第一章单片机应用系统设计

单片机教案（中职打印）第一章：单片机概述教学目标：1. 了解单片机的定义、发展历程和分类。

2. 掌握单片机的基本组成原理和应用领域。

3. 熟悉单片机的发展趋势和未来应用。

教学内容：1. 单片机的定义和发展历程。

2. 单片机的分类和特点。

3. 单片机的基本组成原理。

4. 单片机的应用领域。

5. 单片机的发展趋势和未来应用。

教学方法：1. 讲授法：讲解单片机的定义、发展历程、分类和特点。

2. 案例分析法：分析单片机的应用领域和发展趋势。

教学资源：1. PPT课件：介绍单片机的定义、发展历程、分类和特点。

2. 案例素材：提供单片机在不同领域的应用案例。

教学评价：1. 课堂问答：检查学生对单片机定义、发展历程、分类和特点的理解。

第二章：单片机的基本组成教学目标：1. 掌握单片机的基本组成元件及其作用。

2. 了解单片机的内部结构和外部接口。

3. 熟悉单片机的指令系统和工作原理。

教学内容：1. 单片机的基本组成元件。

2. 单片机的内部结构。

3. 单片机的外部接口。

4. 单片机的指令系统。

5. 单片机的工作原理。

教学方法：1. 讲授法：讲解单片机的基本组成元件、内部结构和外部接口。

2. 实验演示法：展示单片机的指令系统和工作原理。

教学资源：1. PPT课件：介绍单片机的基本组成元件、内部结构和外部接口。

2. 实验器材：单片机实验板和编程器。

教学评价：1. 课堂问答：检查学生对单片机的基本组成元件、内部结构和外部接口的理解。

2. 实验报告：评估学生对单片机指令系统和工作原理的掌握程度。

第三章：单片机编程基础教学目标：1. 掌握单片机编程的基本概念和步骤。

2. 熟悉单片机编程语言和语法规则。

3. 学会使用编程器进行单片机程序的和调试。

教学内容：1. 单片机编程的基本概念和步骤。

2. 单片机编程语言：C语言和汇编语言。

3. 单片机编程语法规则。

4. 编程器的作用和使用方法。

5. 单片机程序的和调试。

教学方法：1. 讲授法：讲解单片机编程的基本概念、步骤和语法规则。

《单片机应用系统设计》课程教学大纲一、本课程的地位、作用和任务本课程是在学生学完电子技术类基础课程和微机应用类基础课程之后，为加强对学生技术应用能力的培养而开设的体现电子技术、计算机技术综合应用的综合性课程。

本课程的任务是使学生获得单片机应用系统设计的基本理论、基本知识与基本技能，掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法，并了解单片机在测量、控制等电子技术应用领域的应用。

初步具备应用单片机进行设备技术改造、产品开发的能力。

二、理论教学内容绪论单片机概述0．1 引言0．2 单片机的特点0．3 单片机的发展0．4 MCS-51单片机系列简介第一章MCS–51单片机的结构和原理1. 1 单片机的内部结构1. 2 MCS–51的外部引脚及功能1. 3 MCS–51的存储器配置1. 4 并行输入／输出接口电路1. 5 时钟电路与时序1. 6 MCS –51最小系统设计第二章MCS-51的指令系统2．1 MCS-51指令系统概述2．2 数据传送类指令2．3 算术运算类指令2．4逻辑运算及移位类指令2．5 控制转移类指令2．6 布尔变量操作类指令第三章汇编语言程序设计3．1 汇编语言源程序的格式3．2 伪指令3．3 汇编语言程序举例第四章MCS—51的中断与定时4.1 MCS—51单片机的中断系统4.2 MCS–51的定时/计数器第五章存储器扩展技术5.1 概述5.2 程序存储器的扩展5.3 数据存储器的扩展5.4 PROME2及其扩展第六章Ｉ/Ｏ扩展技术6．1 Ｉ/Ｏ接口概述6．2 MCS-51并行Ｉ／Ｏ口的直接使用6．3 简单Ｉ／Ｏ扩展6．4 8255并行Ｉ／Ｏ口6．5 8155简介第七章键盘/显示器扩展技术7．1 单片机应用系统中的人机通道7．2 键盘及其接口7. 3 显示器及接口7．4 专用的8279键盘/显示器接口第八章模拟量输入/输出通道8.1 模拟量输入通道8.2 模拟量输出通道第九章MCS-51的串行通信9.1 串行通信基础9.2 串行接口的构成与工作方式9.3 串行口的典型应用9.4 单片机的多机通信9.5 RS-232C串行总线第十章应用程序设计技术10.1 智能仪表的一般结构10.2 单片机应用系统设计举例第十一章高性能单片机PIC16F8XX介绍11．1 PIC16F87X的特点11．2 PIC16F87X的结构与配置11．3 PIC16F87X的功能部件11．4 PIC16F87X的应用举例三、实践教学的内容和要求实验一联机仿真操作练习实验目的：进一步掌握开发工具的应用实验内容：学习PC机与开发机联机仿真的操作方法实验二指令系统和编程练习实验目的：掌握8051单片机常用指令的使用和编程实验内容：用8051单片机的常见指令编写简单的多字节加减法程序。

