标准

KC/2083343-2019

单片机原理与接口技术（丙）课程质量标准

1　范围

本标准规定了“单片机原理与接口技术课程（丙）”课程的简介、教学目标、总体要求、教学要求、学生学习策略、课程考核要求及教学质量评价与改进。

本标准适用于机械设计制造及其自动化专业。

2　规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 7713.1－2006 学位论文编写规则

GB 7714－2005 文后参考文献著录规则

西北农林科技大学2019版本科培养方案（机械设计制造及其自动化专业）
西北农林科技大学本科学籍管理办法（校教发〔2017〕286号）
西北农林科技大学本科考试工作条例（校教发〔2019〕364号）
西北农林科技大学教材管理实施细则（校教发〔2020〕241号）

3　课程简介

3.1 中文简介

“单片机原理与接口技术”是机类和电类工科专业的一门学科基础课，也是一门实用性很强的专业技能课程。本课程的主要内容是系统、全面地阐述MCS-51单片机的结构和功能、指令系统、汇编语言和C51语言程序设计方法、中断系统和定时/计数器、存储器扩展技术、串行通信接口、显示器和键盘接口技术、数/模和模/数转换器的接口技术以及单片机系统的设计方法。本课程的重点是中断和接口技术，其难点是中断应用和接口技术中的程序设计。通过本课程的学习，使学生对于单片机的组成原理和结构有比较深刻的理解，掌握单片机应用系统的硬件设计方法，具备单片机软件设计的能力，以及独立设计单片机测控系统的能力。

3.2 英文简介

Principle and Interface Technology of Single chip Microcomputer (SCM) is a fundamental subject in the majors of mechanical and electronic Engineering. It is a subject with strong practice on professional skills. The main contents of the subject are systematical and comprehensive introduction on structures and functions of MCS-51 SCM, programming methods based on assemble language and C51 language, interrupt system and timer/counter, memory extension technology, interface technologies on serial communication, display and keyboard, digital/analog converter and analog/digital converter, and system design method with SCM as controller. The key contents are interrupt system and interface technology, and the difficult parts are programming on interrupt system application and interface technology. The subject will make the students understand the theory of constitution and structure of SCM, master the hardware system design method on SCM system, have the ability in programming with assemble and C51 languages, and the ability in designing measurement and control system with SCM.

4　教学目标

通过本课程的教学应实现以下目标：

（1）了解单片机在测量、控制等电子技术领域的应用；

（2）获得单片机应用系统设计的基本理论、基本知识与基本技能；

（3）掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法；

（4）初步具备应用单片机进行系统设计和产品开发的能力。

5　总体要求

5.1　知识

——单片机的内部结构、信号引脚、工作原理、最小系统的设计方法；

——汇编语言和C51语言的基本指令、使用方法；

——单片机存储器的扩展方法；

——中断系统、中断源以及中断应用；

——各种接口的扩展以及程序设计的方法。

5.2　能力

——合理选择单片机的能力；

——硬件系统的设计能力；

——软件系统的编程能力；

——软硬件系统查错和纠错的能力；

——以单片机为控制器的测控系统的设计能力。

5.3　素质

——良好的社会公德、职业道德和诚信品质；

——从系统的角度分析和设计系统的工程意识；

——独立思考问题的能力，团结合作的精神；

——发现问题的能力，克服困难的意志和解决问题的信心。

6　教学要求

6.1　课程内容与课时分配

表1 课程内容与课时分配

篇、章	教学内容	学时分配
篇、章	教学内容	理论	实验	小计
第1章微型计算机系统及单片机概述	微型计算机的组成；数制、机器数、编码；计算机基础知识；单片机的定义、类型、应用和发展历史；MCS单片机的系列及MCS-51单片机的特点。	3		3
第2章 MCS-51系列单片机的结构和工作原理	以8051单片机为例，介绍单片机的存储器配置、并行I/O口P0～P3的结构、时钟电路与时序、复位电路和低功耗工作方式。	4		4
第3章 MCS-51单片机的指令系统	MCS-51子系列单片机的指令格式、寻址方式以及指令的执行过程；MCS-51的数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算及移位类指令、控制转移类指令和布尔变量操作类指令。	3		3
第4章 MCS-51的汇编语言程序设计	顺序程序、循环程序、分支程序和子程序的结构以及编程方法。	1	2	3
第5章单片机的C51语言编程	C51源程序的基本结构和常用的头文件；C51的基本数据类型、数据存储类型和存储模式；C51的运算符和C51的函数；举例说明C51的编程方法。	1	2	3
第6章 MCS-51单片机中断系统与定时/计数器	中断概述；MCS-51子系列单片机的中断系统结构及中断控制；中断的汇编语言程序和C51语言程序设计举例；51子系列单片机定时/计数器的结构和寄存器；定时/计数器的工作方式及应用	3	4	7
第7章 MCS-51单片机串行接口	串行通信概述；MCS-51单片机串行口以及四种工作方式。	1		1
第8章存储器的扩展	单片机存储器的扩展结构；并行程序存储器和数据存储器的扩展方法。	2	2	4
第9章单片机并行I/O接口扩展	I/O口扩展概述；简单并行I/O接口扩展；可编程并行接口芯片Intel 8155的应用；LED/LCD显示接口设计；键盘接口技术	3	4	7
第10章 A/D与D/A转换器及接口技术	D/A转换器及接口技术；并行A/D转换器及接口技术	2	2	4
第11章单片机应用系统设计与调试	单片机应用系统的开发原则、功率扩展与隔离技术、单片机应用系统的抗干扰技术。	1		1
合计		24	16	40

