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          全部課程 >微機原理與單片機技術Microcomputer principle and technology of single chip microcomputer

          課程基本信息

          課程編碼:031802

          課程類別:專業基礎課(必修),

          先修課程:模擬電子技術、數字電子技術、C語言程序設計等

          適用專業:電氣工程及其自動化,

          開課院部:電子工程與智能化學院

          課程負責人:宋躍

          課程教學團隊:

          課程展示

          課程簡介

             《微機原理與單片機技術》是《微機原理及應用》和《單片機原理與應用》合二為一的課程,教學中以單片機原理及應用為主線,圍繞單片機的教學需要,適時推出相應所需的微機基本理論與原理,最后簡單介紹80X86 CPU與PC計算機基本原理與開發應用,重點突出單片機技術的先進性、工程性、實用性,從而實現微機原理與單片機教學的合二為一。

             本課程重在培養學生對單片機基本理論和實驗的初步理解和編程實踐能力,掌握計算機的基本原理,更重要的體現是在培養學生應用單片機技術解決實際問題的能力;課程的學習不僅要為后續課程的學習儲備必要的理論知識和實踐基本能力,更為今后從事實際工作奠定扎實的技術基礎。

             根據目前我校生源是部分專業普通一本、部分專業普通二本的現狀,同時結合本校高水平理工科大學建設需要,以及學校要建設成為一所具有創新特色的名牌地方院校的辦學定位,實現為地方經濟發展培養應用型、創新型、實用型人才的培養目標,將本課程設置為 “電子信息工程” 、“ 通信工程”、“自動化”、“電氣工程及其自動化”、“光信息科學與技術”等專業必修的學科基礎課程,學時80(含實驗16),注重理論與實踐結合,在掌握基礎理論與原理的同時,強調應用和工程的實踐與訓練。

                               

          課程教學要求

          課程教學目標

          1.掌握51單片機結構與原理、指令系統與匯編程序設計、中斷系統與定時計數器、串行并行口、系統擴展技術、常用接口芯片的接口原理及應用、微機系統存儲器設計。

          2.理解51單片機時序、應用系統設計方法和過程;了解C51、80X86CPU及INTEL微機系統; 具有較廣闊的微機控制系統分析能力以及較熟練的單片機硬軟件開發工具使用技能。

          3.理解相關的數學知識和分析方法如何應用于電子工程、微機控制等領域,并具備理論與工程實際相結合的分析、思維能力。

           

           

          本課程與學生核心能力培養之間的關聯:

          核心能力1. 具有扎實的專業知識,能夠運用數學物理等基礎科學理論以及電子電路和信息系統的基本知識。

          核心能力2. 項目管理和團隊合作的能力。

          核心能力3. 從事電子信息工程相關行業所需的技術、技巧以及使用軟硬件工具的能力。

          核心能力4. 設計與實施電子信息工程相關實驗,并且能夠進行資料的分析與解釋。

          核心能力5. 設計電子系統和元器件的能力。

          核心能力6. 認識時事議題和珠三角產業趨勢,了解工程技術對環境、社會及全球的影響,并且培養跨領域持續學習習慣和能力,以及外語能力。

          核心能力7. 發現、分析及處理復雜工程問題的能力。

          核心能力8. 培養職業道德以及認識社會責任。

           

          課程教學內容

          理論教學進程表

          周次

          教學主題

          教學時長

          教學的重點與難點

          教學方式

          作業安排

          1

          1微機基礎知識(4)4

          2 微機的存儲器(2)5

          6

          碼制,編碼,微機概述、單片機概述,單片機常用開發與仿真軟件

          存儲器結構、地址譯碼、CPU與存儲器的接口原理

          課堂講授

          1.1(1)(3)

          1.3

          1.5

          2

          2 微機的存儲器(3)5

          3 51結構和原理(1)6

          4

          基本結構,總線,資源配置,時序,存儲器,存貯器組織,I/O口

          課堂講授

          2.2

          2.3

          2.8(#3)

          3

          3 51結構和原理(5)6

          4 指令系統(1)6

          6

          尋址方式,7大類指令

          課堂講授

          3.1

          3.5

          3.8

          3.12

          3.14

          4

          4 指令系統(4)6

          4

           

          課堂講授

           

          5

          4 指令系統(1)6

          5匯編語言程序設計(4)4

          6單片機C語言程序設計(0.5)0.5

          討論0.5節

          6

          偽指令,基本程序,子程序,程序的編制與匯編

          課堂講授

          小組討論

          4.1

          4.6(4)(6)

          4.11

          4.13

           

