《单片机应用设计与制作》课程标准.doc

单片机应用设计与制作课程标准课程名称：单片机应用设计与制作总学时数：110学 分 数：7.0开课单位：电子信息工程系课程类别：必修课适用专业：电气自动化技术专业、电子信息工程专业、机电一体化技术专业一、 课程的性质 本课程是电气自动化技术专业、电子信息工程专业和机电一体化技术专业的一门专业核心课程。本课程以电子电气类企业的单片机应用典型工作任务为载体，通过工学结合的方式学习单片机应用的知识与技能，培养学生的方案设计、硬件电路设计、软件程序设计、装调和功能测试等职业工作技能，培养学生在单片机应用方面的综合职业能力。二、 课程设计思路本课程设计思路是以电子电气类企业技术维护人员和技术员等岗位典型工作任务和职业能力需求分析为依据确定课程目标，设计课程教学内容，以工作任务和工作过程引导的学习领域课程。 本课程以单片机应用产品的设计与制作工作任务作为学习载体，根据对电子电气类企业相关产品和岗位工作任务的分析，根据对选择六个产品的设计制作工作过程，形成六个学习情境，根据对单片机应用设计与制作的工作过程进行分析，将教学内容按照真实产品设计与制作的工作过程，进行有机的整理、组合，设计出每个学习情境的学习和工作任务。基于行动导向原则，设计教学过程，每个学习情境以及它的每个学习性工作任务，根据“资讯、决策、计划、实施、检查、评估”的行动导向原则，针对单片机应用的具体工作过程，设计出工作任务计划、方案设计、软硬件设计、调试仿真和评价等单片机应用中的工作过程项目，教学过程的设计制作与单片机应用产品的设计制作过程相一致。建立与企业环境相一致的单片机应用理实一体实训中心，配置与真实环境相一致的开发工具、开发平台和装调仿真设备进行教学。通过实施工学结合的课程模式、理实一体化的教学实验手段，强化技能训练，以满足综合职业能力的培养要求。三、课程基本目标通过本课程的学习，使学生掌握单片机应用的基本理论知识，掌握单片机应用的一般方法和步骤，能够正确操作完成单片机应用的电路设计、软件程序编制和在开发仿真环境下的程序编译及功能仿真测试，能够完成电子技术维护人员和技术员岗位的相关工作任务。培养学生诚实守信的品质，善于沟通合作与交流的社会能力，培养学生独立学习和工作的方法能力，树立环保、节能和安全意识，为学生进行毕业设计、专业实习和将来的职业能力发展奠定良好的基础。1专业能力目标：（1） 掌握单片机的基本工作原理、内部结构及开发应用方法；（2） 掌握单片机的指令及汇编语言程序设计基本方法；（3） 掌握单片机C语言程序设计基本方法；（4） 掌握单片机串行通信及其应用设计；（5） 掌握单片机LED数码管显示和LCD液晶显示的应用设计；（6） 掌握单片机在数字温度、实时时钟和PWM方面的应用设计；（7） 了解单片机及应用技术的新发展。（8） 能分析、阅读设计任务书，确定单片机应用产品的功能参数和技术指标； （9） 能按技术与经济的要求制订产品设计方案；（10） 能正确选用硬件电路模块和元器件，进行产品硬件电路设计；（11） 能利用单片机开发工具设计产品程序及调试；（12） 能对单片机应用产品进行正确的测试和评价。2方法能力目标： （1） 能根据工作任务的需要使用各种信息媒体，独立收集资料； （2） 能根据工作任务的目标要求，制定工作计划，有步骤地开展工作；（3） 能独立分析工作中出现的问题、并提出解决的方法；（4） 能独立自主学习新知识、新技能，应用到工作中；3社会能力目标： （1） 具有良好的职业道德和社会责任感、工作责任心，能主动参与到工作中； （2） 具有团队协作精神，能主动与人合作、交流和协商；（3） 具有群体意识和劳动组织能力。（4） 具有诚实守信的品质，树立环保、节能和安全意识。四、先修课程在学习本课程时，要求学生具有基本的计算机基础知识，基本的电子电路分析能力，基本的电子产品图样阅读和设计、装调测试能力，基本的程序设计能力。