《單片機技術(shù)應(yīng)用》課程標準

《單片機技術(shù)應(yīng)用》課程標準《單片機應(yīng)用技術(shù)》課程標準1.課程概述1.1課程性質(zhì)本課程是機電一體化專業(yè)的專業(yè)核心課程，旨在讓學生掌握以MCS-51系列為主的單片機的基本結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)及輸入輸出接口電路、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)擴展等方面知識，了解單片機的組成和工作原理，并具備一定的匯編語言程序設(shè)計能力。同時，本課程也旨在培養(yǎng)學生觀察和分析問題、團隊協(xié)助、溝通表達等能力和綜合素質(zhì)。1.2課程定位本課程是機電一體化專業(yè)的專業(yè)核心課程，是一門理論與實踐緊密結(jié)合、實踐性很強的學科基礎(chǔ)課程。通過將課堂教學、實驗教學、單片機綜合實驗設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計、電子競賽有機地結(jié)合一體，提高學生的單片機技術(shù)理論與應(yīng)用實踐應(yīng)用能力。1.2.1本課程在專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的地位及作用本課程以模塊化教學為基點，學習情境按照難易程度依次遞進的思路設(shè)計。通過該系列項目的學習和反復(fù)訓練，學生不僅能夠掌握51系列單片機的匯編語言編寫能力和小型產(chǎn)品設(shè)計能力，還能夠全面培養(yǎng)其職業(yè)規(guī)范、職業(yè)道德和紀律等綜合素質(zhì)，通過學習的過程掌握工作崗位需要的各項技能和相關(guān)專業(yè)知識。1.2.2與其他課程的關(guān)系(1)與前導(dǎo)課程的聯(lián)系：學生在學習本課程前，應(yīng)具備基本模擬電路、數(shù)字電路的分析與設(shè)計基礎(chǔ)，對計算機應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)具有一定的了解。通過本課程的學習，要求熟練掌握典型單片機系統(tǒng)的設(shè)計方法，能利用C51單片機組成實際系統(tǒng)，具備硬件和軟件編程能力。(2)與后續(xù)課程的聯(lián)系：本課程的學習將使學生掌握51系列單片機的匯編語言編寫能力和小型產(chǎn)品設(shè)計能力，為后續(xù)獨立分析和設(shè)計單片機測控系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。2.課程目標通過本學習領(lǐng)域的學習，培養(yǎng)學生以下目標：2.1知識目標：(1)熟悉常用的單元電路及其功能。(2)掌握keilC51軟件和proteus軟件的相關(guān)知識，熟知常用命令的功能。(3)掌握設(shè)計流程。(4)掌握典型應(yīng)用程序的編制方法。2.2技能目標：(1)培養(yǎng)學生識讀單片機相關(guān)的硬件電路圖以及匯編語言。(2)能設(shè)計單片機簡單音調(diào)發(fā)生器器、交通燈控制系統(tǒng)、存儲器擴展等電路。(3)能設(shè)計端口擴展等外圍電路。(4)能設(shè)計滿足需求的單片機選型。(5)能進行開發(fā)板選型。(6)能利用開發(fā)板設(shè)計電子產(chǎn)品。(7)能根據(jù)需求設(shè)計程序流程圖。(8)能識讀單片機相關(guān)的程序代碼。9.我能使用KeilC51和Proteus集成開發(fā)環(huán)境編寫、編譯、調(diào)試源程序，并設(shè)計繪制硬件電路圖。我還能使用仿真器對單片機系統(tǒng)進行仿真設(shè)計。10.我能熟練運用KeilC51和Proteus集成開發(fā)環(huán)境，編寫、編譯、調(diào)試源程序，并設(shè)計繪制硬件電路圖。