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一、课程定位
沈阳航空航天大学是一所以航空宇航为特色，以工为主，工、理、文、经、管、艺等学科协调发展的多科性高等院校，现已形成了以“航空装备设计制造与试验技术”为主要研究方向的航空宇航学科群和以“航空信息化与控制技术”为主要研究方向的信息科学学科群。学校定位于特色鲜明的高水平研究应用型大学，以“立足航空、明德育人、求实拓新、志在卓越”为办学宗旨。
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，该课程是在学生学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。
二、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的设计和开发能力。
课程具体目标如下，其中1-3项是知识目标、4-5项是能力目标：
1) 了解微型计算机的特点、微处理器和微型计算机系统的组成，以及单片微型计算机的概念、应用和发展趋势。
2) 理解MCS-51单片机的硬件组成结构，包括各类存储器和输入输出接口。
3) 掌握MCS-51单片机的指令系统，具有能利用汇编语言进行程序设计的能力。
4) 具备单片微型计算机系统硬件、软件设计和开发的专业能力。
5) 具备设计、实现及调试单片微型计算机系统的工程能力。
三、课程内容
本课程是计算机科学与技术专业的专业基础课，其目的和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、人机交互接口等。通过课程的学习，学生可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，初步具备基于单片机的应用系统的设计和开发能力。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加深学生对课程内容的理解。所讲述的内容包括：
第一章 微型计算机概述（2学时）
主要知识点：微型计算机的特点、微处理器、微型计算机系统的组成及应用。
教学要求：了解微型计算机的特点；了解微处理器的组成结构；了解微型计算机系统的组成及应用。
第二章 单片机的概念、应用及发展趋势（2学时）
主要知识点：单片机的概念、单片机的应用及发展趋势。
教学要求：了解单片机的概念及其与一般微机系统的区别；了解单片机的应用领域；了解单片机的发展趋势。
第三章 MCS-51单片机的硬件结构（4学时）
主要知识点：内部结构及引脚；存储器组织；并行I/O端口；时钟、时序、复位。
教学要求：了解MCS-51单片机的内部结构；学习各引脚的定义及功能。掌握MCS-51单片机的存储器组织；理解不同存储区域的用途。理解并行I/O端口的硬件结构及功能。了解时钟电路的组成、了解CPU的时序特点；了解复位操作的功能及复位电路组成。
第四章 MCS-51的指令系统（6学时）
主要知识点：寻址方式；指令分类说明。
教学要求：理解MCS-51单片机的各种寻址方式。了解MCS-51单片机指令的种类；理解每条指令的含义和用法。
第五章 MCS-51汇编语言程序设计（6学时）
主要知识点：汇编语言程序设计概述；常用汇编语言程序的设计。
教学要求：了解汇编语言与高级语言在编程效率、代码效率、执行效率、可执行代码形成方面的差异、MCS-51汇编语言程序格式。掌握常用汇编语言程序段或子程序的设计方法（包括循环、算术运算、数制变换、码制变换、查表、分支等）。
第六章 MCS-51的中断系统（3学时）
主要知识点：中断的概念、MCS-51中断系统结构；中断控制、中断响应； 中断服务程序设计。
教学要求：理解中断的基本概念；理解MCS-51单片机中断系统结构。掌握MCS-51中断允许、中断优先级的控制机制；理解中断响应的过程、阻碍中断相应的条件和中断响应时间。理解一般中断服务程序的设计原理；掌握外部中断程序的设计方法。
第七章 MCS-51的定时器/计数器（3学时）
主要知识点：定时器/计数器的结构；定时器/计数器的工作方式；定时器/计数器的编程及应用。
教学要求：理解MCS-51定时器的硬件结构；理解定时器/计数器对输入信号的要求。理解定时器/计数器各种工作方式及不同工作方式的特点。掌握查询和中断方式下定时器/计数器的编程应用（包括计数功能和定时功能）。
第八章 MCS-51的串行口（3学时）
主要知识点：串行口的结构；串行口的工作方式；串行口的编程及应用。
教学要求：理解MCS-51串行口的硬件结构。理解串行口各种工作方式及不同工作方式的特点；了解多机通讯的工作过程。掌握波特率的制定方法；掌握双机通讯编程方法。
第九章 系统扩展技术（3学时）
主要知识点：总线构成及存储器扩展；I/O口扩展。
教学要求：理解外部总线的构成，掌握常用的存储器地址分配方法（译码法和线选法）和外部数据存储器扩展方法。理解I/O接口扩展的原理和编程；了解可编程I/O接口芯片的原理和编程使用。
第十章 人机交互接口（6学时）
主要知识点：LED显示器接口原理；键盘接口原理；打印机接口原理；系统电路原理图。
教学要求：理解LED静态和动态显示原理；掌握LED显示器的编程应用。理解键盘接口的工作原理；掌握矩阵键盘按键的识别原理和编程方法。理解微型打印机接口，掌握打印机的编程应用。掌握阅读复杂系统电路原理图和分析接口地址的方法。
第十一章 模拟接口（4学时）
主要知识点：D/A转换器与MCS-51的接口；A/D转换器与MCS-51的接口。
教学要求：理解D/A转换器的基本原理和指标；掌握其与MCS-51的接口及编程方法。理解A/D转换器的基本原理和指标；掌握其与MCS-51的接口及编程方法。
第十二章 MCS-51单片机C语言程序设计（2学时）
主要知识点：C51数据类型和存储类型；SFR、并行接口及位变量的C51定义。
教学要求：理解Keil C51数据类型和在MCS-51中的存储方式；理解Keil C51C51存储类型及其与MCS-51存储结构的关系。理解SFR、并行接口及位变量在C51中的定义方法。
第十三章 单片机应用系统设计与开发（2学时）
主要知识点：总体设计、软硬件设计、系统调试。
教学要求：掌握单片机系统的总体设计、软硬件设计方法；了解系统的开发流程和调试技术。
