自考01644单片机原理与接口技术考试大纲（2025年版）
湖南省高等教育自学考试课 程考 试大 纲单片机原理与接口技术 （课程代码：01644） 湖南省教育考试院组编 2025 年 6 月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：01644
第一部分
课程性质与目标
一、课程性质与特点
单片机原理与接口技术是高等教育自学考试电气工程及其自动化专业的必考课程。
单片机是计算机系列的一个重要分支。随着单片机技术的飞速发展，单片机的应用已渗透到工业自动化、测控、家用电器、航空航天、卫星遥感等各个领域， 不少设备、仪器已把单片机作为核心部分，单片机应用技术已成为一项新的工程应用技术。
本课程以培养考生解决复杂工程和实际问题的综合能力为出发点，以 MCS-51 系列单片机为样机，系统介绍单片机的组成原理、指令系统、接口技术。
本课程既具有较强的理论性，又具有较强的实践性、工程性、系统性和集成性， 需要理论联系实际进行学习。
二、课程目标与基本
要求本课程旨在培养考生解决复杂工程和实际问题的综合能力。通过本课程的学习，使考生在理解单片机系统的组成原理、指令系统、接口技术并掌握单片机系统的基本分析、设计方法的基础上，掌握单片机系统的组成、接口设计、程序编写以及系统调试的基本知识和能力。本课程侧重基本概念、基本原理、基本分析方法的理解和掌握，为同学们今后在该领域进一步学习打下良好的基础。基本要求：
1．了解单片机系统的基本概念和基本组成；
2．掌握单片机的指令系统；
3．能够基于所学方法进行简单的单片机系统的设计。
三、与本专业其他课程的关系
本课程是自学考试电气工程及其自动化专业的专业课。其先修课程是模拟电子技术、数字电子技术，为本课程提供理论支撑，为单片机系统的具体实现提供坚实的软硬件基础。本课程的后继课程是电力系统自动装置（本、电气控制及 PLC 技术。
第二部分考核内容与考核目标绪论
通过本章的学习，掌握单片机的特点及应用领域，了解常用的单片机系列。
（一）单片机的特点及应用领域（一般）识记：1．单片机的定义
2．单片机的特点
3．单片机的应用领域理解：微型计算机的组成（二）常用单片机系列介绍（次重点）识记：1．Intel 公司 MCS-51 系列单片机
2．与 51 系列兼容的其他单片机理解：1．8051 子系列的 3 种基本型号
2．Atmel 公司 AT89 系列单片机的分类通过本章的学习，掌握 MCS-51 系列单片机的基本结构及引脚功能，存储空间的配置，并行 I/O 端口结构，时钟电路及复位电路，了解时序及低功耗工作方式。本章的难点内容为存储器空间的构成，如何区分对不同的存储器空间的访问。
（一）MCS-51 系列单片机的基本结构及引脚功能（次重点）识记：1．8051 单片机的基本结构
2．8051 单片机引脚功能
3．单片机的三总线结构理解：1．8051 单片机的组成
2．XTAL、RESET、ALE、PSEN 引脚的功能
3．三总线的组成原理（二）MCS-51 单片机存储器配置（重点）识记：1．程序存储器
2．数据存储器
3．特殊功能寄存器
理解：1．程序存储器存储空间的大小及构成
2．数据存储器存储空间的大小及构成
3．特殊功能寄存器的具体功能（三）并行 I/O 端口结构（重点）识记：P0～P3 端口的结构理解：1．P0 端口的数据、地址总线功能
2．P2 端口的高 8 位地址总线功能
3．P3 端口的第 2 功能
4．读端口前的写 1 处理（四）单片机的时钟电路与时序（次重点）识记：1．时钟电路
2．CPU 的时序及有关概念
3．CPU 取指令时序
4．访问外部 ROM 的操作时序
5．访问外部 RAM 的操作时序理解：4 个时序定时单位应用：时钟电路的具体实现（五）单片机的复位状态与复位电路（重点）识记：1．单片机的复位状态
2．单片机的复位电路理解：1．复位的作用
2．单片机复位后的状态应用：上电复位、按键复位电路（六）低功耗工作方式（一般）识记：1．低功耗工作方式的控制及特点
2．低功耗工作方式的进入与退出理解：1．低功耗工作方式的应用场景
2．低功耗工作方式的实现方法通过本章的学习，掌握 MCS-51 系列单片机的指令格式、寻址方式，以及 5 大类指令的具体形式。本章的难点内容为寻址方式。
