《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》教學(xué)大綱

《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：13220443英文名稱：PrincipleandInterfaceCircuitofSingle-chipMicrocomputer學(xué)分：3學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)56學(xué)時(shí)，其中理論40學(xué)時(shí)，實(shí)踐16學(xué)時(shí)先修課程：電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)課授課對(duì)象：電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第4學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)本課程為電氣工程及其自動(dòng)化系學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要目標(biāo)是使學(xué)生在了解并熟練掌握單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，掌握單片機(jī)的基本工作原理，掌握單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生具備單片機(jī)的初步應(yīng)用能力，能利用單片機(jī)完成基礎(chǔ)的自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)，為將來(lái)從事單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課程擬達(dá)到的課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1：能運(yùn)用電路、電子技術(shù)、單片機(jī)工作原理等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，識(shí)別和判斷復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)中的信號(hào)采集、人機(jī)接口、功率驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)通訊等關(guān)鍵環(huán)節(jié)；課程目標(biāo)2：能認(rèn)識(shí)到電氣工程領(lǐng)域電路、電氣、電力等應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有多種方案可選擇，會(huì)通過(guò)文獻(xiàn)研究尋求可替代的更優(yōu)解決方案；課程目標(biāo)3：了解電氣工程領(lǐng)域電路、電氣、電力等等行業(yè)的國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)、研究熱點(diǎn)。二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重2.1能運(yùn)用電路、電氣、電力等相關(guān)科學(xué)原理，識(shí)別和判斷復(fù)雜工程問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；課程目標(biāo)1M2.3能認(rèn)識(shí)到解決電氣工程相關(guān)領(lǐng)域的問(wèn)題有多種方案可選擇，會(huì)通過(guò)文獻(xiàn)研究尋求可替代的解決方案；課程目標(biāo)2H10.2了解電氣工程相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)、研究熱點(diǎn)和差異；課程目標(biāo)3H三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1．理論教學(xué)內(nèi)容序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1概述介紹微型計(jì)算機(jī)組成的基本功能部件；單片機(jī)（MCU）概念及發(fā)展過(guò)程、種類、發(fā)展趨勢(shì)、應(yīng)用前景以及目前51兼容產(chǎn)品現(xiàn)狀、開(kāi)發(fā)方法?；疽螅毫私鈫纹瑱C(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，理解為什么要學(xué)習(xí)單片機(jī)原理及其應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程，理解單片機(jī)中的數(shù)據(jù)表示和工作過(guò)程。重點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的工程應(yīng)用。難點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的工作過(guò)程德育要求：創(chuàng)新意識(shí)1集中講授課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)32單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)介紹單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，CPU、存儲(chǔ)器配置、引腳分配及功能、最小系統(tǒng)；單片機(jī)的時(shí)鐘與復(fù)位；單片機(jī)的工作時(shí)序?；疽螅毫私鈫纹瑱C(jī)的工作時(shí)序；掌握單片機(jī)的硬件配置以及單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的構(gòu)建。