个人介绍
微机原理与嵌入式系统

主讲教师:王海涛

教师团队:共1

  • 王海涛
学校: 学科专业方向
开课院系: 机电工程学院
开课专业: 机械电子工程
课程英文名称: The Principle of Microcomputer and Embedded System
课程编号: 107171
学分: 2.5
课时: 48
《微机原理与嵌入式系统》课程是机械电子工程专业的一门重要的专业基础课。它是在学生掌握计算机基础知识和基本软件编程的基础上,针对广泛应用的微型机硬件知识以及接口技术进行更深入和系统的学习,本课程为学生后期课程设计、毕业设计和实际工作打下坚实的基础。本课程在机械学与电子学间架起了一座桥梁,在机械电子工程专业中起着承上启下的重要作用。《微机原理与嵌入式系统》课程的任务是使学生能系统深入地学习并且掌握微机硬件工作原理、汇编语言编程思想、I/O接口控制、中断处理及其响应、存贮寄存器控制及简单的嵌入式编程技术等多方面的软硬件知识,并培养学生具备全面的微机系统分析能力与软硬件设计能力。
教师团队

王海涛

职称:副教授

单位:西安建筑科技大学

部门:机电工程学院机械电子教研室

职位:机械电子工程专业党支部书记,副主任

参考书

①《微机原理与接口技术》      作 者:侯彦利 主编

出 版 社:科学出版社             出版时间:2011-9-1

版 次:1                         页 数:246

字 数:368000                    印刷时间:2011-9-1

开 本:16开                      纸 张:胶版纸

I S B N:9787030317766            包 装:平装

②《新概念51单片机C语言教程——入门、提高、开发、拓展》(附光盘)

作 者:郭天祥 编著               出 版 社:电子工业出版社

出版时间:2009-1-1                版 次:1

页 数:524                       字 数:864000

印刷时间:2009-1-1                开 本:16开             

纸 张:胶版纸                    印 次:1

I S B N:9787121078934            包 装:平装

学习难点与重点解刨

第1章 计算机的基本原理

【教学目的和要求】

介绍计算机的发展进化历史,了解嵌入式系统定义及其特点,掌握80C51系列单片机的分类和特点,熟悉微型计算机的构造原理等知识。

【教学内容】

1.1 计算机的发展

1.1.1 计算机发展简史[3]

1.1.2 微型计算机的发展及两大分支[3]

1.1.3 单片机与微型计算机的主要异同点[2]

1.1.4 计算机的主要技术指标[2]

1.2 嵌入式系统概述[2]

1.2.1 嵌入式系统的定义与特点

1.2.2 嵌入式系统的组成

1.3 80C51系列8位单片机简介[3]

1.3.1 80C51系列单片机的发展

1.3.2 AT89系列单片机的特点及分类

1.4 微型计算机系统概述

1.4.1 微型计算机系统的基本组成[2]

1.4.2 微型计算机的分类[2]

1.4.3 微型计算机系统的发展[3]

【重点与难点】

1.微机系统的基本结构。

2.嵌入式系统的分类。

3.  80C51系列单片机概念。

第2章计算机基础知识

【教学目的和要求】

了解计算机中的数制与编码,特别计算机中数的表示及运算,对计算机的基本组成电路要有清晰的认识,掌握多种存储器的优缺点。

【教学内容】

2.1 计算机中的数制与编码[1]

2.1.1 数制

2.1.2 计算机中数的表示及运算

2.1.3 二进制编码

2.2 计算机的基本组成电路[3]

2.2.1 常用简单逻辑电路*

2.2.1 触发器*

2.2.2 寄存器*

2.3 存储器概述[3]

2.3.1 存储器的分类

2.3.2 半导体存储器的分类[2]

2.3.3 存储器中的常用名词术语及主要指标

2.3.4 基本存储单元电路*

2.3.5 存储单元和存储单元地址

2.3.6 存储器的寻址原理[1]

【重点与难点】

1.计算机中数的表示及运算。

2.存储器的寻址原理。

第3章 微型计算机基本工作原理

【教学目的和要求】

介绍时序及时钟电路,对指令与程序讲解,掌握CPU的工作原理和微型计算机基本工作原理,了解I/O接口电路及其并行接口与串行接口。

【教学内容】

3.1 时序及时钟电路[1]

