《單片機(jī)原理及應(yīng)用課程實(shí)習(xí)》課程標(biāo)準(zhǔn)

《單片機(jī)原理及應(yīng)用課程實(shí)習(xí)》課程標(biāo)準(zhǔn)課程編碼：BS040010課程性質(zhì)：實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)適用專業(yè)：電子信息工程學(xué)時(shí)學(xué)分：4周，4學(xué)分所需先修課：電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)原理及應(yīng)用、C51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)、電子線路CAD編寫(xiě)單位：機(jī)電工程學(xué)院一、前言1.課程性質(zhì)本課程設(shè)計(jì)是在專業(yè)核心課程單片機(jī)原理及應(yīng)用理論課程、單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)課程、單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)開(kāi)設(shè)之后的重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。使學(xué)生在掌握單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、程序編制和調(diào)試方法以及簡(jiǎn)單項(xiàng)目設(shè)計(jì)的仿真實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)單片機(jī)小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、焊接、裝配，掌握電路原理圖及電子線路的基本焊接裝配工藝、規(guī)范及注意事項(xiàng)；通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試，了解單片機(jī)系統(tǒng)的工作原理及性能，掌握元器件及系統(tǒng)故障的排除方法；通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)的硬件焊接、調(diào)試，程序的編制及運(yùn)行，與理論及實(shí)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合和指導(dǎo)教師的補(bǔ)充介紹，使學(xué)生掌握單片機(jī)顯示、測(cè)量及控制系統(tǒng)的工作原理、開(kāi)發(fā)方法。本課程是“電子技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)”、“專業(yè)課程綜合實(shí)習(xí)”、“專業(yè)技能競(jìng)賽”、“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐”、“畢業(yè)設(shè)計(jì)”等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要基礎(chǔ)。2.課程基本理念通過(guò)本次課程實(shí)習(xí)使學(xué)生進(jìn)一步掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬、軟件開(kāi)發(fā)方法，輸入/輸出（I/O）接口、電子測(cè)量及控制系統(tǒng)的擴(kuò)展技術(shù)；應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù)并結(jié)合專業(yè)能完成簡(jiǎn)單、實(shí)用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、焊接和軟件硬件調(diào)試及測(cè)試。主要將本專業(yè)重點(diǎn)講授的課程應(yīng)用于單片機(jī)的顯示、測(cè)量與控制系統(tǒng)，提高學(xué)生的系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力，提高學(xué)生的專業(yè)技能、應(yīng)用與創(chuàng)新能力。3.課程的設(shè)計(jì)思路本課程實(shí)習(xí)要求學(xué)生按照設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，完成單片機(jī)最小系統(tǒng)及簡(jiǎn)單顯示、測(cè)量與控制等模塊的硬件電路的設(shè)計(jì)與電路圖的繪制；完成電路焊接、組裝與調(diào)試；配合仿真軟件完成系統(tǒng)初始化、端口操作、鍵盤(pán)、顯示、數(shù)據(jù)采集、通信、機(jī)電設(shè)備的控制等程序的編制及調(diào)試；最終實(shí)現(xiàn)軟件硬件的聯(lián)合調(diào)試與系統(tǒng)測(cè)試，以及實(shí)習(xí)報(bào)告的撰寫(xiě)。對(duì)于平時(shí)基礎(chǔ)好的同學(xué)，可以有選擇地完成拓展模塊的功能要求。二、課程目標(biāo)1.