重點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)硬件結(jié)構(gòu)及工作原理難點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)工作時(shí)序德育要求：立德樹人3集中講授課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)33C51程序設(shè)計(jì)介紹單片機(jī)C語(yǔ)言設(shè)計(jì)方法及優(yōu)點(diǎn)；C語(yǔ)言程序基本結(jié)構(gòu)，程序控制流程，數(shù)組，指針，C51函數(shù)；單片機(jī)內(nèi)部資源在C51中的定義；C51開(kāi)發(fā)工具?；疽螅毫私鈫纹瑱C(jī)匯編語(yǔ)言及目前嵌入式系統(tǒng)編程的常規(guī)方法，理解單片機(jī)內(nèi)部資源在C51中的定義，掌握結(jié)構(gòu)化的C51程序設(shè)計(jì)步驟與方法。重點(diǎn)：C語(yǔ)言在單片機(jī)中的應(yīng)用。難點(diǎn)：C51變量的存儲(chǔ)方式德育要求：愛(ài)崗敬業(yè)2講學(xué)做課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)34單片機(jī)端口編程應(yīng)用介紹單片機(jī)端口的各種工作方式以及應(yīng)用環(huán)境；單片機(jī)端口輸出方式連接外部設(shè)備；單片機(jī)端口輸入方式連接按鍵；單片機(jī)驅(qū)動(dòng)多位數(shù)碼管顯示?；疽螅豪斫舛丝诟鞣N工作方式的特點(diǎn)，掌握按鍵識(shí)別、去抖動(dòng)的各種編程方法，多位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描的原理及編程方法重點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)端口的輸入輸出控制。難點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)端口電氣特性德育要求：社會(huì)責(zé)任8講學(xué)做課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)35中斷系統(tǒng)介紹中斷的概念，中斷處理過(guò)程，中斷源及優(yōu)先級(jí)；中斷函數(shù)設(shè)計(jì)的要求；中斷函數(shù)調(diào)用的過(guò)程與普通函數(shù)程序調(diào)用的區(qū)別，中斷應(yīng)用規(guī)則；外部中斷產(chǎn)生的方式和中斷響應(yīng)的條件，過(guò)程?；疽螅豪斫庵袛鄳?yīng)用及中斷過(guò)程，掌握外部中斷編程以及中斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用。重點(diǎn)：中斷系統(tǒng)編程應(yīng)用。難點(diǎn)：外部中斷響應(yīng)過(guò)程德育要求：科學(xué)素養(yǎng)4講學(xué)做課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)36定時(shí)/計(jì)數(shù)器介紹定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)；控制寄存器控制字設(shè)置；3種工作方式及不同工作方式的區(qū)別；定時(shí)/計(jì)數(shù)器的查詢應(yīng)用與中斷應(yīng)用特點(diǎn)，中斷應(yīng)用設(shè)計(jì)。基本要求：理解定時(shí)/計(jì)數(shù)器與CPU之間的時(shí)序關(guān)系，掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器基本工作方式1、2的使用方法及中斷應(yīng)用方式。重點(diǎn)：定時(shí)器工作原理難點(diǎn)：定時(shí)器編程應(yīng)用德育要求：工匠精神6講學(xué)做課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)37串口控制器介紹單片機(jī)全雙工串口結(jié)構(gòu)；控制寄存器控制規(guī)則；2種工作方式及不同工作方式的區(qū)別；各種方式的查詢應(yīng)用與中斷應(yīng)用?；疽螅豪斫獯诳刂破髋c單片機(jī)CPU之間的時(shí)序關(guān)系，掌握單片機(jī)與單片機(jī)，單片機(jī)與PC機(jī)以及多機(jī)串行通訊的應(yīng)用設(shè)計(jì)編程。重點(diǎn)：串口編程應(yīng)用難點(diǎn)：串口數(shù)據(jù)通訊時(shí)序德育要求：理想信念6講學(xué)做課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)38綜合應(yīng)用通過(guò)案例講解常用外圍接口電路與單片機(jī)連接的電路設(shè)計(jì)方法及軟件處理方法，包括：（1）常用接口：A/D、D/A接口，LCD顯示接口；（2）串行擴(kuò)展：?jiǎn)慰偩€串行擴(kuò)展、SPI總線串行擴(kuò)展、I2C總線串線擴(kuò)展（3）控制與檢測(cè)：PWM驅(qū)動(dòng)控制直流電機(jī)、捕獲測(cè)頻率等?；疽螅豪斫鈫纹瑱C(jī)系統(tǒng)常用的抗干擾方法，掌握單片機(jī)與幾種常用接口之間的應(yīng)用編程以及自動(dòng)化領(lǐng)域常用的控制與檢測(cè)方法。重點(diǎn)：常用接口的編程應(yīng)用難點(diǎn)：滿足系統(tǒng)目標(biāo)的多種方案選擇德育要求：熱愛(ài)祖國(guó)10講學(xué)做課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3合計(jì)402．實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1數(shù)據(jù)傳輸理解單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式。要求：必修2驗(yàn)證課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)32跑馬燈設(shè)計(jì)掌握單片機(jī)端口各種方式，理解單片機(jī)的時(shí)序。要求：必修2設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)33外部中斷理解單片機(jī)的中斷結(jié)構(gòu)，掌握中斷執(zhí)行的過(guò)程，理解兩種方式外部中斷的區(qū)別，能對(duì)外部中斷事件進(jìn)行編程。