《单片机应用技术》课程介绍

单片机应用技术课程介绍 单片机技术作为现代电子技术的重要基础，广泛应用于生产、国防、信息技术、贸易、 环保及日常生活领域等方面，也是当今工业科技的重要的组成部分，是各类机器装备、控 制系统的核心。根据单片机开发岗位的分析，本课程旨在培养单片机系统硬件电路和程序 设计，以及相关电子信息、自动控制行业的技术应用工程师、技术支持工程师，以及生产 和质量管理技术员。本课程重点培养学生应用单片机技术进行小型电子产品，如家电产品 和智能玩具的软硬件设计和制作能力，注重学生开发经验的积累，并将创新意识的养成融 入教学过程。 一、教学过程 依据单片机系统的开发过程和岗位，本课程划分为单片机系统硬件电路设计与调试， 和单片机程序设计与调试两个部分，并在综合应用训练阶段将二者融为一体。通过本课程 的学习，使学生掌握单片机硬件设计和程序设计的相关知识，单片机系统的组成和开发方 法，以及单片机系统调试测试与维护技术，并在学习实践的基础上，了解基于单片机控制 的电子产品生产工艺和生产管理方法。 在“教、学、做”一体的教学过程中，通过分组实施，提高学生的沟通能力、团队合 作及协调能力，提高学生严谨的逻辑思路，缜密的工作方式和强烈的责任意识。教学实施 按照逐级深入、学做一体的教学模式，分为 4 个阶段：基础知识讲解；基本应用训练； 综合应用训练；创新设计制作。 根据学生特点，每阶段均安排教学实例讲解演示和工作任务驱动两个部分，学生在做 的过程中，教师进行分组指导或个别指导，学生自主学习。随着教学实施的不断深入和学 生经验的不断积累，学生自学自作占教学时间的比例不断提高，而教师参与指导的时间比 例相应减少。 二、学习情境设计 按照高职教育的特点，本课程以 2 路抢答器的硬件电路和程序设计调试为载体，以 8 路抢答器设计和制作为任务驱动，将单片机的有关知识点融入教学做一体的课程模式，采 用分组实施，逐级深入的方式，重点培养学生应用单片机进行小型电子产品的设计和调试 能力。 结合本院实际和以往学生创新制作的经验积累，基于单片机技术的抢答记分器能够涵 盖本课程的大部份知识点，因而本课程以 2 路抢答器的硬件电路和程序设计调试为载体， 以 8 路抢答器设计和制作为任务驱动，由学生应用单片机技术进行实际产品的开发。 本课程的实践教学分为校外生产性实习、校内设计性实训和创新设计制作实践三个环 节。在进入本课程学习前，先要求学生进入广州樱龙电子电器有限公司等校外实习基地进 行生产性实习，了解电子产品的岗位需求和生产工艺。再进入本课程的学习，并在学习的 过程中，进行校内的设计性实训，最终完成个人或分组的作品。最后选拔和培养部分优秀 学生，进入本院“创新实验室”开展创新实践活动，积极准备参加国家级或省级相关专业 技能竞赛。 本课程按照学习领域计划，分为 5 个学习情境： 1）单片机最小系统软硬件设计调试 以 2 路简易抢答器为例，讲授单片机最小系统的软硬件设计方法。以 8 路简易抢答器 为任务驱动，在教师指导下，完成该作品的软硬件设计和调试。 2）单片机定时与中断功能的应用和调试 以含倒计时功能的 2 路简易抢答器为例，讲授单片机定时中断功能的实现方法。以含 倒计时功能的 8 路简易抢答器为任务驱动，在教师指导下，完成该作品的软硬件设计和调 试。 3）单片机与数码管显示器接口的设计与调试 以带显示组别功能的 2 路简易抢答器设计为例，讲授单片机与数码管显示器的接口设 计方法。以能显示组别和倒计时时间的 8 路抢答器为任务驱动，在教师指导下，完成该作 品的软硬件设计和调试。 4）单片机与 A/D、D/A 接口设计与调试 以简单温控系统设计为例，讲授单片机与 A/D、D/A 的接口设计方法。以能够实现变 速控制的简单温控系统设计为任务驱动，在教师指导下，完成该作品的软硬件设计和调试。 