单片机原理及应用自学指导书文档格式.docx
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1、泛读精读
泛读是先对教材进行大体浏览,结合指导书要求,通读一遍主要内容,抓住中心。
精读是在泛读的基础上,细心阅读,根据学习内容的不同,掌握其要点、重点和难点,把握知识之间内在的必然联系,在头脑里形成一个知识框架体系。
泛读精读相辅相成,形成深入浅出、由易到难的科学学习过程。
2、归纳总结
本课程教材可以分解为不同的方面与部分、特性和要素,将它们分别进行考察,然后经过分析、整理、抽象、综合,归纳起来便可形成一种整体的认识。
学生在自学时,要注意知识的不同层次之间的有机组成,运用既分析、又归纳的方法,把握单片机知识结构的完整性和系统性。
3、有效强化
有效强化就是用最短的语言或词句,甚至关键词,抓住单片机教材的概念内涵、实质和核心内容。
再对提纲进行压缩,使之成为简纲,然后再针对简纲,进行强化记忆,这样会使记忆保持长久。
学生应该能够利用自己的理解、概括、领悟力较强的优势,提纲挈领地把握核心,把教材读得“由厚变薄”,这样自学效率高、效果好。
4、发现创新
学生在自学单片机原理及其接口技术教材时,应当学会独立思考、自我设问、发现创新、掌握精髓,积极挖掘认知单片机的能力,发挥对其主动探索和再创造的精神,通过“学习——思考——设问——创新”的过程,不断的发现问题、提出问题、并最终解决问题。
从而在学习课程内容的同时,也学会了一种探索思考的研究方法。
这对于学生的学习而言,比单纯掌握知识具有更重要的作用。
三、自学指导书阅读重要性
《单片机原理及其接口技术》自学指导书是为学生自学单片机原理及其接口技术教材提供纲要性的内容明细和测验检查,避免学生在自学过程中的盲目性并减少教材的阅读难度。
学生按照自学指导书进行自学,能够明确课程内容要求,自我测验、自我检查,起到事半功倍的作用。
因此,认真阅读自学指导书对掌握传热学是十分重要的,它对学生的学习帮助和作用主要体现在以下三方面:
1、指导性
指导书较详细介绍了单片机原理及其接口技术课程的结构框架和体系内容,分章、节介绍了单片机的指令系统、存储器结构和扩展方法、I/O接口电路等基本内容,学生依此为指导,可以对教材有一个全面的整体印象,明确单片机学习的作用和意义,清楚学习的目的性和重要性,知道课程教材的基本内容构成,具有较好的导向性。
2、可读性
针对学生以自学为主的特点,指导书在对教材的内容介绍上,做到深入浅出、由简到繁、从易到难,层层化解比较复杂的概念、公式和算法,使学生能够看懂、读懂教材内容,能够较深入的理解和掌握课程,达到教学目的和要求。
3、参考性
指导书附有部分习题的说明,供学生对自学内容的掌握程度进行检查。
学生应对各章节的习题、思考题自我练习解答,进行检查核对,发现错误和不完善的地方,反思改正,直到澄清弄懂,扎扎实实的掌握传热学课程的主要内容。
四、课程的基本要求
1.要求掌握MCS-51系列单片机的结构、引脚、存储器配置,理解CPU的时序、复位电路、输入/输出端口结构和工作原理。
2.要求掌握MCS-51单片机寻址方式、指令系统,理解汇编语言源程序基本知识,学会编写汇编语言源程序的基本方法,能够编写简单汇编应用程序。
3.要求理解MCS-51单片机中断系统的结构和工作原理,掌握单片机中断系统的应用,掌握中断服务程序的编写。
4.要求理解MCS-51单片机定时器的结构和工作原理,掌握单片机定时器的应用及应用程序的编写。
5.要求理解单片机程序存储器、数据存储器的扩展方法,了解有关的接口芯片。
6.要求掌握单片机与键盘、显示器的接口技术,理解单片机与A/D、D/A的接口技术。
7.了解串行通信的基本概念,理解MCS-51串行口的工作原理,理解单片机串行通信的程序,了解串行通信的编程方法。
四、课程自学内容与指导
第一章微型计算机基础
【教学目的和要求】
通过本章学习,学生应掌握单片微型计算机的含义;
了解各系列单片机的特点;
MCS-51系列单片机的概念及指标;
单片微机工业产品概念。
【教学重点和难点】
重点:
1)了解单片微型计算机的概念以及在不同领域的应用;
了解不同系列单片机的指标
难点:
1)计算机中数的表示方法2)计算机中数的表示形式
【自学程序指导】
第一节计算机中的数
一、计算机中的数制、相互转换、表示方法和形式
P1–P28了解汉字的编码和海明码编码。
第二节单片微型计算机概述
P29–P47了解即可。
【学习指导】
通过本章学习,了解单片机特点及发展概况,了解常用单片机系列,重点掌握计算机中常用数制及数制之间的转换,熟悉计算机中常用的编码BCD码和ASCII码,熟悉数据在计算机中表示方法,即带符号数(原码、反码及补码)和无符号数。
【思考、检查题】
1、为什么微型计算机要采用二进制?
