电子技术及单片机全册配套最完整精品课件1

1、电子技术及单片机全册配套最电子技术及单片机全册配套最完整精品课件完整精品课件1251单片机及其应用第一章 绪论31.1 电子计算机的发展概述电子计算机的发展概述v1.1.1 1.1.1 电子计算机的问世及其经典结构电子计算机的问世及其经典结构1946年年2月月15日日，第一台电子数字第一台电子数字计算机问世，这计算机问世，这标志着计算机时标志着计算机时代的到来。代的到来。（CALCULATOR）ENIAC（“埃尼阿克埃尼阿克”）4与现代的计算机相比，有许多不足，但与现代的计算机相比，有许多不足，但它它的问世开创了计算机科学技术的新纪元，的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对对人类的生产和生活方

2、式产生了巨大的影响人类的生产和生活方式产生了巨大的影响 。ENIAC是电子管计算机，时钟频率仅有是电子管计算机，时钟频率仅有100 KHz，但能在，但能在1秒钟的时间内完成秒钟的时间内完成5000次加法次加法运算。运算。5 匈牙利籍数学家匈牙利籍数学家冯冯诺依曼诺依曼在方案的设计上做出在方案的设计上做出了重要的贡献。了重要的贡献。1946年年6月，他又提出了月，他又提出了“程序程序存储存储”和和“二进制运算二进制运算”的思想，进一步构建了的思想，进一步构建了计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成输出设备组成这一计算机的经典结构。这一计算

3、机的经典结构。（EDVAC-ELECTRONIC DISCRETE VARIABLE AUTOMATIC COMPUTER）6电子计算机技术的发电子计算机技术的发展，相继经历了五个时展，相继经历了五个时代：代：电子管计算机；电子管计算机；晶体管计算机；晶体管计算机；集成电路计算机；集成电路计算机；大规模集成电路计算机；大规模集成电路计算机；超大规模集成电路计算机。超大规模集成电路计算机。计算机的结构仍然没有突破冯计算机的结构仍然没有突破冯诺依曼提诺依曼提出的计算机的经典结构框架。出的计算机的经典结构框架。7二、微型计算机的应用形态二、微型计算机的应用形态 从应用形态上，微机可以分成三种：从应用

4、形态上，微机可以分成三种： 多板机（系统机）多板机（系统机） 将将CPU、存储器、存储器、I/O接口电路和总线接接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。算机系统（简称系统机）。工业工业PC机机 也属于多板机。也属于多板机。8 单板机单板机 将将CPU芯片、芯片、存储器存储器芯片、芯片、I/

5、O接口接口芯片芯片和简单的和简单的I/O设备设备（小键盘、（小键盘、LED显示器）显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程监控程序序（固化在（固化在ROM中），就构成了一台单板中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。微型计算机（简称单板机）。单板机单板机9单板机的单板机的I/O设备简单，软件资设备简单，软件资源少，使用不方便。早期主要用源少，使用不方便。早期主要用于微型计算机原理的于微型计算机原理的教学教学及及简单简单的测控系统的测控系统，现在已很少使用。，现在已很少使用。10 单片机单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、在一片集成电路

6、芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单芯片微型计算机，即单片机单片机。 三种应用形态的比较三种应用形态的比较 ：单板机单板机单片机单片机系统机（多板机）系统机（多板机）11 系统机系统机（桌面应用桌面应用）属于通用计算机，）属于通用计算机，主要应用于数据处理、办公自动化及辅助主要应用于数据处理、办公自动化及辅助设计。设计。 单片机单片机（嵌入式应用嵌入式应用）属于专用计算机，）属于专用计算机，主要应用于智能仪表、智能传感器、智能主要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备

7、等应用系统。备等应用系统。 单片机单片机体积小体积小、价格低价格低、可靠性高可靠性高，其其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。用需求具有独特的优势。121.2 单片机的发展过程及产品近况单片机的发展过程及产品近况1.2.1 1.2.1 单片机的发展过程单片机的发展过程 单片机技术发展过程可分为三个主要阶段：单片机技术发展过程可分为三个主要阶段： 单芯片微机形成阶段单芯片微机形成阶段 1976年，年，Intel公司推出了公司推出了MCS-48系列单片系列单片机机 。8位位CPU、1K字节字节ROM、64字节字节RAM、27根根I/O线和线

8、和1个个8位定时位定时/计数器计数器。 特点是特点是：存储器容量较小，寻址范围小（不：存储器容量较小，寻址范围小（不大于大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。），无串行接口，指令系统功能不强。 13 性能完善提高阶段性能完善提高阶段 1980年，年，Intel公司推出了公司推出了MCS-51系列单系列单片机：片机：8位位CPU、4K字节字节ROM、128字节字节RAM、4个个8位并口、位并口、1个全双工串行口、个全双工串行口、2个个16位定时位定时/计数器。寻址范围计数器。寻址范围64K，并有控，并有控制功能较强的布尔处理器。制功能较强的布尔处理器。 特点是特点是：结构体系完善，性能已大大

