《单片机系统设计》课程教学大纲

课程名称及编号: 单片机系统设计		学分 / 学时：34
主讲教师（姓名、职称）:  阎威武 副教授	授课语言: 中文
必修/选修: 选修	开课时间:秋季
适用专业：自动化，计算机，仪器仪表等专业	开课单位：自动化系
授课方式: 讲授+实验	考核方式: 上机实验50%，期末考试50%。
先修课程: 嵌入式系统原理与实验	后修课程：
课程简介: 本课程为自动化系学生的专业基础课，主要目标是使学生在了解并熟练掌握单片机的内部结构的基础上，掌握单片机的基本工作原理，掌握单片机系统的设计方法，通过编程和实验环节，使学生具备单片机的初步应用能力，能利用单片机完成简单的自动测控系统，为将来从事单片机应用系统的开发打下坚实的基础。
课程培养目标 ： 本课程主要面向的是自动控制及相关专业的第四年级的学生，在学生学习了相关专业知识以后，结合硬件系统设计和软件设计，对所学专业进行系统综合应用。本课程对学生达到如下毕业要求有贡献： 4.1．能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程 3.4．具备过程控制系统、计算机控制系统设计的基本能力,具有解决相应复杂工程问题的能力。
教学要求： 完成本课程，学生将具备以下能力： 1、能够针对工程实际问题，设计合理的解决方案的能力； 2、设计满足特定检测和控制需求的系统设计方案，提高学生的系统综合能力。 3、能够综合应用所学多学科知识，帮助学生在设计环节中体现创新意识，进行方案的综合比较，通过软硬件的方式进行实现； 4、针对具体问题，设计实验方案，通过动手调试，提高学生实际解决问题的能力。
撰写者: 阎威武                          发布时间:  2013.12.

一、课程性质和教学目标

本课程属于自动化系学生的专业基础课。

本课程的目标是使学生在了解并熟练掌握单片机的内部结构的基础上，掌握单片机的基本工作原理，掌握单片机系统的设计方法，通过编程和实验环节，使学生具备单片机的初步应用能力，能利用单片机完成简单的自动测控过程，为将来从事单片机应用系统的开发打下坚实的基础。

二、课程教学内容及学时分配

《单片机系统设计》的教学内容分为两部分：课堂讲授和实验上机，对不同的内容提出不同的教学要求。(数字表示供参考的相应的学时数)

1．课堂讲授内容和基本要求

第一章、绪论（2）

1．单片机概述（2）

要求：了解单片机系统的体系架构、特点及最新发展概况、常用单片机系列产品。

第二章、单片机结构剖析（5）

教学内容：

1. MCS-51等单片机的内部结构（2）

2. MCS-51等单片机的引脚功能（1）

3. MCS-51等单片机的时序（1）

4. MCS-51等单片机指令系统、汇编语言程序设计（1）

要求：

1．  掌握MCS-51单片机的内部结构，各组成部件的工作原理；

2．  掌握各引脚功能、总线连接；

3．  掌握时钟电路、CPU时序、机器周期和振荡周期的关系；

4．  掌握存储器的配置；

5．  掌握4个并行输入/输出口；

6．  了解寻址方式，理解111指令的功能；

7．熟悉并掌握一些常见结构的程序设计方法。

第三章、S-51单片机的系统扩展与应用（12）

教学内容：

1．MCS-51等单片机的定时器/计数器（2）

2. MCS-51等单片机的中断系统（2）

3．MCS-51等单片机的串行口（2）

4．I/O扩展技术（2）

5．检测仪器的前向通道和后向通道（2）

6. 显示与键盘（2）

要求：

1．熟练掌握定时器/计数器的应用;

2．熟悉中断系统的工作原理；

3．掌握串行口的应用；

4．掌握I/O接口的扩展方法；

5．掌握A/D、D/A转换芯片以及与单片机的接口设计方法。

第四章、总线接口简介（2）

教学内容：

1．I2C总线、SPI总线、SCI总线、1-Wire总线、485总线等总线的原理

2. 上述多种总线的扩展电路和总线通讯的软件编程。

要求：

1．熟练掌握各种总线的原理和接口电路;

2．熟练掌握各种总线通讯的软件编程;

第五章、程序设计（2）

教学内容：

1、C语言程序设计规范和单片机程序的设计

2、C语言程序设计实例

要求：

掌握单片机系统的寄存器、接口等的编程和功能算法实现。

第六章、单片机应用系统设计案例（2）

教学内容：

1、单片机最小系统的设计和实现；

2、单片机电子时钟的设计和实现；

3、单片机工业顺序控制系统设计和实现。

要求：

掌握单片机系统的设计和实现方法

 

2．实验（上机）内容和基本要求

实验内容1：I/O扩展系统设计和LED显示系统实验

实验内容2：液晶显示驱动实验

实验内容3：A/D和D/A转换系统实验

实验内容4：程控放大器系统实验

实验内容5：直流电机和步进电机控制系统实验

实验内容6：多回路温度巡检和控制系统实验

实验内容7：结合兴趣自由发挥的单片机系统实验

 

三、教学方法

本课程属于专业基础课程，是一门实践性很强的课程，本课程采用理论学习和实践相结合的教学方法，课程的学习和上机实验各占50%学时数，最后结合大作业和答辩考核。使学生掌握单片机应用系统的设计方法，同时通过实验课的实践，提高学生的实际动手能力和自学能力，以及开展科研工作的能力。 

 

四、考核及成绩评定方式

上机实验（大作业）50%+期末考试50%。

 

五、教材及参考书目

《MCS-51系列单片机系统及其应用》，蔡美琴 等编，高等教育出版社，2004

《单片机高级教程-应用与设计》，何立民 编著，北京航空航天大学出版社，2000

《51单片机C语言应用程序设计》，戴佳，戴卫恒 编著，电子工业出版社，2006

《单片机基础》，李广弟等，北航出版社，2001

《单片机原理及接口技术》，李朝青，北航出版社，1994

 

大纲撰写人：阎威武