《接口技术及应用》课程教学大纲

PAGEPAGE14《接口技术及应用》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称接口技术及应用课程编号310070058课程性质必修课课程类别学科专业基础课开课单位机电教研室授课学期第6学期学分/学时3/48课内学时48理论授课40上机学时0课内实践0实验学时8课外学时48适用专业机械电子工程专业是否双语否先修课程《电工电子学》、《C语言程序设计》后续课程《接口技术及应用课程设计》、《嵌入式系统设计》二、课程简介《接口技术及应用》是机械电子工程专业的专业基础课程，为理论性（或实践性）较强的一门课程。本课程对单片机体系结构、指令系统、程序设计、输入输出模块、扩展模块等知识进行理论讲授及实验验证，培养学生掌握嵌入式系统的基本概念、基本理论，具备软件和硬件开发的能力，全面考核学生对知识的掌握、运用、分析问题、解决问题能力,使学生具备实践能力、创新能力和新产品设计开发能力。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1.通过理论教学，使学生熟练掌握单片机基本原理、硬件组成及系统构成、程序设计及接口技术等知识，能综合设计并分析机电工程控制过程问题，初步具有解决单片机实际问题的能力。课程目标2.通过实践教学，使学生初步掌握单片机开发软件的使用方法，重点掌握Keil和Proteus仿真调试软件；培养学生具有对常见机电控制系统的设计、分析能力，积累初步工程经验，并培养工科学生的综合工程素质。课程目标3.通过课程教学，培养学生具有坚定正确的政治方向，树立现代科学的人生观、世界观、价值观，能够运用辩证唯物主义思考、分析问题，具有社会责任感、创新意识和法律意识；使学生善于思考，勇于实践。通过分享我国科学家为计算机和单片机发展做出奉献的故事、树立学生的爱国热情；通过分享程序开发的经历，培养学生严谨认真、坚韧不拔的工作作风；通过前沿文献的调研与解读，培养学生自主学习、理解和表达能力，同时启发学生的探索精神。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点1-3：运用专业基础知识，掌握解决复杂机械电子工程问题的基本思路和方法。指标点4-3：能够通过构建实验系统，安全科学的开展实验，能够正确采集整理实验数据，并通过信息综合，得到合理有效的结论。指标点5-1：能够合理选择与使用解决复杂机械电子工程问题所需的多种仪器设备、信息资源、现代工程工具和信息技术工具。1-工程知识4-研究5-使用现代工具课程目标2指标点4-3：能够通过构建实验系统，安全科学的开展实验，能够正确采集整理实验数据，并通过信息综合，得到合理有效的结论。指标点5-2：能够开发或应用满足特定需求的现代工具，对机械电子工程领域复杂工程问题进行模拟与预测，并能够理解其局限性。4-研究5-使用现代工具课程目标3指标点5-2：能够开发或应用满足特定需求的现代工具，对机械电子工程领域复杂工程问题进行模拟与预测，并能够理解其局限性。5-使用现代工具四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元计算机的基础知识（学时数：2学时）1.课程主要内容介绍计算机和单片机的概念、发展和应用情况。要求学生了解微型计算机的结构、工作原理和技术指标，掌握计算机相关的数制与编码。2.重点和难点重点：计算机的系统结构，计算机的基本数制及其转换，有符号数概念及其转换。难点：补码、原码、真值之间的转换。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范。通过个人计算机应用案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果学生熟练掌握微型计算机的基本结构和工作原理，熟练进行数制与码制换算。5.支撑课程目标课程目标1、2。第二单元MCS-51单片机结构（学时数：4学时）1.课程主要内容介绍MCS-51单片机的硬件结构、引脚定义及存储器结构、并行I/O接口、辅助电路及时序。要求学生了解MCS-51单片机的特点、分类及应用；掌握MCS-51单片机的总体结构、CPU的结构、内部RAM和ROM的结构、特殊功能寄存器、使用方法及注意事项；掌握MCS-51单片机的的时钟电路、复位电路及CPU的时序。2.重点和难点重点：单片机的内部结构，特殊功能寄存器功能，存储器结构，各存储空间的地址分配。难点：特殊功能寄存器功能，及各存储空间的地址分配。