總體目標(biāo)通過(guò)對(duì)單片機(jī)簡(jiǎn)單系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、焊接、裝配、測(cè)試，掌握元器件及系統(tǒng)故障的排除方法；配合程序編制及調(diào)試掌握通信、測(cè)量與控制系統(tǒng)的工作原理、開(kāi)發(fā)的基本流程和方法；通過(guò)對(duì)電工電子、信息控制及計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的基本專業(yè)訓(xùn)練，使學(xué)生掌握單片機(jī)的基本理論和專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生解決通信、測(cè)量與控制技術(shù)問(wèn)題的基本能力；激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐操作的興趣，使學(xué)生進(jìn)一步理解單片機(jī)技術(shù)的硬件知識(shí)，加強(qiáng)使用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程的能力，提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)為弱電類專業(yè)課程如何推進(jìn)應(yīng)用型教學(xué)轉(zhuǎn)型探索切合實(shí)際的有效途徑。2.具體目標(biāo)（1）知識(shí)與方法使學(xué)生在充分掌握單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器、傳感器、LED/LCD顯示器、固態(tài)繼電器、電機(jī)等元器件的特性、功能及使用方法的基礎(chǔ)上，利用模塊化設(shè)計(jì)思想完成系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、電路焊接與調(diào)試測(cè)試；熟練應(yīng)用C51程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，利用開(kāi)發(fā)工具軟件完成系統(tǒng)軟件的模塊化設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟件硬件聯(lián)合調(diào)試與運(yùn)行測(cè)試，掌握完整的電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程及開(kāi)發(fā)方法，培養(yǎng)學(xué)生解決通信、測(cè)量與控制技術(shù)問(wèn)題的基本能力。（2）技能與能力培養(yǎng)學(xué)生具備電子電路圖的識(shí)圖能力，并能熟練運(yùn)用到硬件電路的設(shè)計(jì)與繪制；完成單片機(jī)簡(jiǎn)單測(cè)量與控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、焊接、裝配、測(cè)試，掌握元器件及系統(tǒng)故障的排除方法；學(xué)會(huì)程序框圖的設(shè)計(jì)繪制、程序代碼的設(shè)計(jì)與調(diào)試能力；掌握系統(tǒng)軟件硬件聯(lián)合調(diào)試的技巧和基本方法；能將自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)用規(guī)范的技術(shù)語(yǔ)言完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)等。（3）情感與態(tài)度培養(yǎng)學(xué)生勤于實(shí)踐，不盲從書(shū)本和前人的創(chuàng)新精神；養(yǎng)成踏實(shí)勤奮的學(xué)習(xí)態(tài)度，實(shí)事求是的科學(xué)精神；透過(guò)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的鍥而不舍的鉆研精神和敏銳的科學(xué)素養(yǎng)。三、內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)1.時(shí)間進(jìn)程安排（1）實(shí)習(xí)項(xiàng)目介紹及準(zhǔn)備。在這一階段，每組同學(xué)需要積極討論，按計(jì)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)，規(guī)范繪制電路原理圖，列出需要領(lǐng)取材料的詳細(xì)清單。完成單片機(jī)最小系統(tǒng)、燒錄模塊、簡(jiǎn)單流水燈的實(shí)現(xiàn)。這一階段工作計(jì)劃3天完成。（2）其它實(shí)習(xí)項(xiàng)目的完成。同學(xué)須嚴(yán)格按照計(jì)劃完成各個(gè)項(xiàng)目要求的功能，并利用仿真調(diào)試軟件進(jìn)行系統(tǒng)軟件編制及調(diào)試；完成系統(tǒng)硬件電路焊接和系統(tǒng)軟、硬件聯(lián)合調(diào)試。先從簡(jiǎn)單功能模塊開(kāi)始，逐個(gè)模塊進(jìn)行軟硬件結(jié)合的設(shè)計(jì)，調(diào)試時(shí)先用簡(jiǎn)單程序測(cè)試硬件電路，在硬件電路正常的前提下再進(jìn)一步調(diào)試功能模塊的軟件程序，最后將各個(gè)模塊聯(lián)合在一起。這一階段工作計(jì)劃15天完成。（3）提交實(shí)習(xí)報(bào)告，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示答辯。按指導(dǎo)教師意見(jiàn)進(jìn)行修改完善，上交實(shí)習(xí)報(bào)告，工具，電路板等。這一階段計(jì)劃2天完成。2.