（一）指令系统概述（次重点）识记：1．指令概述
2．指令格式
3．指令中常用符号说明理解：1．指令的分类
2．指令的基本格式
3．指令格式中用到的符号（二）寻址方式（重点）识记：7 种寻址方式的特点和实例理解：1．寻址方式的识别
2．7 种寻址方式的具体实例（三）数据传送类指令（重点）识记：1．内部 RAM 数据传送指令
2．访问外部 RAM 的数据传送指令
3．读 ROM 指令
4．数据交换指令
5．堆栈操作指令
理解：数据传送类指令的具体实例（四）算术运算类指令（重点）识记：1．加法指令
2．减法指令
3．乘、除法指令
理解：算术运算类指令的具体实例（五）逻辑运算及移位类指令（重点）识记：1．逻辑与、或、异或运算指令
2．累加器清零、取反指令
3．循环移位指令
理解：逻辑运算及移位类指令的具体实例（六）控制转移类指令（重点）识记：1．无条件转移指令
2．条件转移指令
3．子程序调用及返回指令
4．空操作指令
理解：1．控制转移类指令的具体实例
2．条件转移指令的跳转范围（七）位操作类指令（重点）识记：1．位变量传送指令
2．位置位、清零指令
3．位逻辑运算指令
4．位控制转移指令
理解：位操作类指令的具体实例通过本章的学习，了解汇编语言程序设计步骤，掌握伪指令及源程序的编辑、调试方法，熟悉顺序程序、分支程序、循环程序、子程序、运算类程序等经典程序的设计。本章的难点内容为分支程序、循环程序。
（一）程序设计语言及设计步骤（次重点）识记：1．程序设计语言特点
2．汇编语言程序设计步骤理解：1．机器语言和汇编语言的特点
2．流程图的画法
（二）伪指令及源程序的编辑和汇编（重点）识记：1．常用的伪指令
2．源程序的编辑和汇编应用：伪指令的具体应用实例（三）汇编语言程序设计（重点）识记：1．顺序程序设计
2．分支程序设计
3．循环程序设计
4．子程序设计
5．运算类程序
应用：5 种经典程序的设计实例通过本章的学习，了解定时/计数器的结构和工作原理，掌握定时/计数器工作模式寄存器 TMOD、控制寄存器 TCON 的具体意义，4 种工作模式的区别和特点。本章的难点内容为工作模式寄存器、控制寄存器参数的设置、初值的计算。
（一）定时/计数器的结构和工作原理（次重点）识记：1．定时/计数器的结构
2．定时/计数器的功能及工作原理理解：1．定时与计数的区别
2．溢出的过程
（二）定时/计数器的控制（重点）识记：1．工作模式寄存器 TMOD
2．控制寄存器 TCON理解：工作模式寄存器 TMOD、控制寄存器 TCON 的参数设置（三）定时/计数器的工作模式（重点）识记：定时/计数器的 4 种工作模式理解：定时/计数器的 4 种工作模式的区别和特点（四）定时/计数器的应用（次重点）
理解：初值的计算
应用：定时/计数器的 4 种工作模式的具体实例通过本章的学习，了解串行接口的结构和工作原理，掌握串行接口控制寄存器 SCON 的具体意义，4 种工作模式的区别和特点。本章的难点内容为工作模式的选择、波特率的计算。
（一）串行通信的基础知识（次重点）识记：1．串行通信的两种基本方式
2．串行通信的数据传送方式
3．串行通信的校验
4．通信协议
理解：1．异步通信与同步通信的差异、适用范围
2．单工、半双工、全双工的区别（二）MCS-51 系列单片机的串行接口（重点）识记：1．MCS-51 系列单片机串行接口的结构
2．MCS-51 系列单片机串行接口的控制
3．串行接口的波特率理解：1．发送数据缓冲器、接收数据缓冲器的地址相同
2．控制寄存器 SCON 参数的设置3 电源控制寄存器 PCON 对波特率的影响
4．波特率的计算与查表（三）串行接口工作模式（重点）识记：串行接口的 4 种工作模式理解：串行接口的 4 种工作模式的区别和特点（四）串行接口应用举例（次重点）识记：1．用串行接口扩展 I/O 端口
2．单片机双机通信
应用：模式 0 扩展输出、输入通过本章的学习，了解中断的概念，掌握中断的使能与禁止、中断的响应过程。本章的难点内容为中断入口地址的使用、中断优先级。
（一）中断概述（次重点）识记：1．中断的概念
2．中断技术的优点
理解：哪些情况需要使用中断（二）MCS-51 单片机中断系统（重点）识记：1．中断源
2．中断请求标志
3．中断允许控制
4．中断优先级控制