9、提高，：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在，面向控制的特点进一步突出。现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种已成为公认的单片机经典机种 。14 微控制器化阶段微控制器化阶段 特点是特点是：片内面向测控系统外围电路增强，：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。系统及设备。“微控制器微控制器”的称谓更能反应单片机的本质的称谓更能反应单片机的本质。 1982年，年，Intel推出推出MCS-96系列单片机。系列单片机。 芯片内集成：芯片内集成：16位位CPU、8K字节字节ROM、232

10、字节字节RAM、5个个8位并口、位并口、1个全双工串行口、个全双工串行口、2个个16位定时位定时/计数器。寻址范围计数器。寻址范围64K。片上还有。片上还有8路路10位位ADC、1路路PWM输出及高速输出及高速I/O部件等。部件等。151.2.2 1.2.2 单片机产品近况单片机产品近况 ATMELATMEL公司融入公司融入FlashFlash存储器技术的存储器技术的AT89AT89系列；系列； PhilipsPhilips公司的公司的80C5180C51、80C55280C552系列；系列； 华邦公司的华邦公司的W78C51W78C51、W77C51W77C51高速低价高速低价系列；系列；

11、ADIADI公司的公司的ADC8xxADC8xx高精度高精度ADCADC系列；系列； LGLG公司的公司的GMS90/97GMS90/97低压高速低压高速系列；系列； MaximMaxim公司的公司的DS89C420DS89C420高速（高速（50MIPS50MIPS）系列；系列； CygnalCygnal公司的公司的C8051FC8051F系列高速系列高速SOCSOC单片机。单片机。 80C5180C51系列系列单片机产品繁多，单片机产品繁多，主流地位已主流地位已经形成，经形成，近年来推出的近年来推出的与与80C5180C51兼容兼容的主要产的主要产品有：品有：16 非非80C51结构单片机

12、新品结构单片机新品不断推出，给不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间用户提供了更为广泛的选择空间 ，近年来推，近年来推出的非出的非80C51系列的主要产品有：系列的主要产品有：Intel的的MCS-96系列系列16位单片机位单片机 ； Microchip的的PIC系列系列RISC单片机单片机 ；TI的的MSP430F系列系列16位位低功耗低功耗单片机单片机 。171.3 单片机的特点及应用领域单片机的特点及应用领域1.3.1 1.3.1 单片机的特点单片机的特点 近期推出的单片机产品，内部集成有高速近期推出的单片机产品，内部集成有高速I/OI/O口、口、ADCADC、PWMPWM、WDTWD

13、T等部件，并在低电压、低功耗、串等部件，并在低电压、低功耗、串行扩展总线、控制网络总线和开发方式（如在系统行扩展总线、控制网络总线和开发方式（如在系统编程编程ISPISP）等方面都有了进一步的增强。）等方面都有了进一步的增强。 控制性能和可靠性高控制性能和可靠性高 实时控制功能特别强，其实时控制功能特别强，其CPUCPU可以对可以对I/OI/O端口直接端口直接进行操作，进行操作，位操作能力位操作能力更是其它计算机无法比拟的。更是其它计算机无法比拟的。另外，由于另外，由于CPUCPU、存储器及、存储器及I/OI/O接口接口集成在同一芯片集成在同一芯片内内，各部件间的连接紧凑，数据在传送时，各部件

14、间的连接紧凑，数据在传送时受干扰的受干扰的影响较小影响较小，且不易受环境条件的影响，所以单片机，且不易受环境条件的影响，所以单片机的的可靠性非常高可靠性非常高。18体积小、价格低、易于产品化体积小、价格低、易于产品化 单片机芯片即是一台完整的微型计算机单片机芯片即是一台完整的微型计算机，对于批量大的专用场合，一方面可以在众多对于批量大的专用场合，一方面可以在众多的单片机品种间进行匹配选择；同时还可以的单片机品种间进行匹配选择；同时还可以专门进行芯片设计，使芯片的功能与应用具专门进行芯片设计，使芯片的功能与应用具有良好的对应关系；在单片机产品的引脚封有良好的对应关系；在单片机产品的引脚封装方面，

15、有的单片机引脚已减少到装方面，有的单片机引脚已减少到8个或更少。个或更少。从而使应用系统的从而使应用系统的印制板减小、接插件减印制板减小、接插件减少、安装简单方便。少、安装简单方便。191.3.2 1.3.2 单片机的应用领域单片机的应用领域 智能仪器仪表智能仪器仪表 单片机用于各种仪器仪表，一方面提单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便地完成仪器的硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表产品的升级换代。如仪表产品的升级换代。如各种智能电气各种智

16、能电气测量仪表、智能传感器测量仪表、智能传感器等。等。20机电一体化产品机电一体化产品机电一体化产品是集机械技术、微电机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。体，具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。发挥巨大的作用。典型产品如机器人、典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机设备、打印机、传真机、复印机等。等。21实时工业控制实时工业控制单片机还可以用于各

17、种物理量的采集单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、温度、液位、流与控制。电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用量等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在这类系统中，利单片机方便地实现。在这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而提高生产效实现期望的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如率和产品质量。典型应用如电机转速控电机转速控制、温度控制、自动生产线制、温度控制、自动生产线等等 。22 分布式系统的