6.2　理论课

表2 理论教学基本要求

章	知识		能力	素质
章	知识点	重点或难点	能力	素质
第1章微型计算机系统及单片机概述	微型计算机的组成；数制、机器数、编码；计算机基础知识；单片机基本知识。	微型计算机的组成、机器数。	合理选择单片机的能力。	从系统的角度分析和设计系统的工程意识。
第1章微型计算机系统及单片机概述	5 个	2 个	1 项	1 类
第2章 MCS-51系列单片机的结构和工作原理	MCS-51单片机的内部组成和信号引脚、51子系列单片机的存储器配置、并行I/O口P0～P3的结构、时钟电路与时序、复位电路和低功耗工作方式。	MCS-51单片机的内部组成及信号引脚，8051内部存储器的组成。	合理选择单片机的能力。	从系统的角度分析和设计系统的工程意识。
第2章 MCS-51系列单片机的结构和工作原理	5 个	2 个	1 项	1 类
第3章 MCS-51单片机的指令系统	伪指令、汇编语言语句格式、七种寻址方式、MCS-51单片机的指令系统（传送类、算术运算类、逻辑运算及移位类、控制转移类、位操作类）。	寻址方式、指令系统及各种指令的用法。	软件系统的编程能力。	独立思考问题的能力，发现问题的能力，克服困难的意志和解决问题的信心。
第3章 MCS-51单片机的指令系统	3 个	2 个	1 项	3 类
第4章 MCS-51的汇编语言程序设计	顺序、循环、分支和子程序设计。	程序的设计方法。	软件系统的编程能力。	独立思考问题的能力，发现问题的能力，克服困难的意志和解决问题的信心。
第4章 MCS-51的汇编语言程序设计	4 个	1 个	1 项	3 类
第5章单片机的C51语言编程	C51程序的基本结构和常用的头文件、C51的基本数据类型、数据存储类型和存储模式、C51的运算符、函数及单片机的C51语言编程。	C51程序的设计方法。	软件系统的编程能力。	独立思考问题的能力，发现问题的能力，克服困难的意志和解决问题的信心。
第5章单片机的C51语言编程	5 个	1 个	1 项	3 类
第6章 MCS-51单片机中断系统与定时/计数器	中断基本知识、 51子系列单片机的中断系统结构及中断控制、中断的汇编语言程序和C51语言程序设计举例、51子系列单片机定时/计数器的结构和寄存器、定时/计数器的工作方式及应用。	对中断技术和中断系统的理解、MCS-51定时/计数器的功能、定时/计数器的应用、编写含有中断功能的程序。	硬件系统的设计能力，软件系统的编程能力，软硬件系统查错和纠错的能力，以单片机为控制器的测控系统的设计能力。	独立思考问题的能力，发现问题的能力，克服困难的意志和解决问题的信心。
第6章 MCS-51单片机中断系统与定时/计数器	5 个	4 个	4 项	3 类
第7章 MCS-51单片机串行接口	串行通信基本知识、MCS-51单片机的串行口工作方式。	串行数据通信的基本原理、串行通讯四种工作方式的应用。	硬件系统的设计能力，软件系统的编程能力，软硬件系统查错和纠错的能力，以单片机为控制器的测控系统的设计能力。	独立思考问题的能力，发现问题的能力，克服困难的意志和解决问题的信心。
第7章 MCS-51单片机串行接口	2 个	2 个	4 项	3 类
第8章存储器的扩展	存储器的基本知识、单片机的扩展结构及并行程序存储器和数据存储器的扩展。	并行程序存储器和数据存储器的扩展方法。	合理选择单片机的能力，硬件系统的设计能力，软件系统的编程能力，软硬件系统查错和纠错的能力。	良好的社会公德、职业道德和诚信品质，从系统的角度分析和设计系统的工程意识。
第8章存储器的扩展	3 个	2 个	4 项	2 类
第9章单片机并行I/O接口扩展	I/O口扩展基本知识、简单并行I/O接口扩展、可编程并行接口芯片Intel 8155A、LED/LCD显示接口设计、键盘接口技术。	8155A的应用方法；显示器和键盘与单片机的接口方法。	硬件系统的设计能力，软件系统的编程能力，软硬件系统查错和纠错的能力，以单片机为控制器的测控系统的设计能力。	独立思考问题的能力，发现问题的能力，克服困难的意志和解决问题的信心。
第9章单片机并行I/O接口扩展	5 个	3 个	4 项	3 类
第10章 A/D与D/A转换器及接口技术	A/D和D/A转换器基本知识、及各自与单片机的接口技术。	A/D和D/A转换器与单片机的接口方法以及编程方法。	硬件系统的设计能力，软件系统的编程能力，软硬件系统查错和纠错的能力，以单片机为控制器的测控系统的设计能力。	独立思考问题的能力，发现问题的能力，克服困难的意志和解决问题的信心。
第10章 A/D与D/A转换器及接口技术	3 个	2 个	4 项	2 类
第11章单片机应用系统设计与调试	单片机应用系统的开发原则、功率扩展与隔离技术、单片机应用系统的抗干扰技术。	开发原则与抗干扰技术。	合理选择单片机的能力，以单片机为控制器的测控系统的设计能力。	良好的社会公德、职业道德和诚信品质，从系统的角度分析和设计系统的工程意识。
第11章单片机应用系统设计与调试	3 个	2 个	2 项	2 类

