《單片機原理及應用A》教學大綱

《單片機原理及應用A》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：06140681課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學分：4學分學時：64學時（理論48學時，實驗16學時）先修課程：電子技術(shù)基礎、C程序設計等后續(xù)課程：無適用專業(yè)：光電信息科學與工程開課單位：電子信息工程學院一、課程說明《單片機原理及應用A》是光電信息科學與工程專業(yè)選修課。本課程通過對51單片機基本知識的學習，逐步培養(yǎng)學生靈活運用單片機為控制核心解決實際問題的能力，本課程力求通過實踐環(huán)節(jié)，軟、硬結(jié)合，培養(yǎng)學生初步的單片機系統(tǒng)開發(fā)能力。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：能夠掌握51單片機的基本組成和工作原理、程序設計的基本方法以及單片機的接口技術(shù)。課程目標2：能夠根據(jù)設計要求，正確的進行系統(tǒng)方案設計，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，提高學生分析問題和解決問題的能力；培養(yǎng)學生的辯證思維能力，增強學生的職業(yè)道德觀念。課程目標3：激發(fā)學生科技報國的愛國情懷和歷史擔當，培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度和團結(jié)協(xié)作精神，精益求精的工匠精神和勇于探索的創(chuàng)新精神；鍛煉學生的動手能力，培養(yǎng)崇尚勞動、熱愛勞動、尊重勞動的價值觀。三、課程目標與畢業(yè)要求《單片機原理及應用A》課程教學目標對光電信息科學與工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度2.問題分析2.2能夠應用數(shù)學、自然科學基本原理，對光電信息領(lǐng)域復雜工程問題進行表述。2.3能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，并通過文獻研究，證實問題分析的合理性。課程目標1：能夠掌握51單片機的基本組成和工作原理、程序設計的基本方法以及單片機的接口技術(shù)。H3.設計/開發(fā)解決方案3.1能夠針對用戶對光電信息系統(tǒng)的功能及技術(shù)指標要求，根據(jù)所學專業(yè)知識，確定設計目標，并通過分析、類比等方式提出滿足要求的解決方案。課程目標2：能夠根據(jù)設計要求，正確的進行系統(tǒng)方案設計，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，提高學生分析問題和解決問題的能力；培養(yǎng)學生的辯證思維能力，增強學生的職業(yè)道德觀念。M4.研究4.2能夠基于科學原理并采用科學方法對光電信息類器件、電路、功能模塊、控制系統(tǒng)制定實驗方案并實施。課程目標3：激發(fā)學生科技報國的愛國情懷和歷史擔當，培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度和團結(jié)協(xié)作精神，精益求精的工匠精神和勇于探索的創(chuàng)新精神；鍛煉學生的動手能力，培養(yǎng)崇尚勞動、熱愛勞動、尊重勞動的價值觀。M5.使用現(xiàn)代工具：5.1能夠了解和合理選擇現(xiàn)代光電信息系統(tǒng)設計的工程技術(shù)資源和現(xiàn)代工程工具、信息技術(shù)工具，解決光電信息領(lǐng)域復雜工程問題并理解其局限性。課程目標2：能夠根據(jù)設計要求，正確的進行系統(tǒng)方案設計，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，提高學生分析問題和解決問題的能力；培養(yǎng)學生的辯證思維能力，增強學生的職業(yè)道德觀念。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配1.理論部分理論部分的教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容教學要求，教學重點難點理論學時實驗學時對應的課程目標1.認識單片機1.1單片機概述1.251單片機基礎知識1.3數(shù)制1.4C51編程語言概述教學要求：了解單片機的概念、特點、發(fā)展及應用領(lǐng)域；了解C51單片機的特點；理解數(shù)制的表示方法；熟悉并掌握不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換方法；掌握C51語言的用法。重點：單片機的基本功能和特點。難點：C51語言的用法。41、32.