          5.4

          5.6

          5.12

          5.14

          6

          7 51中斷系統及定時/計數器(4)8

          4

          中斷系統結構、原理,定時/計數器的結構、原理與應用

          C51編程應用設計方法,OBE工程案例1個

          課堂講授

          小組討論

          6.3

          6.9

          7

          7 51中斷系統及定時/計數器(4)8

          8 51串口及串行總線擴展(2)8

          6

          串行通信口的結構、原理與應用,串行通信總線

          課堂講授

           

          7.10

          7.17

          7.19(匯編語言)

          8

          8 51串口及串行總線擴展(4)8

          4

           

          課堂講授

           

          9

          8 51串口及串行總線擴展(2)8

          9 51系統擴展(2)9,

          實驗2節

          6

          I/O、存儲器擴展,時序接口、顯示、鍵盤系統

          課堂講授,實驗

          8.3

          8.6

          10

          9 51系統擴展(2)9,實驗2節

          4

           

          課堂講授,實驗

           

          11

          9 51系統擴展(4)9,實驗2節

          6

           

          課堂講授,實驗

           

           

          12

          9 51系統擴展(1)9,

          10 模擬量接口(1)7,實驗2節

          4

          A/D、D/A轉換器的接口硬件與軟件

          課堂講授,實驗

           

          13

          10 模擬量接口(4)7,實驗2節

          6

           

          課堂講授,實驗

          9.3

          9.15

          9.16

           

           

          14

          10 模擬量接口(2)7,實驗2節

          4

           

          課堂講授,實驗

          10.4

          10.9(2)10.10(2)

          15

          11 應用系統設計與制作(1)1

          實驗2節,討論1節,習題2節

          6

          OBE工程案例1個

           

          課堂講授

          實驗

          小組討論

          11.2

           

          12.6

          12.7

          16

          12 微處理器及微機系統(1)1,討論1節, 實驗2節

          4

          8086CPU結構、流水線技術、存儲器、工作模式等

          課堂講授

          實驗

          小組討論

           

           

          合計:

          80

           

           

          35

          實踐教學進程表

          周次

          實驗項目名稱

          學時

          重點與難點

          項目類型(驗證/綜合/設計)

          教學

          方式

          備注

          9

          清零匯編程序實驗

          2

          學習windows軟件模擬的調試方法

          驗證

          實驗(必做)

          課內

           

          P口及控制實驗(1)P3.0口輸入P1口輸出實驗(2)P1口亮燈實驗

          2

          掌握I/O口使用與編程調試技能

          驗證

          實驗

          選做(2選1)

          課外

          10

          INTO中斷實驗

          2

          掌握51單片機中斷原理及編程使用方法

          驗證

          實驗(必做)

          課內

          11-13

          定時/計數器產生矩形波實驗

          6

          掌握定時/計數器原理及調試編程使用。

          綜合/設計

          (OBE設計實驗)

          實驗(必做)

          課內

           

          串并轉換實驗(1)  164串進并出實驗(2) 165并串轉換實驗

          6

          掌握串行口編程原理、接口設計方法

           

          綜合/設計

           

          實驗

          選做(2選1)

          課外

           

          并口擴展實驗(1)8255 PA口控制PB(2)工業順序控制

          2

          掌握8155(或8255)編程使用

          驗證

          實驗

          選做(2選1)

          課外

           

          8段LED數碼管顯示實驗

          6

          掌握數碼管動態顯示原理及編程應用技術

           

          綜合/設計

           

          實驗

          選做

          課外

          14-16

          ADC 轉換實驗

          6

          掌握ADC轉換應用設計技術

          綜合/設計

          (OBE大綜合設計實驗)

          實驗(必做)

          課內

          合計:

          32

           

           

           

          課內16、課外16

           

          考核要求及成績評定

          成績評定方法及標準

          考核形式

          評價標準

          權重

          實驗(閉卷)

          1. 評價標準:試卷參考解答及評分標準。

          2. 要求:理解掌握所有的必做和選做試驗。

          15%

          期中考試(閉卷)

          1. 評價標準:試卷參考解答及評分標準。

          2. 要求:能靈活運用所學微機原理與單片機知識和方法進行求解,獨立、按時完成題目的解答。

          15%

          期末考試(閉卷)

          1. 評價標準:試卷參考解答及評分標準。

          2. 要求:能靈活運用所學微機原理與單片機知識和方法進行求解,獨立、按時完成考試。

          70%

           

          學生學習建議

          單片機該如何學習,給你12個建議

             單片機是一種集成電路芯片,是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計時器等功能(可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路)集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統,在工業控制領域的廣泛應用。從上世紀80年代,由當時的4位、8位單片機,發展到現在的32位300M的高速單片機。