2、课后习题1.151.161.171.18
第二章MCS-51单片机结构与时序
熟悉MCS-51单片机的内部结构和时序。
通过本章学习,学生应掌握MCS-51单片机的专用寄存器组的名称及使用方法,特别是程序计数器PC、累加器A、通用寄存器B、程序状态字PDW、堆栈指针SP、数据指针DPTR的使用方法。
牢记内部和外部存储器(ROM和RAM)的地址分布规律,掌握MCS-51单片机40个引脚名称和功能,掌握时钟周期、机器周期和指令周期的概念及计算方法,重点掌握访问片外ROM/RAM的指令时序的分析方法,要会读时序图。
1)MCS-51单片机的专用寄存器组的名称及应用方法2)MCS-51单片机的内部和外部存储器(ROM和RAM)的地址分布规律。
访问片外ROM/RAM的指令时序的分析方法。
第一节MCS-51单片机内部结构及引脚功能
P49–P66,理解掌握单片机专用寄存器名称及功能,内外存储器地址分布,40个引脚名称及功能。
第二节MCS-51单片机工作方式
P66–P77,理解掌握MCS-51单片机的复位方式和节电工作方式。
【学习指导】
本章要求学生重点记忆21个专用寄存器特别是PC、A、PSW、SP、DPTR的功能和用法,熟练掌握内、外存储器的地址分配特别是内部RAM128B的具体地址分配及4组工作寄存器的地址和用法,掌握MCS-51单片机40个引脚的名称和作用为单片机组成硬件,实现控制系统做准备。
单片机在复位状态时内部寄存器的状态也要熟记(特别是PC的复位内容是0000H)。
为后续课程打下基础,还有:
要理解访问片外ROM/RAM的指令时序的分析方法。
1、课后习题2.22.32.42.52.62.72.82.16
第三章MCS-51单片机指令系统
本章的中心内容是MCS-51单片机的寻址方法和指令系统。
通过本章学习,学生应能灵活书写单片机的汇编语言指令格式,熟练掌握五大指令系统(数据传送类指令;
算术运算类指令;
逻辑运算类指令;
控制转移类指令;
布尔处理类指令)111条指令的形式,熟悉指令的功能、操作的对象和结果及指令执行后对PSW各个位的影响,会计算相对寻址方式中的目标地址或偏移量rel。
能根据课题需要编制汇编语言程序。
掌握7种寻址方式,并能实际应用。
了解机器语言、汇编语言、高级语言及其区别。
7种寻址方式和111条指令的形式、功能和使用方法。
不同的存储器空间寻址方式不同,适用的指令不同。
第一节寻址方式
P84–P90,掌握7种寻址方式,所谓寻址主要讨论的是如何寻找源操作数和源操作数寻找的空间问题。
第二节指令系统
P90–P122,掌握111条五大功能类指令的格式、功能和用法。
本章目的是通过熟悉111条指令为应用汇编语言编制用户程序服务。
7中寻址方式是阐述不同的存储器空间对应的指令不同,从最基本层面联系软硬件结合的问题。
同学们特别区分MOV、MOVX和MOVC指令的使用,MOV指令只访问片内RAM(即片内RAM和SFR区)同时MOV指令也可以访问位单元,区分是访问位单元还是字节的关键是位单元MOV指令的操作数中一定有一个操作数是位累加器C。
MOVX指令专门用于访问片外64KB的RAM(包括片外I/O外设芯片)对应的读/写指令为MOVXA@DPTR和MOVX@DPTRA。
MOVC指令专门用来访问片内或片外64KB的ROM,对于这个空间,用户如果读取其中的特殊数据(例如表格内容),必须用MOVCA@A+DPTR或MOVCA@A+PC指令,MOVC指令的操作码会选通片内ROM区,或使PSEN信号有效选通片外ROM区。
