一、课程性质
《单片机原理与应用》课程是河南农业大学国家一流本科专业电子信息科学与技术专业的核心课程，该课程也是电子信息类、电气类、自动化类、机电类等专业的必修课。《单片机原理与应用》课程以新工科建设理念为引领，采用现代教育教学手段，进行课程思政和新形态课程建设，关注芯片发展与技术前沿；课程集硬件设计与软件编程于一体，从单片机应用角度出发，以80C51单片机为主线，系统地介绍了单片机的组成及工作原理，旨在培养具有国际视野、爱国情怀、工匠精神和科学精神的复合型创新人才。
二、课程的目标和任务
1.知识目标
（1）熟练掌握单片机内部硬件结构，掌握程序设计的基本方法，能够较熟练地设计单片机应用程序。
（2）掌握单片机的接口技术及接口设计方法，熟练掌握常用的外围接口芯片及典型电路。
（3）熟悉设计调试单片机应用系统的一般方法，具有初步的软件设计与调试能力。
2.能力目标
熟知单片机硬件及软件系统，初步具备运用单片机进行设备技术改造、控制及产品开发设计的能力。
3.素质目标
（1）初步具备辩证思维的能力。
（2）具有热爱科学，实事求是的学风和创新意识创新精神。
（3）加强职业道德意识。
三、本课程与其他课程的联系
本课程以《大学物理》、《电路原理》、《数字电子技术》、《模拟电子技术》、《微机原理及接口技术》、《C语言程序设计》等为先修课程。要求学生具有电路基础、电工电子、微机原理及C语言相关知识。
该课程学习完成后，较好的为后续课程《嵌入式系统原理与应用》、《智能仪器设计》、《DSP原理及应用》、《单片机控制技术》等打下基础。
四、课程教学理念与教学设计思路
本课程秉持以“以学习者为中心，成果导向，持续改进”的宗旨，以“素质、知识、能力”三位一体的人才培养模式为导向，将信息技术应用于实际教学中，从教学方法、课程模块设计、课程资源库建设、思政教育、项目实践、在线互动、课程考核等多方面进行了改革与实践。
本课程的教学改革强调以立德树人为根本，将专业课与思政教育有机融合，引领正确的价值观，树立爱国情怀，助力学生的全面发展。培养学生的自主学习能力、理论创新能力和社会实践能力，以案例教学和实践教学为核心，综合运用探究式教学法、启发式教学法、自主学习法、讨论式教学法、情景教学法等。
通过教学改革，有效解决了学生主体地位欠缺、自主性学习不足、重理论轻实践、重课内轻课外、重结果轻过程、重个体轻合作等突出问题。
五、课程教学目标与基本要求
本课程的基本要求是掌握单片机原理及应用技术的基本理论知识，硬件电路设计方法、编程思想、仪器仪表的使用及综合调试法。培养学生分析解决问题的能力和技能，为日后从事工程技术员工作，科学研究开拓新技术领域和终身学习打下坚实的基础。
1.理论知识方面
使学生理解单片机的硬件组成结构、指令系统、程序设计、外部功能扩展，掌握单片机的基本原理、编程技术、中断技术系统扩展和输入/输出接口技术。
（1）理解单片机硬件组成结构、原理以及功能特点。
（2）熟悉和掌握单片机的寻址方式和指令系统。
（3）掌握单片机输入/输出接口技术、中断技术和系统功能扩展技术。
（4）掌握单片机汇编语言程序设计技术和编程方法。
（5）了解和学习一、两个典型的单片机开发应用系统的设计思想和实现方法
为了保证上述教学目的与要求的实现，在整个教学过程中，学生务必要多做习题，认真做好每一个实验，切实提高动手能力和实践技能。
2.实验技能方面
通过实验来加深学生对单片机的工作原理、程序设计、常用接口电路的应用和编程方法等知识的理解和掌握。各个实验如下：
（1）指令系统实验
（2）汇编语言程序设计实验
（3）IO口实验
（4）定时器/计数器实验
（5）串行通讯实验
（6）键盘接口实验
（7）显示接口实验
（8）A/D和D/A转换实验
六、教学内容
本课程从单片机应用角度出发，以80C51单片机为主线，系统地介绍了单片机的组成及工作原理。主要内容包括：80C51单片机的体系结构、工作原理、指令系统、功能部件、程序设计、系统扩展、输入输出通道设计、人-机接口设计、通信技术、抗干扰以及应用系统设计实例等。
具备电路基础、电工电子、微机原理及C语言等相关知识。
【假期预习内容】第5章 单片机程序设计（三）
5.4 Keil C51单片机集成开发环境
【假期预习内容】第5章 单片机程序设计（四）
5.5 C51程序设计举例（1）
【假期预习内容】第5章 单片机程序设计（五）
5.5 C51程序设计举例（2）
【假期预习内容】第5章 单片机程序设计（六）
5.6 Proteus虚拟仿真技术
【假期预习内容】第5章 单片机程序设计（七）
5.7 使用STC-ISP软件下载可执行程序到单片机
5.8 Keil C51单片机集成开发环境下仿真器的使用
第5章 单片机程序设计
【第1讲】第1章 概述
1.1-1.3 单片机的概念、发展历程、特点、80C51单片机
1.4 单片机的应用领域及发展趋势
绪论章节测试
【第2讲】第2章 单片机硬件结构（一）
2.1 单片机的基本组成
2.2 80C51单片机的引脚功能和结构框图
2.3 80C51 CPU的结构和特点
