《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐》教學(xué)大綱

第頁《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐》教學(xué)大綱課程編號(hào)：13180315英文名稱：CourseDesignandPracticeofSingle-ChipComputer學(xué)分：3學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)6周，其中實(shí)踐6周先修課程：模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)，單片機(jī)原理及應(yīng)用課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)必修課程授課對(duì)象：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)《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐》是自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)平臺(tái)課，是一門重要的實(shí)踐課程，具有較強(qiáng)的工程性、實(shí)踐性、技術(shù)性等特點(diǎn)。對(duì)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作能力、系統(tǒng)掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)問題的能力具有重要意義。本環(huán)節(jié)要求學(xué)生進(jìn)一步掌握MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理、接口技術(shù)、程序設(shè)計(jì)技巧，培養(yǎng)實(shí)際操作能力。使學(xué)生進(jìn)一步系統(tǒng)掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想,以及培養(yǎng)學(xué)生通過單片機(jī)設(shè)計(jì)來解決實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用問題，使學(xué)生能從功能要求、設(shè)計(jì)方案論證、硬件電路原理分析、軟件設(shè)計(jì)思想、調(diào)試方法等各方面得到提高，并初步掌握單片機(jī)在測量、控制、產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)等生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用。通過課程設(shè)計(jì)，掌握單片機(jī)程序設(shè)計(jì)以及單片機(jī)與外圍芯片的接口技術(shù)，并能夠運(yùn)用所學(xué)的軟硬件知識(shí)設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)來解決典型的實(shí)際問題。為學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及畢業(yè)后從事相關(guān)工程項(xiàng)目開發(fā)和科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)的基本方法，掌握單片機(jī)程序設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。本課程擬達(dá)到的課程目標(biāo):課程目標(biāo)1：能根據(jù)產(chǎn)品功能指標(biāo)來設(shè)計(jì)軟硬件方案、并對(duì)方案從指標(biāo)實(shí)現(xiàn)、精度要求及可靠性等進(jìn)行初步論證。課程目標(biāo)2：根據(jù)硬件原理圖，最終完成符合設(shè)計(jì)要求的可演示的實(shí)物。課程目標(biāo)3：對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析加工，以實(shí)現(xiàn)符合設(shè)計(jì)指標(biāo)或精度要求。課程目標(biāo)4：能熟練使用工具軟件。課程目標(biāo)5：能通過查閱文獻(xiàn)資料來加快設(shè)計(jì)進(jìn)程。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)重對(duì)應(yīng)關(guān)系3.1能根據(jù)用戶需求確定自動(dòng)化工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)目標(biāo)和任務(wù)。課程目標(biāo)11H3.4能完成設(shè)計(jì)方案并分析闡明設(shè)計(jì)的合理性。課程目標(biāo)21M4.1能采用正確的實(shí)驗(yàn)方法分析電路與電子、自動(dòng)化工程項(xiàng)目的功能、性能和控制參數(shù)。課程目標(biāo)31L4.2能基于專業(yè)理論和對(duì)象特征，選擇研究路線和設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案。課程目標(biāo)41L5.2能針對(duì)自動(dòng)化工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，分析與選擇恰當(dāng)?shù)碾娐放c電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)軟硬件等技術(shù)和工具。課程目標(biāo)51H（H—高，M—中，L—低）三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配課程設(shè)計(jì)時(shí)間為停課3周15個(gè)教學(xué)工作日或不停課6周30個(gè)教學(xué)工作日。