《单片机原理及应用A》教学大纲

《单片机原理及应用A》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：06140681课程性质：专业选修课学分：4学分学时：64学时（理论48学时，实验16学时）先修课程：电子技术基础、C程序设计等后续课程：无适用专业：光电信息科学与工程开课单位：电子信息工程学院一、课程说明《单片机原理及应用A》是光电信息科学与工程专业选修课。本课程通过对51单片机基本知识的学习，逐步培养学生灵活运用单片机为控制核心解决实际问题的能力，本课程力求通过实践环节，软、硬结合，培养学生初步的单片机系统开发能力。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：能够掌握51单片机的基本组成和工作原理、程序设计的基本方法以及单片机的接口技术。课程目标2：能够根据设计要求，正确的进行系统方案设计，包括硬件系统和软件系统，提高学生分析问题和解决问题的能力；培养学生的辩证思维能力，增强学生的职业道德观念。课程目标3：激发学生科技报国的爱国情怀和历史担当，培养学生严谨求实的科学态度和团结协作精神，精益求精的工匠精神和勇于探索的创新精神；锻炼学生的动手能力，培养崇尚劳动、热爱劳动、尊重劳动的价值观。三、课程目标与毕业要求《单片机原理及应用A》课程教学目标对光电信息科学与工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度2.问题分析2.2能够应用数学、自然科学基本原理，对光电信息领域复杂工程问题进行表述。2.3能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，并通过文献研究，证实问题分析的合理性。课程目标1：能够掌握51单片机的基本组成和工作原理、程序设计的基本方法以及单片机的接口技术。H3.设计/开发解决方案3.1能够针对用户对光电信息系统的功能及技术指标要求，根据所学专业知识，确定设计目标，并通过分析、类比等方式提出满足要求的解决方案。课程目标2：能够根据设计要求，正确的进行系统方案设计，包括硬件系统和软件系统，提高学生分析问题和解决问题的能力；培养学生的辩证思维能力，增强学生的职业道德观念。M4.研究4.2能够基于科学原理并采用科学方法对光电信息类器件、电路、功能模块、控制系统制定实验方案并实施。课程目标3：激发学生科技报国的爱国情怀和历史担当，培养学生严谨求实的科学态度和团结协作精神，精益求精的工匠精神和勇于探索的创新精神；锻炼学生的动手能力，培养崇尚劳动、热爱劳动、尊重劳动的价值观。M5.使用现代工具：5.1能够了解和合理选择现代光电信息系统设计的工程技术资源和现代工程工具、信息技术工具，解决光电信息领域复杂工程问题并理解其局限性。课程目标2：能够根据设计要求，正确的进行系统方案设计，包括硬件系统和软件系统，提高学生分析问题和解决问题的能力；培养学生的辩证思维能力，增强学生的职业道德观念。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.认识单片机1.1单片机概述1.251单片机基础知识1.3数制1.4C51编程语言概述教学要求：了解单片机的概念、特点、发展及应用领域；了解C51单片机的特点；理解数制的表示方法；熟悉并掌握不同数制之间的转换方法；掌握C51语言的用法。重点：单片机的基本功能和特点。难点：C51语言的用法。41、32.单片机并行口2.1并行I/O端口的特点2.2并行I/O端口的应用实例2.3Keil软件的使用2.4Proteus软件的使用教学要求：了解单片机并行口的结构和特点，掌握并行口使用方法；掌握Keil软件和Proteus软件的使用方法。重点：单片机并行口的结构和特点。难点：Proteus软件的使用。6213.单片机中断系统3.1中断相关知识3.2中断应用实例教学要求：了解单片机中断系统的结构;掌握中断的概念、原理和中断实现的方法;掌握中断程序设计方法和编程技术。重点：中断程序的设计方法。难点：中断程序的编程技术。41、24.定时计数器的使用4.1定时器/计数器相关知识4.2定时器/计数器应用实例教学要求：了解单片机定时计数器的结构和工作原理，掌握单片机定时计数器的使用方法。重点：定时计数器的工作方式和计数初值的计算。难点：定时计数器的工作方式。421、25.双机通信5.1通信基础知识5.251单片机的串行口5.3RS232串口应用实例教学要求：了解通信的概念和数据传输方式的分类方法，掌握串行通信方式和特点；掌握单片机串行口的工作方式和使用方法。重点：串行口的工作方式和使用方法。难点:串行口的工作方式。421、2、36.人机接口6.1独立按键6.2矩阵式键盘6.3独立按键应用实例6.4矩阵式键盘应用实例6.5数码管相关知识6.6数码管应用实例6.7液晶显示器1602相关知识6.8液晶显示器应用实例教学要求：掌握独立键盘和矩阵键盘的识别、按键的判别和去抖;了解数码管的结构和显示方式，掌握静态和动态显示方法；了解LCD的基本结构和功能，掌握LCD1602的显示方法。重点：按键的识别方法，数码管的动态显示，LCD显示程序的编写。难点:行列翻转法判别按键；LCD显示程序的编写方法。1021、27.单片机系统扩展7.1D/A转换相关知识7.2D/A转换芯片DAC08327.3基于DAC0832的三角波发生器7.4A/D转换相关知识7.5A/D转换芯片ADC08097.6数字电压表实例教学要求：了解ADC和DAC的基本原理、分类和重要指标；学会使用常用的ADC和DAC构成单片机系统。重点：ADC和DAC的使用方法。难点:ADC和DAC的编程方法。841、2、38.单片机综合应用8.1总线概论8.2I2C总线基础知识8.3AT24C02的基础知识8.4AT24C02的实例8.5SPI总线基础知识8.6DS1302的基础知识8.7DS1302显示时钟的实例教学要求：通过外接存储器、实时时钟等综合项目的设计，对单片机的整体知识做梳理和查漏补缺。