用寄存器（累加器A、寄存器B、程序状态字PSW、堆栈及栈指针SP、数据指针DPTR）、振荡器、时钟电路及时序、取指/执行时序图

   2、4并行I/O口结构

   并行I/O口的内部结构、读-修改-写操作、并行I/O口的写操作、并行I/O口的负载能力、总线

   2、5RST/VPD引脚功能

   复位（RESET）、节电运行方式

   2、6EPROM型8751H单片微机

   8751H内部EPROM编程、8751H内部程序的校验、内部程序存储器保密位、片内EPROM的擦除。

   2、7片内振荡器

   HMOS型8051片内振荡器、CHMOS型80C51片内振荡器

   二、考核知识点

   1、单片微型计算机的硬件组成结构

   2、MCS-51单片微机内部功能部件

   3、8051单片微机内部功能部件

   4、8051中央处理器CPU的结构

   5、并行I/O口的结构

   6、复位（RESET）和节电运行方式

   7、片内振荡器原理与结构

   8、EPROM型8751H单片微机

   三、考核要求

（1）识记

   1、MCS-51单片微机的硬件组成结构和内部功能部件

   2、8051单片微机引脚分类和功能及8051引脚和逻辑符号图

   3、8051中央处理器CPU中算术/逻辑运算部件ALU、专用寄存器的功能

   4、MCS-51单片微机的时钟周期、机器周期、指令周期的分配

   5、总线的概念及分类

（2）领会

   1、微型计算机的硬件组成结构

   2、8051中央处理器CPU中时钟电路及时序和取指/执行时序图

   3、并行I/O口内部结构及读、写操作，及并行I/O口的负载能力

   4、复位（RESET）操作的功能和复位后CPU内部的状态

   5、节电运行方式

   6、片内振荡器原理与结构

   7、EPROM型8751H单片微机

   （3）应用

   1、MCS-51单片微机内部寄存器的分配和正确使用

   2、MCS-51单片微机4个并行I/O口的分工和正确使用

   3、MCS-51存储器和布尔（位）处理器

   一、课程内容

   3、1概述

   半导体随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、静态RAM、动态RAM、EPROM、EEPROM