表3-1課程設(shè)計(jì)時(shí)間分配表序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求不停課停課教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1任務(wù)分配，查閱資料根據(jù)任務(wù)，查閱資料，確定方案。63集中指導(dǎo)、自主學(xué)習(xí)52設(shè)計(jì)方案根據(jù)指標(biāo)要求，給出多個(gè)方案，經(jīng)論證給出最優(yōu)方案。42自主設(shè)計(jì)、個(gè)別答疑13原理圖根據(jù)設(shè)計(jì)方案，畫出原理圖。21自主設(shè)計(jì)、個(gè)別答疑14程序設(shè)計(jì)及仿真根據(jù)硬件方案，畫出程序流程圖；根據(jù)流程圖，寫出程序，并仿真調(diào)試通過。52.5自主設(shè)計(jì)、個(gè)別答疑45硬件布局與焊接根據(jù)原理圖和實(shí)驗(yàn)電路板，確定硬件布局，并仔細(xì)焊接完成。42自主實(shí)踐、個(gè)別答疑46軟硬件聯(lián)調(diào)根據(jù)指標(biāo)要求，進(jìn)行仔細(xì)聯(lián)調(diào)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。52.5自主設(shè)計(jì)、個(gè)別答疑37設(shè)計(jì)報(bào)告綜合運(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)系統(tǒng)功能。31.5集中指導(dǎo)、自主撰寫28演示與匯報(bào)演示功能指標(biāo)情況，如實(shí)匯報(bào)設(shè)計(jì)過程。10.52合計(jì)3015四、課程教學(xué)方法1.教學(xué)方法以課程設(shè)計(jì)目標(biāo)為導(dǎo)向，以實(shí)際應(yīng)用為重點(diǎn)，采用精講多練，教師為輔、學(xué)生為主的教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)能力的目標(biāo)。教學(xué)方法：自主練習(xí)、自主設(shè)計(jì)、自主實(shí)踐。課外學(xué)習(xí)方法：要求學(xué)生在設(shè)計(jì)前根據(jù)題目要求自主查找文獻(xiàn)、消化文獻(xiàn)內(nèi)容。項(xiàng)目驗(yàn)收方法：完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)并提交設(shè)計(jì)報(bào)告后，集中進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)收，要求每個(gè)人進(jìn)行系統(tǒng)演示和口頭匯報(bào)。2.課程設(shè)計(jì)形式1．以理論設(shè)計(jì)和實(shí)物制作操作兩方面進(jìn)行。2．學(xué)生以班為單位，每個(gè)指導(dǎo)老師一般帶10個(gè)學(xué)生左右。3．每個(gè)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)項(xiàng)目，要求每個(gè)學(xué)生參與所有的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。具體題目由設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師提供，也可以學(xué)生自己提出，但需要指導(dǎo)老師認(rèn)可；題目必須有單片機(jī)參與，必須包含：電源設(shè)計(jì)、鍵盤輸入、顯示輸出、模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等硬件電路。4．為學(xué)生提供專用的硬件焊接實(shí)驗(yàn)室，提供全部器件。以課程設(shè)計(jì)目標(biāo)為導(dǎo)向，以實(shí)際應(yīng)用為重點(diǎn)，采用精講多練，教師為輔、學(xué)生為主的教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)能力的目標(biāo)。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核1．考核方式考試（）考查（√）2．成績記載百分制（）五級(jí)分制（√）3.考核原則突出能力——重點(diǎn)考察軟硬件設(shè)計(jì)與分析的能力強(qiáng)化監(jiān)督——重點(diǎn)考察獨(dú)立完成的情況4.考核方案考核為三個(gè)部分，具體為：平時(shí)表現(xiàn)、設(shè)計(jì)報(bào)告、演示匯報(bào)。其中：（1）平時(shí)表現(xiàn)指出勤率以及實(shí)驗(yàn)室表現(xiàn),主要考察實(shí)習(xí)態(tài)度、實(shí)習(xí)紀(jì)律，完成階段任務(wù)的情況，學(xué)習(xí)能力。平時(shí)表現(xiàn)占20%，其考核方案參見表5-1。無故缺席實(shí)習(xí)3天及以上者，該項(xiàng)成績?yōu)椴患案?；缺?天者，該項(xiàng)成績不能為優(yōu)；缺席半天扣1分，直至零分?？傇u(píng)時(shí)，根據(jù)總體表現(xiàn)給定優(yōu)、良、中、差。最終折算成優(yōu)（20分）、良（18—16分）、中（14—12分）、差（10—0分）。然后根據(jù)占比，按該項(xiàng)總得分×占比的方式計(jì)算得到各指標(biāo)點(diǎn)的得分。表5-1平時(shí)過程考核方案考核依據(jù)建議分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)占比%平時(shí)過程考核20查閱參考文獻(xiàn)情況4能自主學(xué)習(xí)、持續(xù)學(xué)習(xí)，強(qiáng)化探索新知的意識(shí)。課程目標(biāo)5100方案設(shè)計(jì)情況4能在性能、成本、可靠性、實(shí)現(xiàn)難易度進(jìn)行合理取舍，確定性價(jià)比優(yōu)化的方案。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)45050布局焊接4焊接技術(shù)與抗干擾。