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范；以51单片机为例，介绍单片机的结构及地址分配。为后续单片机控制系统开发、调试和维护打下基础。4.学生学习预期成果学生熟练掌握51单片机内部结构，存储器，特殊功能寄存器，时钟电路与复位电路，引脚功能。为熟练掌握单片机系统控制奠定结构基础。5.支撑课程目标课程目标1、2、3。第三单元MCS-51系列单片机的指令系统（学时数：8学时）1.课程主要内容介绍MCS51指令系统概述、指令的寻址方式及指令系统基础。要求学生了解MCS51指令系统组成；掌握指令的寻址方式、指令系统，熟练使用指令。2.重点和难点重点：各指令的寻址方式、功能、操作对象和结果。难点：各指令的寻址方式及指令的应用。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范；通过软件操作示范，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果熟练掌握寻址方式、传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令，控制转移指令和位操作指令的特点及使用。为熟练掌握单片机系统控制奠定汇编语言编程基础。5.支撑课程目标课程目标1、2。第四单元MCS-51系列单片机汇编语言程序设计（学时数：6学时）1.课程主要内容介绍MCS-51单片机汇编语言程序的基本结构形式及编程的基本方法。要求学生掌握51系列单片机汇编语言程序的基本结构形式；掌握顺序、分支、循环、子程序等基本控制结构的程序设计方法，具备汇编语言程序读写能力。2.重点和难点重点：应用查表技术简化程序的设计。难点：独立完成汇编语言程序设计。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范；通过软件操作示范，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果学生能够熟练掌握基本控制结构的程序设计方法及程序仿真调试技能。为熟练掌握单片机系统控制奠定汇编语言程序设计基础。5.支撑课程目标课程目标2、3。第五单元输入、输出接口P0～P3（学时数：理论4+实验2）理论课程（4学时）1.课程主要内容介绍并行接口P0～P3的功能和内部结构、用并行口设计LED数码显示器和键盘电路。要求学生掌握四个并行端口各自的功能和结构特点并能正确使用；了解如何用并行口设计LED显示电路和键盘电路。2.重点和难点重点：并行输入/输出接口的结构、工作原理及应用。难点：并行输入/输出接口的应用。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范；通过实验操作，熟悉硬件功能及结构，培养学生的动手实践能力。4.学生学习预期成果学生熟练掌握51单片机内部的4个并行I/O口的结构、工作原理、接口方法、应用编程。利用并行口进行LED显示器和矩阵键盘的电路设计和软件设计。为熟练掌握单片机控制系统奠定实践操作基础。5.支撑课程目标课程目标1、3。实验课程（2学时）1.课程主要内容单片机实验系统的使用方法、程序的调试方法、并行口的使用方法、延时子程序的编写和使用。2.重点和难点重点：单片机实验程序的调试方法、并行口的使用方法。难点：并行口的使用方法。3.实施方式理论+实验4.学习要求掌握单片机实验系统的使用方法和程序的调试方法；掌握并行口的使用方法；掌握延时子程序的编写和使用。5.实验要求（1）实验属性（验证性实验）（2）开出要求（必做）（3）分组要求（4人1组）（4）实验准备（①仪器设备，②预习要求）6.学生学习预期成果通过实验操作，熟悉硬件功能及结构，培养学生的动手实践能力。7.支撑课程目标课程目标2、3。第六单元MCS-51单片机的中断系统（学时数：理论4+实验2）理论课程（4学时）1.课程主要内容介绍MCS-51系列单片机中断技术概述、中断系统的基本原理和使用方法。要求学生掌握51系列单片机中断系统的结构，中断寄存器的设置和中断过程，中断程序的编写。2.重点和难点重点：51单片机的中断结构、中断管理、中断响应过程、中断程序的编制。难点：中断程序的编制。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范；通过实验操作，熟悉中断系统的运行过程，培养学生的动手实践能力。4.学生学习预期成果熟练掌握中断、中断源、中断优先级、中断的嵌套、中断系统等基本概念。