   3、2MCS-51存储器结构

   MCS-51程序存储器地址空间、MCS-51数据存储器地址空间、特殊功能寄存器地址空间

   3、3外部存储器与访问

   外部程序存储器与访问、外部数据存储器与访问、外部扩展地址/数据总线

   3、4MCS-51的寻址方式

   寄存器寻址方式、直接寻址方式、寄存器间接寻址方式、立即寻址方式、变址间接寻址方式、相对寻址方式、位寻址方式

   3、5布尔（位）处理器

   二、考核知识点

   1、半导体存储器的类型、名词定义及使用

   2、MCS-51存储器结构，程序存储器、数据存储器、特殊功能寄存器的地址空间及地址空间的分配

   3、外部程序、数据存储器与访问及外部扩展地址/数据总线（PO口、P2口）

   4、MCS-51寻址方式的种类、各寻址方式访问的地址空间及应用

   5、布尔（位）处理器

   三、考核要求

（1）识记

   1、半导体存储器的类型、名词定义及使用

   2、MCS-51程序、数据存储器结构及地址空间的分配

   3、MCS-51寻址方式的种类及定义

（2）领会

   1、MCS-51特殊功能寄存器地址空间的分配

   2、访问外部程序、数据存储器执行时序及外部扩展地址/数据总线（PO口、P2口）的应用

   3、各种寻址方式访问的地址空间及应用

   4、位寻址空间及布尔（位）处理器

   （3）应用

   1、综合MCS-51存储器结构的映象，进一步分析访问各存储器地址空间的寻址方式

   4、MCS-51指令系统

   一、课程内容

   4、1概述

   指令系统、汇编语言、MCS-51汇编语言的指令格式、MCS-51指令系统的分类

   4、2数据传送类指令

   MCS-51的数据传送、一般数据传送类指令、栈操作类指令、累加器传送类指令、16位数据传送指令

   4、3算术运算类指令

   算术运算操作、加法类指令、减法类指令、乘法类指令、除法类指令

   4、4逻辑运算类指令

   累加器A逻辑运算及循环位移类指令双操作数逻辑运算及循环位移类指令

   4、5控制转移类指令

   无条件转移类指令、子程序调用类指令、返回类指令、转移类指令、条件转移类指令、判零转移指令、比较转移指令、循环转移指令、空操作指令

   4、6布尔（位）处理类指令

   布尔（位）数据传送类指令、布尔（位）操作指令、布尔（位）逻辑运算指令、布尔（位）条件转移指令

   二、考核知识点

   1、MCS-51汇编语言的指令格式及MCS-51指令系统的特点

   2、数据传送类指令的类型、特点及应用

   3、算术运算类指令的类型、特点及应用

   4、逻辑运算及循环位移类指令的类型、特点及应用

   5、控制转移类指令的类型、特点及应用

   6、布尔（位）处理类指令的类型、特点及应用

   三、考核要求

（1）识记

   1、MCS-51汇编语言的指令格式

   2、数据传送指令的指令格式

   3、算术运算类指令的指令格式

   4、逻辑运算及循环位移类指令的指令格式

   5、控制转移类指令的指令格式

   6、布尔（位）处理类指令的类型及指令格式

（2）领会

   1、数据传送类指令的应用，及执行后存储器、寄存器各单元内容的变化

   2、算术运算类指令的应用及对标志位的影响

   3、二-十进制高速指令应用的场合、执行的条件、执行后的结果

   4、逻辑运算及循环位移类指令的应用及对标志位的影响

   5、并行I/O口逻辑运算的应用

   6、控制转移类指令的应用及对SP、PC的影响

   7、相对偏移量的概念及计算

   8、比较转移指令和循环转移指令的功能及应用

   9、布尔（位）处理类指令的特点及应用

   （3）应用

   1、对给定的程序段进行分析，确定其完成的功能及各种状态的变化

   2、编制一个程序段，实现某个指定的功能或期望的结果

   5、定时/计数器与串行通讯口

   一、课程内容

   5、1MCS-51的定时/计数器

   MCS-51的定时/计数器的基本原理、定时/计数器控制与状态寄存器、定时/计数器的工作方式、定时/计数器2、定时/计数器编程举例

   5、2MCS-51的串行通讯口

   串行通讯概述、MCS-51的串行通讯接口、MCS-51的串行通讯技术

   二、考核知识点

   1、MCS-51的定时/计数器的基本原理

   2、控制定时/计数器的特殊功能寄存器TMOD和TCON

   3、定时/计数器的工作方式

   4、定时/计数器应用编程

   5、串行通讯的基本原理及通讯方式

   6、MCS-51串行通讯的工作方式及控制

   7、MCS-51双机通讯和多机通讯技术的实现

   三、考核要求

（1）识记

   1、MCS-51的定时/计数器的基本原理

   2、定时/计数器的工作方式

   3、串行通讯的基本原理及通讯方式

   4、MCS-51串行通讯的工作方式

（2）领会

   1、特殊功能寄存器TMOD和TCON的应用

   2、定时/计数器初值的计算及应用编程

   3、MCS-51串行通讯的应用编程

   （3）应用

   1、按给定要求编写定时/计数器初试化程序段

   2、编写程序实现MCS-51双机通讯和多机通讯技术

   6、中断系统

   一、课程内容

   6、1中断概述

   中断、中断源、查询中断、矢量中断、中断技术的优点

   6、2MCS-51的中断系统

   MCS-51的中断源、中断控制、中断优先级