控制程序转移指令的难点是计算出需要下一个要执行的指令的PC值。
希望同学们在学习中针对各个具体指令予以重视。
1、课后习题3.113.123.143.193.203.26
第四章汇编语言程序设计
通过本章学习,学生应理解和掌握程序设计概述;
程序设计基础和举例;
应用程序设计与技巧;
应用程序的开发和调试。
1)伪指令2)绘制程序流程图3)汇编语言设计的基本结构类型4)通过仿真器操作练习。
子程序设计
第一节伪指令
P129–P133,掌握常用的8条伪指令。
第二节汇编语言程序设计的结构类型
P138–P166,通过对照每种结构类型的例题,掌握顺序结构、分支结构、循环结构、子程序结构四种类型的程序设计方法。
重点学会例题4.2、4.4、4.6、4.8、4.11、4.13、4.16的程序流程图的绘制和根据流程图编写汇编程序,了解运算程序设计。
首先学会常用的8条伪指令的使用方法,然后学会绘制不同结构类型程序的流程图,再根据流程图编写汇编程序,学到这里特别强调编写汇编程序的完整性,即要有伪指令还要要指令性语句。
最后同学们要会应用仿真软件对已设计好的程序进行调试。
1、课后习题:
4.84.94.154.184.194.234.28
第五章半导体存储器
了解存储器的结构及工作原理;
掌握单片机扩展外部存储器(ROM、RAM)的方法,并能确定出扩展器件的具体地址包括基本地址和重叠地址。
MCS-51单片机和外部存储器的联接。
确定外扩存储器的地址。
第一节半导体存储器基础
P168–P191,了解ROM和RAM的工作原理和技术指标,掌握双译码方式的工作原理,熟记27系列和64系列芯片型号和对应的容量。
第二节MCS-51和外部存储器的联接
一﹑译码方式
P192-P194,,理解掌握全译码方式、部分译码方式和线选法方式的方法和特点,掌握确定基本地址的方法和确定重叠地址的方法。
二﹑MCS-51与外扩ROM和RAM的硬件联接和确定地址
P194-P198,读懂图5-21、5-22、5-23、5-24、5-25。
学习扩展硬件的电路图设计方法,同时也要学会根据这些电路图确定其地址的方法。
即强调要掌握硬件联接方法和确定地址方法。
本章通过介绍单译码方式和双译码方式,介绍了ROM和RAM的内部工作原理,重点要掌握27系列和64系列的芯片型号及其容量,为扩充准备物质基础。
本章重点介绍三种译码方式的原理和各自特点,全译码方式无地址重叠,因为无空闲的地址线,需要加入译码器;
部分译码方式和线选法都存在地址重叠现象,因为有空闲的地址线。
同学们通过本章学习既要学会分析已有的扩展电路确定其地址,也要学会根据用户给定的地址设计扩展外部RAM和ROM。
1、课后习题5.125.145.185.195.20
第六章MCS-51中断系统
通过本章学习,学生应掌握理中断的概念和中断的作用,熟悉MCS-51单片机5个中断源和与中断有关的SFR(TCON、IE、IP、SCON)的用法,中断优先级的概念和用法,中断的入口地址和特点,了解中断响应时间,理解中断请求撤销的原因和方法。
【教学重点和难点】
1)5个中断源2级中断的概念2)4个SFR的位功能、用法,掌握对它们进行初始化编程的方法3)中断入口地址及其中断服务程序的安排4)响应中断请求后清除中断标志的目的5)中断源的扩展方法
在实际系统中如何抽象出中断源并将其变成中断信号接入MCS-51单片机及相应引脚中。
第一节中断的概念及作用
P200–P204,掌握中断的概念.