根据这些基本的能力要求，先修课程包含电路分析、电气图的识图与绘制、计算机应用基础、电子线路板设计与制作和传感器检测技术、电工电子实训和计算机程序设计等课程。五、内容标准1 学习情境表序号学习情境名称学习情境类型教学特点课时情境1LED电子彩灯的设计与制作封闭型教师指导下学生自主完成20情境2电子钟设计与制作封闭型教师指导下学生自主完成22情境3电子琴设计与制作开放型教师指导下突出学生的独立工作学习能力20情境4数字电压表的设计与制作开放型教师指导下突出学生的独立工作学习能力14情境5数字温度控制器的设计与制作开放创新型教师指导下强化学生的独立工作学习能力和创新能力22情境6电子日历的设计与制作开放创新型教师指导下强化学生的独立工作学习能力和创新能力22机动62学习情境内容（1）学习情境1学习情境1：LED电子彩灯设计与制作课时：20教学目标建议教学方法1) 掌握MCS-51单片机最小系统的构成和应用；2) 掌握单片机程序设计工具软件Keil uVision和电路仿真软件 Proteus的操作使用；3) 掌握MCS-51单片机信号引脚、内部资源和存储器的功能；4) 掌握MCS-51单片机的指令系统；5) 能进行简单的单片机应用硬件电路图设计；6) 能进行简单的单片机汇编语言程序设计；7) 能进行单片机控制多只LED闪烁时间和点亮花式灯的设计；8) 能按照设计任务书要求，完成LED电子彩灯的设计调试和制作。引导文法 案例教学法 六阶段教学法实验法教学内容说明任务1 认识单片机从单片机的外观模样开始认识单片机，学习了解单片机的在各个应用领域的应用情况，学习了解MCS-51系列单片机的特点和功能特征。任务2 让单片机动起来学习最简单的单片机系统，学会怎样使用单片机，掌握单片机软件开发工具Keil uVision和单片机电路功能仿真软件工具Proteus的操作使用，能够设计点亮一只LED发光管的程序编写和电路功能仿真。任务3 从外到内观察单片机学习单片机的信号引脚功能，学习单片机的P0、P1、P2和P3四个I/O并行端口的工作原理和使用，学习单片机端口第二功能的应用，学习单片机的内部结构和单片机的时钟、复位电路的基本工作原理。任务4 认识单片机的存储器组织学习单片机的存储器结构，掌握单片机程序存储器、数据存储器的功能特征，学习单片机的特殊功能寄存器的工作原理，学会使用设置特殊功能寄存器，学习片外数据存储器的使用。任务5 探究单片机能听懂的话了解单片机的指令系统和单片机使用的语言，学习单片机汇编语言，能进行基本的汇编语言程序设计。任务6 LED电子彩灯的设计与制作根据工作任务书要求，采用单片机控制方式，设计制作LED电子彩灯，能够对彩灯的花样和速度进行设定控制。按照任务与计划、硬件电路与软件程序设计、调试与仿真的工作过程进行电子彩灯的设计与制作。重点难点 重点：单片机的基本工作原理知识单片机的信号引脚功能单片机的编程语言单片机软件开发工具Keil uVision和单片机电路功能仿真软件工具Proteus的操作使用单片机的存储器组织难点：单片机的硬件结构和存储器应用单片机汇编语言应用教学设施多媒体教学系统；配置教学网络、单片机开发系统和电路仿真软件的PC 机，测试仪器，常用焊接、 装配工具，案例产品技术图样，工作任务书，工作学习记录单，学业评价表。（2）学习情境2 学习情境2：电子钟的设计与制作课时：22教学目标建议教学方法1) 掌握单片机定时器/计数器和中断系统及其应用；2) 掌握LED显示器的动态扫描显示应用；3) 掌握单片机C语言程序设计基本方法；4) 能进行简易方波发生器的设计；5) 能进行简易计时器的设计；6) 能利用C语言完成电子秒表的程序设计；7) 能进行简易LED广告牌及电子密码锁的设计；8) 能按照设计任务书要求，完成LED电子钟的设计调试与制作。