   6、3响应中断的条件和过程

   响应中断的条件、响应中断的过程

   6、4关于外部中断

   电平触发方式、跳变触发方式

   6、5中断响应时间

   中断响应时间的计算

   6、6中断技术应用举例

   二、考核知识点

   1、中断的基本概念、方式及中断技术的优点

   2、MCS-51的中断源、中断控制及中断优先级

   3、响应中断的条件和过程，及各中断源的矢量地址

   4、外部中断的触发方式

   5、中断响应时间的计算

   6、MCS-51中断技术的应用

   三、考核要求

（1）识记

   1、中断的基本概念、方式及中断技术的特点

   2、MCS-51的中断源的种类及各中断源的矢量地址

   3、外部中断的触发方式

（2）领会

   1、MCS-51中断设置与控制

   2、MCS-51中断优先级设置

   3、MCS-51中断响应的条件和响应过程

   4、中断响应时间的计算

   5、MCS-51中断技术的应用

   （3）应用

   1、针对各中断源编写中断初始化程序及相应的中断服务程序

   7、汇编语言程序设计基础

   一、课程内容

   7、1程序设计概述

   汇编语言程序设计的步骤与方法、算法、流程图、源程序、汇编与调试、常用伪指令

   7、2程序设计基础和和举例

   简单结构程序、分支结构程序、循环结构程序、子程序结构程序、查表结构程序

   7、3应用程序设计与技巧举例

   MCS-51源程序的基本格式、常用功能模块程序段设计举例、数字滤波程序设计举例、数字滤波程序段设计举例、软件抗干扰技术简介、系统的复位

   7、4应用程序的开发和调试

   单片微机应用软件的开发、程序的检测与调试

   二、考核知识点

   1、汇编语言程序设计的基本概念、方法与步骤

   2、常用伪指令的格式及应用

   3、程序设计基本结构及应用

   4、根据程序的逻辑结构和算法，设计程序流程图

   5、MCS-51源程序的基本格式及应用

   6、常用功能模块程序段设计

   7、数字滤波程序段设计

   8、软件抗干扰技术与系统的复位

   9、单片微机就用软件的开发、程序的检测与调试

   三、考核要求

（1）识记

   1、汇编语言程序设计的基本概念、方法与步骤

   2、常用伪指令的格式及应用

   4、程序设计基本结构种类

   5、MCS-51源程序的基本格式

（2）领会

   1、程序设计基本结构及应用

   2、根据程序的逻辑结构和算法，设计程序流程图

   3、常用功能模块程序段设计

   4、数字滤波程序段设计

   5、软件抗干扰干扰技术与系统的复位

   （3）应用

   1、采用汇编语言设计与开发程序段

   2、借助开发系统对程序进行检测与调试

   8、单片微机系统功能扩展

   一、课程内容

   8、1概述

   确定单片硬件系统总体方案、应用系统分析、硬件系统配置、地址空间的分配和译码

   8、2外部存储器扩展

   外部程序存储器扩展、外部数据存储器扩展、外部EEP、ROM存储器扩展

   8、3并行I/O接口的扩展

   8031配置8155H/8156H扩展RAM、定时器和I/O接口

   8031配置8255A扩展并行I/O接口

   8、4D/A和A/D转换器的扩展

   8031外部扩展D/A转换器、8031外部扩展A/D转换器

   8、5外部中断源的扩展

   8、6MCS-51外部总线的驱动

   二、考核知识点

   1、单片机硬件系统总体方案的设计

   2、系统地址空间的分配和译码

   3、系统外部存储器的扩展

   4、采用8155H/8156H扩展RAM、定时器和I/O接口

   5、采用8255扩展并行I/O接口

   6、MCS-51外部中断源的扩展和外部总线的驱动

   7、D/A和A/D转换器的扩展

   三、考核要求

（1）识记

   1、应用系统分析和系统配置

   2、系统地址空间的分配和译码

（2）领会

   1、外部程序和数据存储器扩展

   2、外部EEPROM存储器扩展

   3、通用接口芯片8155H/8156H的结构及应用

   4、通用接口芯片8255A的结构及应用

   5、MCS-51外部中断源的扩展和外部总线的驱动

   （3）应用

   1、8031配置8155H/8156H扩展RAM、定时器和I/O接口

   2、8031配置8255扩展并行I/O接口

   3、8031外部扩展D/A转换器DAC0832

   4、8031外部扩展A/D转换器ADC0809

   9、MCS-51单片微机的开发与应用

   一、课程内容

   9、1单片微机开发、应用概述

   单片微机在智能仪器中的应用、单片微机在家用电器中的应用、单片微机在工业测控领域中的应用、单片微机在通讯技术中的应用、单片微机在军事装备中的应用

   9、2单片微机的开发、应用过程

   9、3MCS-51的仿真开发器

   9、4MCS-51系列单片微机的开发、应用举例

   二、考核知识点

   1、单片微机的开发、应用过程及实例

   2、MCS-51的仿真开发器的基本结构及应用

   三、考核要求

（1）识记

   1、单片微机在各领域中的应用

   2、单片微机的开发、应用的过程

（2）领会

   MCS-51的仿真开发器的基本结构

   （3）应用

