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单片机原理与应用实例仿真
第2次开课
开课时间: 2019年10月08日 ~ 2019年12月31日
学时安排: 3小时每周
当前开课已结束 已有 817 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
spContent=单片机是一块芯片级的微型计算机,配合电源、晶振和复位电路就可以正常工作,易于嵌入装置内部实现智能化控制。单片机种类繁多,但用法大同小异,建议先系统学习并扎实掌握某一类单片机的原理和应用技术,然后由此及彼,触类旁通。本门课程将通过精心设计的学习路线帮助您轻松掌握51单片机技术的精髓。
单片机是一块芯片级的微型计算机,配合电源、晶振和复位电路就可以正常工作,易于嵌入装置内部实现智能化控制。单片机种类繁多,但用法大同小异,建议先系统学习并扎实掌握某一类单片机的原理和应用技术,然后由此及彼,触类旁通。本门课程将通过精心设计的学习路线帮助您轻松掌握51单片机技术的精髓。
—— 课程团队
课程概述

          单片机是一个简单却又完整的微型计算机系统。麻雀虽小,五脏俱全,单片机内部集成有CPU、内存、总线,以及和硬盘作用相同的存储器件,性能虽然不及桌面电脑,但成本低、可靠性高、控制灵活,主要用作各类设备和装置的控制核心。

       当今社会,单片机技术已经渗透到生产生活的各个领域,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、机器人、小型飞行器、无人驾驶汽车、家用电器、办公设备等,几乎很难找到哪个领域没有单片机的身影。在单片机尚未普及发展的年代,要实现一个比较复杂的逻辑电路需要组合应用大量的数字逻辑芯片,电路复杂、产品体积庞大、成本高、维修难度大、开发周期长。使用单片机可以简化电路,通过编写程序来完成复杂的逻辑功能,在降低成本减小体积的同时大幅提高产品的智能水平。随着电子技术的发展,单片机内部集成的资源更加丰富,外围电路将更加简单,使用将更加方便。因此,学习单片机是社会发展和技术发展的必然需求,电气、电子、自动化、测控、计算机等专业均开设有单片机课程,另外单片机也成了众多电子爱好者的"必修课"。单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的工程师。

      《单片机原理与应用实例仿真》课程遵循“夯实基础,提高能力,触类旁通”的教学理念,重点讲解单片机技术概述、单片机硬件结构、C51编程基础、Proteus仿真、人机接口、中断系统、定时器/计数器、串行口、I/O接口扩展等模块。每一学习模块均安排有基于Proteus的仿真实例,无需借助实验箱、仿真器和开发板,您就可以在纯软件环境下完成应用系统的设计与调试。通过本门课程的学习您将掌握单片机应用系统开发必备的软硬件知识和技能,为工程应用和进一步学习ARM、DSP、FPGA等嵌入式技术奠定基础。

       课程教学团队长期承担单片机原理与应用、微型计算机原理、嵌入式技术等课程的教学任务,积累了丰富的教学经验和教学素材。团队成员包括河南理工大学太行名师、河南理工大学示范教师,多人在河南省教育系统教学竞赛和河南理工大学“三大杯”教学竞赛中获奖。本门在线开放课程是河南省教学研究与改革项目(“MOOC+项目驱动’混合教学模式在微控制器类课程中的应用实践)的研究成果。

授课目标

1)掌握单片机的基本概念和应用系统开发流程;

2)掌握51单片机内部结构和最小系统设计;

3)掌握51单片机中断系统、定时/计数器、串行口的原理和应用;

4)掌握单片机人机接口技术和外围电路扩展技术;

5)掌握C51编程基础,能熟练使用Keil C进行软件开发与仿真调试;

6)掌握Proteus仿真软件的使用,能熟练进行原理图绘制、代码调试和外围电路协同仿真。

成绩 要求

《单片机原理与应用实例仿真》在线课程成绩采用百分制,总成绩由讨论、作业、单元测验和期末考试完成情况构成:

       总成绩=讨论*10%+作业*20%+测验*30%+期末考试*40%

  (1)讨论区成绩依据学生在“课堂讨论区”回帖数量和质量由系统自动评分,恶意灌水者将被扣分;

  (2)作业成绩=作业成绩(百分制)总和/作业次数;

  (3)测验成绩=单元测验成绩(百分制)总和/测验次数;