单片机系统的设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解单片机系统的基本原理和组成，掌握其设计流程和方法。

2. 使学生掌握单片机编程的基础知识，能运用C语言或汇编语言进行简单程序编写。

3. 帮助学生了解单片机系统在实际应用中的功能与作用，如智能家居、机器人等。

技能目标：1. 培养学生具备独立设计单片机系统的能力，包括硬件电路设计和软件编程。

2. 提高学生运用单片机解决实际问题的能力，如数据采集、信号处理等。

3. 培养学生动手实践和团队协作的能力，能够完成课程项目的设计与实施。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对单片机系统设计和开发产生兴趣，提高其学习积极性和主动性。

2. 培养学生具备创新精神和实践意识，敢于尝试新方法，解决实际问题。

3. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力，能够在团队中发挥积极作用。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，要求学生在理解理论知识的基础上，动手实践，完成单片机系统的设计与实现。

学生特点：学生具备一定的电子技术基础和编程能力，对单片机系统有一定了解，但实践经验不足。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，培养其创新能力和实践能力。

通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续专业课程学习和实际工程应用打下坚实基础。

二、教学内容1. 单片机系统概述：介绍单片机的基本概念、发展历程、应用领域及未来发展趋势。

- 教材章节：第一章 单片机概述2. 单片机硬件结构：讲解单片机的内部结构、工作原理、主要性能指标及硬件连接方式。

- 教材章节：第二章 单片机硬件结构3. 单片机编程语言：学习单片机编程所需的基础知识，包括C语言和汇编语言。

- 教材章节：第三章 单片机编程语言4. 单片机I/O口编程：介绍I/O口的基本操作方法，包括输入、输出、中断等。

- 教材章节：第四章 单片机I/O口编程5. 单片机系统设计流程与方法：讲解单片机系统设计的步骤、方法及注意事项。

第一章单片机概述1.2除了单片机这一名称之外，单片机还可称为（微控制器）和（嵌入式控制器）。

1.3单片机与普通计算机的不同之处在于其将（微处理器）、（存储器）和（各种输入输出接口）三部分集成于一块芯片上。

4、单片机的发展大致分为哪几个阶段？答：单片机的发展历史可分为四个阶段：第一阶段（1974年----1976年）：单片机初级阶段。

第二阶段（1976年----1978年）：低性能单片机阶段。

第三阶段（1978年----现在）：高性能单片机阶段。

第四阶段（1982年----现在）：8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段1.5单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪几种类型？答：单片机根据其基本操作处理的位数可分为：1位单片机、4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片机。

1.6 MCS-51系列单片机的基本芯片分别为哪几种？它们的差别是什么？答：基本芯片为8031、8051、8751。

8031内部包括1个8位cpu、128BRAM，21个特殊功能寄存器（SFR）、4个8位并行I/O口、1个全双工串行口，2个16位定时器/计数器，但片内无程序存储器，需外扩EPROM芯片。

8051是在8031的基础上，片内又集成有4KBROM，作为程序存储器，是1个程序不超过4KB 的小系统。

8751是在8031的基础上，增加了4KB的EPROM，它构成了1个程序小于4KB的小系统。

用户可以将程序固化在EPROM中，可以反复修改程序。

1.7 MCS-51系列单片机与80C51系列单片机的异同点是什么？答：共同点为它们的指令系统相互兼容。

不同点在于MCS-51是基本型，而80C51采用CMOS 工艺，功耗很低，有两种掉电工作方式，一种是CPU停止工作，其它部分仍继续工作；另一种是，除片内RAM继续保持数据外，其它部分都停止工作。

1.8 8051与8751的区别是（C）（A）内部数据存储单元数目的不同（B）内部数据存储器的类型不同（C）内部程序存储器的类型不同（D）内部的寄存器的数目不同1.9在家用电器中使用单片机应属于微型计算机的（B）（A）辅助设计应用（B）测量、控制应用（C）数值计算应用（D）数据处理应用1.10说明单片机主要应用在哪些领域？答：单片机主要运用领域为：工业自动化；智能仪器仪表；消费类电子产品；通信方面；武器装备；终端及外部设备控制；多机分布式系统。