18、前端模块分布式系统的前端模块 在较复杂的工业系统中，经常要采在较复杂的工业系统中，经常要采用分布式测控系统完成大量的分布参数用分布式测控系统完成大量的分布参数的采集。在这类系统中，采用单片机作的采集。在这类系统中，采用单片机作为分布式系统的前端采集模块，系统具为分布式系统的前端采集模块，系统具有有运行可靠，数据采集方便灵活，成本运行可靠，数据采集方便灵活，成本低廉低廉等一系列优点。等一系列优点。23家用电器家用电器家用电器是单片机的又一重要应用家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广阔。如空调器、电领域，前景十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设冰箱、洗衣机、电饭煲、高档

19、洗浴设备、高档玩具等。备、高档玩具等。 另外，在交通领域中，汽车、火车、另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、航天器等均有单片机的广泛应飞机、航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾驶系统、航天测控用。如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子等系统、黑匣子等 。24第二章 80C51的结构和原理252.1 80C512.1 80C51系列概述系列概述2.1.1 MCS-512.1.1 MCS-51系列系列 （1 1）MCS-51MCS-51是是IntelIntel公司生产的一个单公司生产的一个单片机系列名称。属于这一系列的单片机有片机系列名称。属于这一系列的单片机有多种，如：多种，如： 80

20、51/8751/80318051/8751/8031； 8052/8752/80328052/8752/8032； 80C51/87C51/80C3180C51/87C51/80C31 80C52/87C52/80C3280C52/87C52/80C32等等 。 26（2）该系列生产工艺有两种：）该系列生产工艺有两种：CHMOS是是CMOS和和HMOS的结合，既保的结合，既保持了持了HMOS高速度和高密度的特点，还具有高速度和高密度的特点，还具有CMOS的低功耗的特点。的低功耗的特点。在产品型号中凡带在产品型号中凡带有字母有字母“C”的即为的即为CHMOS芯片芯片，CHMOS芯片的电平既与芯片

21、的电平既与TTL电平兼容，又与电平兼容，又与CMOS电平兼容。电平兼容。一是一是HMOS工艺工艺（高密度短沟道（高密度短沟道MOS工工艺）。艺）。二是二是CHMOS工艺工艺（互补金属氧化物（互补金属氧化物的的HMOS工艺）。工艺）。27（3）在功能上，该系列单片机有基本型）在功能上，该系列单片机有基本型和增强型两大类：和增强型两大类：增强型增强型：8052/8752/803280C52/87C52/80C32基本型基本型：8051/8751/803180C51/87C51/80C3128（4）在片内程序存储器的配置上，）在片内程序存储器的配置上，该系列单片机有三种形式，即掩膜该系列单片机有三种

22、形式，即掩膜ROM、EPROM和和ROMLess(无片内无片内程序存储器程序存储器)。如：。如：80C51有有4K字节的掩膜字节的掩膜ROM；87C51有有4K字节的字节的EPROM ；80C31在芯片内无程序存储器。在芯片内无程序存储器。292.1.2 80C512.1.2 80C51系列系列 Intel的：的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；等； ATMEL的：的：89C51、89C52、89C2051等；等； Philips、华邦、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司的许多产品等公司的许多产品 。 80C51是是MCS-5

23、1系列中系列中CHMOS工艺的工艺的一个典型品种一个典型品种 ；其它厂商；其它厂商以以8051为基核为基核开开发出的发出的CMOS工艺单片机产品工艺单片机产品统称为统称为80C51系列系列。当前常用的。当前常用的80C51系列单片机主要产系列单片机主要产品有：品有：302.1.3 80C512.1.3 80C51典型产品资源配置典型产品资源配置31学单片机需要具备的条件学单片机需要具备的条件v与以前所学的知识关联很少；与以前所学的知识关联很少；v对器件的概念基本上是从对器件的概念基本上是从0开始；开始；v如果要用如果要用C语言编程，需具备一定的语言编程，需具备一定的C语言基语言基础；础；v所有

24、人都站在了同一起跑线上；所有人都站在了同一起跑线上；32v#includevunsigned char Flag = 0 x3f;vmain( )vv P1 = 0 x55;While(1)if(Flag = 0)Flag = 0 x3f;P1 = P1;v33v org0000hv jmpmainv org0100hvmain:movp1,#55hvamain:mov r0,#3fhvloop:djnzr0,loopv cplav movp1,av jmpamainv end34 8位位CPU 4kbytes 程序存储器程序存储器(ROM)(52为为8K) 256bytes的数据存储器的数据

25、存储器(RAM) （52有有384bytes的的RAM） 32条条I/O口线口线 111条指令，大部分为单字节指令条指令，大部分为单字节指令 21个专用寄存器个专用寄存器 2.2.2单片机的主要功能单片机的主要功能35v 2个可编程定时个可编程定时/计数器计数器 5个中断源，个中断源，2个优先级个优先级（52有有6个）个） 一个全双工串行通信口一个全双工串行通信口 外部数据存储器寻址空间为外部数据存储器寻址空间为64kB 外部程序存储器寻址空间为外部程序存储器寻址空间为64kB 逻辑操作位寻址功能逻辑操作位寻址功能 双列直插双列直插40PinDIP封装封装 单一单一+5V电源供电电源供电362

