单片机原理及应用课程标准

《单片机原理及应用》课程标准课程名称：《单片机原理及应用》课程类别：专业选修课程课程学分：3分计划学时：64学时适用专业：机电一体化技术专业一、课程概述1.制定依据本课程标准依据国家职业标准和《机电一体化技术专业人才培养方案》中的人才培养规格要求和对《单片机原理及应用》课程教学目标的要求而制定，用于指导该课程的教学与课程建设。2.课程的性质与地位原来使用的“单片机技术与应用”课程的课程标准对知识点分解层层深入，便于学生由浅入深地学习相关知识。但是由于原有的课程标准只对知识点作出了要求，没有对教学方法和教学过程作出要求；只强调了理论知识的学习，没有对学生职业行为能力培养作出要求，所以学生感觉学习过程枯燥乏味，内容深度大，学习难度大。前导课程：《计算机基础》、《电工电子技术》、《C语言》后续课程：《电梯安装检修》3.课程设计思路新制定的课程标准继承了原有课程标准中知识点由浅入深的分解特点，对各个知识点进行重新整合，以项目为驱动带动全部知识的学习。把原来先学后练的教学方法改为了边做边学的学习方法，从而激发学生的学习兴趣，让学生参与到教学中。同时，在新课标中还强调了对学生职业行为能力培养的要求，将知识点的学习与实际工作流程相结合，学生掌握了该知识在实际工作中的应用方法。4.课程内容的选取根据行业企业发展需要、完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求和相应的职业资格标准，选取教学内容，并为学生可持续发展奠定良好的基础。二、课程目标1.总体目标本课程主要使学生掌握单片机的原理、结构，指令系统、汇编语言程序设计、中断系统、定时/计数器、串并行通信等内容。通过本课程的学习使学生具有单片机应用系统设计的基本能力。2.分类目标（1）知识目标课程总目标是使学生具有单片机系统编程和设计的知识与技能、具备较高的职业素质，具有调试单片机系统程序和设计最小单片机系统的能力，能解决程序调试和系统设计中遇到的问题，能胜任单片机产品调试员、单片机产品技术支持、单片机软件开发师、单片机硬件开发师和单片机设计师等岗位工作。会对所学知识进行整合，能够根据设计要求独立编写程序，并能在实践工作中熟练进行单片机程序和系统电路的调试；掌握各种接口电路的分析方法和理论知识。（2）专业能力目标能熟练进行单片机程序和系统电路的调试，并能独立设计单片机系统电路并能编写相应程序，同时还可以对以单片机为核心的设备进行维护。（3）方法能力目标本课程面向机电一体化技术专业的全体学生，注重专业基础素质教育，激发学生的学习兴趣，提高他们的抽象思维能力，增强他们理论联系实际的能力，培养他们的创新精神。重视知识与技能；过程与方法；情感态度与价值观课程目标的培养。（4）社会能力目标通过项目实践，培养爱岗敬业、热情主动的工作态度；养成遵守操作规程，分析工作整洁、有序、爱护仪器设备的良好实验习惯；能认真负责、实事求是、坚持原则、一丝不苟地依据标准进行编程和设计，并在工作实践中能遵守劳动纪律，注意安全，具备良好的敬业精神和协作精神，坚持努力学习，不断提高自身可持续发展的基础理论水平和操作技能，形成良好的职业素养和勤奋工作的基本素质。三、课程教学内容与学时安排1、教学内容选取依据根据行业企业发展需要、完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求和相应的职业资格标准，选取教学内容，并为学生可持续发展奠定良好的基础。2、教学内容与学时分配学习领域1理论学习学时：12职业行动领域：要对一个单片机系统进行分析设计和编写程序，就必须非常熟悉单片机芯片的组成原理，特别是要熟悉其各个外部引脚、内部寄存器和数据区的使用方法。