单片机原理及应用

你将学到什么

课程概况

本课程属于宽口径的技术应用类课程，可为各类理工科院校、职业技术学院涉电专业的学生学习使用，也可供从事单片机开发的工程技术人员参考。

本课程的定位为:（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。

本课程主要教学内容包括三个部分：（1）AT89S51单片机的片内硬件结构，最小系统构成，（2）8051汇编语言指令系统，常用程序设计，（3）片内各功能部件：中断系统、定时器、异步串行口的功能及工作原理以及应用程序设计。

希望学生在本课程学习的基础上，与实际操作相结合，能够采用虚拟仿真工具或开发系统进行各种单片机应用系统的设计、调试，做到学以致用。

课程大纲

第1讲 单片机基础知识
本讲介绍有关单片机的基础知识与基本概念；历史及发展概况与趋势、应用领域； MCS-51系列与AT89C5x系列单片机以及各种与80C51兼容的增强型和扩展型的单片机；非8051内核的AVR系列单片机与PIC系列单片机基本性能；DSP、嵌入式微处理器的基本特性与应用领域。结构如下：
-101单片机基础知识
-102单片机应用及发展趋势
-103 MCS-51单片机与AT89S5x系列单片机
-104 各种兼容型8051单片机
-105 PIC单片机与AVR单片机
-106 其它嵌入式处理器简介

第2讲 AT89S51单片机的片内硬件结构
本讲介绍AT89S51片内的硬件结构、引脚功能、存储器的基本组成与结构、4个并行I/O端口；时钟电路的工作原理与时序以及时钟电路的设计；复位操作与复位的工作原理，以及复位电路的设计；单片机最小系统的概念；低功耗节电模式以及看门狗的工作原理与应用。结构如下：
-201 AT89S51单片机的硬件结构
-202 AT89S51单片机的引脚
-203 AT89S51单片机的CPU
-204 AT89S51单片机的存储空间
-205 程序存储器与数据存储器空间
-206 特殊功能寄存器与位地址空间
-207 P0口内部结构与特性
-208 P1口- P2口的内部结构
-209 P3口的内部结构
-210 I/O端口与LED发光二极管的驱动连接
-211 时钟电路与时序
-212 复位操作与复位电路
-213 AT89S51单片机的最小应用系统
-214 低功耗节电模式

第3讲 8051的指令系统
本讲介绍8051单片机汇编语言的指令格式、寻址方式，以功能分类的指令系统，以及指令使用中一些常见问题。结构如下：
-301 8051指令系统概述
-302 指令系统的寻址方式
-303 指令系统分类
-304 数据传送类指令
-305 算术运算类指令
-306 逻辑操作类指令
-307 控制转移类指令
-308 位操作类指令
-309 指令系统汇总
-310 某些指令说明

第4讲 8051汇编语言编程基础
本讲介绍汇编语言与高级语言的各自特点；伪指令；汇编语言源程序的汇编；常用汇编语言源程序设计的基本方法。结构如下：
-401 8051汇编语言程序设计概述
-402 伪指令
-403 汇编与反汇编
-404 子程序的设计
-405 查表程序设计
-406 分支转移程序设计
-407 循环程序设计

第5讲 AT89S51单片机的中断系统
本讲介绍中断系统的工作原理，相关的特殊功能寄存器，以及中断系统的软件编程。结构如下：
-501 中断系统技术概述
-502 中断请求源及中断请求标志
-503 中断允许控制
-504 中断优先级控制
-505 中断响应
-506 外部中断的响应时间与触发方式
-507 中断请求的撤销
-508 中断服务子程序设计方法
-509 中断服务子程序设计举例
-510 多外部中断源系统设计

第6讲 AT89S51单片机的定时器/计数器及应用编程
本讲介绍AT89S51片内定时器/计数器的结构；掌握定时器/计数器的工作原理，以及定时器/计数器的4种工作方式，定时器/计数器的应用编程。结构如下：
-601 AT89S51单片机的定时器计数器简介
-602 定时器/计数器的特殊功能寄存器
-603 定时器/计数器的四种工作方式
-604 定时器/计数器对外部输入信号的要求
-605 定时器/计数器的方式1编程
-606 定时器/计数器的方式2编程
-607 定时器/计数器的方式3编程
-608 利用门控位GATEx测量脉冲宽度
-609 实时时钟设计

第7讲 AT89S51单片机的串行口及应用编程
本讲介绍AT89S51片内串行口（UART）的结构；串行口4种工作方式的工作原理，多机通信的工作原理，波特率的制定方法；熟悉串行口的各种标准接口，如RS-232、RS-422A、RS-485等；单片机与PC机的串行通信，以及如何组成一个多机分布系统。结构如下：
-701 串行通信基础知识
-702 串行口的结构与特殊功能寄存器
-703 串行口的工作方式0
-704 串行口的工作方式1
-705 串行口的工作方式2、方式3
-706 多机通信
-707 波特率的制定方法
-708 RS-232串行通信接口标准
-709 RS-422串行通信接口标准
-710 RS-485串行通信接口标准
-711 20mA电流环串行通信接口
-712 各种串行通信接口比较
-713 串行口应用设计举例

预备知识

具备如数字电路技术等基础知识。

证书或学分

证书设置为两档：合格（≥60分）、优秀（≥80分），由任课教师签发课程结业证书，其中成绩“优秀”者将颁发优秀证书。

参考资料

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。