上海电力学院

课程名称：单片机原理及应用

参考书目

1. 程启明, 赵永熹, 黄云峰等. 单片机原理及应用. 北京: 中国水利水电出版社. 2022.08

2. 张毅刚. 单片机原理及应用(第4版). 北京. 高等教育出版社. 2021.09

3. 程启明, 徐进 黄云峰, 杨艳华. 基于汇编与C语言的单片机实践与学习指导. 北京: 中国水利水电出版社. 2019.7

复习的总体要求

本课程要求如下：

(1)了解单片机的基本概念，掌握各类数制转换及表达;掌握MCS51系列单片机系统结构、引脚功能、内部组成、相关资源。掌握MCS51系列单片机存储器结构和寻址方式。

(2)熟练掌握MCS51系列单片机的指令系统，熟练掌握汇编编程或C51的类C语言编程，掌握程序设计的方法和程序设计的基本结构。

(3)掌握MCS51系列单片机中定时/计数器、串行通讯以及中断系统，掌握I/O接口技术的应用。

(4)掌握MCS51系列单片机系统扩展及应用开发技术，了解单片机系统设计开发的方法。通过实例分析，了解单片机系统综合设计方法。

复习内容及知识点

一、计算机基础知识

(一)学习的目的和要求

基本任务是学习常用数制及编码，为后续章节学习奠定基础知识。

(二)考核知识点

1、数制的基本概念;

2、数制转换;

3、微型计算机概述;

4、计算机硬件发展简史、工作原理、基本理论;

5、单片机的定义、工作原理。

(三)考核要求

(1)识记

1、二、十、十六进制数的表示及相互转换方法;

2、数的原码、反码和补码表达及运算;

3、BCD码与ASCII码。

二、MCS51单片机的硬件结构

(一)学习的目的和要求

基本任务是学习MCS51系列单片机基本结构和基本工作原理等知识，为后续内容提供必要的概念基础。

(二)考核知识点

1、MCS51单片机的硬件组成结构;

2、MCS51单片机引脚功能;

3、MCS51单片机内部存储器;

4、MCS51单片机并行I/O口的结构;

5、MCS51单片机时钟与时序;

6、MCS51单片机复位和低功耗运行方式。

(三)考核要求

(1)识记

1、MCS51系列(仅限8031、8051)功能结构、特点;

2、MCS51中央处理器CPU中专用寄存器及状态寄存器标志位的功能特点;

3、信号引脚功能、并行I/O口结构及应用要点;

4、MCS51存储器结构，包括程序存储器、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;

5、时钟周期、机器周期、指令周期的分配和时序的基本概念;

6、复位工作方式和低功耗方式的特点;

7、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、MCS51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、MCS51片内RAM与ROM的分配、SFR特殊功能寄存器的分配、定义和功能。

(3)应用

1、MCS51单片机内部寄存器的分配和正确使用;

2、MCS51单片机 4个并行I/O口的分工和正确使用;

3、MCS51存储器和布尔(位)处理器。

三、MCS51单片机指令系统

(一)学习的目的和要求

基本任务是学习寻址方式和指令系统，以便于程序设计。

(二)考核知识点

1、MCS51寻址方式的种类、各寻址方式访问的地址空间及应用;

2、MCS51汇编语言的指令格式及MCS51指令系统的特点;

3、数据传送类指令的类型、特点及应用;

4、算术运算类指令的类型、特点及应用;

5、逻辑运算及循环位移类指令的类型、特点及应用;

6、控制转移类指令的类型、特点及应用;

7、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、MCS51寻址方式的种类及定义;

2、MCS51汇编语言的指令格式;

3、数据传送指令的指令格式;

4、算术运算类指令的指令格式;

5、逻辑运算及循环位移类指令的指令格式;

6、控制转移类指令的指令格式;

7、布尔(位)处理类指令的类型及指令格式。

(2)领会

1、各种寻址方式访问的地址空间及应用;

2、数据传送类指令的应用，及执行后存储器、内存单元内容的变化;

3、算术运算类指令的应用及对标志位的影响;

4、二-十进制高速指令应用的场合、执行的条件、执行后的结果;

5、逻辑运算及循环位移类指令的应用及对标志位的影响;

