《單片機原理及應(yīng)用》課程教學(xué)大綱一、教師或教學(xué)團隊信息教師姓名職稱辦公室電話電子信箱二、課程基本信息課程名稱（中文）：單片機原理及應(yīng)用課程名稱（英文）：ThePrincipleandApplicationofSingle-ChipMicrocomputer課程性質(zhì)：□通識必修課□通識選修課■專業(yè)必修課□專業(yè)方向課□專業(yè)拓展課□實踐性環(huán)節(jié)課程類別*：□學(xué)術(shù)知識類□方法技能類□研究探索類□實踐體驗類課程代碼：2110023周學(xué)時：3總學(xué)時：48（其中實驗24）學(xué)分:3先修課程：C語言、電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)開設(shè)專業(yè)：通信工程專業(yè)三、課程簡介單片機是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力(如算術(shù)運算，邏輯運算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(CPU)，隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，輸入輸出電路(I/O口)，定時計數(shù)器，串行通信口(UART)，顯示驅(qū)動電路(LCD或LED驅(qū)動電路)，脈寬調(diào)制電路(PWM)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個最小然而完善的計算機系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計者事先規(guī)定的任務(wù),它可單獨完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能。單片機的應(yīng)用屬于芯片級應(yīng)用，需要學(xué)生了解單片機芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計所需要的理論和技術(shù)。不同的單片機有著不同的硬件特征和軟件特征，即它們的技術(shù)特征均不盡相同，硬件特征取決于單片機芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。單片機應(yīng)用技術(shù)是一項新型的工程技術(shù)，其內(nèi)涵隨著單片機的發(fā)展而發(fā)展。為使教學(xué)面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場，大專院校的電子技術(shù)和通信工程專業(yè)普遍開設(shè)單片機課程。單片機的應(yīng)用在后PC時代得到了前所未有的發(fā)展，但對處理器的綜合性能要求也越來越高。綜觀單片機的發(fā)展，以應(yīng)用需求為目標(biāo)，市場越來越細化，充分突出以“單片”解決問題，而不像多年前以MCS-51/96等處理器為中心，外擴各種接口構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)。單片機系統(tǒng)作為嵌入式系統(tǒng)的一部分，主要集中在中、低端應(yīng)用領(lǐng)域（嵌入式高端應(yīng)用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能處理器構(gòu)成）。四、課程目標(biāo)美國德州儀器公司（TI）推出的MSP430系列超低功耗16位混合信號處理器（MixedSignalProcessor），集多種領(lǐng)先技術(shù)于一體，以16位RISC處理器、超低功耗、高性能模擬技術(shù)及豐富的片內(nèi)外設(shè)、JTAG仿真調(diào)試等定義了新一代超低功耗單片機。加之TI優(yōu)良的服務(wù)（全球免費快速網(wǎng)上樣片申請、豐富的技術(shù)資料、大學(xué)計劃資源等），充分體現(xiàn)了世界級著名IC廠商的實力和綜合優(yōu)勢。開設(shè)該課程的目的是給學(xué)生開展微機軟、硬件應(yīng)用課程打下基礎(chǔ)。本課程要求學(xué)生能綜合應(yīng)用所學(xué)知識，設(shè)計較復(fù)雜的單片機系統(tǒng)，并在實踐基本技能方面進行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。能夠較全面地掌握基本理論和基本方法，并初步掌握小型單片機系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。培養(yǎng)獨立思考、獨立收集資料、獨立設(shè)計規(guī)定功能的單片機系統(tǒng)的能力，提高自己軟件編程能力。五、教學(xué)內(nèi)容與進度安排第1章概述1、課時數(shù)：32、講述內(nèi)容：(1)單片機概念、特點、主要芯片系列(2)MSP430系列單片機特點、發(fā)展、應(yīng)用、型號3、學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：理解單片機特征、應(yīng)用和選型4、教學(xué)方法：課堂講解5、課外學(xué)習(xí)要求：查詢不同廠家網(wǎng)址上的單片機芯片手冊第2章MSP430體系結(jié)構(gòu)1、課時數(shù)：62、講述內(nèi)容：(1)處理器架構(gòu)、內(nèi)核各單元模塊介紹(2)存儲結(jié)構(gòu)、內(nèi)存地址映射、尋址方式(3)指令系統(tǒng)及其常見指令(4)程序運行及匯編語言重點：處理器架構(gòu)、匯編語言，難點：尋址模式3、學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：理解處理器功能、特征，并學(xué)會匯編語言與CPU運行的關(guān)系4、教學(xué)方法：課堂教學(