課程結(jié)構(gòu)序號(hào)任務(wù)名稱實(shí)踐類型組織形式教學(xué)場(chǎng)地儀器設(shè)備學(xué)時(shí)分配備注1項(xiàng)目1：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、燒錄模塊、簡(jiǎn)單流水燈的實(shí)現(xiàn)實(shí)習(xí)集中指導(dǎo)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)平臺(tái)、電子元器件、萬(wàn)能PCB板、導(dǎo)線、安裝焊接工具等3天2項(xiàng)目2：按鍵的控制模塊實(shí)習(xí)集中指導(dǎo)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室2天3項(xiàng)目3：數(shù)碼管顯示模塊實(shí)習(xí)集中指導(dǎo)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室3天4項(xiàng)目4：液顯示模塊實(shí)習(xí)集中指導(dǎo)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室2天5項(xiàng)目5：數(shù)字式電子鐘實(shí)習(xí)集中指導(dǎo)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室3天6項(xiàng)目6：數(shù)據(jù)采集與顯示模塊實(shí)習(xí)集中指導(dǎo)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室3天7項(xiàng)目7：A/D、D/A轉(zhuǎn)換及電機(jī)控制實(shí)習(xí)集中指導(dǎo)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室2天8撰寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告實(shí)習(xí)集中指導(dǎo)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室1天9現(xiàn)場(chǎng)答辯實(shí)習(xí)按組進(jìn)行校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室1天3.具體內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)任務(wù)名稱主要內(nèi)容內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)建議與說(shuō)明1項(xiàng)目1：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、燒錄模塊、簡(jiǎn)單流水燈的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)電源、燒錄模塊，并完成單片機(jī)最小系統(tǒng)和流水燈的仿真電路的繪制以及實(shí)物制作，編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)以下功能：（1）單向循環(huán)流水led顯示。（2）雙向循環(huán)流水led顯示。（3）用查表法實(shí)現(xiàn)發(fā)光二級(jí)管花樣顯示（自由設(shè)計(jì)）的電路。（1）繪制仿真電路圖：要求采用模塊化設(shè)計(jì)，盡可能采用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，以減少連線，便于讀圖。①要求正確使用電源、地線、仿真元器件等電子符號(hào)，位置擺放合理，序號(hào)、參數(shù)設(shè)置正確；②要求總線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)要整齊規(guī)范。（2）利用編程平臺(tái)“KeiluVision4”①要求采用多文件模塊設(shè)計(jì)，如main.c、時(shí)鐘DS1302.C、顯示display.C等形式，結(jié)構(gòu)清晰、便于修改、移植性好。②程序流程圖繪制要求規(guī)范、層次清晰。③軟件編寫(xiě)代碼干練，重要函數(shù)或語(yǔ)句，要做好解釋、說(shuō)明、備注，以便后續(xù)進(jìn)行分析、修改。（3）完成項(xiàng)目的軟、硬件聯(lián)合仿真演示；要求滿足項(xiàng)目預(yù)設(shè)的功能，仿真演示運(yùn)行流暢。（4）硬件電路無(wú)虛焊脫焊情況，布局合理、邏輯正確。指導(dǎo)教師應(yīng)注意以下幾方面：1、根據(jù)具體情況可對(duì)實(shí)習(xí)項(xiàng)目的內(nèi)容及難易程度進(jìn)行調(diào)整。2、進(jìn)行實(shí)習(xí)安全教育，對(duì)實(shí)習(xí)內(nèi)容、注意事項(xiàng)以及考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行講解。3、講述硬件電路的布局與焊接。4、常用元件的使用注意事項(xiàng)。5、電路的測(cè)試步驟和注意事項(xiàng)。6、仿真軟件的使用方法。2項(xiàng)目2：按鍵的控制模塊在原有電路的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)四個(gè)獨(dú)立按鍵和鍵盤(pán)電路，編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)以下功能：（1）用3個(gè)按鍵分別實(shí)現(xiàn)流水燈的左移、右移和停止的控制。