【第3讲】第2章 单片机硬件结构（二）
2.4 存储器结构和地址空间
2.5-2.6 布尔（位）处理机、单片机工作方式
存储器测试题
【第4讲】第3章 80C51单片机指令系统（一）
3.1 指令的分类、格式及使用符合
3.2 寻址方式及寻址空间
3.3 各类指令-数据传送类指令
【第5讲】第3章 80C51单片机指令系统（二）
3.3 各类指令-算术运算类指令
3.3 各类指令-逻辑运算类指令
3.3 各类指令-控制转移类指令
3.3 各类指令-布尔（位）操作类指令
第3章测试题
【第6讲】第4章 80C51单片机的功能单元（一）
4.1 并行I/O接口
【第7讲】第4章 80C51单片机的功能单元（二）
4.2 定时器/计数器——概述
4.2 定时器/计数器——定时器/计数器T0、T1
【第8讲】第4章 80C51单片机的功能单元（三）
4.2 定时器/计数器-定时器/计数器应用举例
【第9讲】第4章 80C51单片机的功能单元（四）
4.3 串行口
【第10讲】第4章 80C51单片机的功能单元（五）
4.4 中断系统
第4章测试题
【第11讲】第5章 单片机程序设计（一）
5.1 单片机程序语言 5.2 程序设计步骤
5.3 汇编语言程序设计（1）
【第12讲】第5章 单片机程序设计（二）
5.3 汇编语言程序设计（2）
【第18讲】第6章 80C51单片机的系统扩展（一）
6.1 并行扩展
【第19讲】第6章 80C51单片机的系统扩展（二）
6.2 串行扩展（1）——SPI总线
6.2 串行扩展（2）——I2C总线
【第20讲】第6章 80C51单片机的系统扩展（三）
6.2 串行扩展（3）——扩展I/O口
6.3外部中断源的扩展
第6章 测试题
【第21讲】第7章 输入/输出通道设计（一）
7.1 模拟量输出通道设计
【第22讲】第7章 输入/输出通道设计（二）
7.2 模拟量输入通道设计（1）
【第23讲】第7章 输入/输出通道设计（三）
7.2 模拟量输入通道设计（2）
【第24讲】第7章 输入/输出通道设计（四）
7.3 数字量输入/输出通道设计
第7章 输入/输出通道设计单元测试
【第25讲】第8章 人-机接口设计（一）
8.1 键盘接口
【第26讲】第8章 人-机接口设计（二）
8.2 LED数码管显示接口——LED数码管
【第27讲】第8章 人-机接口设计（三）
8.3 液晶显示器——LCD1602
【第28讲】第8章 人-机接口设计（四）
8.3 液晶显示器——12864
第8章 人机接口 单元测验
【第29讲】第9章 通信技术（一）
9.1 通信基本知识
9.2 串行通信总线标准
9.3 通用串行总线（USB）
【第30讲】第9章 通信技术（二）
9.4 蓝牙技术
9.5 ZigBee技术
9.6 现场总线技术
9.7 双机通信应用设计实例
第9章 通信技术
【第31讲】第10章 单片机应用系统设计（一）
10.1单片机应用系统的设计方法
10.2系统抗干扰的设计方法
【第32讲】第10章 单片机应用系统设计（二）
10.3 典型应用系统的设计
第10章 单片机应用系统设计测试题
1、选用教材：
（1）理论课教材：《单片机原理与应用》，潘建斌编著，机械工业出版社，2020年6月
（2）理论课教材：《单片机中级教程--单片机原理及应用》，张俊谟编著北京航空航天大学出版社，2009年
（3）实验课教材：《单片机实验教程》，万光溢编著，北京航空航天大学出版社，2009年
（4）实习指导书：《单片机实习指导书》，北京理工达盛科技公司编写，2010年
2、参考书：
（1）单片机中级教程——原理与应用（第3版），刘海成、张俊谟 编著，北京航空航天大学出版社，2019年
（2）单片机原理及应用（第4版），张毅刚 编著，高等教育出版社，2021年
（3）单片机原理及应用（C51编程+Proteus仿真）2版，张毅刚 编著，高等教育出版社，2016
（4）单片机原理及应用—基于汇编、C51语言编程+Proteus仿真，江世明 编著，中国水利水电出版社，2018
（5）单片机原理及应用—基于Proteus和KeilC (第4版)，林立 编著，电子工业出版社，2018
3、推荐网站：
（1）立功科技（https://www.zlgmcu.com）
（2）单片机教程网（https://www.51hei.com）
（3）中国电子网（https://www.21ic.com）
（4）聚匠云（https://www.eduartisan.com/search?type=mooc&k=单片机）
（5）单片机之家（https://www.dpj100.com）
（6）单片机爱好者（https://www.mcufan.com）
（7）电工学习网
（8）中源单片机（https://www.zymcu.com ）
（9）STC单片机（https://www.stcmcu.com）
（10）中国电子网技术论坛-侃单片机论坛（https://bbs.21ic.com/iclist-11-1.html）