xué)5、課外學(xué)習(xí)要求：匯編編程題第3章MSP430基本外設(shè)1、課時數(shù)：62、講述內(nèi)容：(1)系統(tǒng)時鐘、中斷模式(2)低功耗模式(3)外設(shè)概念、訪問方式(4)基本外設(shè)：COM、Timer、比較器(5)復(fù)雜外設(shè)：DMA、ADC、DAC、乘法器、LCD、FLASH控制器重點：中斷模式、低功耗模式；難點：DMA控制器3、學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：理解中斷模式，了解各個外設(shè)訪問一般方式，并能掌握多種外設(shè)的編程使用4、教學(xué)方法：課堂講解、學(xué)生編程5、課外學(xué)習(xí)要求：程序編制第4章MSP430通信接口1、課時數(shù)：62、講述內(nèi)容：(1)通信模式與總線類型(2)UART接口及其使用(3)SPI協(xié)議及其使用(4)I2C協(xié)議及其使用重點：總線型通信模式、UART協(xié)議3、學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：掌握通信協(xié)議原理，并能夠精通至少一種串行協(xié)議4、教學(xué)方法：課堂講解，學(xué)生編程實現(xiàn)5、課外學(xué)習(xí)要求：程序編制第5章MSP430軟硬件開發(fā)環(huán)境1、課時數(shù)：32、講述內(nèi)容：(1)CCSv5軟件環(huán)境講解與安裝(2)IAR軟件環(huán)境講解與安裝(3)開發(fā)板講解與使用重點：CCSv5掌握使用方法3、學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：掌握一種開發(fā)環(huán)境的使用、調(diào)試4、教學(xué)方法：課堂講解、學(xué)生驗證5、課外學(xué)習(xí)要求：用模擬器進行程序調(diào)試第6章（實驗1）簡單程序下載運行1、課時數(shù)：32、講述內(nèi)容：(1)熟悉實驗室開發(fā)環(huán)境(2)編制/編譯簡單程序，并下載運行3、學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：能夠使用開發(fā)環(huán)境4、教學(xué)方法：學(xué)生調(diào)試下載，教師輔導(dǎo)5、課外學(xué)習(xí)要求：掌握硬件調(diào)試和模擬器調(diào)試第7章（實驗2）按鍵與顯示實驗1、課時數(shù)：62、講述內(nèi)容：(1)掌握按鍵檢測邏輯和程序編制(2)掌握LED燈控制邏輯與程序編制(3)掌握液晶屏顯示控制邏輯與程序編制3、學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：能編制上述三種不同的程序，并調(diào)試成功4、教學(xué)方法：學(xué)生編制程序/下載/運行，教師輔導(dǎo)5、課外學(xué)習(xí)要求：實現(xiàn)一個復(fù)雜數(shù)字鐘功能第8章（實驗3）簡單通信實驗1、課時數(shù)：62、講述內(nèi)容：(1)UART通信程序編制(2)SPIFLASH訪問程序編制(3)I2C配置程序編制3、學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：能夠編制上述兩種以上程序，并調(diào)試成功4、教學(xué)方法：學(xué)生編制程序/下載/運行，教師輔導(dǎo)5、課外學(xué)習(xí)要求：使用簡單命令行窗口功能第9章（實驗4）低功耗驗證實驗1、課時數(shù)：62、講述內(nèi)容：(1)電源電路詳解(2)低功耗設(shè)計原則講解(3)不同低功耗狀態(tài)下的電流測試3、學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：掌握低功耗狀態(tài)及其使用方法4、教學(xué)方法：教師例程講解，學(xué)生驗證5、課外學(xué)習(xí)要求：低功耗數(shù)字鐘的實現(xiàn)第10章（實驗5）綜合實驗1、課時數(shù)：32、講述內(nèi)容：(1)介紹血氧實驗原理和主要功能模塊(2)程序分析和驗證3、學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：掌握復(fù)雜任務(wù)設(shè)計與分析方法，能夠閱讀大量程序4、教學(xué)方法：程序閱讀和分析5、課外學(xué)習(xí)要求：繪制程序邏輯圖六、修讀要求學(xué)生上課不能遲到或缺席，上課前要對所學(xué)的內(nèi)容有所了解，先預(yù)習(xí)，課堂上要認(rèn)真聽講，積極思考，課后要認(rèn)真復(fù)習(xí)。平時多動手多做練習(xí)。實驗課上要按照老師要求把各個硬件模塊連接起來，輸入及調(diào)試軟件，編譯通過后下載程序，按照實驗步驟完成實驗并分析實驗結(jié)果，課后寫實驗報告。實驗數(shù)據(jù)和報告不能抄襲，考試不作弊。如出現(xiàn)抄襲行為，均被視為違反學(xué)術(shù)誠信，按相關(guān)條例作相應(yīng)處理。七、學(xué)習(xí)評價方案對學(xué)生的綜合評價包括：期末考評、平時成績、單片機實驗成績（包括單片機實驗報告）組成。平時成績主要考核學(xué)生聽課的出勤情況、課堂對知識點的掌握、作業(yè)情況，占10%，單片機實驗成績占20%，期末成績占70%。八、課程資源教材：《MSP430超低功耗單片機原理與應(yīng)用（第2版）》，沈建華楊艷琴編著，清華大學(xué)出版社，2013年9月，ISBN：9787302334071參考書目：MSP430系列單片機系統(tǒng)工程設(shè)計與實踐，謝楷;趙建(著)，機械工業(yè)出版社，ISBN：9787111273868，2009-07-01STC15單片機實戰(zhàn)指南（c語言版）——從51單片機diy、四軸飛行器到優(yōu)秀產(chǎn)品設(shè)計，