單片機并行口2.1并行I/O端口的特點2.2并行I/O端口的應用實例2.3Keil軟件的使用2.4Proteus軟件的使用教學要求：了解單片機并行口的結(jié)構(gòu)和特點，掌握并行口使用方法；掌握Keil軟件和Proteus軟件的使用方法。重點：單片機并行口的結(jié)構(gòu)和特點。難點：Proteus軟件的使用。6213.單片機中斷系統(tǒng)3.1中斷相關(guān)知識3.2中斷應用實例教學要求：了解單片機中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);掌握中斷的概念、原理和中斷實現(xiàn)的方法;掌握中斷程序設計方法和編程技術(shù)。重點：中斷程序的設計方法。難點：中斷程序的編程技術(shù)。41、24.定時計數(shù)器的使用4.1定時器/計數(shù)器相關(guān)知識4.2定時器/計數(shù)器應用實例教學要求：了解單片機定時計數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握單片機定時計數(shù)器的使用方法。重點：定時計數(shù)器的工作方式和計數(shù)初值的計算。難點：定時計數(shù)器的工作方式。421、25.雙機通信5.1通信基礎知識5.251單片機的串行口5.3RS232串口應用實例教學要求：了解通信的概念和數(shù)據(jù)傳輸方式的分類方法，掌握串行通信方式和特點；掌握單片機串行口的工作方式和使用方法。重點：串行口的工作方式和使用方法。難點:串行口的工作方式。421、2、36.人機接口6.1獨立按鍵6.2矩陣式鍵盤6.3獨立按鍵應用實例6.4矩陣式鍵盤應用實例6.5數(shù)碼管相關(guān)知識6.6數(shù)碼管應用實例6.7液晶顯示器1602相關(guān)知識6.8液晶顯示器應用實例教學要求：掌握獨立鍵盤和矩陣鍵盤的識別、按鍵的判別和去抖;了解數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)和顯示方式，掌握靜態(tài)和動態(tài)顯示方法；了解LCD的基本結(jié)構(gòu)和功能，掌握LCD1602的顯示方法。重點：按鍵的識別方法，數(shù)碼管的動態(tài)顯示，LCD顯示程序的編寫。難點:行列翻轉(zhuǎn)法判別按鍵；LCD顯示程序的編寫方法。1021、27.單片機系統(tǒng)擴展7.1D/A轉(zhuǎn)換相關(guān)知識7.2D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC08327.3基于DAC0832的三角波發(fā)生器7.4A/D轉(zhuǎn)換相關(guān)知識7.5A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC08097.6數(shù)字電壓表實例教學要求：了解ADC和DAC的基本原理、分類和重要指標；學會使用常用的ADC和DAC構(gòu)成單片機系統(tǒng)。重點：ADC和DAC的使用方法。難點:ADC和DAC的編程方法。841、2、38.單片機綜合應用8.1總線概論8.2I2C總線基礎知識8.3AT24C02的基礎知識8.4AT24C02的實例8.5SPI總線基礎知識8.6DS1302的基礎知識8.7DS1302顯示時鐘的實例教學要求：通過外接存儲器、實時時鐘等綜合項目的設計，對單片機的整體知識做梳理和查漏補缺。重點：單片機系統(tǒng)設計方法和步驟。難點:單片機系統(tǒng)的調(diào)試方法。841、2、3合計48162.實驗部分實驗部分的教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學時對應的課程目標實驗1：I/O口的使用實驗內(nèi)容：學習keil軟件和Proteus軟件的使用。掌握單片機I/O口的使用方法。實驗要求：掌握keil軟件和Proteus軟件的使用方法；使用I/O口完成控制LED燈、簡單的按鍵查詢和控制蜂鳴器燈操作。21、2實驗2：花式流水燈實驗實驗內(nèi)容：掌握外部中斷和定時/計數(shù)器的使用。實驗要求：學會使用中斷方法控制按鍵；控制花式流水燈的不同延時和花樣。21、2實驗3：串行口實驗實驗內(nèi)容：學習單片機串行口。實驗要求：學會使用單片機的串行口完成數(shù)碼管顯示和雙機通信。21、3實驗4：矩陣鍵盤使用實驗內(nèi)容：學習矩陣式鍵盤的識別方法。實驗要求：采用行列翻轉(zhuǎn)法編制程序，識別單片機開發(fā)板上的矩陣式鍵盤，掌握單片機外接鍵盤的使用方法。21、2實驗5.A/D、D/A綜合實驗實驗內(nèi)容：學習ADC、DAC的使用。實驗要求：使用單片機內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器測電壓、光強；使用DAC0832構(gòu)成一個波形發(fā)生器。41、2、3實驗6：多功能時鐘實驗內(nèi)容：學習單片機常用外部總線，包括I2C總線、SPI總線和1-wire總線。