《单片机课程设计与实践》教学大纲

第页《单片机课程设计与实践》教学大纲课程编号：13180315英文名称：CourseDesignandPracticeofSingle-ChipComputer学分：3学时：总学时6周，其中实践6周先修课程：模拟电子技术，数字电子技术，单片机原理及应用课程类别：专业基础必修课程授课对象：自动化专业学生教学单位：机械与电气工程学院修读学期：第4学期一、课程描述和目标《单片机课程设计与实践》是自动化专业的一门专业平台课，是一门重要的实践课程，具有较强的工程性、实践性、技术性等特点。对培养学生实际操作能力、系统掌握单片机应用系统的设计思想、培养学生解决实际生产应用技术问题的能力具有重要意义。本环节要求学生进一步掌握MCS-51单片机的结构原理、接口技术、程序设计技巧，培养实际操作能力。使学生进一步系统掌握单片机应用系统的设计思想,以及培养学生通过单片机设计来解决实际生产中的应用问题，使学生能从功能要求、设计方案论证、硬件电路原理分析、软件设计思想、调试方法等各方面得到提高，并初步掌握单片机在测量、控制、产品设计开发等生产领域的应用。通过课程设计，掌握单片机程序设计以及单片机与外围芯片的接口技术，并能够运用所学的软硬件知识设计单片机系统来解决典型的实际问题。为学习后续课程以及毕业后从事相关工程项目开发和科学研究打下基础。掌握单片机应用系统的软硬件设计的基本方法，掌握单片机程序设计和调试方法。本课程拟达到的课程目标:课程目标1：能根据产品功能指标来设计软硬件方案、并对方案从指标实现、精度要求及可靠性等进行初步论证。课程目标2：根据硬件原理图，最终完成符合设计要求的可演示的实物。课程目标3：对采集的数据进行分析加工，以实现符合设计指标或精度要求。课程目标4：能熟练使用工具软件。课程目标5：能通过查阅文献资料来加快设计进程。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重对应关系3.1能根据用户需求确定自动化工程项目的设计目标和任务。课程目标11H3.4能完成设计方案并分析阐明设计的合理性。课程目标21M4.1能采用正确的实验方法分析电路与电子、自动化工程项目的功能、性能和控制参数。课程目标31L4.2能基于专业理论和对象特征，选择研究路线和设计可行的实验方案。课程目标41L5.2能针对自动化工程领域复杂工程问题，分析与选择恰当的电路与电子、自动控制、计算机软硬件等技术和工具。课程目标51H（H—高，M—中，L—低）三、教学内容、基本要求与学时分配课程设计时间为停课3周15个教学工作日或不停课6周30个教学工作日。表3-1课程设计时间分配表序号教学内容基本要求不停课停课教学方式对应课程目标1任务分配，查阅资料根据任务，查阅资料，确定方案。63集中指导、自主学习52设计方案根据指标要求，给出多个方案，经论证给出最优方案。42自主设计、个别答疑13原理图根据设计方案，画出原理图。21自主设计、个别答疑14程序设计及仿真根据硬件方案，画出程序流程图；根据流程图，写出程序，并仿真调试通过。52.5自主设计、个别答疑45硬件布局与焊接根据原理图和实验电路板，确定硬件布局，并仔细焊接完成。42自主实践、个别答疑46软硬件联调根据指标要求，进行仔细联调，达到设计要求。52.5自主设计、个别答疑37设计报告综合运用单片机的端口输入输出模式、中断、定时器资源，编程实现系统功能。31.5集中指导、自主撰写28演示与汇报演示功能指标情况，如实汇报设计过程。10.52合计3015四、课程教学方法1.教学方法以课程设计目标为导向，以实际应用为重点，采用精讲多练，教师为辅、学生为主的教学方法，实现培养能力的目标。教学方法：自主练习、自主设计、自主实践。课外学习方法：要求学生在设计前根据题目要求自主查找文献、消化文献内容。项目验收方法：完成项目设计并提交设计报告后，集中进行现场验收，要求每个人进行系统演示和口头汇报。2.课程设计形式1．以理论设计和实物制作操作两方面进行。2．学生以班为单位，每个指导老师一般带10个学生左右。3．每个学生独立设计一个项目，要求每个学生参与所有的设计环节。具体题目由设计指导教师提供，也可以学生自己提出，但需要指导老师认可；题目必须有单片机参与，必须包含：电源设计、键盘输入、显示输出、模拟信号、数字信号等硬件电路。4．为学生提供专用的硬件焊接实验室，提供全部器件。以课程设计目标为导向，以实际应用为重点，采用精讲多练，教师为辅、学生为主的教学方法，实现培养能力的目标。五、学业评价和课程考核1．