单片机教案(讲稿)第一章：单片机概述1.1 单片机的定义与发展历程介绍单片机的概念及其发展历程讲解单片机在我国的应用与发展现状1.2 单片机的组成与结构介绍单片机的组成结构，包括CPU、存储器、输入/输出接口等讲解单片机的硬件系统设计与应用1.3 单片机的特点与分类讲解单片机的主要特点，如体积小、成本低、功耗低等介绍单片机的分类及应用领域第二章：单片机编程基础2.1 计算机组成原理与数制转换讲解计算机组成原理，包括二进制、八进制、十六进制等数制转换方法介绍ASCII码、GB2312等字符编码标准2.2 单片机指令系统与编程语法讲解单片机的指令系统，包括数据传输、逻辑运算、算术运算等指令介绍单片机编程语法，如寄存器、立即寻址、间接寻址等2.3 程序设计方法与技巧讲解程序设计方法，包括顺序结构、分支结构、循环结构等介绍编程技巧，如变量命名、代码优化、模块化设计等第三章：单片机接口技术3.1 并行接口设计与应用讲解并行接口的原理与设计方法介绍并行接口在单片机中的应用案例，如键盘、LED显示等3.2 串行接口设计与应用讲解串行接口的原理与设计方法介绍串行接口在单片机中的应用案例，如串口通信、USB接口等3.3 其他接口技术介绍讲解ADC、DAC、PWM等接口技术的原理与应用介绍这些接口技术在单片机中的应用案例第四章：单片机应用系统设计4.1 系统设计流程与方法讲解单片机应用系统设计的流程，包括需求分析、硬件选型、软件设计等介绍系统设计方法，如模块化设计、层次化设计等4.2 硬件系统设计与调试讲解硬件系统设计的方法与技巧介绍硬件调试工具与方法，如示波器、逻辑分析仪等4.3 软件系统设计与调试讲解软件系统设计的方法与技巧介绍软件调试工具与方法，如调试器、仿真器等第五章：单片机项目实践5.1 项目实践概述讲解项目实践的目的与意义介绍项目实践的内容与要求5.2 项目实践案例一：温度控制系统讲解温度控制系统的原理与设计方法介绍使用单片机实现温度控制的具体步骤与技巧5.3 项目实践案例二：智能家居系统讲解智能家居系统的原理与设计方法介绍使用单片机实现智能家居的具体步骤与技巧5.4 项目实践案例三：小型讲解小型的原理与设计方法介绍使用单片机控制小型的具体步骤与技巧展望单片机技术在未来的发展趋势与应用前景第六章：单片机中断与定时器/计数器6.1 中断系统讲解单片机的中断系统概念、类型及优先级介绍中断服务程序的编写方法与中断响应过程6.2 定时器/计数器原理讲解定时器/计数器的结构、工作模式及编程方法介绍定时器/计数器在工业控制中的应用案例6.3 中断与定时器/计数器应用实例结合具体案例，讲解中断与定时器/计数器在实际项目中的应用第七章：单片机串行通信技术7.1 串行通信基础讲解串行通信的概念、分类及标准介绍串行通信的物理层、数据链路层及网络层协议7.2 单片机串行通信接口讲解单片机串行通信接口的原理与编程方法介绍单片机串行通信在各种应用场景中的案例7.3 串行通信技术应用实例结合具体案例，讲解串行通信技术在实际项目中的应用第八章：单片机接口扩展技术8.1 并行扩展技术讲解并行扩展芯片的选型及接口设计方法介绍并行扩展在存储器、IO接口等方面的应用8.2 串行扩展技术讲解串行扩展芯片的选型及接口设计方法介绍串行扩展在ADC、DAC、显示模块等方面的应用8.3 接口扩展技术应用实例结合具体案例，讲解接口扩展技术在实际项目中的应用第九章：单片机嵌入式系统设计9.1 嵌入式系统概述讲解嵌入式系统的概念、特点及分类介绍嵌入式系统的设计流程与方法9.2 嵌入式操作系统讲解嵌入式操作系统的概念、特点及分类介绍常见的嵌入式操作系统及其应用案例9.3 嵌入式系统设计实例结合具体案例，讲解嵌入式系统在实际项目中的应用第十章：单片机技术发展趋势与应用前景10.1 单片机技术发展趋势讲解单片机技术的发展趋势，如性能提升、集成度增加等介绍新兴的单片机技术，如片上系统（SoC）、物联网（IoT）等10.2 单片机应用前景探讨单片机技术在各个领域的应用前景，如工业控制、智能家居、医疗设备等分析单片机技术对我国经济社会发展的重要意义重点和难点解析重点环节一：单片机的定义与发展历程单片机作为微控制器的核心，其定义和发展历程是理解微控制器应用的基础。