要求：必修2設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)34計(jì)數(shù)器/定時(shí)器理解單片機(jī)的定時(shí)器結(jié)構(gòu)，掌握定時(shí)器的3種工作方式，能采取方式1,2進(jìn)行計(jì)數(shù)定時(shí)。要求：必修2設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)35串行通信理解單片機(jī)的串行控制器，掌握串行控制器的2種工作方式會(huì)編程實(shí)現(xiàn)單片機(jī)雙機(jī)之間、單片機(jī)與PC機(jī)之間串行通訊。要求：必修2設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)36簡(jiǎn)易電壓表理解A/D轉(zhuǎn)換的原理，掌握單片機(jī)內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，會(huì)編程實(shí)現(xiàn)A/D采樣，測(cè)量顯示模擬引腳的電壓。要求：必修3綜合課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)37數(shù)字秒表綜合運(yùn)用單片機(jī)的端口輸入輸出模式、中斷、定時(shí)器資源，編程實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)功能要求：必修3綜合課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3合計(jì)16四、課程教學(xué)方法1.總體設(shè)計(jì)以課程目標(biāo)為導(dǎo)向，項(xiàng)目任務(wù)為載體，為每個(gè)具體任務(wù)的實(shí)現(xiàn)量身定做與之相關(guān)的理論知識(shí)，課內(nèi)采用虛擬仿真與實(shí)踐演示相結(jié)合的教學(xué)方式，課后要求學(xué)生利用仿真軟件和口袋式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行拓展或者舉一反三，采取教、學(xué)、做一體化的方法。課堂教學(xué)方法：理論講授、實(shí)踐演示、項(xiàng)目討論。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法：項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、集中指導(dǎo)、個(gè)別答疑。課外學(xué)習(xí)方法：預(yù)習(xí)教材相關(guān)章節(jié)，利用口袋式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)完成課后實(shí)踐項(xiàng)目，鞏固教學(xué)內(nèi)容。2.課堂教學(xué)課堂講授：理論教學(xué)實(shí)施項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，項(xiàng)目化教學(xué)將傳統(tǒng)的理論知識(shí)體系打亂，再按照每個(gè)項(xiàng)目任務(wù)所需要的理論知識(shí)重組，以每個(gè)項(xiàng)目任務(wù)為載體，理論知識(shí)涵蓋在每個(gè)任務(wù)中，課堂教學(xué)采用虛擬仿真與實(shí)踐演示相結(jié)合，每個(gè)任務(wù)都按照完整的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程進(jìn)行，并展示理論設(shè)計(jì)與實(shí)踐結(jié)果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的思維。課內(nèi)討論：圍繞項(xiàng)目演示作品，提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行優(yōu)化、完善和補(bǔ)充。3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)在課外學(xué)習(xí)和作業(yè)實(shí)施的基礎(chǔ)上，通過(guò)規(guī)定的任務(wù)和集中實(shí)驗(yàn)，在掌握有關(guān)知識(shí)點(diǎn)的前提之下，完成電路設(shè)計(jì)、搭建、編程，采用口袋式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)演示結(jié)果。4.課外學(xué)習(xí)課前預(yù)習(xí)：要求學(xué)生在課前按預(yù)習(xí)計(jì)劃完成自主學(xué)習(xí)內(nèi)容，即自學(xué)教材相關(guān)章節(jié)，觀看課程網(wǎng)站上教學(xué)視頻。課后項(xiàng)目：運(yùn)用電路電子技術(shù)、單片機(jī)基本原理，常用傳感器及接口電路等相關(guān)知識(shí)及C51編程技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)自動(dòng)化領(lǐng)域智能儀器儀表、機(jī)器人與智能控制等相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績(jī)構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由實(shí)驗(yàn)考核、項(xiàng)目考核、期末考核組成，均按百分制計(jì)分，其中期末考核成績(jī)占40%、實(shí)驗(yàn)成績(jī)占30%、項(xiàng)目考核成績(jī)占30%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評(píng)價(jià)序號(hào)教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1實(shí)驗(yàn)考核101010302項(xiàng)目考核101010303期末考試10151540課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值303535100（二）考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分實(shí)驗(yàn)考核快速完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，能設(shè)計(jì)合理的單片機(jī)應(yīng)用電路選擇優(yōu)化的編程思路；實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容完整，能結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，對(duì)兩種以上硬件電路設(shè)計(jì)方案和軟件設(shè)計(jì)思路進(jìn)行分析比較；能查閱資料，列舉分析兩種以上與本實(shí)驗(yàn)相關(guān)單片機(jī)硬件資源的流行趨勢(shì)，并說(shuō)明應(yīng)用前景。