26、.2.3 80C512.2.3 80C51的引脚封装的引脚封装总线型总线型非总线型非总线型3738vCPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；中断系统和部分外部特殊功能寄存器；vRAM：用以存放可以读写的数据，如运算的：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；中间结果、最终结果以及欲显示的数据；vROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；：用以存放程序、一些原始数据和表格；vI/O口：四个口：四个8位并行位并行I/O口，既可用作输入，口，既可用作输入，也可用作输出；也可用作输出；vT/C：两个定时：两

27、个定时/记数器，既可以工作在定时记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；模式，也可以工作在记数模式；39v五个中断源的中断控制系统；五个中断源的中断控制系统；v一个全双工一个全双工UART（通用异步接收发送器）（通用异步接收发送器）的串行的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；与微机之间的串行通信；v片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率为调电容需要外接。最高振荡频率为12M。40单片机最小系统41vP0P3：通用：通用I/O口；口；vVCC：电源端，一般接：电源

28、端，一般接5V；vGND：电源地；：电源地；vXTAL1，XTAL2：外接晶体振荡器，不能超：外接晶体振荡器，不能超过过24M；需加微调电容，一般为；需加微调电容，一般为30pF；vRST/VPD：复位端，平时为低电平；：复位端，平时为低电平；vALE/PROG：地址锁存允许信号端；：地址锁存允许信号端；vEA/Vpp：外部程序存储器地址允许输入端：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端；固化编程电压输入端；422.2.4 控制器控制器1. 时钟电路时钟电路 （a）内部时钟电路；（b） HMOS型外部振荡源 (C) CHMOS型外部振荡源 43单片机工作的基本时序单片机工作的基本时序

29、v. 机器周期和指令周期机器周期和指令周期v （1） 振荡周期振荡周期: 也称时钟周期也称时钟周期, 是指为单片机提是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期。供时钟脉冲信号的振荡源的周期。 v （2） 状态周期状态周期: 每个状态周期为时钟周期的每个状态周期为时钟周期的 2 倍倍, 是振荡周期经二分频后得到的。是振荡周期经二分频后得到的。 v （3） 机器周期机器周期: 一个机器周期包含一个机器周期包含 6 个状态周个状态周期期S1S6, 也就是也就是 12 个时钟周期。个时钟周期。 在一个机器周在一个机器周期内期内, CPU可以完成一个独立的操作。可以完成一个独立的操作。 v （4） 指令

30、周期指令周期: 它是指它是指CPU完成一条操作所需完成一条操作所需的全部时间。的全部时间。 每条指令执行时间都是有一个或几个每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。机器周期组成。MCS - 51 系统中系统中, 有单周期指令、有单周期指令、双周期指令和四周期指令。双周期指令和四周期指令。 441.时钟电路引脚：XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在单片机内部，它是构成片内振荡器的反向放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，即把此信号直接接到内部振荡器的输入端。 XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在单片机内部，它是构成片内振荡器的反向放大器的输出端。当采用外

31、部振荡器时，此引脚应悬空。45v2.控制信号引脚控制信号引脚：vRST/VPD:RST是复位信号输入端，高电平有效。当是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持此输入端保持2个机器周期的高电平时，就可以完成个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。复位操作。RST引脚的第二功能是备用电源的输入引脚的第二功能是备用电源的输入端。端。上电复位按键复位46vALE/PROG:(Address Latch Enable/ Programming)当单片机上电正常工作后，当单片机上电正常工作后，ALE引脚不断向外输出正弦脉冲信号，此频引脚不断向外输出正弦脉冲信号，此频率为振荡器频率的率为振荡器频率的1

32、/6。CPU访问外部存储器访问外部存储器时，时，ALE作为锁存低作为锁存低8位地址的控制信号。此位地址的控制信号。此引脚的第二功能引脚的第二功能PROG作为作为8751编程脉冲输编程脉冲输入端使用。入端使用。47vPSEN：(Program Store Enable)在访问片外存储在访问片外存储器时，此端定时输出负脉冲作为片外存储器的选通器时，此端定时输出负脉冲作为片外存储器的选通信号。信号。vEA/VPP：(Enable Address/Voltage Pulse Of Programming)当当EA接高电平时，接高电平时，CPU访问片内访问片内ROM，并执行内部程序存储器中的指令，但当，

33、并执行内部程序存储器中的指令，但当PC（程序计数器）的值超过（程序计数器）的值超过4K时，将自动转去执行片时，将自动转去执行片外存储器内的程序。当外存储器内的程序。当EA脚接低电平时，脚接低电平时，CPU只只访问片外访问片外ROM并执行外部程序存储器中的指令，而并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。不管是否有片内程序存储器。VPP是对是对8751片内片内ROM固化程序时，作为施加较高编程电压固化程序时，作为施加较高编程电压（12V21V）的输入端。）的输入端。 48v3.输入输出引脚：v P0P3：4个8位双向输入输出端口，每个端口都有锁存器、输出驱动器和输入缓冲器。4个端