3.1.1 时序及有关概念

3.1.2 振荡器和时钟电路

3.2 指令与程序概述[3]

3.2.1 指令系统简介

3.2.2 程序设计语言

3.3 CPU的工作原理[2]

3.3.1 控制器

3.3.2 运算器

3.4 微型计算机基本工作原理[1]

3.4.1 计算机执行程序过程

3.4.2 程序执行过程举例

3.5 I/O接口电路[1]

3.5.1 接口电路的功能

3.5.2 接口电路的组成[3]

3.5.3 I/O接口的编址*

3.5.4 I/O接口分类

3.6 并行接口与串行接口[1]

3.6.1 并行接口

3.6.2 串行接口

【重点与难点】

1.时序及时钟电路及其指令与程序概述。

2.CPU的工作原理及其I/O接口电路。

第4章 计算机的中断

【教学目的和要求】

 介绍中断的概念及其中断处理过程,并且通过实例详细分析中断服务过程。

【教学内容】

4.1 中断概述[1]

4.1.1 中断的概念

4.1.2 引进中断技术的优点[3]

4.1.3 中断源[2]

4.1.4 中断系统的功能

4.2 中断处理过程[1]

4.2.1 中断响应

4.2.2 中断处理

4.2.3 中断返回

4.2.4 中断程序的一般设计方法

【重点与难点】

中断的概念。

中断处理过程。

第5章 单片机结构及原理

【教学目的和要求】

介绍标准型单片机组成及结构,详细讲述80C51的存储器、特殊功能寄存器SFR、输入/输出端口、复位及时钟电路、80C51系列单片机的低功耗方式的原理及其应用。

【教学内容】

5.1 单片机结构[3]

5.1.1 标准型单片机组成及结构

5.1.2 引脚定义及功能*

5.2 80C51的存储器[2]

5.2.1 存储器结构和地址空间

5.2.2 程序存储器

5.2.3 数据存储器

5.3 特殊功能寄存器SFR[1]

5.3.1 80C51系列的SFR

5.3.2 AT89S51/52的SFR地址分布及寻址

5.3.3 SFR的功能及应用

5.4 输入/输出端口[1]

5.4.1 P0口

5.4.2 P1口

5.4.3 P2口

5.4.4 P3口

5.4.5 4个I/O端口的主要异同点[3]

5.5 复位及时钟电路[1]

5.5.1 复位和复位电路

5.5.2 时钟电路

5.6 80C51系列单片机的低功耗方式*

5.6.1 电源控制寄存器PCON*

5.6.2 待机方式*

5.6.3 掉电方式*

【重点与难点】

单片机组成及结构。

⒉  80C51的存储器、特殊功能寄存器SFR。

3.  输入/输出端口、复位及时钟电路设计。

第6章 80C51的指令系统

【教学目的和要求】

介绍80C51系列单片机指令系统,阐明寻址方式及其类型,理解指令系统的分类。

【教学内容】

6.1 80C51系列单片机指令系统简介[3]

6.1.1 概述

6.1.2 汇编语言指令格式*

6.2 寻址方式[2]

6.2.1 符号注释

6.2.2 寻址方式说明

6.3 指令系统分类介绍[1]

6.3.1 数据传送类指令

6.3.2 算术运算类指令

6.3.3 逻辑操作类指令

6.3.4 控制转移类指令

6.3.5 位操作类指令

【重点与难点】

⒈ 寻址方式。

⒉ 指令系统分类介绍。

第7章 汇编语言程序设计

【教学目的和要求】

了解汇编语言格式及其设计要点,理解顺序与循环等程序设计流程,掌握子程序结构与设计注意事项。

【教学内容】

7.1 概述

7.1.1 汇编语言源程序的格式[2]

7.1.2 汇编语言伪指令*

7.1.3 汇编语言程序设计步骤[3]

7.2 顺序与循环程序设计[2]

7.2.1 顺序程序设计

7.2.2 循环程序设计

7.3 分支程序设计[2]

7.3.1 分支程序设计综述

7.3.2 无条件/条件转移程序

7.3.3 散转程序设计

7.4 子程序设计[3]

7.4.1 子程序结构与设计注意事项*

7.4.2 子程序的调用与返回*

7.4.3 子程序设计举例*

7.5 查表程序设计*[3]

