单片机单片机原理及应用考试大纲.doc

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1、单片机原理与应用自学考试大纲由茹国宝副教授、甘良才教授、杨文副教授等编写，茹国宝副教授执笔。单片机原理与应用自学考试大纲经应用电子技术专业委员会审定，湖北省高等教育自学考试委员会批准，自2004年4月1日起试行。单片机原理及应用（2358）自学考试大纲一、课程性质及其设置目的（一）课程性质和特点1 课程性质单片机原理与应用是高等教育自学考试电子工程本科专业必修的专业基础课程之一。单片机技术在通信、家电、自动控制、仪器仪表中得到广泛的应用。本课程以MCS-51单片机为基础,研究8051单片机的硬件结构、组成原理和指令系统及其在工业实时控制领域中的应用。通过学习本课程，使学生能够掌握有关单片机的基

2、础知识，并为今后的单片机应用打下基础。随着科学技术的发展，计算机在各个领域正发挥越来越重要的作用。作为微型计算机发展的一个重要分支，单片机以其体积小、速度快、使用方便、控制功能强、性能价格比高、容易产品化等特点在实时控制、智能仪表、数据采集、机电一体化及家用电器等诸多领域得到了广泛的应用。因此，工程类专业尤其是计算机应用、电子工程、自动化、机电一体化等专业的学生学习单片机知识、掌握单片机应用技术是十分必要的。2课程特点单片机原理及应用介绍了单片机的基本知识和单片机技术的应用，其内容与工程实际紧密相联系，实用性很强，是一门在理论指导下, 偏重于实际应用的课程。要求学生在首先学好单片机原理的基础上

3、，重视实验环节，具有一定的实际动手操作能力。本课程中既有硬件的原理和组成，又有针对硬件的软件编程， 软件与硬件必须同时兼顾。因此本课程具有实用性强、理论和实践结合、软硬件结合等特点（二）本课程的基本要求通过本课程的学习，要求学生学习和掌握单片机的系统结构、指令系统、程序设计方法、系统扩展方法、单片机常用接口等应用技术。1掌握内容： MCS-51单片机的的应用领域、系统结构、指令系统、程序设计方法、系统扩展方法。2理解内容：单片机常用接口等应用技术。3了解内容：通过查资料读懂较为复杂的接口原理图及编写相应的控制程序。（三）本课程与相关课程的联系1、学习本课程主要涉及数字电路课程中有关译码器、存储

4、器和多路开关以及微机原理课程中有关接口和汇编程序、微机控制方法等方面的有关知识，应当尽可能地在先修了“计算机电路基础”、“计算机组成原理与汇编语言”和“微机接口技术”，或者学过“电路基础”、“数字电路”、“微型计算机原理与应用”等课程的基础上进行自学. 2、本课程将为有关单片机应用方面的课题打下必要的基础。二、课程内容与考核目标第一章 MCS51系列单片机的基本硬件结构（一）学习目的与要求本章“MCS-51单片机结构”所有内容要求理解并掌握。深刻理解单片机的发展概况、特点和应用，常用单片机的类型。重点掌握MCS-51单片机的内部结构，包括存储器配置、特殊功能寄存器、输入/输出口、时钟和时序、中

5、断系统、定时计数器、串行输入/输出口、寻址方式和布尔处理机。 难点：中断系统、定时器/计数器、串行输入/输出口、布尔处理机。（三）考核知识点第一节 MCS-51单片机概貌了解单片机概貌和和单片机的硬件结构。第二节 MCS-51单片机的主要性能特点了解单片机的性能特点。第三节 8051的内部总体结构掌握MCS51单片机的组成和内部总体结构。第四节 8051的引脚描述熟练掌握8051的引脚及P0、P1、P2、P3、INTx、WR、RD、EA、ALE和PSEN功能。第五节 存储器配置熟练掌握MCS51存储器空间的划分，内部数据存储器的分配。第六节 振荡器、时钟电路和CPU时序掌握MCS51常用时钟和