第二节中断系统
P204–P213,掌握5个中断源概念,学会与中断有关的四个SFR的功能,掌握MCS-51单片机相应中断的条件,了解MCS-51单片机查询中断的方法,熟记5个中断源的入口地址,理解对中断请求撤销的原因,熟练编写MCS-51单片机系统初始化的汇编程序。
模仿实例6.1进行中断初始化编程练习。
第三节MCS-51对外部中断源的扩展
P230–P233,掌握用定时器溢出中断扩展外部中断源的原理和方法,了解查询法扩展外部中断源的编程方法。
模仿实例6.6进行中断扩展编程练习。
本章主要是学习MCS-51单片机的中断处理功能从而完成单片机对突发事件的处理能力。
同学们要掌握单片机在什么情况下要加入中断,以哪种中断源形式加入中断,单片机如何感知中断,相应中断的条件是什么,探测到中断进入哪个入口地址,如何书写中断服务程序,如何在主程序中对中断进行初始化程序设计,对应的SFR如何设置。
6.46.56.66.86.10
第七章并行I/O接口
通过本章学习,学生掌握联系外部设备和CPU之间的桥梁的的设备即是接口的概念;
了解I/O数据的四种传送方式,重点掌握MCS-51提供的内部I/O端口及其应用和扩展接口8255A和8155A的方式0的应用方法,学会在接口作用下实现LED显示和非编码键盘的设计方法,掌握MCS-51单片机内部定时器和计数器的使用方法。
本章是该书应用性最强的部分,是单片机实现实时控制的重要组成部分,是软硬件结合最为紧密的部分,通过本章的认真学习,可以对前面的内容有一个深刻的理性认识。
1)MCS-51内部并行I/O接口及其应用2)扩展接口8255A和8155A的应用
3)MCS-51与显示器的接口设计与应用4)MCS-51与键盘的接口设计与应用
5)MCS-51内部定时器/计数器的应用
1)非编码矩阵键盘的硬件设计和软件编程
第一节I/O接口的概念
P235–P242,了解引入接口的目的、接口的作用及I/O数据的四种传送方式。
第二节MCS-51内部并行I/O端口及其应用
P242–P247,掌握P0-P3内部的位结构,并能理解P0-P3做读引脚方式时要先对其写1再读取的原因和P0口做普通输入/输出方式时要加上拉电阻的原因。
学会三种操作方式:
输出数据方式、读端口数据方式和读引脚方式。
第三节扩展接口8255A和8155A
P248–P268,掌握8255A和8155A的引脚和内部结构,学会8255A和8155A控制字的功能和应用,掌握方式0的工作方法和方式0初始化编程,学会和准确确定8255A和8155A与MCS-51单片机的硬件连接方法并能确定其地址。
参考图7-28进行学习。
第四节MCS-51对LED键盘的接口
P268–P271,P280–P288,理解MCS-51对LED的显示,读懂图7-30和对应该图的软件编程,理解图7-39图和图7-41及对应的程序,提高软硬件相结合的能力。
第五节MCS-51内部定时器/计数器的控制
P288-P296,学会与MCS-51内部定时器/计数器有关的SFR(主要是TCON、TMON、THx、TLx)的应用和对应的编程方法,掌握4种工作方式中的方式1和方式2的特点,学会定时器或计数器的初值计算方法,通过书中的实例掌握编程方法。
读懂例7.11和7.12
接口电路的目的是为了单片机和外部设备的匹配,本章介绍了内部4个8位接口P0-P3的内部结构和每个接口的作用即P0口即可用作地址/数据的复用口又可以作为普通I/O口,作地址/数据的复用口时地址要用锁存器,常用的锁存器芯片有74LS373等,作为普通I/O口时要外接上拉电阻。
P2口即可以做地址高8位也可以作为普通I/O口,P3口还有第2功能,也可作为普通I/O口,只有P1口是用户可以在任何时候应用的普通I/O口。
本章还介绍了2个外部扩展I/O芯片8255A和8155A,扩展外部芯片的目的是弥补内部并行接口的不足,对这两款芯片,同学们首先要了解其内部结构,各个引脚的功能,重点掌握它们控制字的设定方法和方式0时的应用方法。
LED和键盘是实现CPU和外部设备通过接口通信的两个具体例子,既要能读懂硬件联接图也要读懂对应的编程方法,这对实现软硬结合特别有帮助,同时LED和键盘也是实际系统的主要组成部分。
定时器和计数器主要完成内部定时功能和外部计数功能,二者的工作原理相同,只是定时是对内部时钟计数,即每个机器周期对相应的内部计数器加1,而计数功能是对T0或T1引脚上的外部信号的上升沿加1计数,根据工作方式的不同,当加1计数器计满回零时能自动产出溢出中断请求,表示时间到或计数到。
