嵌入式系统原理及应用
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spContent=《嵌入式系统原理及应用》系列课程包括“MCU原理及应用”、“DSP原理及应用”、“ARM原理及应用”三部分,当前的MOOC课程是《嵌入式系统原理及应用》的第一部分,即“MCU原理及应用”,又称为“单片机原理及应用”。
—— 课程团队
课程概述

《嵌入式系统原理及应用》系列课程包括“MCU原理及应用“DSP原理及应用“ARM原理及应用三部分,是电类专业学生重要的专业基础课。

当前的MOOC课程是《嵌入式系统原理及应用》的第一部分,即“MCU原理及应用”,又称为“单片机原理及应用”。课程主要讲授MCS-51的功能部件、单元扩展及应用系统设计。讲授过程中以设计嵌入式应用系统为目标,全面系统的讲解构成应用系统的各单元模块的工作原理、硬件设计及软件编程方法。通过该课程的学习,可以使学生掌握MCS-51的功能部件的工作原理;熟练使用编程语言;掌握扩展单元的工作原理;掌握微控制器应用系统设计的方法。

课程虽以MCS-51作为授课对象,但在授课中侧重基本原理与设计方法的讲解。使学生通过课程的学习,具备基本的嵌入式应用系统设计的能力,而不局限于某一个型号的微控制器。