第十四章 SoC单片机及新技术介绍（2学时）
主要知识点：现代高性能8位单片机介绍。
教学要求：了解Silicon Laboratories（芯科科技）公司的 C8051F系列单片机的性能和结构特点。
（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课程十分重要的环节，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，实验安排与理论课同步开展，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，掌握一般单片机系统的设计、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。
实验一 MCS-51单片机开发环境的应用（2学时）
实验内容：(1)将内部数据存储器40H~4FH单元的内容赋值成00H~0FH，并将40H~4FH单元的内容整体复制到外部数据存储器的1050H~105FH单元。(2) P1口接8只发光二极管，编写程序，使发光二极管逐个循环点亮。需编写延时子程序。
教学要求：了解Keil的界面及运行方法；理解对MCS-51内部RAM区的操作；理解MCS-51并行口的基本操作。
实验二 外部中断实验（2学时）
实验内容：⑴用单脉冲信号申请中断，在中断服务程序中对输出信号进行翻转。⑵用单脉冲信号申请中断，要求对中断进行累加计数，并将计数结果显示在发光二极管上。
教学要求：理解外部中断的触发方式；掌握中断控制的设置方法及中断服务程序的的编写方法。
实验三 定时器实验（2学时）
实验内容：⑴ 用定时器1的方式1定时，P1.0接一发光二极管，使该发光二极管每秒钟闪烁5次（采用中断方式）。⑵ 用定时器1的方式2计数，T1引脚接单脉冲，用P1口接发光二极管显示计数值。
教学要求：理解定时器/计数器的工作原理；掌握定时器/计数器的设置方法及定时器/计数器的编程使用。
实验四 串行通讯实验（2学时）
实验内容：实现PC机与单片机之间的串口通信，波特率为2400bits/s。PC机发送8个字节的数据给单片机，单片机接收完数据后发送两个确认字节55H和AAH给PC机（使用查询方式）。
教学要求：了解RS-232电平转换电路；理解串行口的工作方式；理解串行口与PC机通信的编程方法。
实验五 数码管显示及键盘扫描实验（2学时）
实验内容：（1）将30H ~ 32H中存储的6位十进制数在6个数码管上显示出来。（2）扫描矩阵键盘，将对应键值送LED数码管显示。
教学要求：理解数码管动态显示的编程方法；理解矩阵键盘扫描原理及编程方法。
实验六 D/A和A/D实验（2学时）
实验内容：（1）利用实验箱上的电位器提供模拟量输入，将模拟量转换成二进制数字量，将转换结果用 P1 口输出到发光二极管显示。（2）用DAC0832将一个数值转换为模拟电压，该模拟电压接ADC0809的一个模拟输入进行模/数转换，转换结果通过P1口送到发光二极管上显示，验证数/模和模/数转换的正确性。
教学要求：理解A/D 转换器与单片机的接口及编程使用；理解D/A 转换器与单片机的接口及编程使用。
实验七 电子钟设计实验（4学时）
实验内容：实现一个24小时制的电子钟程序，在实验箱的6个数码管上显示时、分、秒。PC机可通过串行口发送要设置的时间给单片机（发送的时间格式为压缩BCD码），单片机接收到后从该时间继续计时。
教学要求：理解电子钟的实现原理及利用串口调整时间的编程方法；理解单片机多个资源联合使用以实现某一复杂应用的方法，提高学生系统设计、程序设计和调试的能力。
四、教学方案和进度设计
将最新的教学改革和科研成果引入教学，在保证基础教学内容的基础上，不断地提高课程内容的时代性和前沿性，将微课、虚拟仿真等现代教学手段引入课堂教学，以翻转课堂教学模式开展教学，例如以人进行算数运算的思维过程来引入计算机的组成原理及信息处理过程的理解，激发学生的学习兴趣，注重理论知识的实际应用，鼓励学生参加电子设计竞赛。
课程进度安排，如下表所示：
|
课次 |
教学内容安排（按章、节） |
授课方式 |
学时安排 |
|
1 |
微型计算机概述 |
课堂教学 |
2 |
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2 |
单片机概述 |
课堂教学 |
2 |
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3-5 |
MCS-51硬件结构 |
课堂教学 |
6 |
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6-8 |
MCS-51指令系统 |
课堂教学和实践教学 |
6 |
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9-12 |
MCS-51程序设计 |
课堂教学和实践教学 |
8 |
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13 |
MCS-51的中断系统 |
课堂教学和实践教学 |
2 |
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14-15 |
MCS-51的定时器/计数器 |
课堂教学和实践教学 |
4 |
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16 |
MCS-51的串行口 |
课堂教学和实践教学 |
2 |
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17-18 |
系统扩展技术 |
课堂教学 |
4 |
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19-20 |
模拟接口 |
课堂教学和实践教学 |
4 |
|
21-22 |
人机交互接口 |
课堂教学和实践教学 |
4 |
|
23 |
单片机应用系统设计与开发 |
课堂教学 |
2 |
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24 |
SoC单片机及相关新技术 |
课堂教学 |
2 | |
