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【课程培养定位】 建设“省内一流、国内知名、在国际有一定影响”的现代化航空航天大学是全体沈航人的共同目标。为了适应高等教育国际化的趋势，我校将“国际化办学”作为学校发展的重要战略目标之一。结合本专业培养与国际工程教育标准接轨，具备计算机开发能力和工程实践能力的应用型人才的培养目标，本课程定位于计算机科学与技术专业(留学生课程)的学科基础课，该课程是在学生修完计算机硬件基础课程之后，为加强对学生技术应用能力培养而开设的体现电子技术、计算机技术综合应用的一门学科基础课。
【课程目标】 本课程的目的是使学生掌握一种主流单片微型计算机的组成和工作原理、内部各种资源的使用方法。通过本课程的学习，学生能够掌握单片微型计算机系统硬件及软件设计的思想和方法，培养理论与实际相结合的能力，了解单片微型计算机在工业控制、智能仪表、通信系统、家用电器等领域中的广泛应用，初步具备基于单片微型计算机的应用系统设计和开发能力。 |
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【课程内容】 本课程的主要任务是使学生掌握单片微型计算机系统的组成和基本工作原理，包括内部资源及其使用、模拟及数字接口、通信接口等，课程分为理论教学和实践教学两大部分。
（1）理论课教学内容
理论教学以课堂教学为主，通过布置适当的作业题加深学生对课程内容的理解。所讲述的内容包括以下几个方面：
微型计算机系统和单片机系统概述：主要介绍微型计算机的特点和分类，微处理器，单片机的概念、应用及发展趋势。了解计算机的发展、分类、特点与应用；掌握单片机的概念；了解单片机的发展及应用领域；了解典型单片机系列的基本情况。
MCS-51硬件结构：主要介绍内部结构及引脚、存储器组织、并行I/O端口、时钟电路与时序、复位操作和复位电路。了解单片机内部所包含的硬件资源及其功能特点和使用方法；掌握单片机芯片的内部组成及存储器结构，特别是片内的RAM和四个并行I/O口的使用方法；理解单片机时钟电路与时序、输入输出口以及引脚的使用。
MCS-51指令系统：主要介绍单片机指令格式和寻址方式、单片机指令的分类介绍。进一步熟悉8051硬件结构；掌握MCS-51单片机的寻址方式、指令系统的基本格式、指令系统的操作功能；了解操作数的使用方法、指令系统的操作过程。
MCS-51程序设计：主要介绍汇编语言程序设计、常用汇编语言程序的设计方法及示例、MCS-51单片机的C语言及程序设计示例。掌握单片机汇编语言和C语言程序的基本结构及程序设计方法；理解查表、译码等简单程序设计方法。
MCS-51的中断系统：介绍中断的概念、MCS-51中断系统结构、中断的控制、中断响应的过程、中断服务程序的设计。了解计算机中断的概念；掌握单片机中断系统的结构、中断源、中断特殊功能寄存器、中断响应过程。
MCS-51的定时器/计数器：介绍定时器/计数器的结构、定时器/计数器的工作方式、定时器/计数器对输入信号的要求、定时器/计数器的编程及应用。掌握定时/计数器系统的电路结构、特殊功能寄存器及功能和使用方法；了解定时和计数的应用。
MCS-51的串行口：主要介绍串行口的结构、串行口的工作方式、多机通信、串行口的编程及应用。掌握串行口结构与工作原理；理解串行通信方式；了解波特率的设计和串行口应用。
模拟接口：主要介绍D/A转换器的基本原理和主要技术指标、D/A转换器与MCS-51单片机的接口、A/D转换器的基本原理和主要技术指标、A/D转换器与MCS-51单片机的接口。掌握A/D和D/A转换接口电路及其使用方法，学会单片机与DAC0832和ADC0809的接口电路与程序设计。
人机交互接口：主要介绍键盘接口原理、LED显示器接口原理、打印机接口原理。掌握单片机的键盘、显示器和打印机的接口技术和方法；了解8255、8155和8279等芯片的结构原理及与单片机的接口技术。
单片机应用系统设计与开发：主要介绍总体设计、软硬件设计、系统调试、抗干扰技术、应用系统设计示例。掌握单片机应用系统的设计过程、开发工具和方法，以及提高可靠性的方法。
（2）实践教学内容
单片机是实践性很强的一门课程，因此实验和实训部分是授课过程中十分重要的环节，实践教学过程中必须强调“动手”能力，只有学生自己动手去做，才会对单片微型计算机有较深的印象，对单片微型计算机的应用才会有一个感性的认识。实践教学安排16学时的课内实验，实验安排与课程进度同步，以使学生能通过实验对课程的理论知识有更好的理解，熟悉单片机内部资源的使用，掌握单片机系统的设计、开发和调试方法，提高学生理论联系实际的能力。实验内容包括I/O口、定时器/计数器、串行口、中断系统、键盘、LED数码管、D/A和A/D的编程和应用。要求学生每人一组，独立完成实验，在每次实验结束后写出规范的实验报告。
1. 单片机开发环境使用（2学时）
通过编写、编译、装载和调试简单的程序（简单算术运算、数据块传送、I/O口驱动LED显示等），了解单片机系统的软件开发和调试流程，熟悉单片机系统开发环境的使用。
2. 外部中断实验（2学时）
利用开关产生一外部中断信号，在外部中断服务程序中点亮二极管，再利用定时器定时中断延时一段时间后关闭该二极管。学生通过该实验掌握单片机中断系统的初始化和使用。
3. 定时器应用实验（2学时）
设计并调试一利用单片机定时器和I/O口产生周期波形的程序，学生通过该实验掌握定时器的初始化和使用，掌握中断服务程序的编写方法。
4. 串行通信实验（2学时）
设计并调试一双机通信程序，学生通过该实验掌握单片机串行口的初始化和使用，掌握查询和中断两种通信程序编写方法。
5. 键盘扫描及LED显示实验（2学时）
用两位LED数码管显示累加器的值；扫描矩阵键盘，将对应键值送LED数码管显示。
6． D/A和A/D转换实验（2学时）
用D/A产生三角波和正弦波；用D/A产生一个直流电压，用A/D采样该模拟电压，并将采样结果显示在LED数码管上，或通过串口送PC机的超级终端或串口调试助手软件显示。
7. 单片机综合实验(4学时)
基于单片机实验箱的硬件资源，实现一单片机应用系统。该系统用到定时器、中断、串行口、D/A、A/D等片内外资源，并将结果送LED显示。通过该实验培养学生综合设计能力，进一步提高学生的工程意识和工程实践能力。
【教学方案和进度】
（1）微型计算机概述，课堂教学， 2学时；
（2）单片机概述，课堂教学， 2学时；
（3）MCS-51硬件结构，课堂教学，6学时；
（4）MCS-51指令系统，课堂教学和实践教学，8学时；
（5）MCS-51程序设计，课堂教学和实践教学， 8学时；
（6）MCS-51的中断系统，课堂教学和实践教学， 4学时；
（7）MCS-51的定时器/计数器，课堂教学和实践教学， 4学时；
（8）MCS-51的串行口，课堂教学和实践教学， 4学时；
（9）系统扩展技术，课堂教学， 4学时；
（10）模拟接口，课堂教学和实践教学， 6学时；
（11）人机交互接口，课堂教学和实践教学， 6学时；
（12）单片机应用系统设计与开发，课堂教学和实践教学， 8学时；
（13）SoC单片机及相关新技术，课堂教学， 2学时。 |