重点掌握与功能有关的SFR(TMOD、TCON、THx、TLx)的应用方法和定时或计数的初值计算。
7.137.207.227.237.30
第八章MCS-51对A/D和D/A的接口
通过本章学习,使学生掌握CPU处理模拟信号的方法,即通过A/D和D/A接口实现CPU与模拟信号之间的联系;
重点掌握两款芯片即ADC0809和DAC0832,了解其内部结构和性能指标,掌握其引脚功能和与CPU的硬件接线和软件编程。
1)D/A转换器的工作原理和DAC0832与CPU接口设计与实现。
2)A/D转换器的工作原理和ADC0809与CPU接口设计与实现。
1)12位D/A或A/D与CPU接口设计与实现。
第一节D/A转换器和MCS-51对D/A的接口
P300–P311,了解D/A转化器的性能指标,掌握DAC0832的内部结构和引脚功能,理解DAC0832的三种工作方式即直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式实现的方法、对应的引脚设置。
学会单极性输出和双极性输出的电路结构,结合例8.1和例8.2实例学会硬件电路图的设计和软件的实现方法。
了解12位D/A转换器的工作原理和CPU的硬件联接和软件实现。
第二节A/D转换器和MCS-51对A/D的接口
P311–P322,了解A/D转化器的性能指标,掌握ADC0809的内部结构和引脚功能,重点会用START、ALE、EOC、OE四个控制引脚应用方法。
学会用查询方式或中断方式完成A/D转换的硬件电路和软件实现,结合图8-17学会硬件电路图的设计和软件的实现方法。
了解12位A/D转换器的工作原理和CPU的硬件联接和软件实现。
A/D转换接口电路可以完成外部的模拟信号转换成数字信号入计算机的功能,D/A转换接口电路可以完成计算机的数字信号转换为外部执行机构所要求的模拟驱动信号的功能,本章介绍8位A/D转换器ADC0809,学习这部分内容时,首先了解它的内部结构,其次重点掌握4个引脚START、ALE、EOC、OE的作用,掌握此4个引脚的接线的一般规律:
参考图3-17,比较灵活处理的部分是ADDA、ADDB、ADDC此3个引脚可以直接与P0.0-P0.2连接,也可以通过锁存器在连接,也可以用P2.0-P2.2加以连接,3种连接方式对应的程序是不同的,同学们在学习中要重点体会。
8位D/A转换器DAC0832也是首先了解它的内部结构,从而理解它的三种工作方式,及对应控制的引脚,在实际中用的比较多的是单缓冲方式:
只有一路模拟量输出或几路模拟量不需要同时输出的场合使用,双缓冲方式:
一般应用在几路模拟量需要同时输出的场合使用。
另外根据外部所需的信号极性还要掌握单极性输出和双极性输出的电路图。
1、课后习题:
8.58.88.98.118.148.18
第九章MCS-51的串行通信
通过本章学习,使学生掌握远距离通信时应用的方法即串行通信,熟悉数据通信中的并行、串行;
单工、双工及波特率的概念,熟悉MCS-51串行接口的基本结构,对应的SFR(SCON、PCON)的各个位的含义及其控制功能,熟悉串行接口的4种工作方式及其实际应用和不同工作方式下的波特率计算公式。
1)MCS-51单片机接口的内部结构及SCON、PCON的各位功能及初始化方法。
2)MCS-51单片机全双工异步通信接口4种工作方式及波特率的设置方法。
1)多机通信的软硬件实现
第一节串行通信的基本概念
P325–P334,了解串行通信的基本概念,理解异步通信的字符帧格式和波特率概念。
第二节MCS-51单片机的串行接口及其应用
P334–P349,了解MCS-51串行口发送和接受电路的内部结构,理解SCON和PCON位功能,学会串行口的4种工作方式和各种工作方式对应的波特率,特别学会4种工作方式的编程,参照例9.2、9.3、9.4、9.5、9.6。
串行通信的编程有两种方式:
查询方式和中断方式,两种方式中需要处理的信号为RI和TI,发送程序应注意先发送再检查状态TI;
而接受程序应注意先检查状态RI再接受,即放送过程是先发后查,而接受过程是先查后收。
无论发送前或接收前都应该先清零状态TI或RI,无论是查询方式还是中断方式,发送或接收后,必须用程序将RI和TI清零。
在实际应用中,方式1和3应用较多,主要是这两种方式的波特率可调,使与MCS-51通信的设备有更好的适应性。
9.139.149.159.169.18
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