同時，我還能使用仿真器對單片機系統(tǒng)進行仿真設(shè)計。11.我能夠編寫經(jīng)典算法，并學會優(yōu)化算法的相關(guān)技巧。2.3情感與態(tài)度目標：1.我將培養(yǎng)樂于思考、敢于實踐、做事認真的工作作風。2.我將培養(yǎng)好學、嚴謹、謙虛的學習態(tài)度。3.我將培養(yǎng)健康向上、不畏難、不怕苦的工作態(tài)度。4.我將培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和職業(yè)紀律。5.我將培養(yǎng)遵循嚴格的安全、質(zhì)量、標準等規(guī)范的意識。6.我將培養(yǎng)自我檢查、自我學習、自我促進、自我發(fā)展的能力。7.我將培養(yǎng)善于溝通交流和團隊協(xié)助的能力。8.我將培養(yǎng)敢于創(chuàng)新、敢于發(fā)現(xiàn)的能力。9.我將培養(yǎng)項目管理應(yīng)用的能力。3.課程內(nèi)容與要求、參考學時、教學方法建議：本課程包含六個學習項目，每個項目包含的主要教學知識點、分配課時以及學生應(yīng)具備的能力如下：項目名稱：信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計相關(guān)支撐知識：1.認識Keil和Proteus軟件2.P1口亮燈的硬件電路原理3.P1口八燈變幻閃爍所需的指令4.利用傳送指令、調(diào)用指令、返回指令、跳轉(zhuǎn)指令等編寫實際的單片機程序5.軟件仿真調(diào)試及程序固化能力訓練：1.理解P1口亮燈工作原理2.掌握P1口八燈變幻閃爍所需的指令3.會用傳送指令、調(diào)用指令、返回指令、跳轉(zhuǎn)指令及循環(huán)指令編程實現(xiàn)亮燈的變幻閃爍4.掌握軟件仿真調(diào)試及程序固化的方法5.掌握Keil和Proteus的聯(lián)調(diào)實施方法：1.多媒體演示2.師生互動、提問引導(dǎo)3.動手實驗、巡回指導(dǎo)4.結(jié)果說明與分析項目名稱：音調(diào)發(fā)生器系統(tǒng)的設(shè)計相關(guān)支撐知識：1.認識單片機的開發(fā)系統(tǒng)2.認識子程序及調(diào)用3.51系列單片機的指令系統(tǒng)4.算術(shù)運算、邏輯運算、控制轉(zhuǎn)移指令5.偽指令的功能與意義6.尋址方式的特點與尋址范圍能力訓練：1.掌握硬件電路檢測的方法2.掌握軟件的調(diào)試方法3.掌握軟件的聯(lián)調(diào)實施方法：1.多媒體演示2.師生互動、提問引導(dǎo)3.動手實驗、巡回指導(dǎo)4.結(jié)果說明與分析項目名稱：搶答器系統(tǒng)的設(shè)計相關(guān)支撐知識：1.KeilC51數(shù)據(jù)傳送2.程序循環(huán)3.子程序及調(diào)用能力訓練：1.掌握搶答器的實現(xiàn)方法實施方法：1.多媒體演示2.師生互動、提問引導(dǎo)3.動手實驗、巡回指導(dǎo)4.結(jié)果說明與分析（以上內(nèi)容經(jīng)過修改，已符合語言表達規(guī)范。）1.移位操作指令的功能移位操作指令是單片機中的一種基本指令，它可以將二進制數(shù)據(jù)向左或向右移動一定的位數(shù)。這種指令在編寫程序時非常常見，因為它可以用來進行數(shù)據(jù)的處理和轉(zhuǎn)換。2.搶答器的設(shè)計搶答器是一種常見的電子競賽設(shè)備，它可以用來測試參賽者的反應(yīng)速度和知識水平。在設(shè)計搶答器時，需要考慮到交通燈控制系統(tǒng)的特點，選擇合適的51系列單片機程序結(jié)構(gòu)，并畫出程序流程圖。同時，還需要掌握順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和子程序的編寫方法，以及編寫延時程序和理解子程序調(diào)用過程中的參數(shù)傳遞、保護現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場等內(nèi)容。