引导文法 案例教学法 六阶段教学法实验法教学内容说明任务1 认识单片机的中断系统学习单片机的中断概念，掌握单片机中断过程和中断的应用。任务2 认识单片机的计数器/定时器学习单片机的中断系统以及定时器/计数器的基本知识，学习定时器的四种工作方式及设置，学习定时器定时初值的计算和应用，根据工作要求，编写定时器中断程序。任务3 让单片机输出方波应用单片机的定时中断，学习单片机产生方波的方法，进行简易方波发生器的设计，完成方法发生器的调试与仿真。任务4 简易计时器设计学习LED数码管显示器的动态扫描应用，设计60秒计时器，完成计时器的调试与仿真。任务5 认识单片机C语言学习单片机C51程序设计语言，学习C51的基本数据类型、基本运算、常用流程控制语句和基本函数知识，应用C51进行基本的控制程序设计。任务6 数码管广告牌设计应用单片机C语言动态驱动LED数码显示器，设计数码管显示器的硬件电路，采用C语言设计数码管广告牌的程序设计，完成任务的调试仿真。任务7 简易秒表的设计设计简易秒表的显示和按键电路，编写秒表程序，调试后进行仿真运行。任务8 电子钟的设计设计一个具有闹钟功能、能够进行时分秒调整的电子钟，按照任务与计划、软硬件设计和调试仿真的步骤进行工作和学习,完成数码管动态显示、按键功能、时钟功能和闹钟功能等各部分的设计工作，进行仿真运行。重点难点重点：单片机的中断和定时器的工作原理与内部结构；单片机C51程序设计。单片机LED数码管动态扫描显示；难点：单片机的计时功能设计；应用C语言进行单片机控制程序设计。教学设施多媒体教学系统；配置教学网络、单片机开发系统和电路仿真软件的PC 机，测试仪器，常用焊接、 装配工具，案例产品技术图样，工作任务书，工作学习记录单，学业评价表。(3) 学习情境3学习情境3：电子琴设计与制作课时：20学习目标建议教学方法1) 掌握MCS-51单片机串行口的基本应用；2) 掌握MCS-51单片机利用定时器实现电子音乐的基本应用；3) 了解串行通信标准与通信协议；4) 能进行简易的单片机串行通信产品电路设计；5) 能进行单片机串行通信程序设计；6) 能进行单片机电子音乐程序设计；7) 能按照设计任务书要求，完成简易单片机电子琴的设计调试和制作。引导文法 案例教学法 六阶段教学法实验法教学内容说明任务1 认识串行通信与串行口学习串行通信的概念，认识单片机的串行口及其结构，学习串行口的四种工作方式，学习串行口的波特率设置。任务2 单片机的双机通信采用两片单片机进行双机通信，采用串口工作方式1，设置波特率，双机通信程序的编写，分为发送机和接收机程序的编写，可以分别采用查询和中断方式完成通信程序编写，通过仿真进行验证。任务3 单片机与PC机串行通信单片机与PC串行通信采用串口工作方式1，对串口的初始化进行设置，从PC键盘输入数据，单片机经过串口将接收到的数据再送显示，单片机能识别其中的控制数码，并在LED数码管上显示出控制的状态。任务4 简易交通灯的设计东西南北四个路口各有红黄绿三色交通信号灯和倒计时显示器一组，有四种三色灯的交通状态，根据任务要求，进行方案设计、电路设计和程序设计，完成调试和仿真运行验证。任务5 简易电子琴的设计首先学习单片机电子音乐的基本知识，然后设计单片机演奏一首音乐的功能程序，再进入采用单片机控制方式，设计电子琴的工作。电子琴有16只音乐键盘输入，单片机电子琴和PC机能进行串行通信，通过PC的键盘能对电子的琴键音进行高低音的调整，并将PC机所发送的调音码在超级终端上显示出来。重点难点重点：单片机的串行口及内部结构单片机串行通信的工作方式和设置单片机电子音乐的工作原理难点：单片机串行通信程序设计单片机电子琴程序设计教学设施多媒体教学系统；配置教学网络、单片机开发系统和电路仿真软件的PC 机，测试仪器，常用焊接、 装配工具，案例产品技术图样，工作任务书，工作学习记录单，学业评价表。