34、口都可以做输入输出口使用，其中，P0和P2通常用于对外部存储器的访问。在这种方式下，把P0口作为地址/数据总线使用，分时输出外部存储器的地址和传送8位数据。当扩充外部存储器的地址为16位时，P2口作为地址总线的高8位地址使用。可编程控制器应用技术说课武汉电力职业技术学院汤晓华说课内容v 一、课程教学大纲及标准v 二、教材和教学参考资料v 三、教学方法手段v 四、学情及学生学习方法的指导v 五、教学过程设计 一、课程教学大纲及标准（一） 课程属性1课程名称：可编程控制器应用技术2所属专业：机电一体化技术专业及自动化 类专业3课程类别：专业基础核心课程4课程总学时：84（其中4学时为考试与机动）5

35、课程教学模式：项目教学、工学结合一、课程教学大纲及标准 6 课程基本结构： 以培养学生对控制系统分析、创新能力和解决实际问题的能力为主线。 将可编程控制器应用技术的教学内容按项目进行了有机的整合，形成基于工作过程的行动导向的课程体系。整个课程按照项目，由简单到复杂，分为十一个知识模块。一、课程教学大纲及标准7. 课程的地位与作用： 本课程是高职机电一体化技术专业和控制类专业的专业基础课程，属于核心课程。它的前导课程为电工、电子应用技术。使学生能够掌握PLC的基本原理，能够阅读PLC的程序，分析PLC控制系统，能够根据生产实际的需要，设计相应的PLC控制系统，编写控制程序，并能够调试、排故。一、

36、课程教学大纲及标准（二）专业培养目标：1. 知识目标 (1) 使学生掌握常用PLC技术的基础知识，包括基本概念、基本功能、适用领域等。 (2) 使学生掌握PLC的基本使用方法，包括硬件连接、软件编程、调试排故等。 (3) 使学生掌握在工程领域的实际应用方法，包括PLC应用项目的规划、硬件设计、软件设计、系统调试等。一、课程教学大纲及标准（二）专业培养目标：2. 能力目标 (1) 通过PLC课程学习，有效提升学生的动手能力，适应未来实际工业控制环境的工作要求。 (2) 具备基本控制系统的分析、设计、编程、调试能力，并逐渐培养创新意识。 (3) 具有自我完善的能力，能够通过各种渠道，获得需要的知识

37、支撑。一、课程教学大纲及标准（二）专业培养目标：. 素质目标 (1) 培养现代社会人都应具备的团结、协作、共赢的精神，为未来工作打好思想基础。 (2)具有热爱科学、实事求是的学风和创新意识、创新精神。一、课程教学大纲及标准（三）课程教学目标： 本课程以西门子S7-200系列PLC为学习载体，任务引领，项目驱动。学生重点掌握：1. PLC工作原理，梯形图编程方法；2. 外围接口元件及设备与PLC的连接；3. 可编程控制系统的设计方法，能利用PLC的资源实现一些基本的测量与控制；4. 可编程控制系统的维护诊断与排故。为专业课程打下学习基础和能力训练基础。一、课程教学大纲及标准v（四）教学进程与目标

38、：学习情境教学做的内容知识目标能力目标教学学时创新训练S7200可编程控制器基本模块的使用S7-200PLC结构与认知1.了解PLC的结构、类型；2.掌握PLC的输入输出模块类型、接口特点及应用；3.STEP7/MICROWIN的使用及PLC开发环境的熟悉。1.能应用PLC的硬软件开发环境；2.能根据PLC的I/O模块选择、连接外围输入输出设备。8学时查资料编写PLC应用情况的PPT交流输入输出接口模块的使用建立PLC与计算机的连接实验一、PLC的认知应用实验一、课程教学大纲及标准v(五五) 课程执行标准：课程执行标准：v教学场地：PLC应用技术，配备多媒体教学设备，每两人一套实训装置（计算机

39、及网络、STEP7-MICROWIN、S7CPU224实验装置、虚拟实训系统）。v必须选用与本大纲要求基本相符的教材，并指定相应的参考书。v开放实验室，为学生创新、自主、探究式学习创造条件。v应对学生开放本大纲和标准。v教师灵活执行本大纲和标准，在相同知技点下，项目内容可创新。一、课程教学大纲及标准（六）教学过程标准：（六）教学过程标准：1.1.教师准备：熟悉本教学大纲和标准；熟悉教学内容，准备好演示实训项目，教师准备：熟悉本教学大纲和标准；熟悉教学内容，准备好演示实训项目，设计好教学过程，准备设计好教学过程，准备PPTPPT课件、教材、记分册和工具。课件、教材、记分册和工具。2.2.以项目驱

40、动的方式，采用教学做一体的教学模式，要以学生为主体，教师以项目驱动的方式，采用教学做一体的教学模式，要以学生为主体，教师为主导，学生训练时间不得少于为主导，学生训练时间不得少于50%50%。3.3.在知识传授中要采用多种教学方法，使教学效果更有效，要根据学生的反在知识传授中要采用多种教学方法，使教学效果更有效，要根据学生的反馈意见对教学方法进行及时调整。馈意见对教学方法进行及时调整。4.4.教学前要求学生预习，以小组为单位讨论制定项目方案，实训时每组教学前要求学生预习，以小组为单位讨论制定项目方案，实训时每组2-32-3人，人，必须配备实训指导书或引导文，实训中必须要有必须配备实训指导书或引导

