机械设备计算机控制原理及应用(教案).doc

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机械设备计算机控制原理及应用

教案

袁江

南通大学机械工程学院

2007年3月

学时安排及要求

本课程总学时48，周学时4，实验学时10。

机械工程及自动化专业专业基础课

教材：

胡乾斌等．单片微型计算机原理与应用（第二版）．华中科技大学出版社，2006

参考文献：

1.李正军．计算机测控系统设计与应用．机械工业出版社，2004，1

2.余永权．单片机在控制系统中的应用．电子工业版，2004，2

3.方建军．光机电一体化系统设计．化学工业出版社，2003，10

4.梅丽凤．单片机原理及接口技术．清华大学出版社，2004

5.李广弟等．单片机基础．北京航空航天大学出版社，2001．

6.单片机学习网（）

7.电子工程师网（）

8.周立功单片机（）

9.单片机自学网（）

实验指导书：

《机械设备计算机控制及应用实验指导书》

作业要求：

1.做在专用作业本上（不能用零碎纸）；

2.抄写题目、书写工整；

3.按要求准时交作业。

实验要求：

1.特别注意电源线的连接方法；

2.实验设备编号及同组同学等要反映在实验报告上；

3.重点熟悉并消化实验软件。

学时安排：

章节

学时

第1章单片机概述

2

第2章MCS-51单片机芯片的硬件结构

2

第3章MCS-51的指令系统

6

第4章汇编语言程序设计

10

第5章存储器扩展

2

第6章中断系统

2

第7章输入与输出

4

第8章定时器/计数器

2

第9章串行通讯与接口

4

第10章数/模（D/A）和模/数（A/D）转换接口

2

实验

10

总复习

2

合计

48

答疑时间及地点：

机电楼211（周三下午）联系方式：

yuan.j@，13861982621

第1次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042、043

教学内容

提要

第1章概述

1.1微型计算机的发展和特点

1.2微处理器、微型计算机和微型计算机系统

1.3微型计算机的应用

1.4Intel单片机系列介绍

1.5计算机中的数和编码

重点、难点

及教学要求

重点：

单片机应用系统基本组成，二进制、十进制、十六进制。

难点：

二进制、十六进制。

教学要求：

熟悉微型计算机中数制的表示与日常生活中的区别，各种数制表示形式。

熟悉微型计算机中各种数制之间的转换和补码的求法。

更新、补充

删节内容

补充内容：

当前流行的单片机系列产品与选型。

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

1.用多媒体CAI课件演示单片机应用系统组成及工作分析。

2.将整个教材的教学设计及思想通过实例分析进行了展示。

作业布置

P18：

5，6，11，13

教学实施

情况小结

第2次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

第2章MCS-51的内部结构

2.1MCS-51的结构

2.2CPU

2.3MCS-51的引脚及片外总线结构

2.4CPU的时序及辅助电路

2.5MCS-51的存储器结构

重点、难点

及教学要求

重点：

80c51单片机的基本组成部分与CPU结构。

片内低128字节RAM分配与常用特殊功能寄存器功能；各I/O口的功能与异同。

难点：

80c51的CPU结构、存储器的结构、片内RAM分配和工作寄存器分区。

教学要求：

理解80c51单片机的基本组成和引脚的名称与功能，了解80c51的CPU结构。

更新、补充

删节内容

补充内容：

单片机的最小系统组成及各部分作用。

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

1.以多媒体课堂教学为主，板书为辅；

2.补充一个单片机最小系统（用按钮控制LED点亮），采用以任务为中心的教学模式，激发学生的学习兴趣；

作业布置

课外查找单片机选型方面的资料。

P37：

3，6，7，8，12

教学实施

情况小结

第3次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

第3章MCS-51单片机指令系统

3.1MCS-51单片机指令的寻址方式

3.2MCS-51单片机指令分类介绍

3.2.1数据传送类指令

一般传送指令；特殊传送指令

3.2.2算术运算类指令

加法指令；减法指令；乘、除法指令；调整指令

重点、难点

及教学要求

重点：

内部数据传送、内部与外部数据传送方法；各种算术运算类指令的使用方法。

难点：

内部与外部数据传送、堆栈操作方法；多字节的算术运算处理。

教学要求：

掌握一般传送指令和特殊传送指令的正确书写格式，能准确地找出语句错误；理解不同传送指令的适用场合；了解数据交换指令的作用；掌握各种算术运算类指令的使用方法；了解多字节算术运算过程中对高位字节和进位位的处理。