（2）用1個(gè)按鍵依次實(shí)現(xiàn)流水燈的左移、右移和停止的控制。（3）利用中斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流水燈的左移、右移和停止的控制。（4）完成矩陣鍵盤(pán)的掃描，用LED實(shí)現(xiàn)按鍵的ASCII碼顯示。3項(xiàng)目3：數(shù)碼管顯示模塊設(shè)計(jì)數(shù)碼管靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示電路，結(jié)合按鍵完成以下功能：（1）單只數(shù)碼管循環(huán)顯示0-9。（2）數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。（3）獨(dú)立按鍵加、減、清零+2位數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)值。（4）1位按鍵控制8位數(shù)碼管閃爍、左移、右移、停止。（5）四位按鍵控制8位數(shù)碼管閃爍、左移、右移、停止。（6）74HC595串入并出芯片的應(yīng)用于1位、4位數(shù)碼管。4項(xiàng)目4：液晶顯示模塊設(shè)計(jì)液晶顯示電路，實(shí)現(xiàn)液晶固定顯示字符串，以及實(shí)現(xiàn)字符的左右循環(huán)顯示功能。5項(xiàng)目5：數(shù)字式電子鐘實(shí)現(xiàn)數(shù)字式電子鐘，具有調(diào)時(shí)、定時(shí)、報(bào)警等功能。（1）可用獨(dú)立按鍵或鍵盤(pán)校準(zhǔn)數(shù)字時(shí)鐘、設(shè)置定時(shí)時(shí)間等。（2）用定時(shí)器T0實(shí)現(xiàn)電子鐘數(shù)碼顯示時(shí)、分、秒“**-**-**”。（3）用DS1302與1602液晶實(shí)現(xiàn)可調(diào)式時(shí)鐘。6項(xiàng)目6：數(shù)據(jù)采集與顯示模塊（1）實(shí)現(xiàn)4位數(shù)碼管的正負(fù)溫度顯示。（2）4位數(shù)碼管的濕度顯示、定時(shí)訊響提示。（3）按鍵+遙控定溫、定濕調(diào)整的數(shù)字溫、濕度計(jì)的實(shí)現(xiàn)。（4）用DS18B20與1602液晶實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警器。7項(xiàng)目7：A/D、D/A轉(zhuǎn)換及電機(jī)控制模塊（1）A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)值采集、計(jì)算、顯示、報(bào)警的程序及電路設(shè)計(jì)。（2）D/A轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)的電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。（3）設(shè)計(jì)測(cè)速系統(tǒng)，檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。根據(jù)鍵盤(pán)給定轉(zhuǎn)速使單片機(jī)產(chǎn)生調(diào)速脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的脈寬調(diào)速。（4）需要顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速，利用鍵盤(pán)設(shè)定給定轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速的上下限，并實(shí)現(xiàn)越限報(bào)警功能。8撰寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告描述整個(gè)系統(tǒng)的基本組成和工作原理，系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)符合實(shí)習(xí)報(bào)告的撰寫(xiě)要求和規(guī)范9現(xiàn)場(chǎng)答辯演示系統(tǒng)軟硬件實(shí)現(xiàn)的功能，回答老師問(wèn)題系統(tǒng)功能演示熟練流暢，回答問(wèn)題快速、準(zhǔn)確從硬件軟件角度進(jìn)行全方位問(wèn)答測(cè)試四、課程實(shí)施建議1.教學(xué)建議每個(gè)自然班應(yīng)安排一名指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)本次課程實(shí)習(xí)的全程指導(dǎo)，指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)進(jìn)行課程實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)的編寫(xiě)與修訂、日常教學(xué)組織考勤、學(xué)生實(shí)習(xí)全程的輔導(dǎo)、學(xué)生平時(shí)實(shí)習(xí)工作的完成情況記錄、最后答辯考核成績(jī)給定、整體課程實(shí)習(xí)的工作總結(jié)和成績(jī)統(tǒng)計(jì)提交等工作。每2名同學(xué)組成一個(gè)小組，2人合作并行開(kāi)發(fā)完成實(shí)習(xí)設(shè)定的功能。