3.5秒表的設(shè)計5秒表是一種常見的計時器設(shè)備，它可以用來測量時間。在設(shè)計5秒表時，需要了解單片機定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)和原理，掌握定時/計數(shù)器控制寄存器TCON和工作方式寄存器TMOD的設(shè)置方法，以及定時/計數(shù)器的四種工作方式。同時，還需要學會定時/計數(shù)器初值的計算方法，掌握定時/計數(shù)器應(yīng)用程序的編制方法，以及利用單片機實現(xiàn)N進制計數(shù)器的功能。4.溫度控制溫度控制是一種常見的自動控制系統(tǒng)，它可以用來控制溫度的變化。在設(shè)計溫度控制系統(tǒng)時，需要了解數(shù)字溫度傳感器的介紹，掌握單片機程序存儲器和并行I/O口的擴展方法，以及熟悉常用的擴展程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、8155和8255模塊的引腳功能和控制字。同時，還需要掌握8155和8255的編程方法，以及利用仿真軟件Proteus進行數(shù)字溫度計的硬件及軟件仿真調(diào)試的技巧。5.課程實施建議為了保證課程實施的效果，需要具備適當?shù)膶嵱枟l件和師資條件。實訓條件包括理實一體化實訓室、視頻錄像、投影設(shè)備和相關(guān)儀器儀表等，師資條件包括具備模擬電子電路、數(shù)字電子電路基本知識，單片機技術(shù)應(yīng)用、外部接口擴展等專業(yè)知識，熟練使用匯編語言進行程序設(shè)計，以及設(shè)計基于項目為導(dǎo)向教學方法的應(yīng)用能力。在課程實施過程中，可以采用多媒體演示、師生互動、提問引導(dǎo)、動手實驗、巡回指導(dǎo)等教學方法，以及綜合分析調(diào)試中出現(xiàn)的問題并進行解決直到系統(tǒng)正常工作的技能訓練。5.1合格標準為達到課程合格標準，學生需要滿足以下條件：1）曠課不超過##節(jié)；2）平時成績不低于20分；3）總分大于或等于60分；4）沒有不誠信行為。5.2成績構(gòu)成課程成績由以下項目構(gòu)成：項目1：信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計項目2：交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計項目3：系統(tǒng)的設(shè)計項目4：音調(diào)發(fā)生器的設(shè)計項目5：搶答器的設(shè)計項目6：數(shù)字溫度計的設(shè)計每個項目的分數(shù)比值如下：項目1：15%項目2：100%項目3：19%項目4：19%項目5：23%項目6：12%合計：188%5.3考核內(nèi)容學生的考核將從學習態(tài)度、知識與技能、綜合素質(zhì)表現(xiàn)三個方面進行評估。5.4考核方案每個項目的考核內(nèi)容、標準與方式將在相應(yīng)的考核表中列出。以下是項目1的考核表：項目1：信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計的考核方式與考核標準表考核點及占項目分值比：1．根據(jù)引導(dǎo)文通過資訊制訂總體設(shè)計方案（20%）考核方式：教師評價+互評考核標準：-能搜索資料，了解單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計，LED發(fā)光二極管參數(shù)，能提供選擇器件依據(jù)；-最小系統(tǒng)原理圖格式符合標準，程序書寫規(guī)范，無錯誤；-解單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計，LED發(fā)光二極管參數(shù)，能提供選擇器件依據(jù)；-程序無錯誤，電路圖設(shè)計精美，有創(chuàng)新；-評價標準為良及格；-成績比例為12%。