6、时序。第七节 输入/输出端口了解P1口；P3口；P2口；P0口的内部结构；熟练掌握P1口；P3口；P2口；P0口的用法。第八节 定时器/计数器熟练掌握TMOD和TCON的功能和用法，定时器/计数器的四种工作模式及功能。四种工作模式的定时时间常数确定。第九节 串行接口熟练掌握MCS51串行接口的组成和特性；串行接口的工作方式；波特率；多机通信原理。第十节 中断熟练掌握中断源的种类及名称，定时器/计数器，控制寄存器TCON，中断允许寄存器IE，中断优先级寄存器IP的功能，IE，IP各位功能。熟练掌握中断概念；MCS-51中断系统；外部中断触发方式选择；多外部中断源设计。第十一节 单步操作了解MCS

7、-51单片机的单步操作。第十二节 复位熟练掌握MCS-51单片机的复位电路。第十三节 低功耗操作方式了解MCS-51单片机低功耗操作方式。第十四节 编程、程序验证与加密掌握MCS-51的编程和程序验证，了解MCS-51的加密。第十五节 寻址方式掌握寄存器寻址；直接寻址；寄存器间接寻址；立即寻址；基寄存器加变址寄存器间接寻址。第十六节 布尔处理机掌握布尔处理机的概念，熟练掌握MCS51的位地址和位空间分配。（四）考核要求识记： MCS-51系列(只限8031、8051、8751)功能结构、特点、信号引脚、存储器组织、并行I/O口结构、时序的基本概念；复位工作方式；寻址方式；布尔处理机领会：定时器

8、/计数器T0和T1；中断系统；中断概念；MCS-51中断系统；外部中断触发方式选择；串行接口；串行接口的组成和特性；串行接口的工作方式；波特率。第二章 MCS51单片机指令系统（一）学习目的与要求本章的基本任务是学习寻址方式和指令系统，以便于程序设计。要求：1、了解指令系统的定义，MCS51单片机指令系统总条数及分布情况，指令系统的分类。2、熟练掌握数据传送类指令的功能，使用注意事项及对标志位影响。3、熟练掌握算术及逻辑运算类指令功能对标志影响及使用注意事项。4、掌握控制转移类指令LCALL，JB，JBC，JMP，JZ，JNZ，DJNZ，NOP的功能及使用注意事项。5、掌握布尔处理类指令SET

9、B，JC，JNC，JB，JNB，JBC功能及使用注意事项。（三）考核知识点第一节 MCS51指令系统的分类及一般说明MCS51指令系统的分类、说明。第二节 数据传送类指令内部数据传送指令；累加器A与外部数据存贮器传送指令；查表指令。第三节 算术操作类指令加法指令；减法指令；乘法指令；除法指令。第四节 逻辑操作类指令累加器A的逻辑操作指令；两个操作数的逻辑操作指令。第五节 控制程序转移类指令无条件转移指令；条件转移指令；调用和返回指令。第六节 布尔变量操作类指令位变量传送指令；位变量修改指令；位变量逻辑操作指令。（四）考核要求识记：指令系统的分类；数据传送类指令；逻辑运算类指令；控制转移类指令；

10、布尔处理类指令。简单应用：利用数据传送类指令、逻辑运算类指令、控制转移类指令、布尔处理类指令进行简单程序分析、简单程序的编程、简单程序运行结果分析。综合应用：控制程序转移类指令、布尔变量操作类指令。结合第四章程序分析、第五章硬件电路编写、分析综合程序。 第三章 MCS51单片机系统扩展与应用（一）学习目的与要求本章的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；学习单片机与外部设备传送信息的传送方式，学习单片机存储器扩展、I/O口扩展和单片机内部计数器/定时器、串行输入/输出口的应用。要求：1、了解半导体存储器的类型单片机与外部设备传送信息的传送方式。2、熟练掌握半导体存储器以及

11、与单片机系统的连接；。3、熟练掌握单片机I/O口扩展方法。4、掌握单片机内部计数器/定时器的应用。5、掌握单片机内部串行输入/输出口的应用。6、多中断源和布尔处理机的应用（三）考核知识点第一节 程序存储器的扩展熟练掌握常用的程序存贮器；程序存贮器操作时序；MCS-51程序存贮器的扩展。第二节 数据存储器的扩展熟练掌握常用的数据存贮器；MCS-51扩展外部数据存贮器；典型的MCS-51存贮器扩展线路。第三节 EEPROM在8051系统中的应用熟练掌握常用的EEPROM；MCS-51扩展外部数据存贮器；典型的EEPROM与8031的连接线路。第四节 快速檫写存储器在8051系统中的应用了解快速檫写