41、文，实训中必须要有1 1名及以上的指导教师，实名及以上的指导教师，实训完成后要求学生编写实训报告，教师必须批改报告。训完成后要求学生编写实训报告，教师必须批改报告。5.5.保证每个项目的教学做的时间，完成要求的知识点的教学和技能点的训练。保证每个项目的教学做的时间，完成要求的知识点的教学和技能点的训练。6.6.每个学习领域要求学生本人、小组、教师按本标准的检查项目作出评价。每个学习领域要求学生本人、小组、教师按本标准的检查项目作出评价。7.7.每个学习领域安排每个学习领域安排1-31-3个课外作业题，并进行辅导答疑和作业批改。个课外作业题，并进行辅导答疑和作业批改。8.8.每个学习领域的咨询部

42、分安排在课外开放实验室时间完成。每个学习领域的咨询部分安排在课外开放实验室时间完成。一、课程教学大纲及标准（七）（七） 课程教学组织形式与方法：课程教学组织形式与方法： 课程的组织形式与方法按照工作过程来完成，要体现工作过程的六个步骤：“咨询、决策、计划、实施、检查、评价”，采用的教学手段合理，采用多元的人才评价观。 说明：按行动导向的思想设计教学时，由于“咨询”花的时间较长，因而全部查资料等“咨询”过程放在课外或开放实验室中完成。 详见学习情境框架设计一、课程教学大纲及标准v（八）考核方式与成绩评定（八）考核方式与成绩评定1.考核方式：机考+笔试（闭卷）。2.成绩评定：百分制。3.各教学环节

43、占总分的比例：实验、作业及平时测验：30%（40%），机考：30%（40%）；笔试：40%（30%）。 二、教材和教学参考资料v（一）自编教材 本教材已立项为湖北高职“十一五”规划教材，计划2008年8月出版。（目录） 教材在讲清基本概念、基本理论的基础上，强调工程应用，强调实验教学。本教材以西门子S7200机型作为教材讲授对象，采用行动体系的教学思想，按照工作过程来组织教材内容。 教材在体系上采用“任务引领”和“项目训练” 方式来体现工学结合的要求 ，考虑可编程控制系统编程师（四级）职业岗位要求；在教材的内容的筛选上，依据应用职业分析方法确定教学标准，在将最新的技术成果纳入教材的同时，同时充

44、分考虑了高职教育学历标准与国家职业资格标准。 教材编写要使学生初步掌握PLC技术的基本知识。培养学生PLC应用的能力。使学生能够应用PLC实现测控系统，培养、提高学生分析解决问题的能力。二、教材和教学参考资料v（二）主要内容简介：v 教材的体系结构采用任务引领和项目训练设计方式任务引领和项目训练设计方式，以供包含13学习领域，每个学习领域按照项目方式，基于工作过程构造，排列顺序由易到难。包含S7200可编程控制器基本模块的使用，PLC控制电机起停及正反转、PLC控制电机降压起动、PLC进行脉冲计数控制、PLC实现点动与连续控制、PLC实现小车往返控制、PLC实现温度、压力等模拟量测控 、PLC

45、人机交互、PLC实现位移与转速的检测、PLC与PLC、PC机通信、PLC控制机械手、PLC电梯控制、配套控制仿真模拟软件使用介绍等学习领域。用项目来涵盖知识技能点用项目来涵盖知识技能点。v 教材结构教材结构。每个学习领域包含如下几个板块：板块引言板块引言：说明该板块在学生将来工作、生活学习中的需要，指出能力目标；任务描述任务描述：从社会生活、工作需求中提取任务，描述任务完成的效果；任务分析任务分析：分析解决任务的思路，分析任务的难点；方法与步骤方法与步骤：图文并茂地讲解完成任务的操作步骤；相关知识与技能相关知识与技能：讲解任务涉及到的知识与技能、完成任务的其他方法、技巧等。思考与练习思考与练习

46、：根据教学需要，一般包含任务要求、案例效果；项目实训项目实训：根据该单元重要知识点设计综合实训，以检验学生的学习效果。二、教材和教学参考资料v（三）特色（三）特色v 教材计划行动导向的教育理念来设计。v 采用任务引领，即以工作任务引领知识、让学生在工作任务的过程中学习相关知识，发展学生的综合能力；v 突出职业能力，即课程定位与目标、课程内容与要求、教学过程与评价都围绕职业能力的培养；v 内容适用，即紧紧围绕工作任务完成的需要来选择课程内容，不强调知识的系统性，注重内容的实用性和针对性；v 以任务为核心，实现理论与实践一体化教学，学做一体。二、教材和教学参考资料v（四）实训指导书v 自编。v 本

47、实训是在学完“PLC应用技术”课程之后进行的。通过本次实训，让学生不仅巩固所学的PLC编程及应用的理论知识，更重要的是掌握PLC编程及应用的特点和方法。其主要任务是培养学生对PLC（可编程控制器）的综合应用能力。为其后的职业资格“可编程控制系统设计师（四级）”考试及择业定岗打下坚实的基础。v 在实训的过程中，学生根据实训指导书的要求，在实训指导教师的指导下，通过对实验装置和实验设备的应用和操作，独立完成指定的实训任务。二、教材和教学参考资料v（五）教材、教学参考书（五）教材、教学参考书1.PLC应用技术 自编教材省规划教材待出版2.PLC编程及应用 廖常初主编 机械工业出版社3.可编程序控制器