考核方式考试（）考查（√）2．成绩记载百分制（）五级分制（√）3.考核原则突出能力——重点考察软硬件设计与分析的能力强化监督——重点考察独立完成的情况4.考核方案考核为三个部分，具体为：平时表现、设计报告、演示汇报。其中：（1）平时表现指出勤率以及实验室表现,主要考察实习态度、实习纪律，完成阶段任务的情况，学习能力。平时表现占20%，其考核方案参见表5-1。无故缺席实习3天及以上者，该项成绩为不及格；缺席1天者，该项成绩不能为优；缺席半天扣1分，直至零分。总评时，根据总体表现给定优、良、中、差。最终折算成优（20分）、良（18—16分）、中（14—12分）、差（10—0分）。然后根据占比，按该项总得分×占比的方式计算得到各指标点的得分。表5-1平时过程考核方案考核依据建议分值考核/评价细则对应课程目标占比%平时过程考核20查阅参考文献情况4能自主学习、持续学习，强化探索新知的意识。课程目标5100方案设计情况4能在性能、成本、可靠性、实现难易度进行合理取舍，确定性价比优化的方案。课程目标1课程目标45050布局焊接4焊接技术与抗干扰。课程目标2100软硬件调试情况4能利用软硬件仿真调试工具，对系统的原理进行模拟和仿真。课程目标3课程目标45050设计报告修改情况4撰写设计报告。课程目标2100（2）设计报告设计报告必须包含：题目及任务要求（性能与功能指标），方案选择，硬件设计，软件设计，系统组装与调试主要过程，系统运行实测结果及其分析，系统改进建议，参考文献等。要求每位同学自行撰写，设计报告内容完整，形式规范。凡设计报告雷同率30%以上者，该项成绩为不及格。设计报告占30%，根据占比，按该项总得分×占比的方式计算得到各指标点的得分。表5-2设计报告考核方案考核依据建议分值考核/评价细则对应课程目标占比%课程设计报告考核30方案分析与选择6能在功能指标、精度、成本、可靠性、实现难易度之间进行合理取舍，确定性价比优化的硬件方案框图课程目标1100电路原理设计6能根据硬件框图，设计各单元及整体电路原理图课程目标2课程目标43070系统软件设计6能根据功能要求及系统工作过程画出各软件程序流程图课程目标2课程目标43070系统调试过程分析4能利用软硬件仿真调试工具，对系统的原理进行模拟和仿真课程目标3100系统测试数据分析4能实现系统要求的性能、功能指标及精度要求系统分析结并提出改进建议4能对现有系统的特性进行研究总结，并提出改进的建议课程目标5100（3）演示汇报设计实物演示汇报过程由全体指导教师组织，学生演示自己设计的作品并进行演示汇报。每位学生应系统介绍设计过程并演示系统功能，各指导教师根据学生汇报及演示情况进行评分。演示汇报占50%，其考核方案参见表5-3。表5-3演示汇报的考核方案考核依据建议分值考核/评价细则对应课程目标占比%演示汇报考核50主要芯片使用合理性或设计方案的合理性7选择电源的种类及其实现方式，选择主要芯片的理由的合理性等课程目标1100综合效果（精度、指标、可靠性）20根据性能指标、精度、成本、可靠性、实现难易度之间进行合理取舍，确定性价比优化的方案课程目标1课程目标2课程目标3课程目标435351515有系统测试数据分析5能实现系统要求的性能、功能指标及精度要求课程目标3100存在问题与展望或局限性分析5能对现有系统的特性进行研究，指出存在问题，并提出改进的建议课程目标5100焊接基本功、布局合理性13焊接技术，外观设计课程目标2课程目标450505.成绩评定根据考核方式中的三项内容综合评定最后成绩，成绩组成比例建议为：平时表现占20%、设计报告占30%、演示汇报占50%。考核结果按五级记分，分别为优、良、中、及格、不及格。六、教学反馈教学反馈包括以下几种方式：实习出勤率抽查后的结果通报、阶段任务完成情况通报、设计报告批阅后主要问题的反馈、汇报与答辩过程中有关问题的建议与意见。均采用个别反馈形式。每种反馈方式的反馈次数不少于1次数。七、推荐教材与参考资料（一）推荐教材1.《51系列单片机课程设计指导》，楼然苗，李光飞，北京航空航天大学出版社，2016.22.《单片机课程设计指导书》，皮大能，南光群，北京理工大学出版社，2010.1（二）参考资料1.《单片机设计实例选集（1）》，楼然苗，李光飞，浙江大学出版社，2014年3月版。2.《单片机原理与应用及C51程序设计》，谢维成，HYPERLINK"/?key3=%B1%B1%BE%A9%BA%BD%BF%D5%BA%BD%CC%EC%B4%F3%D1%A7%B3%F6%B0%E6%C9%E7&medium=01&category_pa