学习目标：(1)了解MCS-51单片机的内部结构、主要功能部件和CPU微处理器的组成、任务分配。注意：单片机上电后程序指针被赋予的初值。(2)了解MCS-51单片机的程序存储器结构，掌握内部数据存储器的空间分配和SFR。注意：程序存储器的编址规律；只访问外程序存储器时，外部引脚的连接要求；上电后堆栈指针被赋予的初值。(3)掌握89C51芯片的外部引脚功能常见的几种复位电路和计算机器周期的方法。注意：准双向并口和真正双向并口的区别和相应并口读数时的编程要求；89C51的复位时间是多少。(4)开发工具的使用工作与学习内容对象（在完成工作的过程中需要操作的设备、编写的文件、程序等）1、掌握常用编程软件的使用。在程序运行期间观察相应存储区和寄存器中数据的变化。2、掌握MCS-51单片机的寻址方式。工具（完成任务需要用到的工具和设备）单片机实验箱、计算机、投影仪方法：实物教学，增强感性认识工作组织理论教学加实践要求了解MCS-51单片机的程序存储器结构，掌握内部数据存储器的空间分配和SFR。掌握89C51芯片的外部引脚功能常见的几种复位电路和计算机器周期的方法。学习领域2单片机最小系统制作学时：12职业行动领域：要对单片机的寻址方式和指令系统有所了解，会进行地址分配，整个程序的起始地址要正确；掌握各种程序结构，能够画出系统的流程图。学习目标：（1）熟练掌握MCS-51单片机的寻址方式和指令系统。技能点：要会画出模块的流程图，建立学生的编程思维；分清各个寻址方式的功能。(DATAPDATAXDATACODE的访问方式，地址空间，针对89C52芯片多128BytesDATA区的应用，实际应用中256bytesData区的单片机更多)(2)能编写完整的程序。技能点：会进行地址分配，整个程序的起始地址要正确；掌握各种程序结构，能够画出系统的流程图。(3)会应用常见的调试软件进行程序调试。(4)理解机器周期和指令周期。工作与学习内容对象（在完成工作的过程中需要操作的设备、编写的文件、程序等）读懂电路画流程图编写程序工具（完成任务需要用到的工具和设备）单片机实验箱、计算机、投影仪方法：实物教学，增强感性认识工作组织理论教学加实践要求采用移位指令，实现累加器A中数据乘4，寄存器B中数据除以2。会画简单的流程图。会使用软件正确调试程序。学习领域3单片机模拟彩灯设计与制作学时：16职业行动领域：要对单片机的寻址方式和指令系统有所了解，会进行地址分配，整个程序的起始地址要正确；掌握各种程序结构，能够画出系统的流程图。学习目标：(1)掌握TMOD和TCON专用寄存器各位的定义与设置。会计算和设置定时/计数器的初值。(2)掌握IE和IP专用寄存器各位的定义与设置。理解中断的工作过程，熟记中断入口地址。技能点：能够正确使用中断方式对定时/计数器进行编程；能够使用中断方式对外部事件中断进行处理；会画流程图，并编写完整的具有中断程序；理解电平触发中断、边沿触发中断的区别及应用；中断的优先级和中断嵌套的应用，中断现场的保护和恢复。工作与学习内容对象（在完成工作的过程中需要操作的设备、编写的文件、程序等）读懂电路画流程图编写程序工具（完成任务需要用到的工具和设备）单片机实验箱、计算机、投影仪方法：实物教学，增强感性认识工作组织理论教学加实践要求掌握定时/计数器的初始化方法；定时器初值与计数器初值的计算与设定。掌握中断源与中断服务程序的入口地址；中断相关寄存器的使用方法；中断工作过程。学习领域4按键切换模式彩灯设计与制作学时：12职业行动领域：要对单片机的寻址方式和指令系统有所了解，会进行地址分配，整个程序的起始地址要正确；掌握各种程序结构，能够画出系统的流程图。