   设计MCS-51系列单片微机开发、应用的实例

   Ⅲ、实践性环节的训练与考核

   一、类型：

课程实验

   二、目的和要求

   1、目的

   ①通过实验进一步理解MCS-51系列单片微机的基本原理。

   ②掌握MCS-51系列单片微机芯片和外部扩展芯片的使用方法。

   ③熟悉MCS-51系列单片微机开发系统的使用。

   ④掌握常用程序段的编程方法。

   ⑤运用MCS-51系列单片微机开发系统，对程序进行仿真调试。

   ⑥了解MCS-51系列单片微机扩展系统的设计。

   2、要求

   ①到主考学校或其他指定的场所进行实验。

   ②实验前必须熟读实验指导书，了解实验装置的原理和操作步骤。

   ③实验时必须按照指导书的内容和指导教师的指示进行。

   ④实验通过后，必须写出实验报告。

实验报告的内容包括：

实验装置描述、实验方法、操作步骤、测量仪器、实验结果、实现现象观察和分析。

   ⑤实验报告经指导教师检查并签字后有效。

   三、内容

   实验1、开发装置的操作与简单程序练习

   实验2、分支、循环程序和子程序编程及仿真调试

   实验3、堆栈、表格的处理和使用及仿真调试

   实验4、算术运算、逻辑运算程序编程及仿真调试

   实验5、定时器/计数器和中断技术的应用实验

   实验6、D/A、A/D转换器实验

   注：

实验3、4中任选一项，实验5、6中任选项一项。

   四、与课程考试的关系

   1、建议与课程自学过程同步进行。

   2、实验内容应在考试试题中得到反映。

   3、考试通过但实验未通过的考生不能取得本课程的成绩。

   Ⅳ、有关说明及实施要求

   一、关于课程内容与考核目标的说明

   1、本大纲是《MCS-51系列单片微型计算机及其应用》课程学习和考核的主要依据，教材的内容是大纲所规定课程的内容的扩展。

大纲中规定的课程内容和考核知识点都包含在指定的教材中，而教材中有些内容可作为自学参考，大纲中不作要求。

   2、在自学本课程之前应先通读大纲，了解课程的内容、考核知识点和考核要求。

明确考核目标，使自学应考者有的放矢地系统地学习教材；使辅导教师更好地组织教学内容；使命题教师能够更加明确命题范围，更准确地安排试题的知识能力层次和难易程度。

本大纲要求学习和掌握的知识点都可作为考核的内容。

   3、本大纲按照识记、领会、应用三个层次规定达到能力层次的要求。

   识记：

要求考生能够识别和记忆大纲中规定的考核知识点有关定义、公式、表达式、格式、原则、重要结论、特征、特点及适用范围等主要内容，能够根据考核的不同要求，作出正确的表述、选择和判断。

是较低的要求。

   领会：

要求考生能够领悟和理解本大纲规定的有关考核知识点的内涵和外延，熟悉其内容要点和它们之间的区别与联系，并能正确地解释说明和论述。

是较高层次的要求。

   应用：

要求考生能够运用大纲中规定有关知识点分析和解决应用问题。

   二、自学方法指导

   1、根据考核要求中的三个能力层次，在全面系统学习的基础上掌握重点概念和重点问题，如单片微机系统的内部结构和功能、指令系统和汇编语言程序设计、单片微机系统功能扩展等，注意各章内容之间的内在联系。

   2、本课程是一门实践性较强的课程，考生在自学过程中必须注意理论联系实际，按实验的目的、要求和内容认真做好实验。

建议实验与课程自学过程同步进行。

   3、考生在自学时要注意基本能力的培养，即系统分析和综合、系统硬件配置、系统软件设计以及实验能力等。

为了培养能力，要认真做一定数量的习题和实验。

   4、本课程建议6学分（包括实验），建议自学分配学时如下表：

 章次

 课程内容

 自学时间（小时）

 1

 绪论

 5

 2

 MCS-51单片微机系统结构

 25

 3

 MCS-51存储器和布尔（位）处理器

 20

 4

 MCS-51指令系统

 30

 5

 定时/计数器与串行通讯口

 20

 6

 中断系统

 10

 7

 汇编语言程序设计基础

 30

 8

 单片微机系统功能扩展 

 20

 9

 MCS-51单片微机的开发与应用

 20

   三、对社会助学的要求

   1、社会助学指导教师应熟悉本大纲所要求的内容、考核知识点和考核要求，辅导内容必须以本大纲为依据。

切实作好对自学应考者的辅导，防止自学中的各种偏向，把握社会助学的正确导向。

   2、注意自学考试的特点，命题将覆盖各章，不可随意增删和圈定重点以免导向失误。

考核知识点不要求的内容则不考。

   3、注意培养考生的自学能力和分析、设计及应用的能力，努力引导自学应考者将识记、领会与应用联系起来，把知识和理论转化为能力。

着重培养和提高自学应考者的分析问题和解决问题的能力。

   4、建议课程学习和实验同步进行。

实验可以在主考学校，也可以在有条件的地方进行。

在实验中，指导教师对考生遇到的实际问题应及时进行具体的帮助。

   四、关于命题考试的若干规定

   1、本大纲各章所规定的考核知识点及知识点下的知识细目，都属于本课程命题考试的内容。

未写入大纲的知识点不作考试要求。

考试命题覆盖到章，适当突出重点部分内容，加大重点内容的覆盖密度。

   2、本课程在试卷中对不同能力层次要求的分数比例为：

识记占30%，领会占40%，应用占30%。

试卷中不同难度试题的分数比例为：

容易占20%，较易占30%，较难占30%，难占20%。

   3、考试采用闭卷方式。

考试时间为150分钟，一律采用钢笔或圆珠笔书写