（4）学习情境4学习情境4：数字电压表设计与制作课时：14教学目标建议教学方法1) 掌握MCS-51单片机扩展的基本应用，掌握存储器和I/O端口的扩展方法；2) 掌握LED点阵显示屏的基本应用方法；3) 掌握ADC0809与单片机的硬件接口电路及应用；4) 掌握DAC0832与单片机的硬件接口电路及应用；5) 学会A/D、D/A转换芯片在单片机应用系统中的编程方法；6) 掌握简易波形发生器的应用方法；7) 能按照设计任务书要求，利用A/D 转换电路设计简易数字电压表。引导文法 案例教学法 六阶段教学法实验法教学内容说明任务1 单片机的扩展学习单片机的存储器扩展，学习单片机I/O口的扩展，学习扩展中单片机总线接口的使用。 任务2 LED点阵显示屏设计认识LED点阵模块，学习LED点阵的使用方法，设计LED点阵显示屏的硬件电路和软件程序，进行调试与仿真运行。任务3 简易波形信号发生器设计学习D/A转换器的工作原理，采用D/A转换器设计波形信号发生器的硬件电路、软件程序，通过仿真运行验证设计。任务4 数字电压表的设计学习A/D转换器的工作原理，采用A/D转换器、单片机和LED数码显示器设计数字电压表的硬件电路、软件程序，进行调试和仿真运行。重点和难点重点：单片机和D/A转换器的工作原理单片机和A/D转换器的工作原理难点：单片机的扩展应用教学设施多媒体教学系统；配置教学网络、单片机开发系统和电路仿真软件的PC 机，测试仪器，常用焊接、 装配工具，案例产品技术图样，工作任务书，工作学习记录单，学业评价表。(5) 学习情境5学习情境5：数字温度控制器设计与制作课时：22教学目标建议教学方法1) 掌握DS18B20基本读写时序及常用操作命令；2) 掌握DS18B20控制程序的编写；3) 掌握LCD1602液晶模块基本时序及操作命令，掌握控制程序的编写；4) 掌握直流电机基本结构，熟悉常用直流电机驱动电路；5) 掌握直流电机PWM波调速编程；6) 能按照任务书进行数字温度控制器的设计调试和制作。引导文法 案例教学法 六阶段教学法实验法教学内容说明任务1 认识数字温度传感器学习DS18B20数字温度传感器的工作原理，采用数字温度传感器检测温度，应用C函数进行传感器的温度读写和控制操作。任务2 认识液晶显示器学习1602字符型LCD液晶显示模块的工作原理，对液晶显示器初始化操作、读写数据和指令操作应用。任务3 温度报警器的设计采用数字温度计进行温度检测，用1602液晶模块进行测温状态显示，在温度高于或低于温度设定的上下限时，蜂鸣器和指示灯分别进行高低温报警指示，设计硬件电路、软件程序，调试后仿真运行验证。任务4 直流电机控制器的设计采用单片机控制直流电机，进行PWM的调整控制，直流电机控制器具有电机转动方向、PWM占空增加和减小的控制功能，设计H桥直流电机驱动电路，进行控制器的硬件电路、软件程序设计，调试通过后进行仿真运行，检测控制器各项功能。任务5 数字温度控制器设计采用单片机作为控制器，数字温度传感器检测温度，1602液晶显示器显示温度和工作状态，当温度高出上限时，电机顺时针运行，PWM占空比随着温度的升高而增加，提高电机转速，当温度低于下限时，反方向调节PWM占空比运转。设计数字温度控制器的硬件电路、软件程序，调试软硬件部分，仿真运行控制器，检测控制器各项功能。重点和难点重点：数字温度传感器的读写操作应用1602LCD液晶显示模块的读写操作应用直流电机的PWM控制难点：数字温度传感器、液晶显示模块和直流电机的综合应用编程教学设施多媒体教学系统；配置教学网络、单片机开发系统和电路仿真软件的PC 机，测试仪器，常用焊接、 装配工具，案例产品技术图样，工作任务书，工作学习记录单，学业评价表。