该课程可以使学生具备基本的嵌入式系统软、硬件开发的分析与设计能力,对于提高学生的专业能力、工程实践能力和创新精神具有重要意义。


授课目标
1. 了解微控制器的发展趋势;掌握MCS-51的硬件结构、汇编语言指令系统及编程方法、片上功能部件的基本原理。 2. 掌握MCS-51微控制器应用系统中扩展外部单元的方法及其工作原理。 3. 掌握MCS-51应用系统设计的方法,具备应用系统软硬件设计和仿真调试的基本技能。
课程大纲
序号章节知识点章简介(100字以内)节简介 50字以内
1第1章 绪论课程入门课程体系介绍及授课主要内容;微控制器的基本概念、发展历史、应用领域;8位机应用现状、MCS-51系列单片机的主要产品 
2第2章   MCS-51的硬件结构2-1:MCS-51硬件结构的基本情况MCS-51硬件结构的基本情况,包括CPU、存储器、IO端口等。介绍振荡周期与机器周期之间的关系,存储器的分布情况、SFR的含义、P0口的分时复用、准双向口的使用方法MCS-51的资源及引脚功能的介绍;P0口的分时复用
32-2:MCS-51的CPU运算部件和控制部件的组成;寄存器PSW、PC的功能;振荡周期与机器周期的关系。
42-3:MCS-51的存储器结构程序存储器和外部数据存储器的介绍;内部数据存储器区、SFR区、位地址空间的详细说明;存储器结构图及其特点
52-4:MCS-51的IO端口及复位时钟电路IO端口的基本情况;P3口的第二功能;准双向口的工作原理和使用注意事项;复位电路的功能
6第3章   MCS-51的指令系统3-1:指令系统概况汇编语言指令系统的寻址方式;常用指令介绍汇编指令系统的基本情况;寻址方式的说明;访问SFR和高128字节RAM的实现
73-2:数据传送类指令汇编指令的基本结构;数据传送类指令的基本情况;堆栈出栈的作用与实现;访问外部数据存储器和查表指令的说明。
83.3:算数运算类指令算数运算指令的基本情况;加、减、乘、除指令对PSW中标志位的影响
93-4:逻辑运算控制转移和位操作逻辑运算、控制转移和位操作的实现;转移类指令中rel对应的地址范围
10第4章   MCS-51汇编程序的编写与调试4-1:汇编程序设计的基础知识介绍常用的汇编伪指令;基本程序结构;讲解典型程序(数据传递、查表、数制转换)的编写和子程序的编写伪指令的概念;ORG;EQU;DB;END等常用的伪指令说明
114-2:汇编程序设计1程序设计的流程及基本程序结构;顺序结构、循环结构和分支结构的介绍;顺序结构程序设计举例
124-3:汇编程序设计2建立表格、查表的实现;子程序设计及其注意事项
134-4:汇编程序的调试仿真开发的过程;实时在线仿真的含义;调试的基本步骤
14第5章   MCS-51的中断系统5-1:中断系统概况中断的概念:中断源与中断优先级;中断系统的结构和中断的响应过程;中断相关的SFR介绍;外部中断的编程中断的概念、中断源及中断优先级;MCS-51中断系统的结构及其有关SFR的说明
155-2:中断的响应与返回中断的响应过程;中断的入口地址;中断的返回,外部中断的响应时间,多中断发生时的响应
165-3:中断系统的编程中断的初始化;外部中断的编程;多外部中断系统设计;中断服务程序的调试
17第6章   MCS-51的定时/计数器6-1:定时计数器的基础知识定时/计数器的工作原理、有关SFR的说明;四种工作方式的介绍;编程举例定时计数器的基本情况;计数初值与需要计数值的区别;有关SFR(TMOD、TCON)控制字的说明
186-2:定时计数器的工作方式四种工作方式的说明;方式1和方式2的工作原理;定时计数器对输入信号的要求
196-3:定时计数器的编程定时计数器有关SFR的初始化;初值的计算;定时和计数的编程举例;脉冲宽度测量的实现
20第7章   MCS-51的串行通讯7-1:串行通信的基本概念串行通信的介绍;MCS-51串行口的结构;有关SFR及工作方式的说明;双机通信的实现;多机通信的原理串行异步通信;全双工通信与半双工通信的区别;MCS-51串行口的结构
217-2:MCS-51串行口的工作方式MCS-51串行通信有关SFR的说明;四种工作方式及其发送和接收时序的说明
227-3:串行口的编程波特率的制定;串行口编程的步骤;双机通信的实现;多机通信的原理
23第8章   MCS-51的存储器扩展8-1:MCS-51扩展的基础知识系统总线及扩展的基本概念;线选法和译码法实现程序存储器和数据存储器的扩展;分析所扩展芯片的地址扩展与系统总线的概念;MCS-51构造系统总线;扩展芯片的地址分配方法
248-2:程序存储器的扩展访问程序存储器的时序;线选法和译码法实现程序存储器扩展的电路设计及其编程
258-3:数据存储器的扩展访问数据存储器的时序;线选法和译码法实现数据存储器扩展的电路设计及其编程
26第9章   MCS-51的数字量输入/输出(I/O)口扩展9-1:IO口扩展基础知识IO接口电路的功能;扩展的方法;8255A实现IO接口扩展;通用TTL芯片实现IO接口扩展IO接口电路的功能;IO数据的传输方式;MCS-51的IO接口扩展方法
279-2:8255A扩展IO接口8255A的基本功能;8255A接口电路设计及编程举例;PC口按位操作的实现
289-3:通用TTL芯片扩展IO接口74LS377扩展输出口;74LS273扩展输出口;74LS244扩展输入口
29第10章   MCS-51的模拟量量输入(A/D)/输出(D/A)口扩展10-1:AD扩展的基础知识A/D和D/A转换的基本概念;转换器的分类及主要的技术指标;扩展ADC0809实现模拟量输入;扩展DAC0832实现模拟量输出A/D转换的基本概念;A/D转换器的分类及主要指标;选择A/D转换器的原则
3010-2:ADC0809扩展模拟量输入口ADC0809芯片工作原理;实现扩展ADC0809的两种电路设计方法
3110-3:DA扩展的基础知识D/A转换的基本概念;D/A转换器的分类及主要指标;I/V变换的实现
3210-4:DAC0832扩展模拟量输出口DAC0832芯片工作原理;单缓冲接口电路设计;双缓冲接口电路设计
33第11章   MCS-51的键盘与显示电路设计11-1:数码管显示电路设计显示段码的确定;动态显示与静态显示的实现;非编码式键盘的实现数码管的工作原理及显示段码;静态显示与动态显示;查显示段码程序的编写
3411-2:键盘电路设计键盘设计的一般知识;独立式键盘的实现;矩阵式键盘键码的识别
35第12章   MCS-51应用系统设计12-1:MCS-51应用系统设计基础MCU应用系统设计的步骤,数据采集电路设计的基础知识;水温控制系统的实现;应用系统设计的知识模块;避免地址冲突的方法MCU应用系统设计的一般知识;MCS-51最小系统设计
3612-2:MCS-51应用系统设计数据采集电路设计一般知识;水温控制系统的设计
3712-3:MCS-51应用系统设计提高MCU应用系统设计的知识模块;扩展时如何避免地址冲突


预备知识

数字电子技术、模拟电子技术

证书要求

课程的总分将由每章测试成绩和结课考试的得分累加而成。每章测试成绩分值占比约为70%,结课考试约占30%。

课程证书分为两档:50分以上为“合格”,85分以上为“优秀”。

课程电子证书免费,纸质证书的收费将遵循“爱课程-中国大学MOOC”平台的标准。