理解：1．5 个中断源及其入口地址
2．寄存器 TCON 与 SCON 的作用
3．寄存器 IE 的作用
4．寄存器 IP 的作用，中断的优先级（三）中断处理过程（重点）识记：1．中断响应
2．中断处理
3．中断返回
4．中断响应时间
5．中断请求的撤除
理解：1．中断响应过程中，CPU 自动执行的操作
2．中断请求标志的自动清除与程序清除
5．通信协议
（四）中断系统应用举例（次重点）
理解：1．中断的初始化程序
2．中断服务程序
应用：1．计数器中断
2．定时器中断
3．外部中断扩展
4．定时器、计数器组合中断
5．串行接口双机通信中断
6．串行接口多机通信中断通过本章的学习，掌握使用三总线扩展程序存储器、数据存储器、Flash 存储器、并行 I/O 接口，以及产生片选信号的方法。本章的难点内容为产生片选信号的方法。
（一）存储器扩展概述（重点）识记：1．单片机片外三总线结构
2．地址锁存器
理解：1．三总线对 P0、P2、P3 端口的使用
2．地址锁存器的作用
3．地址锁存器的与 CPU 的连接（二）程序存储器的扩展（重点）识记：1．程序存储器的分类
2．典型程序存储器芯片介绍
3．典型程序存储器扩展电路理解：1．不同型号程序存储器芯片引脚的差异
2．扩展程序存储器时需要的地址线数量
3．程序存储器芯片片选信号的连接
4．扩展 EEPROM 芯片时������� 的连接应用：1．扩展单个 EPROM 芯片
2．扩展两个 EPROM 芯片
3．扩展 EEPROM 芯片（三）数据存储器的扩展（重点）识记：1．典型数据存储器芯片
2．典型数据存储器扩展电路理解：1．不同型号数据存储器芯片引脚的差异
2．扩展数据存储器时需要的地址线数量
3．数据存储器芯片片选信号的连接
4．数据存储器芯片的�������� 的连接
5．如何用指令访问扩展的数据存储器芯片应用：扩展单个数据存储器芯片（四）MCS-51 单片机片选方法简介（重点）识记：1．线选法
2．译码法
理解：1．两种译码方式的优点、缺点
2．译码得到的地址范围
3．常用的译码芯片
应用：1．线选法扩展 RAM 和 EPROM
2．译码法扩展 RAM 和 EPROM（五）Flash 存储器的扩展（一般）识记：1．Flash 存储器的分类
2．典型 Flash 存储器芯片简介
3．典型 Flash 存储器的扩展理解：1．并行与串行 Flash 存储器芯片的差异
2．16 位地址线不够用的处理方法应用：1．扩展 AT29LV040A 芯片
2．扩展 AM29F016B 芯片（六）并行 I/O 接口的扩展（一般）识记：1．简单并行 I/O 接口的扩展
2．可编程并行接口电路的扩展理解：1．�������� 如何控制接口芯片
2．如何用指令访问扩展的 I/O 接口
3．8255 的 2 种控制字
4．8255 的 3 种工作模式
5．8155 的 2 种控制字
6．8155 的 3 种工作模式
7．8255 与 8155 的差异应用：1．CPU 扩展 8255 芯片
2．CPU 扩展 8155 芯片通过本章的学习，掌握单片机与键盘、显示器的连接方法，了解单片机扩展 AD、DA 芯片的方法，了解单片机扩展开关量的方法。本章的难点内容为矩阵键盘的按键识别，动态显示的程序编写。
（一）键盘、显示器与单片机接口技术（重点）识记：1．键盘与单片机接口技术
2．显示器与单片机接口技术
3．键盘、显示器组合接口电路理解：1．独立按键电路的上拉电阻作用
2．矩阵键盘的工作原理
3．LED 显示器的段选码
4．动态显示与静态显示的优点、缺点应用：1．矩阵键盘接口电路及按键识别程序
2．动态显示器接口电路
3．静态显示器接口电路
4．8255、矩阵键盘、动态显示综合实例（二）A-D 转换器与单片机接口技术（一般）识记：1．A-D 转换器的主要性能指标
2．ADC0809 与单片机接口技术理解：1．AD 转换通道的选择
2．ALE、START 引脚的连接
3．EOC 引脚的连接
4．OE 引脚的连接
5．如何用指令读取 AD 转换结果应用：CPU 扩展 ADC0809 芯片电路及程序（三）D-A 转换器与单片机的接口技术（一般）识记：1．D-A 转换器的主要性能指标
2．DAC0832 与单片机接口技术理解：1．运放在 DA 输出电路的作用
2．单缓冲与双缓冲的应用范围