6、并行I/O口逻辑运算的应用;

7、控制转移类指令的应用及对SP、PC的影响;

8、相对偏移量的概念及计算;

9、比较转移指令和循环转移指令的功能及应用;

10、布尔(位)处理类指令的特点及应用。

(3)应用

1、综合存储器结构的映像，进一步分析访问各存储器地址空间的寻址方式;

2、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;

3、编制一个程序段，实现某个指定的功能或期望的结果;

4、传送、算术、逻辑、控制和布尔运算，这五大类汇编语言指令的运用。

四、MCS51单片机汇编语言程序设计

(一)学习的目的和要求

基本学习任务是学习汇编程序所要求的语法规定，包括一些常用的伪指令，程序设计的基本方法，能够设计一般的应用程序。

(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、MCS51源程序的基本格式及应用;

6、常用功能模块程序段设计。

(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;

3、程序设计基本结构种类;

4、MCS51源程序的基本格式。

(2)领会

1、顺序程序、分支程序、循环程序的设计方法及应用;

2、子程序的编制和调用方法(参数的传递只要求使用单片机芯片中的寄存器和RAM进行);

3、根据程序的逻辑结构和算法，设计程序流程图。

(3)应用

1、正确运用指令，采用汇编语言设计简单程序段，包括：数据传送、算术逻辑运算、码制/数制转换、查表程序、定时程序、极值、排序及检索程序;

2、分析判断简单程序段功能和运行结果。

五、C51程序设计(类C语言编程)

(一)学习的目的和要求

基本学习任务是学习Keil uVision4的使用方法，对标准C的基本语法的掌握，重点掌握C51的扩展功能，掌握C51程序的编写方法。

(二)考核知识点

1、Keil C51的编程语言基础;

2、Keil C51程序设计方法;

3、Keil C51程序设计的函数和中断函数的编写;

4、根据程序的逻辑结构和算法，设计程序流程图，并用C51实现;

5、常用功能模块函数设计。

(三)考核要求

(1)识记

1、C51语言程序设计的基本概念、方法与步骤;

2、C51常用语句的语法;

3、C51程序函数和中断函数的编写;

4、C51程序的应用。

(2)领会

1、在C51语言环境下，顺序程序、分支程序、循环程序的设计方法及应用;

2、各类主子函数的编写和调用方法;中断处理子函数的编写和应用;

3、根据程序的逻辑结构和算法，设计程序流程图。

(3)应用

1、C51编写基本功能的语句与函数，熟悉与了解中断函数、定时函数、串行、并行通信函数的编写;

2、分析判断程序函数功能和运行结果。

六、MCS51单片机的中断与定时

(一)学习的目的和要求

基本任务是学习单片机中断与内部计数器/定时器的使用方法。

(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、MCS51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，及各中断源的向量地址;

4、外部中断的触发方式;

5、中断响应过程及中断服务子程序编程要点;

6、MCS51的定时/计数器的基本原理;

7、控制定时/计数器的特殊功能寄存器TMOD和TCON;

8、定时/计数器的工作方式;

9、定时/计数器应用编程。

(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、MCS51的中断源的种类及各中断源的向量地址;

3、外部中断的触发方式;

4、MCS51中断优先级设置;

5、MCS51中断响应的条件和响应过程;

6、MCS51的定时/计数器的基本原理;

7、定时/计数器的工作方式。

(2)领会

1、MCS51中断设置与控制;

2、中断服务程序编写要点;

3、定时及中断控制寄存器的应用;

4、方式0、方式1、方式2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;

2、定时/计数器初值的计算及应用编程;

3、按给定要求编写或分析定时/计数器程序段;

4、方波输出、计时与计数;简单波形的输入捕捉、频率和周期的测量。

七、单片机并行存储器扩展

(一)学习的目的和要求

基本学习任务是学习半导体存储器的类型以及与单片机系统的连接。

(二)考核知识点

1、MCS51单片机总线及硬件系统扩展;

2、编址技术;

3、系统地址空间的分配和译码;

4、系统外部程序存储器、数据存储器及存储器综合扩展;

(三)考核要求

(1)识记

1、系统扩展结构与扩展存储器编址及映像(部分译码、全译码)