7.5.1 查表程序综述*

7.5.2 查表程序设计举例*

【重点与难点】

⒈汇编语言设计。

⒉子程序调用技术。

第8章 主要功能单元

【教学目的和要求】

介绍定时/计数器T0、T1及其控制方法,理解UART串行接口工作方式,了解中断服务的原理及其应用。

【教学内容】

8.1 定时/计数器[1]

8.1.1 定时/计数器T0、T1概述

8.1.2 定时/计数器的控制方法

8.1.3 定时器T0、T1的工作方式

8.1.4 定时器T0、T1应用举例*

8.2 UART串行接口[1]

8.2.1 80C51串行接口简介

8.2.2 串行通信工作方式

8.2.3 串行接口应用举例*

8.3 中断系统[1]

8.3.1 AT89S51单片机的中断系统

8.3.2 与中断有关的寄存器

8.3.3 中断请求的撤除

8.3.4 扩充外中断源

8.3.5 中断程序的设计与应用*

【重点与难点】

1.定时/计数器的控制方法。

2.中断程序的设计与应用。

第9章 单片机的系统扩展

【教学目的和要求】

介绍存储器的扩展技术,理解扩展并行、串行I/O接口思想,了解D/C和D/A转换器的主要技术和必要的扩展。

【教学内容】

9.1 存储器的并行扩展[2]

9.1.1 外部并行扩展总线*

9.1.2 并行扩展的寻址方法

9.1.3 数据存储器扩展概述

9.1.4 访问片外RAM的操作时序

9.1.5 数据存储器扩展举例

9.2 扩展并行I/O接口[3]

9.2.1 简单的并行I/O扩展

9.2.2 扩展可编程I/O接口芯片

9.3 串行扩展概述*

9.3.1 常用串行总线与串行接口简介*

9.3.2 单片机串行扩展的模拟技术*

9.4 扩展数/模转换器[1]

9.4.1 D/C电路原理

9.4.2 D/A转换器的主要技术指标

9.4.3 扩展并行D/A转换器

9.5 扩展模/数转换器[1]

9.5.1 逐次逼近式A/D转换原理

9.5.2 A/D转换的主要技术指标

9.5.3 扩展并行A/D转换器

9.5.4 扩展串行A/D转换器

【重点与难点】

⒈ 存储器的扩展。

2.A/D原理。

第10章 接口技术

【教学目的和要求】

介绍控制键盘、显示器、功率开关器件等接口的工作原理,并且举例说明其工作特点。

【教学内容】

10.1 键盘接口[2]

10.1.1 键盘工作原理

10.1.2 独立式按键

10.1.3 行列式键盘

10.2 显示器接口[2]

10.2.1 显示器概述

10.2.2 LED的结构与原理

10.2.3 LED静态显示方式

10.2.4 LED动态显示方式*

10.3 功率开关器件接口*

10.3.1 输出接口的隔离技术*

10.3.2 功率开关器件接口举例*

【重点与难点】

⒈ 键盘接口。

第11章 单片机应用系统的设计与开发

【教学目的和要求】

介绍开发工具和开发方法,理解应用系统设计的过程与思想,分析单片机用于水位控制系统和恒温箱温度控制监测系统两个实例的设计思路及其实现方法。

【教学内容】

11.1 应用系统设计过程[3]

11.1.1 总体方案设计

11.1.2 硬件设计

11.1.3 软件设计

11.2 开发工具和开发方法[1]

11.2.1 开发工具

11.2.2 单片机的开发方法

11.3 单片机用于水位控制系统[2]

11.3.1 题目分析

11.3.2 硬件设计

11.3.3 软件设计

11.4 恒温箱温度控制监测系统[2]

11.4.1 题目分析

11.4.2 硬件设计

11.4.3 软件设计

【重点与难点】

⒈ 总体方案设计步骤。

2.单片机开发工具和开发方法。

第12章 微型计算机系统的原理及应用

【教学目的和要求】

介绍微型计算机系统的原理及应用,理解微处理器、存储器等硬件工作原理,熟悉指令系统及其编程语言设计思路,对各类型总线有大致了解。

【教学内容】

12.1 微处理器[1]

12.2 存 储 器[1]