学习目标：(1)掌握键盘输入的原理。(2)掌握动态显示以及静态显示的要素。技能点：能够正确使用行列式键盘的使用及编程，矩阵式键盘的使用；静、动态显示的特点，以及编程原理。中断的特点与设定。工作与学习内容对象（在完成工作的过程中需要操作的设备、编写的文件、程序等）读懂电路画流程图编写程序工具（完成任务需要用到的工具和设备）单片机实验箱、计算机、投影仪方法：实物教学，增强感性认识工作组织理论教学加实践要求掌握定时/计数器的初始化方法；定时器初值与计数器初值的计算与设定。掌握中断源与中断服务程序的入口地址；中断相关寄存器的使用方法；中断工作过程。学习领域4抢答器设计与实现学时：12职业行动领域：要对单片机的寻址方式和指令系统有所了解，会进行地址分配，整个程序的起始地址要正确；掌握各种程序结构，能够画出系统的流程图。学习目标：(1)掌握键盘输入的原理。(2)掌握动态显示以及静态显示的要素。技能点：能够正确使用行列式键盘的使用及编程，矩阵式键盘的使用；静、动态显示的特点，以及编程原理。中断的特点与设定。工作与学习内容对象（在完成工作的过程中需要操作的设备、编写的文件、程序等）读懂电路画流程图编写程序工具（完成任务需要用到的工具和设备）单片机实验箱、计算机、投影仪方法：实物教学，增强感性认识工作组织理论教学加实践要求掌握定时/计数器的初始化方法；定时器初值与计数器初值的计算与设定。掌握中断源与中断服务程序的入口地址；中断相关寄存器的使用方法；中断工作过程。学习领域5数字秒表的设计与制作学时：16职业行动领域：要对单片机的寻址方式和指令系统有所了解，会进行地址分配，整个程序的起始地址要正确；掌握各种程序结构，能够画出系统的流程图。学习目标：(1)使用P0、P2口的第二功能，扩展片外数据存储器RAM和片外程序存储器。技能点：能够正确对89C51进行片外RAM和ROM扩展；理解并记住MOVX指令的时序图。(2)对89C51的并口进行扩展技能点：能够正确对89C51的并口进行扩展。(3)人机接口扩展技能点：能够正确地在89C51外连接键盘和显示设备。(4)8位A/D转换芯片与单片机的接口技能点：能够正确选择A/D转换芯片，并实现其与单片机的正确连接。(5)8位D/A转换芯片与单片机的接口(6)掌握C51程序设计方法技能点：能够正确运用单片机C51语言对单片机系统进行编程。工作与学习内容对象（在完成工作的过程中需要操作的设备、编写的文件、程序等）读懂电路画流程图编写程序工具（完成任务需要用到的工具和设备）单片机实验箱、计算机、投影仪方法：实物教学，增强感性认识工作组织理论教学加实践要求掌握A/D转换的方法。掌握D/A转换的方法。掌握正确选择A/D和D/A芯片的方法。3、学习情境规划序号学习情境工作任务学时1学习情境1：理论学习任务1了解MCS-51单片机的内部结构、主要功能部件和CPU微处理器的组成、任务分配。42任务2了解MCS-51单片机的程序存储器结构，掌握内部数据存储器的空间分配和SFR。83学习情境2：单片机最小系统制作（单灯闪烁）任务1信号灯的控制144任务2信号灯的控制245任务3信号灯的控制346学习情境3：单片机模拟彩灯设计与制作任务1利用P2口，用单片机内部的定时器采用查询方式，使8个发光二极管呈跑马灯方式闪烁(亮1秒、灭2秒)。87任务2用计数器中断对按键按下的次数计数，作为跑马灯闪烁次数。48任务3用外部中断对正常显示和闪烁次数设定功能进行转换。49学习情境4：按键切换模式彩灯设计与制作任务1利用P1口输出8个发光二极管，P2口输出数码管，P0口8个按键输入，P3口设计一个主持人控制按键410任务2当开始抢答时，每一个按键对应每一个发光二极管，并且数码管显示相应的数字。