2、应用系统分析和系统配置

3、系统地址空间的分配和译码

(2)领会

1、半导体存储器(RAM、ROM)与单片机系统连接时应考虑的问题;

2、单片机扩展及系统结构。

(3)应用

1、外部程序和数据存储器扩展，典型芯片与单片机系统的连接包括(2716、2732、2764、27128、6116、6264、2864等常用RAM和ROM芯片);

2、外部存储器混合扩展。

八、单片机并行I/O扩展及应用

(一)学习的目的和要求

学习单片机系统常用芯片的接口技术，以便于和系统连接。

(二)考核知识点

1、单片机简单I/O扩展;

2、采用8255、8155扩展并行I/O接口;

3、采用8279扩展键盘/显示器接口;

4、单片机按键及消抖动;

5、单片机LED显示方法。

(三)考核要求

(1)识记

1、输入/输出两种寻址方式;

2、单片机简单的I/O口扩展(74LS244、74LS377);

3、可编程接口芯片8255、8155的内部逻辑结构特点、引脚功能、命令字和状态字的含义。

(2)领会

1、单片机与外部设备之间传送信息的特点和类型;程序传送(无条件传送、查询式传送)方式、中断方式;

2、8255、8155基本输入输出方式的应用;

3、单片机键盘接口技术(独立式、行列式键盘);

4、单片机LED显示接口技术(静态、动态显示以动态为重点)。

(3)应用

1、MCS51配置8255、8155扩展并行I/O接口及8255、8155初始化编程;

2、单片机I/O口的直接应用;

3、键盘接口程序和LED显示程序。

九、MCS51单片机串行通信

(-)学习的目的和要求

基本任务是学习单片机与外部设备传送信息的类型及传送方式，为后续内容准备基础知识。

(二)考核知识点

1、串行通信基本知识;

2、串行口及控制寄存器;

3、工作方式及初始化编程。

(三)考核要求

(1)识记

1、异步串行传送的基本概念(波特率、传送格式);

2、串行口寄存器结构及个标志位功能;

3、串行口工作方式0、1、2、3;

4、RS-232C标准。

(2)领会

1、多机通信方法;

2、串行接口电路。

(3)应用

1、串行口初始化编程;

2、串行通信程序段分析。

十、单片机A/D及D/A转换器接口

(一)学习的目的和要求

本章的基本任务是学习单片机和数/模及模/数转换器的接口技术，以便于构成对模拟量处理的系统。

(二)考核知识点

1、D/A转换器原理及应用;

2、A/D转换器原理及应用。

(三)考核要求

(1)识记

1、D/A转换器接口技术性能(分辨率、建立时间、接口形式);

2、DAC0832内部逻辑结构、引脚功能及单缓冲方式的应用;

3、ADC0809内部逻辑结构、引脚功能、定时采集方式的应用。

(2)领会

1、A/D分类及特点;

2、D/A原理及特点。

(3)应用

1、采用DAC0832接口电路输出函数波形;

2、采用ADC0809接口电路对输入信号(如电压等)的测量。

十一、单片机应用

(一) 学习的目的和要求

单片机的综合应用;针对我国高校双语教学的现状，结合我校“单片机”双语教学的实践，考核学生在教学和实践中对英语使用程度的把握、以及双语在工程设计中的研究与实践;为学生在研究生阶段的学习与深造，奠定良好的语言基础。

(二)考核知识点

1、单片机的开发、应用过程及实例典型应用系统;

2、以英语为载体，对前述单片机教学内容和知识点的简易表述和简单应用。

(三)考核要求

(1)识记

1、单片机的开发、应用过程及实例典型应用系统;

2、以英语为载体，能够回答与表述简单的单片机基本概念;阅读、分析与解释结构基础、简易的单片机程序。

附：有关说明

1、本课程在试卷中对不同能力层次要求的分数比例为：识记题目占30%，领会题目占40%，应用题目占30%。试卷中不同难度试题的分数比例为：容易题目占20%，较易题目占30%，较难题目占30%，难题目占20%。

2、本课程考试命题可采用的题型有：填空、名词解释、选择题、问答题、阅读程序题、简单编程题、作图题、综合应用题等。