6.3 实验课

6.3.1实验教学必需的保障条件

计算机、单片机开发板、Proteus 软件、Keil μVision 软件、一些必需的元器件等。

6.3.2实验课教学基本要求

实验教学要求与设计应符合表3的规定。

表3 实验课教学基本要求

实验项目	实验内容	已具备技能要求	学时	实验要求	实验类型	技能目标	分组要求
1. 汇编语言程序的练习	分别针对3~4个典型的汇编语言程序，基于Keil软件，学习工程的建立方法、程序的调试方法等；了解伪指令的作用、汇编语言程序的执行过程、数据在存储器的存放指令、存放的位置、单片机中部分特殊功能寄存器的作用等。	已学习了主要的汇编语言指令。	2	必做	设计	1. 了解Keil工程的建立、编译、调试等方法； 2. 了解汇编语言程序的结构，程序的编写方法和调试过程，伪指令和汇编指令的差异； 3. 了解不同物理位置存储器的区别、数据的存储方法等。	单人单机
2. C51程序的练习	针对实验1中的程序，改用C51语言编写，基于Keil软件，学习C51工程的建立方法、程序的调试方法等，学习C51程序的结构，比较汇编语言程序和C51在编程中的差异。	具备C语言编程的能力，学习了C51语言程序设计方法。	2	必做	设计	1. 了解C51程序的结构； 2. 了解Keil软件的主要菜单及功能； 3. 具备初步设计C51简单程序的能力。	单人单机
3. 外部中断的应用	结合上课中讲的外部中断应用的事例，练习中断程序的编写方法、硬件设计方法、调试方法等。	Proteus应用的基本技能，中断系统的硬件和软件设计的初步能力。	2	必做	设计	1. 了解中断系统的结构； 2. 培养含有中断源程序的设计能力。	单人单机
4. 定时中断的应用	结合上课中讲的定时中断的事例，练习定时中断的编写方法、硬件设计方法、调试方法等。	Proteus应用的基本技能，定时中断应用的基本能力。	2	必做	设计	1. 了解定时中断的特点； 2. 培养含有定时中断的程序设计的能力。	单人单机
5. 并行存储器的扩展	给单片机扩展不同类型的RAM和ROM，在Proteus中仿真，并实现数据的存储、转移等功能。	与存储器相关的基本知识。	2	必做	设计	1. 掌握并行存储器扩展方法； 2. 掌握与存储器相关的软件的编程方法。	单人单机
6. I/O口的扩展	I/O接口的扩展、静态LED、动态LED的显示。	I/O口扩展的基本知识和LED显示的基本知识	2	必做	设计	1. 掌握不同I/O口的扩展方法； 2. 掌握静态LED、动态LED与单片机的接口方法及程序驱动方法。	单人单机
7. 显示器的接口技术	LCD及键盘的接口和驱动方法。	LCD显示器及键盘的接口知识。	2	必做	设计	掌握LCD和键盘与单片机的接口方法及驱动方法。	单人单机
8. ADC和DAC与单片机的接口技术	ADC809和DAC0832与单片机的接口技术及编程方法。	ADC和DAC的基本知识以及与单片机的接口方法等基本技能。	2	必做	设计	掌握ADC0809与DAC0832与单片机的接口技术及编程方法。	单人单机
合计			16

