2020年天津3422单片机原理与接口技术自考考试大纲

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本大纲对应教材版本：《单片机应用技术教程》徐爱华主编机械工业出版社出版2003年版

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天津市高等教育自学考试课程考试大纲

课程名称：单片机原理与接口技术

课程代码：3422、4224

第一部分课程性质与目标

－、课程的性质与特点

单片机原理与接口技术是高等教育自学考试数控技术、机械电子工程专业（专科）规定必考的一门专业基础课。主要任务是使考生获得微型计算机特别是单片机的基础知识，包括汇编语言程序设计和接口技术，为后续课程打下必要的基础。

本门课程的特点是应用范围广且实践性非常强，应有必要的习题和上机（软件和硬件）实验。

二、课程目标与基本要求

通过本课程的学习，使考生获得微型计算机系统的组成原理、MCS—51单片机汇编语言程序设计、单片机定时功能及应用、单片机的中断系统和接口技术等软硬件的基本知识和微型机应用的基本方法和基本技能，为学习后续课及在今后的工作中打下必要的基础。

通过本课程学习要求考生：

1、了解单片机的组成、内部结构和特点，获得其硬件和软件的必要基础知识。

2、在初步掌握MCS—51单片机指令系统的基础上，掌握汇编语言程序的分析和简单的程序设计。

3、掌握单片机中断系统及定时/计数器的结构、使用方法和应用。

4、了解单片机常用的接口技术和初步应用方法。

本课程实践性强，学习时应注意联系实际，完成必要的实验项目，并保证及时完成习题和作业。

三、与本专业其他课程的关系

学习本课程的考生应具有高等数学、电工技术基础和电子技术基础的知识，以便使考生顺利掌握计算方法和程序设计、接口技术等内容。本课程为学习《数控系统与维修技术》、《可编程控制器原理与应用》等课程打下基础，并将在毕业设计中得到应用。

第二部分考核内容与考核目标

第一章微型计算机基础

一、学习目的与要求

通过本章的学习，学生应了解微机和单片机的发展，掌握计算机中数的表示方法，各种进制数的转换和有符号数的表示方法，掌握微机的基本组成原理，了解计算机的解题过程。

二、考核知识点与考核目标

（一）微型计算机概述（一般）

识记：微型计算机的组成及一些基本概念，微型计算机的发展与应用

（二）单片机概述（一般）

识记：单片机的主要特点，单片机的发展与应用

理解：单片机的内部结构

（三）计算机的数值与编码（次重点）

识记：计算机常用的数值

理解：常用数值的转换、带符号数的表示方法

应用：常用的二进制编码

第二章MCS—51系列单片机的硬件结构和原理

一、学习目的与要求

通过本章的学习，学生应了解单片机的基本组成和内部结构，特别是要掌握MCS—51的内部CPU、存储器和并行口结构，熟悉单片机最小系统的组成方法，从而建立单片机的总体概念。

二、考核知识点与考核目标

（一）引脚及其功能（一般）

识记：单片机主要引脚的含义，P3口线的第二功能定义

（二）中央处理单元（次重点）

理解：运算器和控制器的作用

（三）存储器配置（重点）

识记：四个独立的存储器空间

理解：内部数据存储器（RAM）和堆栈，内部特殊功能寄存器SFR、布尔处理器、程序存储器ROM

（四）输入/输出端口（重点）

识记：四个并行I/O口的特点、Po～P3口的端口结构特点

理解：四个并行I/O口的作用

应用：四个并行I/O口的应用要点

（五）时钟电路与时序（一般）

识记：时钟电路及时钟信号的产生

理解：时钟周期、机器周期和指令周期，单片机的工作方式

第三章MCS-51单片机指令系统

一、学习目的与要求

通过本章学习使考生了解MCS—51单片机的指令格式和寻址方式；对数据传送、算术运算、逻辑运算与移位、位操作、控制转移指令中最常用的指令要熟练掌握，以便为程序设计打下必要的基础。