          1、萬事開頭難、要勇敢邁出第一步。
            開始的時候,不要老是給自己找借口,說KEIL不會建項目啦、沒有實驗板啦之類的。遇到困難要一件件攻克,不會建項目,就先學它,這方面網上教程很多,隨便找找看一下,做幾次就懂了。然后可以參考別的人程序,抄過來也無所謂,寫一個最簡單的,讓它運行起來,先培養一下自己的感覺,知道寫程序是怎么一回事,無論寫大程序還是小程序,要做的工序不會差多少,總得建個項目,再配置一下項目,然后建個程序,加入項目中,再寫代碼、編譯、仿真、生成HEX,刷進單片機中、運行。必須熟悉這一套工序。個人認為,一塊學習板還是必要的,寫好程序在上面運行一下看結果,學習效果會好很多。單片機是注重理論和實踐的,光看書不動手,是學不會的。
            2、知識點用到才學,不用的暫時丟一邊。
            厚厚的一本書,看著人頭都暈了,學了后面的,前面的估計也快忘光了,所以,最好結合實際程序,用到的時候才去看,不必說非要把書從第一頁看起,看完它才來寫程序。比如你寫流水燈,完全就沒必要看中斷的知識,專心把流水燈學好就是了,這是把整本書化整為零,一小點一小點的啃。
            3、程序不要光看不寫,一定要自己寫一次。
            最開始的時候,啥都不懂,可以抄人家的程序過來,看看每一句是干什么用的,達到什么目的,運行后有什么后果,看明白了之后,就要自己寫一次,你會發現,原來看明白別人的程序很容易,但到自己寫的時候卻一句也寫不出來,這就是差距……當你自己能寫出來的時候,說明你就真的懂了。
            4、必須學會掌握調試程序的方法。
            不少人寫程序,把代碼寫好了,然后一運行,不是自己想要的結果,就暈了,然后跑到論壇上發個帖子,把程序一貼,問:為什么我的程序不能正常運行?然后就等別人來給自己分析。這是一種很不好的行為,應該自己學會發現問題和學會如何解決問題。這就需要學習調試程序的方法,比如KEIL里,可以下斷點啦,查看寄存器內容等等,這些都是調試程序的手段,當你發現你寫的程序運行結果和你想象中不一樣的時候,你可以單步,也可以下斷點,然后跟蹤,查看各相關寄存器內容,看看程序運行過中是不是有什么偏差,找出影響結果的地方,改正過來。這一個過程非常重要,通過程序的排錯,你可以學到的知識是書上得不到的。
            5、找到解決問題思路比找到代碼更重要。
            我們用單片機來控制周邊器件,達到我們想到的目的,這是一個題目,而如何寫出一個程序,來控制器件按你想要的結果去運作,這個就是解題的思路。要寫程序,就得先找到解決問題的思路,你學會找出這個解題思路,比你找到代碼更為重要。不少人很喜歡找人家的代碼,有的人甚至有了代碼就直接復制到自己的程序中,可以說,這不是一種學習的態度,無助于你編程水平的提高。我幾乎不怎么看人家的代碼,多數時候是看別人的思路,有方框圖最好,沒有的話文字說明也可以,要從代碼中看出別人處理問題的思路,是相當困難的,特別是大型的程序,看起來是非常的累人,所以現在我也明白了,以前讀書時說的程序流程圖很重要,現在算是知道了。當你知道一個問題怎么去解決了,那么剩下的只是你安排代碼去完成,這就已經不是什么問題了。舉個例子:數碼管動態掃描,沒寫過的初學者可能搞不清是怎么回事,其實,就是分時讓每一時間段時只控制一只數碼管顯示數字,幾只數碼管輪流顯示,由于速度很快,人眼的看起來是全部數碼管都亮的。明白是這么一回事,事情就好辦了,剩下的事情,無非是你安排讓一只只數碼管輪流顯示出相應的數值。顯示數字,然后延時一下,再下一只顯示數字,延時,知道是這樣,我們實際程序上只要做到這樣就可以:往段口送段碼,然后打開位選顯示一只,延時一下,再關閉位選,再送出段碼,再打開另一只位選,僅此而已。有了解決問題的思路,我們就能問題拆分開來,然后逐一的解決,如果動態掃描的原理都沒懂,不知道如何做,那么這個程序是怎么也寫不出來的。
            6、開動腦筋,運用多種方法,不斷優化自己的程序。
            想想用各種不同方法來實現同一功能。這是一個練習和提高的過程,一個問題,你解決了,那么你再想想,能不能換種寫法,也可以實現同一功能,或者說,你寫出來的代碼,能不能再精簡一點,讓程序執行效率更高,這個過程,就是一個進步的過程。很多知識和經驗的獲得,并不是直接寫在書讓你看就可以得到的,需要自己去實踐,開動腦筋,經驗才能得到積累,編程水平才能有所提高。
            7、看別人的代碼,學習人家的思路。