按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，能理解單片機(jī)應(yīng)用電路原理并獨(dú)立編寫程序；實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容完整，能結(jié)合兩種以上硬件電路設(shè)計(jì)方案和軟件設(shè)計(jì)思路進(jìn)行分析比較；能查閱資料，列舉比較兩種以上與本實(shí)驗(yàn)相關(guān)單片機(jī)硬件資源的流行趨勢(shì)。按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，理解實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)；實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容完整，能列舉兩種以上硬件電路設(shè)計(jì)方案和軟件設(shè)計(jì)思路；能查閱資料，列舉兩種以上與本實(shí)驗(yàn)相關(guān)單片機(jī)硬件資源的流行趨勢(shì)。完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)；實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容只對(duì)本設(shè)計(jì)硬件電路原理和軟件設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了解釋說(shuō)明；只對(duì)本實(shí)驗(yàn)相關(guān)單片機(jī)硬件資源進(jìn)行了說(shuō)明。未完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容不完整，沒(méi)有硬件電路設(shè)計(jì)方案和軟件設(shè)計(jì)思路的分析；沒(méi)有對(duì)本實(shí)驗(yàn)相關(guān)單片機(jī)硬件資源進(jìn)行調(diào)研。2.綜合項(xiàng)目考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分項(xiàng)目考核按時(shí)完成項(xiàng)目，功能完美；項(xiàng)目報(bào)告格式規(guī)范，內(nèi)容完整；項(xiàng)目報(bào)告能針對(duì)項(xiàng)目要求以及應(yīng)用合理性，提出多種設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行分析比較；查閱資料，了解本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的流行趨勢(shì)，并對(duì)幾種流行的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析比較，并說(shuō)明應(yīng)用前景。按時(shí)完成項(xiàng)目，功能完整；項(xiàng)目報(bào)告格式規(guī)范，內(nèi)容完整，項(xiàng)目報(bào)告能提出多種設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行分析比較；查閱資料，了解本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的流行趨勢(shì)，并對(duì)幾種流行的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析比較。按時(shí)完成項(xiàng)目，功能滿足題目基本求；項(xiàng)目報(bào)告格式規(guī)范，內(nèi)容完整，項(xiàng)目報(bào)告能列舉多種設(shè)計(jì)方案；查閱資料，了解本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的流行趨勢(shì)，列舉幾種流行的設(shè)計(jì)方法。完成項(xiàng)目，功能滿足題目主要部分要求；項(xiàng)目報(bào)告格式規(guī)范，項(xiàng)目報(bào)告只對(duì)本設(shè)計(jì)方案硬件電路原理和軟件編程進(jìn)行了分析；只簡(jiǎn)要說(shuō)明了本項(xiàng)目設(shè)計(jì)相關(guān)的流行趨勢(shì)。未完成項(xiàng)目，系統(tǒng)主要功能未實(shí)現(xiàn)；項(xiàng)目報(bào)告內(nèi)容不完整，沒(méi)有對(duì)項(xiàng)目硬件電路原理和軟件編程進(jìn)行了說(shuō)明；沒(méi)有對(duì)本項(xiàng)目設(shè)計(jì)相關(guān)的流行趨勢(shì)進(jìn)行說(shuō)明。4.期末試卷考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)期末考核試題，綜合檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程相關(guān)知識(shí)的掌握、以及對(duì)自動(dòng)化相關(guān)領(lǐng)域流行趨勢(shì)的了解和工程問(wèn)題多種解決方案的認(rèn)識(shí)，根據(jù)考試題目設(shè)計(jì)相應(yīng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《單片機(jī)原理及應(yīng)用--