（6）学习情境6学习情境6：电子日历设计与制作课时：22教学目标建议教学方法1) 了解I2C总线与I2C总线协议；2) 掌握MCS-51单片机I/O口模拟I2C总线的基本操作；3) 掌握I2C芯片24C04的结构与应用；4) 掌握DS1302时钟芯片的基本应用；5) 掌握12864LCD的基本应用；6) 能进行单片机电子日历硬件电路的设计7) 能进行单片机电子日历软件程序的设计；8) 能按照设计任务书要求，完成简易单片机电子日历的设计调试和制作。引导文法 案例教学法 六阶段教学法实验法教学内容说明任务1认识I2C总线学习I2C总线协议，学习单片机利用I/O口模拟I2C总线操作，学习I2C总线存储器24C02的使用，进行一个简单的24C02应用设计。任务2 认识实时时钟学习DS1302实时时钟的工作原理，进行实时时钟的基本操作，设计一个采用DS1302制作的能显示时分秒的实时时钟，设计硬件电路、软件程序，调试并仿真运行。任务3 认识12864LCD液晶显示模块12864LCD液晶显示模块是一种图形点阵液晶显示器，学习12864LCD液晶模块的读写操作使用，设计一个采用12864液晶显示模块的汉字液晶显示器，设计汉字液晶显示器的硬件电路、软件程序，调试通过后进行仿真运行。任务4 电子日历的设计设计一个单片机电子日历，采用DS1302提供实时日历的信息，12864LCD液晶显示模块作为电子日历的显示界面，电子日历采用汉字和数字结合显示日历和时间，设计电子日历的硬件电路和软件程序，经调试通过后，进行仿真运行，检测电子日历的各项功能。重点难点重点：I2C总线器件24C02的工作原理及使用实时时钟DS1302的工作原理及使用12864LCD液晶显示模块的工作原理及使用难点：I2C总线、实时时钟和12864LCD液晶显示模块的综合应用编程教学设施多媒体教学系统；配置教学网络、单片机开发系统和电路仿真软件的PC 机，测试仪器，常用焊接、 装配工具，案例产品技术图样，工作任务书，工作学习记录单，学业评价表。六、教学学时分配学时内容教学时数总学时讲授课内实践课堂练习备注LED电子彩灯的设计与制作20812电子钟的设计与制作22814简易电子琴的设计与制作20614数字电压表的设计与制作14410数字温度控制器的设计与制作22814电子日历的设计与制作22814机动6合计1264278七、实施建议1.课程组织安排（1） 实施教学做一体化的教学模式，采用情境教学，边教学边实践；（2） 通过完整的工作任务，组织学习和工作操作，学习单片机的基本理论和知识，掌握单片机应用的方案设计、硬件电路设计和软件程序设计技能；（3） 课程教学的组织，从封闭型、开放型直到开放创新型，从在教师指导下的学生自主完成到突出学生的独立工作学习能力，最终实现教师指导下强化学生的独立工作学习能力和创新能力的教学；（4） 每一个学习情境结束后，根据考核评价表，师生共同对学业情况进行评价。2.教学方法建议（1） 在教学过程中，注重培养学生的职业工作能力，以工作任务和项目为引领，采用引导文教学方法，提高学生学习兴趣，激发学生的成就感；（2） 在教学过程中，采用以单片机应用设计任务为载体的情境教学，教师示范和学生的能力训练要现场互动，教师的讲解、指导和学生的提问相互结合，让学生在学习和工作的过程中，熟悉和掌握单片机应用的开发工具，掌握仿真工具，能应用仿真工具进行项目任务的功能检测和仿真运行验证；（3） 在教学过程中，要创设单片机应用的工作情境，加强能力训练，让学生熟悉和掌握单片机应用设计与制作的工作技能，着力培养学生的岗位职业工作能力；（4） 在教学过程中，要关注本专业领域新技术、新工艺、新设备的的学习吸收应用，要注重学生独立的学习和工作能力的培养，注重学生创新意识和创新能力的培养；（5） 教学过程中，要注重培养学生爱岗敬业的职业精神，严谨科学的工作作风，合作互助的团队意识，提升学生的职业素质；（6） 在教学过程中，要积极引入先进的现代教学手段，通过真实的实验和虚拟的数字仿真技术相结合，提高学生的学习兴趣，让学生的职业技能训练能达到事半功倍的效果。3.教学资源的利用使用教材： 单片机