为熟练掌握单片机控制系统奠定实践操作基础。5.支撑课程目标课程目标1、2。实验课程（2学时）1.课程主要内容外部中断技术的基本使用方法、中断处理程序的编程方法。2.重点和难点重点：中断处理程序的编程方法。难点：中断处理程序的编程方法。3.实施方式理论+实验4.学习要求掌握外部中断技术的基本使用方法，掌握中断处理程序的编程方法。5.实验要求（1）实验属性（验证性实验）（2）开出要求（必做）（3）分组要求（4人1组）（4）实验准备（①仪器设备，②预习要求）6.学生学习预期成果通过实验操作，熟悉中断系统的运行过程，培养学生的动手实践能力。7.支撑课程目标课程目标1、2。第七单元MCS-51单片机的定时/计数器（学时数：理论4+实验2）理论课程（4学时）1.课程主要内容介绍MCS-51系列单片机定时/计数器的基本原理和使用方法。要求学生掌握51系列单片机定时/计数原理、控制及定时/计数器T0和T1的工作原理和不同工作方式，定时/计数器的程序编写。2.重点和难点重点：定时/计数器的应用程序设计。难点：定时/计数器的应用程序设计。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范；通过实验操作，熟悉定时/计数器的运行过程，提高学生对机电控制系统的实践操作能力。4.学生学习预期成果熟练掌握定时/计数器的结构和工作原理、寄存器、工作方式和应用程序设计。为熟练掌握单片机控制系统奠定实践操作基础。5.支撑课程目标课程目标1、2、3。实验课程（2学时）1.课程主要内容内部定时器/计数器的使用和编程方法。2.重点和难点重点：内部定时器/计数器的使用和编程方法。难点：内部定时器/计数器的编程方法。3.实施方式理论+实验4.学习要求掌握内部定时器/计数器的使用和编程方法，进一步掌握中断处理的编程方法。5.实验要求（1）实验属性（验证性实验）（2）开出要求（必做）（3）分组要求（4人1组）（4）实验准备（①仪器设备，②预习要求）6.学生学习预期成果通过实验操作，熟悉定时/计数器的运行过程，提高学生对机电控制系统的实践操作能力。7.支撑课程目标课程目标1、2、3。第八单元MCS-51单片机的串行接口（学时数：理论4+实验2）理论课程（4学时）1.课程主要内容介绍单片机串行口的基本原理和使用方法。要求学生理解串行通信的两种基本方式；掌握51单片机串行口的工作方式和应用(包括波特率设定、串行接口的初始化、扩展并行I/O口等)。2.重点和难点重点：串行通信的4种工作方式及应用编程。难点：串行通信的应用编程。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范；通过实验操作，熟悉串行接口的运行过程，提高学生对机电控制系统的实践操作能力。4.学生学习预期成果熟练掌握串行通信的基本概念，51单片机的串行通信接口结构，四种工作方式、通信连线和应用编程。为熟练掌握单片机控制系统奠定实践操作基础。5.支撑课程目标课程目标2、3。实验课程（2学时）1.课程主要内容串行口工作方式及编程方法，串行口扩展I/O通道的方法。2.重点和难点重点：串行口工作方式及编程方法。难点：串行口的编程方法。3.实施方式理论+实验4.学习要求掌握串行口工作方式及编程方法；掌握利用串行口扩展I/O通道的方法。5.实验要求（1）实验属性（验证性实验）（2）开出要求（必做）（3）分组要求（4人1组）（4）实验准备（①仪器设备，②预习要求）6.学生学习预期成果通过实验操作，熟悉串行接口的运行过程，提高学生对机电控制系统的实践操作能力。7.支撑课程目标课程目标2、3。第九单元单片机总线与系统扩展（学时数：2时）1.课程主要内容介绍单片机系统总线和系统扩展方法，存储器的扩展，并行I/O接口的扩展。要求学生掌握地址译码、数据锁存与驱动，并行接口中通讯控制过程；掌握常用芯片的结构功能及使用方法；掌握程序寄存器扩展技术、数据寄存器的扩展技术、及并行接口的扩展技术；了解中断系统扩展技术、模数转换和数模转换的扩展技术、单片机键盘和显示的扩展技术。2.重点和难点重点：单片机的三总线及总线扩展规律。难点：单片机的总线扩展规律。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范；通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力；通过小组合作学习，发展学生的合作能力和校本课程设计能力。4.学生学习预期成果熟练掌握EPROM、Flash、RAM和I/O接口等外围芯片的扩展方法及地址的译码方法。