12.3 指令系统[2]

12.4 汇编语言程序[3]

12.5 输入/输出与总线[1]

12.6 微型计算机的中断系统[2]

【重点与难点】

⒈ 微处理器的分类及其特点。

2.总线类型及其优缺点。

课程学习要求

1、课堂讲授:

通过本课程的课堂教学、习题、课程设计,结合实践性的教学环节,学生应达到以下要求:

(1)了解微型计算机和嵌入式系统的基本原理,微型计算机内部各种总线、储存器、中断等相关概念、物理含义,熟悉计算机内部数字表示形式及其数的进制转换和运算。

(2)通过对80C51微型单片嵌入式处理器相关理论知识的学习,能够充分理解微型计算式组成原理及其CPU任务调度等技术,掌握时钟配置、I/O控制、中断服务程序等程序设计基础。

(3)能够单片机技术解决实际工程问题,培养片上系统程序设计理念,可以独立完成简单片上系统设计能力。

2、作业方面:

随课程讲述,安排以下作业题:

(1)计算机中的数制与编码运算二十题;

(2)常用简单逻辑电路五题;

(3)基本存储单元电路五题;

(4)时序、振荡器及时钟电路六题;

(5)程序分析二十五题;

(6)中断配置及其处理过程二十五题;

(7)寄存器结构、地址区间及其特殊功能寄存器SFR十六题;

(8)80C51指令系统分析三十题;

(9)汇编语言程序设计分析三十题;

(10)定时/计数器配置三题;

(11)逐次逼近式A/D转换计算一题;

(12)单片机应用系统的设计与开发三题;

(13)微型计算机的输入输出总线设计五题。

3、大纲中各章节内容中带*号的部分内容可根据学时情况不在课内讲授,同时不作为考试内容。

4、考核方式:

本课程为考试课,考试以笔试为主,题型主要包括选择题、名词解释、简答题和设计论述题四大类。考试成绩以卷面成绩为准或卷面成绩占70%,平时成绩占10%,实验课成绩占20%。

实践教学环节

本课程是一门实践性很强的技术课,实验教学是培养学生实践能力的重要教学环节。要求学生实验前充分准备,实验时,要认真观察、勤于动手、动脑,并认真记录实验现象及相关数据,实验后认真独立完成实验报告。根据课程教学进度,分别安排8个课时的上机实验课,具体安排如下:

实验内容                                               学时分配

基于80C51的寄存器操作                                     2

基于80C51的中断、定时器、I/O操作                          2

基于80C51的程序控制及其子程序调用技术                     2

基于80C51的交通信号灯控制设计                             2

合计                                                      8


学时分配

教学内容 学时分配 合计

讲课 习题课 实验课 上机课 讨论课 其他

第1章 微型计算机发展概述 2 2

第2章 计算机基础知识 2 2

第3章 微型计算机基本工作原理 2 2

第4章 计算机的中断 2 2

第5章 单片机结构及原理 2 2

第6章 80C51的指令系统 4 2 6

第7章 汇编语言程序设计 4 2 6

第8章 主要功能单元 4 2 6

第9章 单片机的系统扩展 4 4

第10章 接口技术 2 2

第11章 单片机应用系统的设计与开发 2 2 4

第12章 微型计算机系统的原理及应用 2 2

合计 32 8 40

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.2 视频1
附件
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2018-12-18 155.09MB
1.3 视频2
附件
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2018-12-18 180.45MB
1.4 视频3
附件
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2018-12-18 166.65MB
1.5 视频4
附件
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2018-12-18 201.57MB
1.6 视频5
附件
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2018-12-18 212.48MB
1.7 视频6
附件
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2018-12-18 223.86MB
2.2 视频1
附件
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2018-12-18 92.32MB
2.3 视频2
附件
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2018-12-18 90.95MB
2.4 视频3
附件
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2018-12-18 89.55MB
2.5 视频4
附件
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2018-12-18 87.43MB
3.2 视频1
附件
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2018-12-18 86.65MB
3.3 视频2
附件
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2018-12-18 86.09MB
3.4 视频3
附件
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2018-12-18 95.50MB
3.5 视频4
附件
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2018-12-18 185.77MB
3.6 视频5
附件
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2018-12-18 188.61MB
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