更新、补充

删节内容

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

以多媒体课堂教学为主，板书为辅。

开设一次以数据传送为目的的实验课。

作业布置

课外阅读相关的参考书籍，加深对单片机指令系统的理解。

作业（P70）：

8，9

教学实施

情况小结

第4次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

3.2.3逻辑运算及移位类指令

逻辑“与”、“或”、“异或”指令；循环移位指令

3.2.4控制转移类指令

无条件转移指令；条件转移指令；子程序调用与返回

3.2.5布尔变量操作类指令

位传送；位状态设置；位逻辑运算；位条件转移

重点、难点

及教学要求

重点：

逻辑运算及控制转移指令的特点及使用，布尔变量操作指令的特点及使用。

难点：

逻辑运算指令对标志位的影响；控制转移类指令改变PC内容的方法、指令中偏移量的确定；位地址的表示方法；位条件转移指令的正确使用。

教学要求：

掌握各种逻辑运算及控制转移指令正确书写和使用方法；理解控制转移类指令的功能；了解人工汇编过程中偏移量的计算方法；掌握各种布尔变量操作指令的使用方法；理解位条件转移指令的使用。

更新、补充

删节内容

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

以多媒体课堂教学为主，板书为辅。

开设一次以算术运算为目的的实验课。

作业布置

课外阅读相关的参考书籍，加深对单片机指令系统的理解。

作业（P70）:

6，13，23

教学实施

情况小结

第5次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

指令系统应用举例

代码转换编程举例

运算累程序编程举例

重点、难点

及教学要求

重点：

数据传送类和算术运算类指令的应用。

难点：

灵指令对程序状态字寄存器的影响问题。

教学要求；掌握三种不同的存储空间的访问方法，编制汇编程序的一般方法和步骤，学会指令系统的应用注意事项。

更新、补充

删节内容

尽量少分析纯数学运算的程序，数制转换类程序只分析1-2个实例。

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

以多媒体课堂教学为主，板书为辅，通过简单的程序设计理解指令的应用。

作业布置

课外阅读相关的参考书籍，学会编制简单的顺序程序。

作业（P71）：

11，24，25

教学实施

情况小结

第6次授课

本次课安排实验。

实验名称为：

存储器读写实验、P3口控制继电接触器实验。

有关实验时间、实验地点、实验分组、实验要求等情况由实验老师具体安排。

第7次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

第4章汇编语言程序设计

4.1汇编语言伪指令

4.2程序编制的基本知识

4.3基本程序结构

4.3.1顺序程序设计

4.3.2分支程序设计

重点、难点

及教学要求

重点：

程序设计的一般方法和步骤，灵活运用汇编指令设计完整程序。

难点：

灵活运用汇编指令编制较复杂的程序。

教学要求；掌握编制汇编程序的一般方法和步骤，学会阅读、设计简单的顺序程序和分支程序；了解人工汇编程序的方法、了解散转程序的结构。

更新、补充

删节内容

尽量少分析纯数学运算的程序，数制转换类程序只分析1-2个实例。

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

以多媒体课堂教学为主，板书为辅，设计简单的顺序程序和分支程序，用软件仿真，观察仿真结果。

作业布置

课外阅读相关的参考书籍，学会编制简单的顺序程序。

教学实施

情况小结

第8次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

4.3.3循环程序设计

4.3.4子程序及其调用

重点、难点

及教学要求

重点：

循环程序及子程序调用的设计方法

难点：

循环控制的条件，子程序调用中的现场保护。

教学要求：

掌握循环程序及子程序调用的设计方法；理解现场保护的作用；

了解参数传递的方法。

更新、补充

删节内容

查表程序、位操作程序纳入阅读材料。

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

以多媒体课堂教学为主，板书为辅，设计简单的循环程序和子程序程序，用软件仿真，观察仿真结果。

作业布置

课外阅读查表程序、位操作程序等阅读材料。

完成作业P109：

1，8

教学实施

情况小结

第9次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

4.4汇编语言程序设计举例

（代码转换类）

重点、难点

及教学要求

重点：

灵活运用汇编指令设计完整代码转换类程序。

难点：

代码转换算法。

教学要求；掌握编制汇编程序的一般方法和步骤，学会设计代码转换类程序。

更新、补充

删节内容

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

以多媒体课堂教学为主，板书为辅，设计代码转换类程序流程图，程序的编写过程采用黑板板书的形式，用软件仿真，观察仿真结果。

作业布置

课外阅读相关的参考书籍，学会编制简单的代码转换类程序，完成课后作业P109：

2，4，5

教学实施

情况小结

第10次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

4.4汇编语言程序设计举例

（数据运算类）

重点、难点

及教学要求

重点：

灵活运用汇编指令设计完整数据运算类程序。

难点：

数据运算算法。

教学要求；掌握编制汇编程序的一般方法和步骤，学会设计数据运算类程序。

更新、补充

删节内容

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

以多媒体课堂教学为主，板书为辅，设计数据运算类程序流程图，程序的编写过程采用黑板板书的形式，用软件仿真，观察仿真结果。

作业布置

课外阅读相关的参考书籍，学会编制简单的数据运算类程序，完成课后作业P110：

9，10，12。

教学实施

情况小结

第11次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

4.4汇编语言程序设计举例

（应用类）

重点、难点

及教学要求

重点：

灵活运用汇编指令设计完整应用类程序。

难点：

各单元的分配。

教学要求；掌握编制汇编程序的一般方法和步骤，学会设计应用类程序。

更新、补充

删节内容

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

以多媒体课堂教学为主，板书为辅，设计应用类程序流程图，程序的编写过程采用黑板板书的形式，用软件仿真，观察仿真结果。

作业布置

课外阅读相关的参考书籍，学会编制简单的应用类程序，完成作业P110：

15，17，26。

教学实施

情况小结

第12次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

第6章MCS-51单片机中断系统

6.1中断的概念

6.2单片机的中断系统的组成

6.3中断入口

6.4中断控制部分的功能

6.5中断处理过程：

中断响应、中断处理、中断返回、中断请求的撤消；

6.6中断系统的应用举例

重点、难点

及教学要求

重点：

中断系统与中断控制部分的功能

难点：

中断的概念

教学要求：

理解中断概念，掌握中断系统与中断控制部分的功能，了解中断系统与中断入口。

重点：

中断响应、中断处理

难点：

中断处理

教学要求：

理解中断响应、处理等概念，掌握中断系统应用的方法，了解中断请求的撤消情况。

更新、补充

删节内容

补充阅读外部中断源的扩充方法。

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

1.用多媒体课堂进行教学；

2.采用教学互动模式，激发学生的学习兴趣；

作业布置

P149：

4，8

教学实施

情况小结

第13次授课

本次课安排实验。

实验名称为：

急救车与交通灯实验。

有关实验时间、实验地点、实验分组、实验要求等情况由实验老师具体安排。

第14次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

第8章定时器/计数器

8.1定时器/计数器的定时和计数功能

8.2定时器/计数器的控制

8.3定时器的工作方式及使用方法

8.4定时器/计数的应用

重点、难点

及教学要求

重点：

定时/计数器的工作方式及模式，定时器的灵活应用。

难点：

方式及模式确定，各种模式的灵活应用，定时器的灵活应用。

教学要求：

了解定时器的结构，掌握定时方式及模式的确定。

了解各种模式的结构及模式1、模式3的应用，熟练掌握模式1、模式2的使用方法。

更新、补充

删节内容

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

1.以多媒体课堂教学为主，板书为辅；

2.采用简单易懂的引入、介绍，来促进学生的理解。

作业布置

P195：

4

教学实施

情况小结

第15次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

第9章单片机串行通信

9.1串行通信概述

9.2串行接口与工作方式

重点、难点

及教学要求

重点：

掌握串行口控制寄存器值的确定，波特率如何设置。

（T1的计数初值如何确定）

难点：

串行口控制寄存器值的确定，及波特率的确定。

教学要求：

了解串行口的结构与串行通信方式，掌握串行口控制寄存器值的确定。

更新、补充

删节内容

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

1.以多媒体课堂教学为主，板书为辅；

2.采用简单易懂的引入、介绍，来促进学生的理解。

作业布置

复习串口方式1、2、3的使用方法

教学实施

情况小结

第16次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

9.3单片机串行通信的应用

重点、难点

及教学要求

重点：

掌握串行口控制寄存器值的确定，波特率如何设置。

（T1的计数初值如何确定）

难点：

串行口控制寄存器值的确定，及波特率的确定。

教学要求：

了解串行口的结构与串行通信方式，掌握串行口控制寄存器值的确定，学会编写串行通信应用程序。

更新、补充

删节内容

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

1.以多媒体课堂教学为主，板书为辅，黑板板书程序编写的过程；

2.采用简单易懂的引入、介绍，来促进学生的理解。

作业布置

P229：

6

教学实施

情况小结

第17次授课

本次课安排实验。

实验名称为：

定时器实验、计数器实验。

有关实验时间、实验地点、实验分组、实验要求等情况由实验老师具体安排。

第18次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

第5章MCS-51单片机系统扩展技术

5.1MCS-51单片机系统扩展及结构

5.2单片机存储器扩展与编址技术

5.3程序存储器扩展技术

重点、难点

及教学要求

重点：

MCS-51单片机存储区的操作时序；单片机扩展中的地址译码技术（包括线选法和全地址译码法）和存储器扩展方法，包括程序存储器（EPROM）扩展和程序存储器（EPROM）扩展。