實驗要求：學會使用AT24C04存儲器、DS1302構(gòu)成時鐘、DS18B20做溫度檢測，并用這三個芯片構(gòu)成一個能夠測量溫度的多功能時鐘。42、3合計16教學方法及手段本課程以課堂講授為主，采用啟發(fā)式、討論式教學和案例教學等，促進學生積極思考，開發(fā)學生的潛能，培養(yǎng)學生思考問題、分析問題和解決問題的能力；利用學習通、慕課等平臺，結(jié)合案例、視頻資源共享等教學手段完成課程教學任務和相關(guān)能力的培養(yǎng)。精選教學內(nèi)容，精講多練；利用網(wǎng)絡平臺安排習題，鞏固課堂所學知識；并提供靈活的自主學習平臺。課程資源1.推薦教材：陳海宴.51單片機原理及應用——基于KeilC與Proteus(第3版)[M].北京:北京航空航天大學出版社,2017.2.參考書：（1）張毅剛.單片機原理及接口技術(shù)（C51編程）（第二版）[M].北京:人民郵電出版社,2016.（2）李朝青.單片機原理及接口技術(shù)（第五版）[M],北京:北京航空航天大學出版社,2017.（3）朱文忠.單片機原理與應用技術(shù)（第一版）[M].北京:電子工業(yè)出版社,2017.3.期刊：（1）電子技術(shù)應用,華北計算機系統(tǒng)工程研究所.（2）儀表技術(shù)與傳感器,沈陽儀表院.（3）單片機與嵌入式系統(tǒng)應用,北京航空航天大學.（4）MicroprocessorsandMicrosystems,Elsevier.（5）IEEEIndustrialElectronicsMagazine,IEEE.4.網(wǎng)絡資源：（1）單片機原理與應用,/course/HIT-353001?from=searchPage（2）單片機原理及應用,/course/NJTU-1001729006?from=searchPage.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核線上資源使用情況10（1）根據(jù)學生使用線上資源進行自主學習情況，各章節(jié)任務點完成情況以及課堂互動情況等進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?42章節(jié)測試15（1）主要考查學生對所學知識點的理解、掌握程度和綜合運用能力，滿分100分。（2）每次測試單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以測試成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?52實驗25（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√8125期末考核50（1）以大作業(yè)形式進行考核，以考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核單片機的基本知識，其中包括單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的功能和使用方法，單片機系統(tǒng)的構(gòu)成方式，人機接口以及單片機系統(tǒng)的擴展等知識?！獭獭?0155合計：100分503614八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以線上資源使用情況、章節(jié)測試、實驗、期末考核等方式對學生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┛己顺煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末考核成績?yōu)?00分（權(quán)重50%），主要考核單片機的基本知識，其中包括單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的功能和使用方法，單片機系統(tǒng)的構(gòu)成方式，人機接口以及單片機系統(tǒng)的擴展等知識；線上資源使用情況、章節(jié)測試、實驗等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100≥x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60線上資源使用情況20及時完成線上任務點工作，完成率不低于90%。及時完成線上任務點工作，完成率不低于80%。及時完成線上任務點工作，完成率不低于70%。及時完成線上任務點工作，完成率不低于60%。不能及時完成線上任務點工作，完成率低于60%。章節(jié)測試30完全掌握所測試的知識點，解題思路清晰、答案正確。掌握測試知識點，解題思路基本正確，答案正確率80%以上。掌握測試知識點，解題思路基本正確，答案正確率70%以上。對測試知識點不熟悉，答案正確率60%以上