单片机课程设计实验报告设计题目：基于单片机的多功能综合应用系统的设计专业：电子信息工程班级：姓名：指导老师:目录第一章设计说明1.1 设计目的 (3)1.2 设计内容及要求 (3)第二章硬件电路仿真实现2.1 硬件结构分析 (5)2.2基本功能仿真电图 (6)2.3扩展功能仿真电路图 (10)2.4 实物电路图 (15)第三章软件设计实现3.1软件程序内容 (16)3.2模块分析 (16)3.3 程序流程图 (17)第四章系统测试4.1 软件调试 (19)4.2硬件调试 (19)第五章心得体会 (20)第六章参考文献 (21)附录 (21)第一章设计说明1.1 设计目的单片机在许多领域使用十分广泛，如智能仪器仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。

各科任老师们经常说“学好单片机，工作就不成问题了。

”可见学好单片意义之重大。

单片机作为一门基础学科，既是对前期学习C语言的综合运用，也是理论与实践相结合的一大体现。

本次课程设计通过基础部分，拓展功能以及整体电路的实现能很好地锻炼我们的动手及编程能力。

1.2 设计内容及要求内容：1．设计并实现具有复位功能的单片机小系统。

2．利用单片机进行灯光的场景开关控制、循环点亮控制、花样变化控制及速度变化控制（如：左右循环、扩散收缩式移动、流星雨、舞台灯光综合效果、名曲名句跟随显示等。

至少应做两项：前两项选一并有速度变化控制功能，后三项选一或自创特色花样）。

3. 炫彩音乐显示（依据3秒以上某名曲名句，模拟高、中、低音三分频，彩色LED随音频变化而起伏显示的效果，进一步地，LED 亮度跟随音乐响度闪烁）。

4．利用单片机进行灯光的色彩连续变化效果控制。

5．利用单片机进行灯光的三色联动定时控制（以交通灯为例）。

(说明：3、4中二选一，1、2、5必选)6. 配合2至5项中功能，实现液晶屏输出功能或状态信息。

7. 以调节5或4项中的时间为例实现基于4X4键盘的输入功能。

单⽚机原理与应⽤（盛珣华）习题和思考题答案习题和思考题答案第⼀章单⽚机概述1. 第⼀台电⼦数字计算机发明的年代和名称。

1946年、ENIAC。

2. 根据冯·诺依曼提出的经典结构，计算机由哪⼏部分组成？运算器、控制器、存储器、输⼊设备和输出设备组成。

3. 微型计算机机从20世纪70年代初问世以来，经历了哪四代的变化？经历了4位、8位、16位、32位四代的变化。

4. 微型计算机有哪些应⽤形式？系统机、单板机、单⽚机。

5. 什么叫单⽚机？其主要特点有哪些？单⽚机就是在⼀⽚半导体硅⽚上，集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、并⾏I／O、串⾏I／O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的⽤于测控领域的微型计算机，简称单⽚机。

单⽚机技术易于掌握和普及、功能齐全，应⽤⼴泛、发展迅速，前景⼴阔、嵌⼊容易，可靠性⾼。

6. 举例说明单⽚机的应⽤？略7. 当前单⽚机的主要产品有哪些？各⾃有何特点？MCS是Intel公司⽣产的单⽚机的系列符号，MCS-51系列单⽚机是Intel公司在MCS-48系列的基础上于20世纪80年代初发展起来的，是最早进⼊我国，并在我国应⽤最为⼴泛的单⽚机机型之⼀，也是单⽚机应⽤的主流品种。

其它型号的单⽚机：PIC单⽚机、TI公司单⽚机、A VR系列单⽚机。

8. 简述单⽚机应⽤系统的开发过程。

（1）根据应⽤系统的要求进⾏总体设计总体设计的⽬标是明确任务、需求分析和拟定设计⽅案，确定软硬件各⾃完成的任务等。

总体设计对应⽤系统是否能顺利完成起着重要的作⽤。

（2）硬件设计根据总体设计要求设计并制作硬件电路板（即⽬标系统），制作前可先⽤仿真软件（如Proteus软件）进⾏仿真，仿真通过后再⽤硬件实现并进⾏功能检测。

（3）软件设计软件编程并调试，⽬前⼀般⽤keil软件进⾏设计调试。

调试成功后将程序写⼊⽬标单⽚机芯⽚中。

（4）综合调试进⾏硬软件综合调试，检测应⽤系统是否达到设计的功能。