48、（PC）原理与应用 朱绍祥主编 上海交大出版社 4.可编程序控制器教程 王兆义主编 机械工业出版社5.SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册 西门子（中国）有限公司6.深入浅出S7-200 PLC 刘铠 北京航空航天大学出版社三、教学方法手段v（一）（一）以培养学生职业能力为核心，以学生实践教学为主线，以培养学生职业能力为核心，以学生实践教学为主线，构建行动导向的教学方法体系构建行动导向的教学方法体系v 采取坚持以学生为中心的教学理念，在教师的必要指导和宽松学习环境条件下，由学生能动地利用多条获取知识的渠道，自主地、创造性地去主动获取知识的一种完成教学任务的方式。v 作为一种特定的

49、教学改革目标模式，具备两个本质特征：一是坚持以学生为中心的教学理念；二是具有完整的体系，具有较强的结构性和可操作性。改变以课堂为主的灌输式的教学方法，最基本的改革方向是增强学生学习的自主性和创造多元化的教学渠道，按照工作过程来组织实施教学。 三、教学方法手段v（二）主要教学方法v 根据教学内容、课程特点采用了灵活多样的教学方法的教学方法。v1. 理论与实训相结合的教学方法v 课程的每一部分理论课后有相应的技能训练，知识和技能相互印证、理论和实际有机联系，增强了知识和技能掌握的深度和牢固程度。v2. 案例教学法 v 可编程控制器应用技术课程的教学从分析电气控制电路的典型案例入手，再扩大到一般性的

50、原理。从典型到一般，从感性到理论的认知过程加深了学生的印象，收到很好的效果。 v3. 启发式、讨论式教学法 v 可编程控制器应用技术等课程的部分章节先由学生自学，然后在教师启发下进行讨论。学生有备而来，教师及时指导，激发了学生的学习积极性，效果较好。 v4. 引导文法v 在可编程控制器应用技术课程教学中，有的内容采用引导文法，引导学学生按工作过程的六步来自主学习。三、教学方法手段v5. 实验法v 对于一些较为抽象的内容和不太好理解的指令，通过给定的实验方案，学生观察实验现象，得出结论，来内化知识。也就是知识是学生在“做实验中”学到的，而且是经过了归纳与提炼的。v6. 建立学生实训档案，实现了实

51、训方法和考核方法的突破 v 实训由若干项目组成，实训记录由各项目的内容、要求、标准、学生实训情况及教师评语和记分组成。所有项目的记录综合起来为该门课程的学生实训档案。实训档案便于学生按要求进行训练，也便于教师按项目进行检查，也是评定实训成绩的重要依据。实训成绩的评定从而也从一次性考核变为过程考核。一次性考核只是简单的判定学生是否合格。过程考核则要求某一项目未达标准的学生在课内或课后进入开放实训室继续训练，直到达标为止。过程考试也就从简单的质量评定转变为质量保证。 三、教学方法手段(三三) 教育技术应用与改革教育技术应用与改革 1.计算机多媒体技术和网络技术的应用，提高了效率和课内外教学效果(实

52、训项目操作录像)，增强学生自主学习； 2运用虚拟技术的交互作用，一是创设逼真的PLC工程应用学习情境，二是仿真教学及实验，实现脱机调试； 3网络协作协作学习，学生通过提出问题与解决问题学习PLC基本知识与技能； 4帮助学生整合对PLC与其它学科知识的学习，加强对可编程控制系统的深层理解； 5开放实验室，在相对宽松的时间内，提高学生的探究学习能力以及与他人合作的能力，增强学习力； 6突出教师的支架作用，架设“学校教学”与“企业应用”的桥梁。 四、学情及学生学习方法的指导（一）学情分析 （1） 学生的需求分析。课程建设与改革是以社会需求为出发点的，这种需求既包括社会的要求，也包括广大受教育者个人的

53、要求，并且只有当社会需求转化为个人需求时，才能成为高职教育的有效需求。 （2）由于现代社会职业结构的急剧变化以及人们对自身发展需要的意识的增强，使一次性就业的现象和观念发生了巨变，这就要求高职院校在确定专业及其课程时既要考虑受教育者适应职业变化以及面向人的可持续发展的需要；v 四、学情及学生学习方法的指导 （3）一切为受教育者着想，充分了解他们对于工作的性质、条件、待遇、社会地位、发展可能等的需要，同时还应注意到他们学习的基础、经历、动机、兴趣、能力等个性等征，只有这样，才能做到在教育与教学工作中按需施教和因材施教。 （4）研究学生的情况，包括基础情况，学习习惯，知识的欠缺，学习的品质及学习的