2．詳細設(shè)計方案（15%）考核方式：教師評價+互評考核標準：-能搜索資料，了解單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計，LED發(fā)光二極管參數(shù)，能提供選擇器件依據(jù)；-最小系統(tǒng)原理圖基本正確但參數(shù)不詳，軟件流程無明顯錯誤，并根據(jù)流程編制了程序；-電路圖設(shè)計正確；-評價標準為良及格；-成績比例為15%。3．操作實施（30%）考核方式：教師評價+自評考核標準：-會正確使用KEILC軟件上機調(diào)試，會正確使用下載軟件，很好完成了引導(dǎo)文要求的項目；-會正確使用KEILC軟件上機調(diào)試，會正確使用下載軟件，基本完成了引導(dǎo)文要求的項目；-會正確使用KEILC軟件上機調(diào)試，會正確使用下載軟件；-評價標準為良及格；-成績比例為30%。4．項目總結(jié)報告（10%）考核方式：教師評價考核標準：-內(nèi)容完整，有詳細過程記錄和分析，并能提出一些新的建議；-評價標準為良及格；-成績比例為10%。5．項目公共考核點（25%）考核方式：教師評價考核標準：-格式符合標準，內(nèi)容完整，有詳細過程記錄和分析；-評價標準為良及格；-成績比例為25%。項目2：音調(diào)發(fā)生器的設(shè)計的考核方式與考核標準表考核點及占項目分值比：1．根據(jù)引導(dǎo)文通過資訊制定總體設(shè)計方案（15%）文單片機進行軟件仿真調(diào)試，成功完成計時和顯示功能。能合理增加調(diào)試語句進行調(diào)試?？己朔绞綖榻處熢u價和互評，占項目分值比例為15%。優(yōu)秀的項目方案可實施，細節(jié)詳細無缺陷，并有一定創(chuàng)新點。良好的項目方案可實施，細節(jié)詳細無明顯缺陷。及格的項目方案基本可實施，但細節(jié)不詳或有一定缺陷。項目總評價標準為格式符合標準，內(nèi)容完整，有一定過程記錄和分析，并能提出一些新的建議。在項目公共考核點方面，搶答器的設(shè)計考核方式與考核標準表包括根據(jù)引導(dǎo)文通過資訊制定總體設(shè)計方案和詳細設(shè)計方案。在操作實施方面，需要繪制合理規(guī)范的原理圖，滿足項目功能所需硬件要求，軟件流程無錯誤，并根據(jù)流程用C語言編制完整程序。同時需要進行電路繪制，熟練應(yīng)用KeilC對單片機進行軟件仿真調(diào)試，成功完成計時和顯示功能，能合理增加調(diào)試語句進行調(diào)試。：在本項目中，學生將學習信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計。在學習過程中，他們需要了解單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成和工作原理，掌握單片機I/O口及應(yīng)用、單片機最小系統(tǒng)硬件設(shè)計，單片機常用開發(fā)工具和軟件使用。教師將通過以下步驟來指導(dǎo)學生完成這個項目：1.使用AT89C51芯片P1口外接LED發(fā)光二極管制作單片機最小系統(tǒng)。2.利用KEIL-C軟件編寫控制程序，控制LED閃爍。3.熟悉單片機工作原理與應(yīng)用技術(shù)、熟悉單片機軟硬件系統(tǒng)設(shè)計、熟悉單片機軟硬件系統(tǒng)調(diào)試方法、單片機系統(tǒng)故障分析與排除方法、常用儀器儀表使用方法及KEIL-C軟件和下載軟件使用方法。4.學生需要具備簡單電路分析能力、電子電路分析與應(yīng)用基礎(chǔ)知識。在教學過程中，教師將使用教材實驗指導(dǎo)書和電腦軟件作為教學材料，并引導(dǎo)學生完成項目任務(wù)。學生需要在教師的指導(dǎo)下，熟悉電路繪制并能熟練使用KEIL-C環(huán)境進行上機調(diào)試。