二、考核知识点与考核目标

（一）MCS—51单片机的指令格式与寻址方式（一般）

识记：单片机的指令格式，助记符指令和机器代码，指令的字节数，指令执行速度

理解：单片机指令系统中的七种寻址方式

（二）数据传送指令（重点）

识记：数据传送指令的助记符

理解：数据传送指令的操作内容

应用：片内RAM数据传送，片外RAM和ROM与累加器A的传送，堆栈操作指令，数据交换指令

（三）算术运算类指令（重点）

识记：算术运算类指令的助记符，算术运算类指令对PSW的影响

理解：算术运算类指令的操作内容

应用：利用所学指令组成程序段，说明程序完成的功能

（四）逻辑运算及移位指令（重点）

识记：逻辑运算及移位指令的助记符，指令对PSW的影响

理解：逻辑运算及移位指令的操作内容

应用：利用所学指令组成程序段，说明程序完成的功能

（五）控制转移指令（重点）

识记：控制转移指令的助记符，指令对PSW的影响

理解：控制转移指令完成的内容

应用：利用所学指令组成程序段，说明程序完成的功能

（六）位操作指令（重点）

识记：位操作指令的助记符

理解：位操作指令的操作内容

应用：利用所学指令组成程序段，说明程序完成的功能

（七）汇编语言程序设计（次重点）

识记：汇编语言与汇编的概念，汇编语言源程序的格式

理解：伪指令的应用，汇编语言程序设计的方法

应用：源程序的编辑、汇编和调试

第四章中断和定时系统

一、学习目的与要求

通过本章的学习，使考生掌握中断的概念及MCS－51单片机的中断系统，并通过定时器／计数器的学习，进一步掌握中断服务程序的编写。考生应达到会使用中断系统和定时器／计数器的能力。

二、考核知识点与考核目标

（一）中断概述（一般）

识记：中断定义和中断作用

（二）MCS—51单片机的中断系统（重点）

识记：MCS—51单片机的中断源，中断功能，中断处理过程

理解：与中断有关的FSR如IE，TCON，IP各个位的含义和用法，中断处理过程

应用：中断系统的应用

（三）定时器及定时控制（重点）

识记：定时与计数的原理，与定时器有关的FSR的名称及作用

理解：与定时器有关的SFR如TMOD，TCON各有关位的含义和用法，定时器的逻辑结构，计数初值的设置

应用：定时器／计数器的4种工作方式和应用，重点是方式1，方式3不考核

第五章MCS－51单片机的系统扩展

一、学习目的与要求

通过本章学习使考生了解微型计算机I／O接口的作用、组成，特别要掌握MCS—51单片机I／O接口，存储器扩展的方法。使考生达到组成单片机应用系统的能力。

二、考核知识点与考核目标

（一）MCS—51单片机的系统扩展结构（次重点）

识记：系统总线的概念

应用：MCS—51单片机的总线构成

（二）程序存储器的扩展（一般）

识记：程序存储器的类型、容量，单片机的存储器采用什么类型的存储器

应用：程序存储器的扩展方法

（三）数据存储器的扩展（一般）

识记：数据存储器的类型、容量，单片机的存储器采用什么类型的存储器

应用：数据存储器的扩展方法

（四）并行I／O端口的扩展（重点）

识记：I／O接口的寻址方式，MCS—51单片机I／O接口属于哪种方式

理解：常用的三态门和三态锁存器的作用和型号

应用：简单并行I／O口的扩展

第六章单片机应用系统的接口技术

一、学习目的与要求

通过本章的学习，考生应掌握典型输入输出设备的基本结构、作用及与单片机的接口技术。应达到会使用典型输入输出设备的能力。

二、考核知识点与考核目标

（一）键盘输入接口（重点）

理解：按键输入的抖动现象

应用：独立式按键的接口与应用，矩阵式按键的接口与应用

（二）LED显示器及接口技术（重点）

理解：LED显示器结构与工作原理

应用：LED显示器与单片机的接口技术

（三）A/D转换器接口及应用（次重点）

理解：A/D转换器的工作原理、芯片结构和引脚

应用：A/D转换器与单片机的接口方法

（四）D/A转换器接口及应用（次重点）

理解：D/A转换器的工作原理、芯片结构和引脚

应用：D/A转换器与单片机的接口方法

（五）开关量输出接口技术（次重点）

应用：采用集成电路芯片驱动的接口电路，采用光电耦合的驱动接口电路

第七章MCS—51系列单片机串行口及应用

一、学习目的与要求

通过本章的学习，考生应掌握串行通信的概念和用途，串行通信标准。

二、考核知识点与考核目标

（一）串行通信基础（一般）

识记：异步通信和同步通信的两种方式，串行通信的传输制式，波特率的概念

理解：RS-232C总线标准

（二）串行口的结构和工作原理（次重点）

理解：串行口的结构和基本原理

应用：串行通信控制寄存器的设置与使用

（三）串行口的工作方式和应用（次重点）

应用：串行口的4种工作方式和应用

第三部分实践环节

实验一单片机开发系统及使用

一、考核目的与要求

通过该实验考生应了解单片机开发系统的基本组成及功能。通过最简单应用系统实例了解单片机开发系统的使用方法。

二、考核的内容

考生掌握KEILC51μVisition2集成开发环境参数的设置。

主要操作内容：

1、进入KEIL51集成环境，双击桌面上KEIL51图标

2、建立一个项目并编译

3、调试运行程序

实验二基于KEILC51集成开发环境的仿真与调试

一、考核目的与要求

通过该实验考生应进一步熟悉KeilC51集成开发环境调试功能的使用和DP－51PRO.NET单片机仿真器、编程器、实验仪三合一综合开发平台的使用。考生应达到能进行一般仿真调试的能力。