12、存储器在8051系统中的应用。第五节 输入/输出口的扩展熟练掌握8243扩展并行 I/O口；用8051串行口扩展并行 I/O口。第六节 用可编程外围芯片PSD3XX扩展外围功能了解用可编程外围芯片PSD3XX扩展外围功能。第七节 定时器/计数器的应用熟练掌握定时器操作模式0的应用；定时器操作模式1的应用；定时器操作模式2的应用；定时器操作模式3的应用；定时器门控位GATE的应用。第八节 串行口的应用熟练掌握由串行口发送数据的应用；由串行口接收数据的应用；多机通信的应用第九节 多中断源熟练掌握多中断源的电路构成。第十节 布尔处理机的应用熟练掌握布尔处理机的应用：字节型、位测试、布尔处理机逻辑操作

13、指令。（四）考核要求识记：半导体存储器分类；选择存储器件的因素；常用的程序存贮器；常用的数据存贮器；MCS-51扩展外部数据存贮器的原理； 简单应用：典型芯片与单片机系统的连接包括(2716、2732、2764、6116、6264、2864)；程序存贮器的扩展； MCS-51程序存贮器的扩展；数据存贮器的扩展；典型的MCS-51存贮器扩展线路；并行接口的扩展； 理解：MCS-51系统扩展原理。综合应用：程序存贮器、数据存贮器的综合扩展；并行接口的扩展；定时器/计数器的应用；串行口的应用；多中断源的电路构成；布尔处理机的应用。第四章 实用程序及其设计方法（一）学习目的与要求本章的基本学习任务是学

14、习汇编程序所要求的语法规定，根据程序设计的基本方法，能够设计一般的应用程序。要求：掌握程序设计的步骤；转移程序设计；循环程序设计；子程序设计和参数传递方法，查表程序；数制转换程序；输入/输出处理程序。（三）考核知识点第一部分 4.14.4 分支转移程序设计掌握分支转移程序的设计步骤、方法与技巧、入口参数；掌握程序的分析和应用。第二部分 4.5mn矩阵元素查找程序MATRIX1掌握mn矩阵元素查找程序的设计步骤、方法与技巧、入口参数；掌握程序的分析和应用。第三部分 4.64.13 加、减、乘、除程序设计掌握多精度无符号数加、减程序和双精度无符号数、双精度带符号数乘、除程序的设计步骤、方法与技巧、

15、入口参数；掌握程序的分析和应用。第四部分 4.144.17 逻辑程序设计掌握双精度数取补子程序、多字节数取补子程序、4字节数左移子程序和4字节数装载子程序的设计步骤、方法与技巧、入口参数；掌握程序的分析和应用。第五部分 4.184.22码制转换程序设计熟练掌握8位二进制数转换为BCD数字子程序、多字节二进制数转换为BCD数字子程序、16进制数转换为ASCII码子程序和多位16进制数转换为ASCII码子程序的设计步骤、方法与技巧、入口参数；掌握程序的分析和应用。第六部分 4.234.24 I/O端口程序设计熟练掌握I/O端口程序的设计步骤、方法与技巧、入口参数；掌握程序的分析和应用。第七部分 4

16、.254.26 通过堆栈传递参数的方法熟练掌握通过堆栈传递参数的设计步骤、方法与技巧、入口参数；掌握程序的分析和应用。（四）考核要求领会：程序设计的步骤；顺序程序、分支程序、循环程序的设计方法；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)。综合应用：正确运用指令设计简单程序，包括：数据传送、算术逻辑运算、码制转换(BCD ASCII、十六进制数 ASCII)；查表程序；输入/输出处理程序。第五章 应用系统实例（一）学习目的与要求本章为单片机系统的组成及其应用，要求学生对所学的知识做进一步的提高。要求掌握MCS-51数据采集与处理系统和相关控制系统的硬件设计。（

17、三）考核知识点第一节 数据采集与处理系统数据采集与处理系统的主要功能、硬件结构、A/D转换。掌握AD574A与8031的硬件连接方式。第二节 汽车转弯信号灯控制系统汽车转弯信号灯控制系统的功能要求；系统的硬件及其软件。根据其原理，会设计简单的控制电路。第三节 个人计算机中的单片机智能接口板单片机基本系统的组成；8031与PC机的并行通讯接口；A/D转换的基本原理。（四）考核要求要求学生掌握单片机系统的建立过程；数据采集与处理系统的主要功能、硬件结构、A/D转换。掌握AD574A与8031的硬件连接方式；掌握汽车转弯信号灯控制系统的功能要求；系统的硬件及其软件。掌握8255、AD574、MC14