程序算法需要有新意，占用資源少，能合理增加調(diào)試語句進行調(diào)試。在項目總結(jié)報告中，學生需要撰寫格式符合標準、內(nèi)容完整、有詳細過程記錄和分析，并能提出一些新的建議。在項目公共考核點方面，學生需要展現(xiàn)良好的工作與職業(yè)操守、團隊合作精神和交流與表達能力。最終，教師將根據(jù)學生的表現(xiàn)進行評價，學生也需要進行自我評價。LED燈亮起，其他人的LED燈則熄滅。完成搶答器的設(shè)計與制作，掌握單片機系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件編程技術(shù)。項目任務(wù)教師下發(fā)搶答器的設(shè)計任務(wù)書，指導(dǎo)學生學習相關(guān)知識和技術(shù)。1．認知、資訊學生了解單片機系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件編程技術(shù)，了解KeilC51指令系統(tǒng)和偽指令的功能，掌握正確書寫指令和判斷指令正確性的方法。教師解答學生提出的問題，幫助學生掌握相關(guān)知識和技術(shù)。2．計劃與實施學生小組討論制定總體設(shè)計和制作方案，包括整體設(shè)計方案、列出主要元件清單、實現(xiàn)方法等，通過教師檢查和各組評議確定方案是否可行。學生完成搶答器的硬件設(shè)計和制作，編寫控制LED燈亮滅的程序并進行調(diào)試，下載程序到硬件，實施軟件、硬件連調(diào)，完成項目要求功能。3．檢查與評估學生檢查搶答器的設(shè)計制作是否符合要求，并對設(shè)計制作過程進行評估，通過分組演示和介紹，由教師和其他組打分。教學方法建議講授法、討論法、演示法、自學法、4MAT。教學過程教師下發(fā)搶答器的設(shè)計任務(wù)書，指導(dǎo)學生學習相關(guān)知識和技術(shù)，包括KeilC51指令系統(tǒng)和偽指令的功能，正確書寫指令和判斷指令正確性的方法等。學生小組討論制定總體設(shè)計和制作方案，包括整體設(shè)計方案、列出主要元件清單、實現(xiàn)方法等，通過教師檢查和各組評議確定方案是否可行。學生完成搶答器的硬件設(shè)計和制作，編寫控制LED燈亮滅的程序并進行調(diào)試，下載程序到硬件，實施軟件、硬件連調(diào)，完成項目要求功能。學生檢查搶答器的設(shè)計制作是否符合要求，并對設(shè)計制作過程進行評估，通過分組演示和介紹，由教師和其他組打分。體設(shè)計方案、實現(xiàn)方法等，通過教師檢查和各組評議確定方案是否可行；學生進行詳細設(shè)計制作方案，列出開發(fā)制作工具、儀器儀表準備清單等；學生檢查項目功能實現(xiàn)是否符合要求，并對項目進行評估，通過分組演示和介紹，由老師和其他同學進行交互檢查和評估。交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計要求每個街口有左拐、右拐、直行以及行人四種指示燈，每個燈有紅綠兩種顏色，自行車與汽車共用左拐、右拐和直行燈。共有四種通行方式，選擇其中一種實現(xiàn)控制。教師需要熟悉順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)以及子程序的特點和編寫方法，學會編寫延時程序，理解子程序的調(diào)用過程。學生需要具備簡單電路分析能力、程序與電路圖的調(diào)試能力、電子電路分析與應(yīng)用基礎(chǔ)知識，具備程序的分析、編寫能力。教學材料包括單片機制作任務(wù)書、教材、實驗指導(dǎo)書，使用工具包括電腦和軟件。教學過程中，教師下發(fā)設(shè)計任務(wù)書，并提出要求，學生通過各種方式了解其原理，學習程序設(shè)計的相關(guān)知識，編寫合適的程序。小組討論制訂總體設(shè)計方案，包括整體設(shè)計方案、實現(xiàn)方法等，通過教師檢查和各組評議確定方案是否可行。學生進行詳細設(shè)計制作