难点：

线选法和全地址译码法。

教学要求：

掌握单片机程序存储器扩展中的地址译码技术和存储器扩展方法；理解单片机应用系统中的I/O口扩展技术，包括采用通用芯片如74LS377、74LS373、74LS244等芯片扩展输出口或输入口时，要能够分析接口性质和计算口地址。

更新、补充

删节内容

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

1.以多媒体课堂教学为主，板书为辅；

2.采用简单易懂的引入、介绍，来促进学生的理解。

作业布置

P134：

7

教学实施

情况小结

第19次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

5.4数据存储器扩展

5.5存储器综合扩展

重点、难点

及教学要求

重点：

数据存储器扩展中的地址译码技术和存储器扩展方法。

难点：

存储器综合扩展方法。

教学要求：

掌握数据存储器扩展中的地址译码技术和存储器扩展方法。

理解单片机应用系统中的I/O口扩展技术，包括采用通用芯片如74LS377、74LS373、74LS244等芯片扩展输出口或输入口时，要能够分析接口性质和计算口地址。

更新、补充

删节内容

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

1.以多媒体课堂教学为主，板书为辅；

2.采用简单易懂的引入、介绍，来促进学生的理解。

作业布置

复习线选法和地址译码法

教学实施

情况小结

第20次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

第七章MCS-51I/O扩展及应用

7.1为什么需要I/O扩展

7.2并行I/O端口的扩展方法

7.3可编程并行接口芯片8255A

重点、难点

及教学要求

重点：

并行I/O端口的扩展方法

难点：

8255A的扩展方法。

教学要求：

掌握1.单片机应用系统中的I/O口扩展技术，包括采用通用芯片如74LS377、74LS373、74LS244等芯片扩展输出口或输入口时，要能够分析接口性质和计算口地址。

2.8255A与单片机的接口连接、扩展方法和口A、B、C以及控制口的地址分配与单片机的数据、地址线以及控制信号线的连接关系。

更新、补充

删节内容

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

1.以多媒体课堂教学为主，板书为辅；

2.采用简单易懂的引入、介绍，来促进学生的理解。

作业布置

P174：

8

教学实施

情况小结

第21次授课

本次课安排实验。

实验名称为：

P1口I/O实验、8255I/O实验。

有关实验时间、实验地点、实验分组、实验要求等情况由实验老师具体安排。

第22次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

第9章单片机与数/模（D/A）和模/数（A/D）转换接口

9.1MCS-51单片机与D/A转换器的接口和应用

9.2MCS-51单片机与A/D转换器的接口和应用

重点、难点

及教学要求

重点：

ADC0809的工作原理，0809与CPU连接，软件编程

难点：

ADC0809的软件编程8255A的扩展方法。

教学要求：

在单片机外扩展A/D的。

理解：

1.模/和数/模转换的主要技术指标。

2.理解ADC0809的工作原理3.掌握0809与单片机的接口连接方法。

4.掌握ADC0809的软件编程设计。

更新、补充

删节内容

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

1.以多媒体课堂教学为主，板书为辅；

2.采用简单易懂的引入、介绍，来促进学生的理解。

作业布置

P248：

8，12

教学实施

情况小结

第23次授课

本次课安排实验。

实验名称为：

A/D和D/A转换实验。

有关实验时间、实验地点、实验分组、实验要求等情况由实验老师具体安排。

第24次授课

授课形式

理论讲授

授课时数

2

授课手段

多媒体

授课班级

机041，042，043

教学内容

提要

本次课安排习题课。

评讲作业中出现的普遍问题。

复习本课程的所有知识点。

讲解一些综合性的习题，介绍考核题型等。

重点、难点

及教学要求

重点：

复习相关知识点；订正作业中的错误。

教学要求：

熟练掌握相关知识点；订正作业中的错误。

熟悉考试题型。

更新、补充

删节内容

教学组织

与设计

采用问题引导、示例启发、视听组合、精讲与自学相结合的方法。

以多媒体课堂教学为主，板书为辅，黑板板书程序编写的过程。

作业布置

复习迎考

教学实施

情况小结