54、困难等，在此基础上确定教学内容和教学方法。 （5）对学生进行必要的心理训练、兴趣培养、习惯的养成等。这些问题看似和教学无关，其实影响重大，它直接关系到学习的成败。如果我们避开这些问题去工作，无疑是没有针对性，也不会有好效果的。 （6） 主动去了解学生对教学的意见和建议，共同研究改进的途径和方法。四、学情及学生学习方法的指导（二）学习方法的指导 学习方法的指导是一个由非智力因素、学习方法、学习习惯、学习能力和学习效果组成的整体。因此应以系统整体的观点进行学法指导，以指导学生加强学习修养，激发学习动机，指导学生掌握和形成具有自己个性特点和科学的学习方法，指导学生养成良好的学习习惯和提高学习能力及效

55、果。四、学情及学生学习方法的指导v（二）学习方法的指导v1. 形成良好的非智力因素的指导 非智力因素是学法指导得以进行的动力。积极的非智力因素，可以使学生学习的积极性长盛不衰。我们应把培养学生良好的非智力因素放在首位。具体可从以下几个方面入手：激发学习动机 锻炼学习意志 养成良好的学习习惯 第一，针对不同层次的学生提出不同的要求；第二，反复训练，持之以恒；第三，树立榜样，激发自觉性；第四，评价表扬，鼓励发展；第五，建立学习规章制度，严格管理；第六，创造良好学习环境 四、学情及学生学习方法的指导v（二）学习方法的指导v2. 学习方法内化的指导正确认识学习方法的重要性 ；指导学生掌握科学的学习方法

56、 ； 一是合理渗透，在教学中要挖掘教材内容中的学法因素，把学法指导渗透到教学过程中。 二是相机点拨，教师要有强烈的学法指导意识，结合教学抓住最佳契机，画龙点睛地点拨学习方法。 三是及时总结，在传授知识，训练技能时，教师要根据教学实际，及时引导学生把所学的知识加以总结，使其逐步系统完善，并找出规律性的东西。 四是迁移训练，总结所学内容，进行学法的理性反思，强化并进行迁移运用，在训练中掌握学法。四、学情及学生学习方法的指导（二）学习方法的指导3. 学习能力形成的指导 学习能力包括观察力、记忆力、思维力、想象力、注意力以及自学、交往、表达等能力。学习活动过程是教学做的过程。在这一过程中，教师善于引导

57、学生积极思维，乐于主动学习，起到学生由知识向能力、能力与知识相融合的支架作用。 第一，对不同层次学生的学习能力的培养提出不同的要求； 第二，根据不同学习能力结合PLC教学采取多种方法进行培养； 第三，根据个别差异因材施教，采取小步子、多指导训练的方式进行； 第四，通过开放实验室，提供条件，使学生学习能力得到发展。 总之，对学生学习方法的指导，要力求做到转变思想与传授方法结合，课上与课下结合，学法与教法结合，教师指导与学生探求结合，统一指导与个别指导结合，建立纵横交错的学法指导网络，促进学生掌握正确的学习方法。 五、教学过程设计v学习情境学习情境2-1框架设计（范例）框架设计（范例）学习领域PL

58、C控制电机起停授课节数 4单元名称 PLC控制电机起停适用年级 2年级学习主题 标准输入输出指令教学时间（学时）4重点难点1、标准输入输出指令；2、PLC的扫描工作过程教学目标 主要能力指标1、能计算设计外部输入、输出量，做好I/O规划；2、能设计、连接输入输出回路，并进行故障检查；3、掌握STEP-7 MICRO/WIN的使用；4、掌握标准输入输出指令的使用；5、能编写电机的起停控制程序。相关能力指标、养成独立工作的习惯，能够正确制定工作计划；、能够也乐于与他人讨论，进行合作与分工；、能够阅读相关技术手册与说明书。4、能够编写简单技术文档学生背景能力 1、具备一定计算机基础知识与操作技能；2

59、、掌握了电工电子的基础知识与电工工艺；3、掌握常用低压电器元件的使用，掌握电机的继电控制回路；4、掌握万用表的使用。教材教具及媒介 计算机、网络、投影仪、PLC、低压电器等实物及S7-200系统手册。教学方法引导文法、调查法、讨论法、实验法、讲解法教学活动活动内容期望媒介方法时间（分钟）任务提出以PLC在工业现场的实际应用，引出任务与问题：交流电机的起停复习电气控制回路，明确任务计算机多媒体、PLC实物引导文法25任务的咨询与分析，计划根据引导文，查资料、调查、小组讨论：确定硬件控制方案及I/O分配。学生查资料、讨论、能够初步设计控制方案任务书、教材参考书、网络任务设计法20计划评估和修正讲解

60、标准输入输出指令，学生自我学习后，交流回答引导文的问题，教师点评学生自己自学能力、总结分析与表达仿真软件展示、讨论，讲解45任务实施学生使用STEP7 MICRO/WIN编写程序，观察程序执行结果。编写简单程序，理解工作过程PLC、开关电源、实验台、计算机、编程电缆等。实验法45总结与评价学生总结归纳实验结果，小组互评，教师小结学生用简单PPT作引导，能描述清楚对PLC硬软件的使用过程计算机多媒体PPT展示、讨论法，讲解45续表参考资料学习资源PLC应用技术；S7200系统手册；课程网站；Internet检索教学场所：教学场所：PLC应用技术实验室训练设备：训练设备： PLC模块、计算机、编程