3．单缓冲与双缓冲引脚的连接应用：1．单缓冲的电路及程序
2．双缓冲的电路及程序
3．双 DA 芯片的电路
4．输出不同波形的程序（四）开关量接口技术（一般）识记：1．开关量输入接口
2．开关量输出接口
理解：1．光耦的作用
2．多种输入、输出电路应用：1．外部继电器触头输入开关量
2．光耦输入开关量
3．交流开关量输入
4．经光耦输出开关量
5．电流信号输出开关量
6．光耦与继电器组合输出开关量
7．光耦与晶闸管组合输出开关量
8．光耦与固态继电器组合输出开关量
第三部分
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、教材
1．指定教材
《单片机原理与接口技术》，梅丽凤，机械工业出版社，2015 年版
2．参考教材
《单片机原理与接口技术（第 5 版）》，李朝青，北京航空航天大学出版社， 2017 年第 5 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
1．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，不要随意增删内容，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．注意对考生能力的培养，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
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 4 学分，建议总课时 72 学时，其中助学课时分配如下：
章次章节名称学时绪论合计
五、关于命题考试的若干规定
1．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的试题比例大致是：“识记”为 30%、“理解”为 40%、“应用”为 30 %。
3．试题难易程度应合理：容易、中等、难比例为 3：4：3。
4．每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占 60%，次重点占 30%，一般占 10%。
5．试题类型一般分为：单项选择题、名词解释题、简答题、编程题和应用
6．考试采用闭卷笔试，考试时间 150 分钟，采用百分制评分，60 分合格。
六、题型示例（样题）
一、单项选择题
（本大题共 15 小题，每小题 1 分，共 15 分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡” 上的相应字母涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。
1．51 单片机读片外 ROM 中的程序时，选中片外 ROM 的片选信号是A．������ �� B．������������ � � ���� C．������ �� D．ALE
二、名词解释题
（本大题共 5 小题，每小题 3 分，共 15 分）
16．堆栈
三、简答题
（本大题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分）
21．简述 8052 子系列与 8051 子系列的区别。
四、编程题
（本大题共 1 小题，每小题 12 分，共 12 分）
26．试编写 16 位二进制无符号数相加的程序。设被加数存放在内部 RAM 的 20H、21H单元，加数存放在内部 RAM 的 22H、23H 单元，所求的和存放在内部 RAM 的 24H、 25H 单元，低 8 位存放在低地址。设和不超过 16 位。
五、
应用题（本大题共 2 小题，每小题 14 分，共 28 分）
27．已知 MCS-51 系列单片机的系统晶振频率为 12MHz，请编程实现利用定时器 T1 定时，在 P1．2 引脚输出矩形波，矩形波高电平为 50us，低电平为 350us。
TMOD 格式：
MSB LSB GATE C/���� M1 M0 GATE C/���� M1 M0 TCON 格式：
MSB LSB TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