5.支撑课程目标课程目标1、3。第十单元单片机应用接口技术（学时数：2学时）1.课程主要内容介绍单片机并行D/A接口技术、A/D接口技术、人机接口技术、触摸屏。要求学生了解D/A和A/D扩展接口、键盘接口扩展和LED显示器扩展、触摸屏原理及接口。2.重点和难点重点：接口技术和编程方法。难点：接口技术的应用编程方法。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的职业规范；通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力；通过小组合作学习，发展学生的合作能力和校本课程设计能力。4.学生学习预期成果熟练掌握并行D/A转换器、并行A/D转换器、V/F（电压/频率）转换器、F/V（频率/电压）转换器、键盘和显示器接口、驱动和隔离接口的接口技术和编程方法。5.支撑课程目标课程目标1、2。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元计算机的基础知识讲授法课程目标1、221：1第二单元MCS-51单片机结构讲授法、专题研讨课程目标1、2、341：1第三单元MCS-51系列单片机的指令系统讲授法、案例教学课程目标1、281：1第四单元MCS-51系列单片机汇编语言程序设计实地调研、课堂汇报课程目标2、361：1第五单元输入、输出接口P0～P3讲授法、专题研讨课程目标1、3理论4+实验21：1第六单元MCS-51系列单片机的中断系统讲授法、案例教学课程目标1、2理论4+实验21：1第七单元MCS-51系列单片机的定时/计数器讲授法、课堂汇报课程目标1、2、3理论4+实验21：1第八单元MCS-51系列单片机的串行接口讲授法、案例教学课程目标2、3理论4+实验21：1第九单元单片机总线与系统扩展技术讲授法、课堂汇报课程目标1、321：1第十单元单片机应用接口技术讲授法、案例教学课程目标1、221：1合计481：1五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩50%实验（百分制）40根据学生的实验预习、实验纪律、实验动手能力及实验报告结果，进行综合评定。每次实验都打分，取各次成绩的平均值作为此环节最终成绩。目标分值=0.4*实验平均成绩作业（百分制）30本门课程6次作业，主要考核学生对各单元知识点的理解和掌握程度；每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节最终成绩。目标分值=0.3*作业平均成绩测验（百分制）20本门课程2次测验，主要考核学生课堂对知识点的理解和掌握情况，每次测验按100分制单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。目标分值=0.2*测验平均成绩课堂表现（百分制）10根据学生上课的课堂表现，在出勤表中记录学生的出勤及听课回答问题的记录。目标分值=0.1*成绩期末考试50%知识40（1）卷面成绩100分，以卷面成绩的50%计入课程总评成绩。（2）主要考核计算机系统的基本概念、51单片机结构、指令系统、汇编语言程序设计、接口、定时/计数器、总线与扩展等。（3）考试题型为：选择题、填空题、判断题、简答题、程序分析题和编程设计题等。能力30综合应用20创新10（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元计算机的基础知识1-1微型计算机的基本结构和工作原理1-2计算机中的数制与码制作业，期末考试课程目标1、2第二单元MCS-51单片机结构2-151单片机内部结构2-2存储器2-3特殊功能寄存器2-4时钟电路与复位电路2-5引脚功能作业，测验，期末考试课程目标1、2、3第三单元MCS-51系列单片机的指令系统3-1寻址方式3-2数据传送与交换指令3-3算术运算和逻辑运算指令3-4控制转移指令3-5位操作指令作业，实验课程目标1、2第四单元MCS-51系列单片机汇编语言程序设计4-1伪指令4-2顺序程序设计4-3分支程序设计4-4循环程序设计4-5位操作程序设计4-6子程序作业，测验，期末考试课程目标2、3第五单元输入、输出接口P0～P35-1P0~P3并行接口的功能和内部结构5-2编程举例5-3用并行口设计LED数码显示器和键盘电路作业，实验，期末考试课程目标1、3第六单元MCS-51系列单片机的中断系统6-1中断系统结构6-2中断