5）单片机串行通信接口设计与调试 以 2 路简易抢答器倒计时串行通信设计为例，讲授单片机串行通信的接口设计方法。 以 8 路抢答器计分值串行通信设计为任务驱动，在教师指导下，完成该作品的软硬件设计 和调试。 通过 5 个学习情境的训练，学生最终完成 1 台具有完整功能的 8 路抢答器作品，并以 作品的完成情况和完成过程进行考核。 三、实践教学环节设计 按照人才培养方案，本课程一般安排在第三和第四学期，教学对象是已具备模拟电子 技术、数字电子技术和电路分析基础知识和技能的学生。学习本课程后，可继续学习后续 的电子产品设计与制作专业课，也可进入企业参加顶岗实习。 几年来学院不断加大对本课程的实训设备的投入，目前已建成 120m2 单片机实训室 1 间，有 LAB2000 单片机实验箱和 SCM12 单片机组合实训设备共 50 台，配套计算机、仿 真器和编程器共 50 套，可满足全院学生的实训要求，单片机实训室已完成局域网互连，实 现资源共享；通过中央主控电脑操作，能够实现教师对学生机图形图像及声音广播、屏幕 以及声音录制，供学生对实验操作流程回顾，也可以供学生课后对实训整个课程的重新温 习。同时，筹建 80 m2 的创新实验室 1 间，配套计算机、单片机开发设备、调试工具，目 前已培养单片机方面的优秀学生 50 余人。 在充分保障学生实践条件的同时，引入了单片机技能考证项目，引导学生去考取国家 认证的相关单片机证书。目前我院已经成功申报了单片机技能上岗考证培训点及考点。另 外我院与深圳某公司校企合作申报菲利浦公司嵌入式系统工程师的培训点与考点，具体的 工作正在积极的策划与筹备当中。该认证来源于企业，一旦考核通过取得得证书，即证明 学生具有企业认可的工程师水平与资格，这使学生能深刻理解企业对人才的具体要求，直 接接触社会现流行技术，使在校学生接受来自于企业务实、实用的培训，刚毕业就能熟悉 企业的生产开发流程以及达到企业对人才的技术要求，达到学校教育与社会需求之间的无 缝对接。 四、课程特点 （1）以基于工作过程的“1-4-3-4”课程模式，体现重在应用、引导创新的教学思路。 以基于单片机控制的 8 路抢答器设计制作为载体，将各知识点串为 1 条主线，按照单 片机基础、应用实训、综合应用和创新实践 4 个阶段逐级深入，开展校外生产性实习、校 内设计性实训和创新设计制作的 3 方实践教学，培养学生团结协作、细致耐心、创新思维 和责任意识等 4 项关键能力，全方位地将知识性、趣味性、实用性融为一体，引导学生自 主学习，自主创新。 （2）与企业共同制定实训项目，按照企业标准将“教室与实训室” 、 “教师与师傅” 、 “学生与学徒” 、 “作业与作品”四者合一开展教学。 在与广州樱龙电子电器有限公司等企业共建校外实习基地的基础上，与企业共同制定 如基于单片机的微波炉控制器、煮蛋器等实训项目，依据企业标准将单片机实用项目的开 发设计过程融入教学，实现仿真实企业环境条件下的实训教学，突出技术应用的职业性。 （3）项目引领，加强对外技术服务 整合校内技术优势，积极开展对外技术服务，强化课外产学研与课内教学做的相互渗 透。由本课程专任教师、企业技术人员与部分学生共同组成项目组，应学院需求，开发的 2 套基于单片机系统的多功能抢答计分器已分别应用于南、北校区的文体活动。对外技术 服务成果显著，课程项目组 2007 年为深圳粤运文锦度客运站有限公司订做“数字抢答器”； 2006 年为广州易诚医疗科技有限公司开发的电子血压计，是科技含量高、低成本、测量数 据准确、使用简单、实用的产品；2005 年为广州市花都区公路收费所，开发了收费监控系 统。实际产品开发的过程中，注重教师与学生开发经验的积累，熟悉企业开发流程，相互 协助，共同进步。 （4）依托“创新实验室” ，注重优秀创新人才的培养 创新实验室和电子协会是我院单片机开发应用的“第二课