二、考核的内容

熟练掌握结合DP－51PRO．NET单片机仿真器、编程器、实验仪三合一综合开发平台和KeilC51集成开发环境进行仿真调试。

主要操作内容：

1、按照实验指导书内容进行KeilC51集成开发环境的仿真调试练习

2、按照给定程序内容建立文件并编译仿真调试

实验三单片机I／O口控制实验

一、考核目的与要求

通过该实验考生应学会利用单片机的Pl口作l/O口，考生应学会利用Pl口作为输入和输出口。

二、考核的内容

通过实验学会使用单片机的Pl口作l/O口，如果有时间也可以利用P3口作l/O口来做该实验。

主要操作内容：

1、编写一段程序，用Pl口作为控制端口，使Dl区的LED轮流亮

2、编写一段程序，用Pl.0～Pl.6口控制LED，Pl.7控制LED的亮和灭（Pl.7接按键，按下时LED亮，不按时LED灭）

实验四蜂鸣器驱动实验

一、考核目的与要求

通过该实验考生应掌握利用单片机的Pl口作l/O口，使考生学会蜂鸣器的使用。

二、考核的内容

掌握蜂鸣器的正确使用方法，了解编程的方法。

主要操作内容：

1、使用导线把A2区的J61接口的P1.3与D4区的J8接口的其中一脚相连

2、先编写一个延时程序（120～200us）

3、再编写一个循环程序，改变Pl.3脚的电平，然后延时。这样，这个循环就使Pl.3口输出一个频率为2.5KHz～4KHz的方波。在DP－51PRO.NET上运行该程序时，D4区的蜂鸣器将发出嘹亮的响声

4、按给定程序输入，然后运行，蜂呜器发出“生日快乐”的音乐

实验五定时器输出PWM实验

一、考核目的与要求

通过该实验考生应掌握利用定时器控制产生占空比可变的PWM波。培养考生的实际操作技能和严谨的科学作风。

二、考核的内容

学会使用单片机的定时器产生250Hz的PWM波。

主要操作内容：

1、用导线连接A2区的J61接口P1.1与Dl区J53接口的KEY1

2、用导线连接A2区的j61接口P1.2与Dl区J53接口的KEY2

3、将示波器的探针连接到A2区的j61接口P1.0

4、用示波器观测Pl.0口的PWM波形

实验六串转并的I／O口实验

一、考核目的与要求

通过该实验考生应掌握串转并的I／O口扩展方法。应达到能正确调试程序的能力。

二、考核的内容

通过实验进一步熟悉串并转换芯片的工作原理，学会使用串并转换芯片扩展单片机的I／O口资源。

主要操作内容：

1、短接C5区JP10接口，将CS区J43接口与A2区J61接口的P10～P13对应相连

2、运行编写好的软件程序，完成一次串并转换

3、使用C2区的逻辑笔或Dl区的J52接口（LED指示灯）测试并行输出数据Q0～Q7

数据的正确性

实验七电子琴实验

一、考核目的与要求

通过该实验考生应掌握利用实验仪上提供的按键K1～K7作为电子琴按键，控制蜂鸣器发声，使考生了解计算机发声原理，熟悉定时器和键盘扫描电路的工作原理及编程方法。

二、考核的内容

通过实验进一步熟悉定时器和键盘扫描电路的工作原理及编程方法。

主要操作内容：

1、编写一段程序，用P3.3口控制（输出7种音阶标称频率的方波），使D4区的蜂鸣器发出不同的音调。程序检测按键的状态，当某一键按下时，蜂鸣器发出对应的音调

2、按照歌曲的音调，使用Dl区的按键K1～K7，弹奏一首简单的音乐

实验八步进电机控制实验

一、考核目的与要求

通过该实验考生应了解步进电动机的工作原理，掌握步进电动机的转动控制方式和调速方法。

二、考核的内容

通过实验进一步熟悉步进电机的工作原理和控制方法，掌握一些简单的控制电路和基本的电机基础知识

主要操作内容：

l、编写程序，通过单片机的Pl口控制步进电动机的控制端，使其按一定的控制方式进行转动

2、分别采用双四拍（AB→BC→CD→DA→AB）方式、单四拍（A→B→C→D－FA）方式和单双八拍（A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A）方式编程，控制步迸电动机的转动方向和转速