411任务3当主持人按键没有按下去时，其他按键就不会发生效果。412学习情境5：基于多机通信的8路抢答器设计与制作任务1使用89C51扩展一个片外RAM。413任务2用两位七段数码管显示其温度值。814任务3用4*4的矩阵键盘，设置其温度初值。4合计四、教学实施1.师资要求（1）从事本课程教学的专职教师应具备的资质①依托每个教师主导项目为载体，通过单片机编程及仿真软件进行基本技能的操作，在训练过程中渗透基本理论知识的讲授，待学生掌握一定技能后，在通过学生主导项目来强化，实现全程的“教中学、学重练、练中做、做中学”教学模式。倡导教师灵活采用各种教学方法和教学模式。②在教学内容上，注意把握好“以点带面、举一反三、以应用为主”的原则，处理好课堂教学与实际应用的关系，保证两者穿插进行，共同推进。③采用“小班教学模式”充分利用教学资源，最好能做到交叉循环的方式进行训练，在一定的学习氛围中，培养学生的学习互动能力、自学能力、团结协作能力。（2）从事本课程教学的兼职教师应具备的资质①应该具备机电一体化专业的专业基础，具备较好的计算机水平。②熟练使用多媒体教学设备。③较为熟练地进行单片机编程及仿真软件的操作。2.教学硬件设施教学硬件设施序号主要设备名称数量（台、套）备注1一教329清华同方电脑502机电实训中心401联想电脑603.教材及参考资料课程教材：《单片机原理及应用技术》清华大学出版社李珍编参考资料：序号名称主编出版社1《单片机基础(修订版)》李广弟北京航空航天大学出版社4.教学方法《单片机原理及应用》课程教学体系主要围绕培养学生工程实践能力而设计，在教学过程中，始终贯彻“基于工作过程为导向，以项目为载体，教学做一体化、工学交替”的基本思路，精心选择课程内容，设计教学环节。以“项目式教学做一体化”为主要教学模式，整个教学过程有针对性地采用“项目教学法”、“教学做一体化教学法”，“讨论式教学”、“多媒体教学”等不同的教学方法，形成了一套科学的教学、实践。①项目教学法使用目的：以生产过程为载体开发教学项目，整个教学围绕各个项目的解决而展开，教师提出引导性问题，学生查找资料进行决策分析、制定出计划，并进行实施，引导学生自主思考。实施过程：课程内容以16个任务模块为引导，让学生从现象找本质，从感知了解必然，例如调用子程序加工实训项目，让学生先了解子程序的作用、结构、特点，再深入子程序的使用方法，技巧，最后进行项目的实施。实施效果：学生通过自主学习，让学生学会单片机编程及仿真软件的基本操作,通过自己的绘图方法来完成项目。在实施过程中，不仅训练了学生的操作技能，还培养了学生的沟通能力、学习能力、创新能力和协作能力等综合素质。②、教学做一体化教学法使用目的：以学生为主体，教师加以适当的引导，提高学生分析问题、解决问题的能力，提高学生的实践技能。实施过程：学习单灯闪烁的教学时，教师指导学生在现场对电路图进行分析，抛弃繁琐的理论分析，通过工作过程设计，知道单灯闪烁的原理，学生通过所学的知识及网络信息，自主学习单灯闪烁原理图的绘制。实施效果：学生的学习不是枯燥的满堂灌输，而是通过练习不断提升增加难度，在不知不觉中完成理论知识的学习。③、讨论式教学使用目的：采用讨论式教学，将学生不易理解，容易出现问题的部分通过现场讨论发现自身的错误，同时把别人已经出现自己也可能出现的问题防患于未然。实施过程：如我们在讲授交通灯的时候，由教师给出交通灯的原理图，同学们经过思考后把自己编制的程序和方法、步骤写出来和其他同学一起讨论交通灯方案的优缺点，在此过程中大家会有不同的思路或存在一些缺陷，吸取别人的长处。实施效果：学生通过现场讨论，活跃了课堂气氛，提高了学习兴趣，增加了学生对本课程的自信心。④、