  (4)期末考试试题从题库中自动抽取,成绩折算成百分制。

课程大纲
单片机技术概述
课时目标:学习目标:(1)了解单片机是什么,掌握单片机与微型计算机的本质区别;(2)了解单片机技术的发展历史,了解主流单片机的种类及其特点和应用领域;(3)通过实例了解单片机的功能,掌握单片机应用系统的组成;(4)了解单片机ROM的种类,特点和发展历史;(5)了解单片机应用系统开发的流程。
1.1单片机简史
1.2单片机功能
1.3单片机的ROM
1.4单片机应用系统开发
项目1单元测验
单片机硬件结构
课时目标:学习目标:(1)了解单片机CPU的内部结构,掌握累加器ACC、程序状态寄存器PSW和程序计数器PC等重要寄存器的作用;(2)了解单片机数据存储器(RAM)和程序存储器(ROM)的组成和使用方法,领会单片机是如何在程序的引导下工作的;(3)掌握如何利用电源、晶振、电阻、电容和按键搭建一个单片机的最小应用系统;(4)理解单片机四个并行I/O口的内部结构,掌握I/O口的使用方法。
2.1 单片机的CPU
2.2 存储器
2.3 单片机最小系统
2.4 并行IO端口的基本结构与功能
项目2单元测验
C51编程基础与仿真调试技术
课时目标:学习目标:(1)掌握C51在标准C基础上的扩展,包括扩展的数据类型、存储类别,掌握常用头文件的作用和使用方法;(2)掌握软件开发工具Keil C的使用方法,掌握如何进行程序调试和通过窗口观察数据;(3)掌握利用Proteus工具进行单片机系统仿真和调试的方法。
3.1 C51编程基础
3.2 Keil C单片机程序设计
3.3 Proteus单片机仿真与调试
项目3单元测验
单片机的典型外围接口技术
课时目标:学习目标:(1)掌握LED数码显示管的两种译码方式:硬件译码和软件译码;(2)掌握LED数码管的静态显示与动态显示的原理、电路和编程方法;(3)掌握独立式按键、矩阵式按键的连接电路和编程处理方法。
4.1 LED显示器的译码方式
4.2 LED显示器的显示方式
4.3 独立连接式键盘
4.4 矩阵式键盘
项目4单元测验
单片机的中断系统
课时目标:学习目标:(1)了解中断的基本概念,理解查询方式与中断方式的区别;(2)掌握51单片机5个中断源的基本情况,包括中断类别、中断号、中断事件、中断向量入口地址、自然优先级等;(3)熟练掌握51单片机中断系统结构,包括中断源、中断触发方式设置、中断请求标志、中断允许设置、中断优先级设置, 理解TCON,SCON,IE,IP寄存器的作用;(4)理解中断处理过程,掌握中断初始化程序、中断处理程序的编写方法。
5.1 中断的基本概念
5.2 51单片机中断源
5.3 51单片机中断系统结构
5.4 中断处理过程
5.5 中断应用实例仿真
项目5单元测验
单片机的定时/计数器
课时目标:学习目标:(1)掌握51单片机定时器/计数器的内部结构与工作原理,掌握TMOD,TCON寄存器的含义和设置方法;(2)掌握定时/计数器方式1(16位)和方式2(8位自动重装)的使用,包含初值计算和编程方法;(3)掌握利用定时器/计数器输出任意占空比矩形波、同步展宽波的方法。
6.1 定时/计数器的结构与工作原理
6.2 定时/计数器的工作方式
6.3 定时/计数器的应用举例
项目6单元测验
单片机的串行口
课时目标:学习目标:(1)理解串行通信的基本概念, 包括串行通信的特点、数据传送方式、串行异步通信数据格式、波特率等;(2)了解51单片机串行口的结构与功能 ,掌握SBUF、SCON、PCON等寄存器的作用和使用方法;(3)掌握51单片机串行口方式0,方式1,方式2,方式3的使用方法。
7.1 串行通信
7.2 单片机串行口的结构
7.3 串行口工作方式0及应用举例
7.4 串行口工作方式1及应用举例
7.5 串行口工作方式2、3及应用举例
项目7单元测验
单片机 I/O口扩展技术
课时目标:学习目标:(1)掌握单片机简单I/O口扩展技术;(2)掌握基于8255芯片的并行I/O口扩展技术;(3)掌握I2C协议及其编程技术。
8.1 简单I/O扩展技术
8.2 可编程并行I/O扩展技术
8.3 I2C总线及其应用
项目8单元测验
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预备知识

1)数字电子技术基础

2)C语言编程基础


参考资料

[1].单片机原理及应用技术,余发山,王福忠,杨凌霄,王莉.中国电力出版社,2016年.

[2].单片机C语言程序设计实训100例――基于8051+Proteus仿真(第二版),彭伟.电子工业出版社,2012年. 

[3].单片机原理及应用――基于Proteus和Keil C(第4版),林立.电子工业出版社,2018年.

[4].单片C语言实战开发108例――基于8051+Proteus仿真,宋馥莉,杨淼.机械工业出版社,2017年.

[5].51单片机典型应用30例――基于Proteus仿真, 袁东,周新国.清华大学出版社,2016年.

[6].基于Proteus的51系列单片机设计与仿真(第3版),陈忠平.电子工业出版社,2015年.

常见问题

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