3、观察不同控制方式下，步进电动机转动时的振动情况和步进角的大小，比较这几种控制方式的优缺点

以上实践环节的考核方式与环境要求

1、考核环境：以上实验均在单片机实验室进行考核。所需设备为：IBMPC机，DP－51PRO.NET单片机仿真器、编程器、实验仪三合一综合开发平台，示波器，频率计等实验设备。

2、考核方式：实践环节的考核采用形成性考核，考生在实验前应结合实验内容和实验指导书认真预习，实验中正确进行实验操作和认真观察实验现象，实验后应认真分析实验结果，编写准确、整洁的实验报告。

实践环节考核采用“优、良、中、及格、不及格”五级评分制。

第四部分有关说明与实施要求

一、考核的能力层次表述

本大纲在考核目标中，按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：

识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。

理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。

应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。

二、指定教材

《单片机应用技术教程》徐爱华主编机械工业出版社出版2003年版

三、自学方法指导

1、在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。

2、阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。

3、在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。

4、完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。

四、对社会助学的要求

l、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。

2、应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。

3、辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增减内容，以免与大纲脱节。

4、辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。

5、辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。

6、注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。

7、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。

8、助学学时：本课程共6学分，其中理论课4学分，实验课2学分。建议总课时108学时。理论课和实践课的助学学时分配如下：

五、关于命题考试的若干规定

（包括能力层次比例、难易度比例、内容程度比例、题型、考试方法和考试时间等）

l、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。

2、试卷中对不同能力层次试题比例大致是：“识记”为20％、“理解”为30％、“应用”为50％。

3、试题难易程度应合理：易、较易、较难、难比例为2：3：3：2。

4、每份试卷中各类考核点所占比例约为：重点占65％．次重点占25％，一般占10％。

5、试题类型一般分为：单项选择题、填空题、简答题、程序阅读题、综合题等。

6、考试采用闭卷笔试，考试时间150分钟，采用百分制评分，60分为及格。

六、题型示例（样题）

（－）单项选择题

1、下列关于MCS-51单片机说法错误的是()。

A.CPU能处理8位二进制数据或代码以及布尔运算

B.8051总共有256个RAM单元，内部数据存储器为前128单元

C.8031内部没有程序存储器

D.8031内部没有时钟电路，需要外接时钟信号或振荡电路

2、MCS-51单片机的时序单位从小到大依次是()。

A.拍节、状态、机器周期，指令周期B.状态、拍节、机器周期，指令周期

C.拍节、状态、指令周期，机器周期D.状态、机器周期、拍节、指令周期

（二）填空题

1、在加减运算中，当OV=1时，表明_______，在乘法运算中，表示_______。

2、MCS-51单片机的定时器在对外部事件进行计数的过程中，计数脉冲的频率不能高于振荡频率的______________。

（三）简答题

1、简述51单片机外部ROM与RAM的区分。

2、简述BCD码加法调整的原因和方法。

（四）程序阅读题

1、阅读下列程序，注释各条指令并填空。

已知（B）=35H，（A）=43H，

在执行下列指令后，（SP）=______，内部RAM（51H）=______。

MOVSP，#50H

PUSHACC

PUSHB

2、已知A中存有一个16进制字符的ASCII码，相应的程序如下：

CLRC

SUBBA,#30H

CJNEA,#0AH,BB

AJMPBC

BB:JCDONE

BC:SUBBA,（①）

DONE:RET

1〉该程序的功能是：（）

2〉①所在的位置应填入的立即数是（）。

（五）综合题

1、如图所示的电路中，每来回扳动一次开关S将会产生一次外部中断请求，若采用边沿触发，利用该中断读取按键K0－K3的状态，驱动相应编号的发光二极管，开关断开时相应的二极管亮，按要求完成相应的主程序和中断服务程序。

ORG0000H

START：LJMPMAIN

()

LJMP　EXTR0

ORG　0030H

MAIN：SETBIT0；脉冲边沿触发

()；外部中断0允许

()；总中断允许

HERE：AJMPHERE

ORG0200H

EXTR0：()

MOVP1,A ；熄灭发光二极管

MOVA,P1 ；输入开关状态

()；状态变换

ANLA,#0FH；屏蔽A的高半字节

()；高低半字节交换

MOVP1,A

RETI；中断返回

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