18、433、74系列等基本器件的用法。识记：8255、AD574、MC14433、74系列等基本器件的用途。领会：数据采集与处理系统的主要功能、硬件结构、A/D转换；汽车转弯信号灯控制系统的功能要求；系统的硬件及其软件。 综合应用：数据采集与处理系统设计；汽车转弯信号灯控制系统设计；单片机基本系统的建立成；8031与PC机的并行通讯接口；A/D转换的基本原理。四、关于试卷结构及考试的有关说明l考试方式考试方式为闭卷笔试和实践环节考核，闭卷考试150分钟。2题型结构题型包括填空题、单项选择题、简答题、名词解释、描述题、分析题、综合题（计算题、编程题、作图题、硬件扩展题等）。 3难度结构试卷中的试题的

19、难度分为易、中等偏易、中等偏难、难四个层次、分别占20，30%，40%，10。4计分方法采用百分制计分，60分为及格。六、实践环节（一）课程实验目的通过对学生单片机原理与应用实践环节的训练，使学生对MCS-51系列单片机的结构、指令系统、汇编语言程序设计、接口技术及应用有比较深入的理解和掌握。（二）实验内容实践环节学时应不少于25学时，有条件的助学单位应增加实践课时，最好能让学生自己出课题进行实践，以便于提高学生动手能力和教学质量。1. 熟悉所使用的开发系统2. 数据传送3. 算术运算4. 逻辑运算与位操作5. 简单程序设计(1)6. 简单程序设计(2)7. I/O口直接使用8. 简单I/O口

20、的扩展9. 可编程接口芯片8255使用（三）实践考核方法考生完成上述规定的全部实验内容及实验报告，由指导教师综合评定成绩，合格者颁发实践课程合格证书。七、实验内容及要求实验一单片机开发系统的使用 无符号十进制数加法实验（3学时）实验内容：多字节十进制加法，加法首地址由R0指出，被加数和结果的存储单元首地址由R1指出，字节数由R2给出。实验目的：通过此加法程序实验，熟悉用于实验的开发系统，掌握开发系统的使用方法；掌握MCS-51汇编语言程序设计方法和调试方法。实验二数据传送实验（3学时）实验内容：将内部RAM 40H 4FH的16个单字节数据传送到外部RAM1000H 100FH单元中。实验目的

21、：熟悉MCS-51汇编语言程序设计，掌握MCS-51循环程序设计方法；掌握8031内部RAM和外部RAM的数据操作，掌握这两部分RAM存储器的特点与应用。 实验三十六进制数转换为ASCII码（3学时）实验内容：根据输入的十六进制数的键值显示相应的ASCII码值。如：输入键“5”时，显示05H，输入键“A”时，显示41H，输入键“F”时，显示46H，输入其它键时，显示Er。实验目的：掌握MCS-51分支程序设计方法；掌握开发系统键输入子程序和显示子程序的使用方法。实验四电子钟实验（3学时）实验内容：用定时器0的定时中断控制电子钟的走时。电子钟的初值由开发系统的键盘输入。输入时、分、秒实时时间，按

22、任一键后，电子钟被启动，调节定时常数，细调电子钟走时精度。实验目的：掌握定时器和中断系统初始化编程方法；掌握子程序的设计方法和调试方法。实验五可编程并行口8255A实验（3学时）实验内容：用8255A的PA口作输入口，PB口作输出口。在PA口接3 8个开关，在PB口接8个LED显示器，用PA口的开关控制PB口LED的显示。实验目的：掌握8255A与8031的接口方法，掌握8255A的编程原理和编程方法，了解软件与硬件的调试技术。实验六DAC0832（3学时）实验内容：编写并调试出一个实验程序，使DAC0832输出正弦波。实验目的：了解0832的基本工作原理，掌握DAC0832与单片机的接口设计方法，熟悉DAC0832的编程基本技术。要求：以上实验，各教学班根据情况尽可能多的完成，至少选择45个实验完成。