7　学生学习策略

单片机是一门理论性和实践性都很强的课程，仅靠课堂教学无法达到圆满的教学效果。建议在学习中采取下列措施或方法：

项目学习法：结合个人的科创项目或自己找一个控制系统的项目（如温室温度控制系统），分析系统的功能，实现该功能应该具备哪些方面的知识，这些知识与本课程的哪些章节有联系，带着问题学习各章的内容。

重视理论教学：理论是实践的基础。理论课堂要重视听讲，尤其是对一些重点和难点的讲授，只有在理解的基础上，才能编写高质量的程序。

加强实践训练：在对理论内容理解的基础上，加强编程能力的训练、加强对硬件系统的设计是成功掌握该课程内容的基本途径。

8　课程考核要求

本门课程考核方式为闭卷考试。

8.1课程考核成绩组成

课程总评成绩 = 平时考核成绩（100分）×40%+考试×60 %。

8.2 平时考核

平时考核成绩所占课程总评成绩的比重为40%。平时考核方式及权重要求应基本符合表4的规定。

表4 平时考核方式及权重

平时考核类型	所占百分比	考核目的
实验考勤及实践技能	60%	主要考核学生对实验环节知识和技能掌握的情况
作业	20%	主要考核学生对重点知识、难点掌握的情况
考勤及课堂问答	20%	主要考核学生的出勤情况、参与课堂讨论的积极性和主动性、回答问题的准确性等

8.3 考试

考试成绩采用百分制评定；所占课程总评成绩的比重为60%。其中考试试题的类型及权重要求应基本符合表5的规定。随着课程教学内容的更新，试题的类型和权重应灵活变化。

表5 试题类型及权重

试题类型	所占百分比	考核目的
填空题、选择题、简答题、判断正误题	40	基本知识点、易混淆知识点的理解、基本概念和基本问题的掌握情况
编程题、分析题、综合题	60	基本的程序设计能力、中断系统、接口等部分内容的掌握程度，存储器扩展的能力等。

9　教学质量评价与改进

课程组根据课程特点，采用问卷调查、课堂提问、课程随堂访谈、实验操作、考试以及专题座谈会等方式评价学生学习效果及满意度，并对结果进行质量分析，明确该课程是否达到人才培养目标。针对课程讲授中存在的问题与不足，课程组不断修改与完善，确保课程教学质量的持续提高。

教材选用及参考资料和课程组信息分别见附录A和附录B。

附录A

（资料性附录）

教材选用及参考资料

A1本课程选用教材及参考资料

选用教材：

郭文川主编《MCS-51单片机原理、接口及应用》，电子工业出版社，2021.5（普通高等教育“十四五”规划教材）

A2参考书目及教学资源

（1）李朝青. 单片机原理及接口技术(第5版). 北京:北京航天航空大学出版社, 2017.10

（2）王云. 51单片机的C语言程序设计教程. 北京:人民邮电出版社, 2018.11

（3）张毅刚. 单片机原理及接口技术(C51编程). 北京：人民邮电出版社, 2020.01

（4）郭天祥. 新概念51单片机C语言教程——入门、提高、开发、拓展. 北京：电子工业出版社，2009.1

本课程网址：

西北农林科技大学教学资源网《MCS-51单片机原理、接口及应用》网络课程

http://eol.nwsuaf.edu.cn/meol/jpk/course/blended_module/index.jsp?courseId=13296

本学科相关的期刊：

工业控制计算机、数字技术与应用、电子世界、自动化与仪器仪表、仪器仪表学报、农业工程学报、农业机械学报。

其他教学资源(仅供参考)：

网站类别	网址
国内公开课教学网址	单片机原理与应用_北京交通大学_中国大学MOOC(慕课) https://www.icourse163.org/course/NJTU-1001729006?from=searchPage
	单片机原理及接口技术_安阳师范学院_中国大学MOOC(慕课) https://www.icourse163.org/course/AYNU-1002125008?from=searchPage
	单片机原理及应用_哈尔滨工业大学_中国大学MOOC(慕课) https://www.icourse163.org/course/HIT-353001?from=searchPage
	单片机教程网-51 stm32 arm MCU 电子技术学习与研究 http://www.51hei.com/
	东南大学：http://www.openke.net/show-2307.html