學(xué)生可參考實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)指定的參考書(shū)目和網(wǎng)站進(jìn)行。最終，每人提交一份說(shuō)明書(shū)，以小組為單位完成一份實(shí)現(xiàn)了指定功能的系統(tǒng)電路板，并進(jìn)行作品的演示答辯。實(shí)習(xí)過(guò)程中采取集中分散的模式進(jìn)行，利用每天6學(xué)時(shí)的行課時(shí)間進(jìn)行集中輔導(dǎo)和現(xiàn)場(chǎng)答疑，針對(duì)學(xué)生實(shí)習(xí)過(guò)程中的共性問(wèn)題，利用實(shí)驗(yàn)室的多媒體設(shè)備，進(jìn)行集中講解；每組同學(xué)出現(xiàn)的個(gè)別問(wèn)題，進(jìn)行個(gè)別講解輔導(dǎo)。學(xué)生利用課余時(shí)間推進(jìn)實(shí)習(xí)項(xiàng)目進(jìn)行。本次課程實(shí)習(xí)，大部分同學(xué)將根據(jù)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)完成單片機(jī)簡(jiǎn)單顯示、測(cè)量與控制系統(tǒng)的硬件電路焊接和軟件功能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)學(xué)有余力的同學(xué)，要積極引導(dǎo)他們進(jìn)行拓展模塊的開(kāi)發(fā)訓(xùn)練，在指導(dǎo)教師審核其拓展模塊電路沒(méi)有大問(wèn)題的情況下，領(lǐng)取實(shí)際元件，增強(qiáng)實(shí)訓(xùn)操作的訓(xùn)練。2.實(shí)驗(yàn)（實(shí)踐）條件建議按專業(yè)培養(yǎng)方案本課程實(shí)習(xí)在第六學(xué)期進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室需要配備電腦（1臺(tái)/人）、網(wǎng)絡(luò)和WIFI，保證學(xué)生的開(kāi)發(fā)環(huán)境和訓(xùn)練條件。除了每組必備的焊接工具套件、萬(wàn)用表等常用工具外，針對(duì)拓展模塊的訓(xùn)練要保證足夠的數(shù)量和種類的傳感器、專用模塊等訓(xùn)練材料。3.評(píng)價(jià)建議學(xué)生在完成規(guī)定的實(shí)習(xí)內(nèi)容的情況下，寫(xiě)出實(shí)習(xí)報(bào)告，進(jìn)行演示和答辯（實(shí)習(xí)報(bào)告同時(shí)提交）。由指導(dǎo)教師根據(jù)出勤、實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)、完成的軟件硬件功能和演示答辯情況、實(shí)習(xí)報(bào)告書(shū)質(zhì)量，電路板的布局和焊接質(zhì)量，進(jìn)行評(píng)定成績(jī)。實(shí)習(xí)成績(jī)記入學(xué)生學(xué)籍檔案，無(wú)實(shí)習(xí)成績(jī)或?qū)嵙?xí)成績(jī)不及格者需進(jìn)行補(bǔ)修，否則不能畢業(yè)。實(shí)習(xí)成績(jī)分為五級(jí)：優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格。4.教材選擇與編寫(xiě)建議楊英.單片機(jī)原理及應(yīng)用課程教學(xué)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū).河北科技師范學(xué)院自編教材.參考書(shū)：[1]彭偉.單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例——基于8051+Proteus仿真.北京:電子工業(yè)出版社,2011.[2]郭天祥.新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程——入門、提高、開(kāi)發(fā)、拓展全攻略.北京:電子工業(yè)出版社,2009.[3]劉建清.輕松玩轉(zhuǎn)51單片機(jī)C語(yǔ)言.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2010.[4]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社,1991.[5]求是科技.單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航。北京:人民郵電出版社,2004.[6]蘇家健.單片及原理及應(yīng)用技術(shù).北京:高等教育出版社,2004.[7]宏晶科技STCMicrocontrollerHandbook,2007.[8]單片機(jī)教程網(wǎng)/.[9]胡漢才.單片微機(jī)原理及其接口技術(shù).北京:清華大學(xué)出版社,2010(推薦教材).[10]李廣弟.單片機(jī)原理.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007.五、課程資源利用與開(kāi)發(fā)建議（一）校外實(shí)踐教學(xué)基地開(kāi)發(fā)與建設(shè)開(kāi)發(fā)北京等地的嵌入式軟硬件開(kāi)發(fā)培訓(xùn)基地，或引進(jìn)校外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)來(lái)我院培訓(xùn)授課，提高學(xué)生利用系列單片機(jī)乃至嵌入式技術(shù)的能力，提高就