重点：单片机系统设计方法和步骤。难点:单片机系统的调试方法。841、2、3合计48162.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标实验1：I/O口的使用实验内容：学习keil软件和Proteus软件的使用。掌握单片机I/O口的使用方法。实验要求：掌握keil软件和Proteus软件的使用方法；使用I/O口完成控制LED灯、简单的按键查询和控制蜂鸣器灯操作。21、2实验2：花式流水灯实验实验内容：掌握外部中断和定时/计数器的使用。实验要求：学会使用中断方法控制按键；控制花式流水灯的不同延时和花样。21、2实验3：串行口实验实验内容：学习单片机串行口。实验要求：学会使用单片机的串行口完成数码管显示和双机通信。21、3实验4：矩阵键盘使用实验内容：学习矩阵式键盘的识别方法。实验要求：采用行列翻转法编制程序，识别单片机开发板上的矩阵式键盘，掌握单片机外接键盘的使用方法。21、2实验5.A/D、D/A综合实验实验内容：学习ADC、DAC的使用。实验要求：使用单片机内部AD转换器测电压、光强；使用DAC0832构成一个波形发生器。41、2、3实验6：多功能时钟实验内容：学习单片机常用外部总线，包括I2C总线、SPI总线和1-wire总线。实验要求：学会使用AT24C04存储器、DS1302构成时钟、DS18B20做温度检测，并用这三个芯片构成一个能够测量温度的多功能时钟。42、3合计16教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，采用启发式、讨论式教学和案例教学等，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；利用学习通、慕课等平台，结合案例、视频资源共享等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。精选教学内容，精讲多练；利用网络平台安排习题，巩固课堂所学知识；并提供灵活的自主学习平台。课程资源1.推荐教材：陈海宴.51单片机原理及应用——基于KeilC与Proteus(第3版)[M].北京:北京航空航天大学出版社,2017.2.参考书：（1）张毅刚.单片机原理及接口技术（C51编程）（第二版）[M].北京:人民邮电出版社,2016.（2）李朝青.单片机原理及接口技术（第五版）[M],北京:北京航空航天大学出版社,2017.（3）朱文忠.单片机原理与应用技术（第一版）[M].北京:电子工业出版社,2017.3.期刊：（1）电子技术应用,华北计算机系统工程研究所.（2）仪表技术与传感器,沈阳仪表院.（3）单片机与嵌入式系统应用,北京航空航天大学.（4）MicroprocessorsandMicrosystems,Elsevier.（5）IEEEIndustrialElectronicsMagazine,IEEE.4.网络资源：（1）单片机原理与应用,/course/HIT-353001?from=searchPage（2）单片机原理及应用,/course/NJTU-1001729006?from=searchPage.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核线上资源使用情况10（1）根据学生使用线上资源进行自主学习情况，各章节任务点完成情况以及课堂互动情况等进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√442章节测试15（1）主要考查学生对所学知识点的理解、掌握程度和综合运用能力，满分100分。（2）每次测试单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以测试成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√852实验25（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√8125期末考核50（1）以大作业形式进行考核，以考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核单片机的基本知识，其中包括单片机内部结构的功能和使用方法，单片机系统的构成方式，人机接口以及单片机系统的扩展等知识。√√√30155合计：100分503614八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以线上资源使用情况、章节测试、实验、期末考核等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末考核成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末考核成绩为100分（权重50%），主要考核单片机的基本知识，其中包括单片机内部结构的功能和使用方法，单片机系统的构成方式，人机接口以及单片机系统的扩展等知识；线上资源使用情况、章节测试、实验等过程性考核成绩为100分（权重50%）。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100≥x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60线上资源使用情况20及时完成线上任务点工作，完成率不低于90%。及时完成线上任务点工作，完成率不低于80%。及时完成线上任务点工作，完成率不低于70%。及时完成线上任务点工作，完成率不低于60%。不能及时完成线上任务点工作，完成率低于60%。章节测试30完全掌握所测试的知识点，解题思路清晰、答案正确。掌握测试知识点，解题思路基本正确，答案正确率80%以上。掌握测试知识点，解题思路基本正确，答案正确率70%以上。对测试知识点不熟悉，答案正确率60%以上