            這個在學習初期是很有用,通過看別人的代碼,特別是有多年編程經驗的人寫出的具有一定水平的代碼,可以使自己編程水平得到迅速的提高,同時,也可以結合別人的編程手法,與自己的想法融合在一起,寫出更高水平的代碼,從中得到進步。但要注意,切忌將學習變成抄襲,更不是抄襲完了就認為自己學會了,這樣做只會使你退步。
            8、嘗試編寫一下綜合應用的程序。
            從流水燈學起,到動態掃描,再到中斷,那么,你可以試試寫一下時鐘這種綜合性應用的程序,不要小看時鐘,要寫好它不是一件容易的事情,它包括了單片機大部分的知識,比如有按鍵(IO讀取)、動態掃描(IO輸出)、中斷等,如何協調好各功能模塊正常工作,才是編程者需要學習的地方,當你單獨寫一個功能的時候,比如按鍵讀取,你可能感覺很容易,因為你的程序啥也不做,只是讀按鍵。但把它和其它功能混合在一起,如何在整個程序運行中使每一部分都正常工作,這就不是寫一個按鍵讀取這么容易的事情,功能模塊之間有可能會互相影響,比如你需要讓數碼管既能顯示,又要去處理按鍵讀取,怎么使這兩部分都正常工作,這就是一個協調過程。當你有了這個處理協調能力,你就算是入門了。
            9、著重于培養解決問題的能力,而不是具體看自己編寫了多少代碼或者做過什么。
            “學單片機重點在于學習解決問題的思路,而不是局限于具體的芯片類型和語言”這一直是我的座右銘,是我學單片機多年來感悟出來的。經??吹接腥苏f“你會驅動XX芯片,真牛啊”“你搞過XX項目,真厲害”之類的話,其實這是非常片面的,搞過XX芯片,搞過XX項目,只能說明你做過這一項目,它只是你的業績,并不是代表能力就一定高。真正的能力應該是:“遇到沒有解決過的問題或器件,能利用自己已學的知識,迅速找到解決問題的方法。”這個才是能力。寫程序的過程就是一個創造的過程,幾乎沒有完全一樣的項目,每次你遇上的幾乎都不相同,所以你擁有的必須是你面對新項目時的創造能力,而不是標榜著你以往做過多少項目。當然,業績也能從另一側面反映你的經驗和水平。
            10、如果有可能,多學習計算機專業的知識,比如數據結構等。
            這些是你解決問題的基礎知識,你把這些知識應用得越好,就會發現越容易找到解決問題的方法,這就是為什么一個學計算機專業的人編的程序和一個非計算機專業的人編的程序有差異的原因。也是一個菜鳥進軍到高手所要配備的知識。如果我們把編程分為宏觀編程和微觀編程,那么微觀編程就是寫具體的代碼,比如控制某某器件的語句;而宏觀編程就是如何對整個程序進行布局、安排,使功能模塊以你想要的方式去運行,得出你想要的結果。如前所說“會控制XX器件”這些只能算是微觀編程,能做到這一步還只能算是菜鳥級別,如果面對一個新的器件,你心里沒底,沒把握去寫這個控制程序,那說明你還是一個初級的菜鳥。當你有了一定的編程經驗,控制過相當數量的器件之后,你就會發現,控制器件這些工作都是相似的、重復的工作,體現不出編程的水平,最多也是寫得好與不好的差別,只能算是一些小技巧的應用。而對整個程序進行布局、安排這些才是最頭痛的事情,能達到宏觀編程和微觀編程都做好才是真正的高手。對于規模越大的程序,越能體現出這一點。
            11、面對一個新項目時,多自己開動腦筋,不要急于找別人的程序。
            有不少人面對一個新項目時,第一步想到的就是網上找別人寫過的代碼,然后抄一段,自己再寫幾句,湊在一起就完成任務,這雖然可能是省時間,但絕對不利你的學習。當你接到一個新項目時,應該先自己構思一下整個程序的架構,想想如何來完成,有可能的話,畫一個流程圖,簡單的可以畫在腦子里,對程序中用到的數據、變量有一個初步的安排,然后自己動手去寫,遇到實在沒辦法解決的地方,再去請教別人,或看別人是怎么處理的,這樣首先起碼你自己動過腦想過,自己有自己的思路,如果你一開始就看別人的程序,你的思維就會受限在別人的思維里,自己想再創新就更難了,這樣你自己永遠也沒辦法提高,因為你是走在別人的影子里。
            12、多利用網絡的搜索,學會提問題。
            一般來說,學習過程中,你遇上的問題,前人們多數也有遇上的,所以如果有什么不懂,在自己解決不了的時候,最好先到網上搜索一下,看能不能找到答案,找不到再到論壇里發問,發問也要有目的性,盡量簡單明了的描述問題,讓幫助你的人可以用最少的時間就看懂你說什么,畢竟人家幫助你是免費的,時間也是有限的。

           摘自網絡。

           

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