課程目標(biāo)2100軟硬件調(diào)試情況4能利用軟硬件仿真調(diào)試工具，對(duì)系統(tǒng)的原理進(jìn)行模擬和仿真。課程目標(biāo)3課程目標(biāo)45050設(shè)計(jì)報(bào)告修改情況4撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。課程目標(biāo)2100（2）設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)報(bào)告必須包含：題目及任務(wù)要求（性能與功能指標(biāo)），方案選擇，硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)組裝與調(diào)試主要過程，系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)測結(jié)果及其分析，系統(tǒng)改進(jìn)建議，參考文獻(xiàn)等。要求每位同學(xué)自行撰寫，設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容完整，形式規(guī)范。凡設(shè)計(jì)報(bào)告雷同率30%以上者，該項(xiàng)成績?yōu)椴患案?。設(shè)計(jì)報(bào)告占30%，根據(jù)占比，按該項(xiàng)總得分×占比的方式計(jì)算得到各指標(biāo)點(diǎn)的得分。表5-2設(shè)計(jì)報(bào)告考核方案考核依據(jù)建議分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)占比%課程設(shè)計(jì)報(bào)告考核30方案分析與選擇6能在功能指標(biāo)、精度、成本、可靠性、實(shí)現(xiàn)難易度之間進(jìn)行合理取舍，確定性價(jià)比優(yōu)化的硬件方案框圖課程目標(biāo)1100電路原理設(shè)計(jì)6能根據(jù)硬件框圖，設(shè)計(jì)各單元及整體電路原理圖課程目標(biāo)2課程目標(biāo)43070系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)6能根據(jù)功能要求及系統(tǒng)工作過程畫出各軟件程序流程圖課程目標(biāo)2課程目標(biāo)43070系統(tǒng)調(diào)試過程分析4能利用軟硬件仿真調(diào)試工具，對(duì)系統(tǒng)的原理進(jìn)行模擬和仿真課程目標(biāo)3100系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)分析4能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的性能、功能指標(biāo)及精度要求系統(tǒng)分析結(jié)并提出改進(jìn)建議4能對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的特性進(jìn)行研究總結(jié)，并提出改進(jìn)的建議課程目標(biāo)5100（3）演示匯報(bào)設(shè)計(jì)實(shí)物演示匯報(bào)過程由全體指導(dǎo)教師組織，學(xué)生演示自己設(shè)計(jì)的作品并進(jìn)行演示匯報(bào)。每位學(xué)生應(yīng)系統(tǒng)介紹設(shè)計(jì)過程并演示系統(tǒng)功能，各指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生匯報(bào)及演示情況進(jìn)行評(píng)分。演示匯報(bào)占50%，其考核方案參見表5-3。表5-3演示匯報(bào)的考核方案考核依據(jù)建議分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)占比%演示匯報(bào)考核50主要芯片使用合理性或設(shè)計(jì)方案的合理性7選擇電源的種類及其實(shí)現(xiàn)方式，選擇主要芯片的理由的合理性等課程目標(biāo)1100綜合效果（精度、指標(biāo)、可靠性）20根據(jù)性能指標(biāo)、精度、成本、可靠性、實(shí)現(xiàn)難易度之間進(jìn)行合理取舍，確定性價(jià)比優(yōu)化的方案課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程目標(biāo)435351515有系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)分析5能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的性能、功能指標(biāo)及精度要求課程目標(biāo)3100存在問題與展望或局限性分析5能對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的特性進(jìn)行研究，指出存在問題，并提出改進(jìn)的建議課程目標(biāo)5100焊接基本功、布局合理性13焊接技術(shù)，外觀設(shè)計(jì)課程目標(biāo)2課程目標(biāo)450505.成績?cè)u(píng)定根據(jù)考核方式中的三項(xiàng)內(nèi)容綜合評(píng)定最后成績，成績組成比例建議為：平時(shí)表現(xiàn)占20%、設(shè)計(jì)報(bào)告占30%、演示匯報(bào)占50%?？己私Y(jié)果按五級(jí)記分，分別為優(yōu)、良、中、及格、不及格。六、教學(xué)反饋教學(xué)反饋包括以下幾種方式：實(shí)習(xí)出勤率抽查后的結(jié)果通報(bào)、階段任務(wù)完成情況通報(bào)、設(shè)計(jì)報(bào)告批閱后主要問題的反饋、匯報(bào)與答辯過程中有關(guān)問題的建議與意見。均采用個(gè)別反饋形式。每種反饋方式的反饋次數(shù)不少于1次數(shù)。七、推薦教材與參考資料（一）推薦教材1.《51系列單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，樓然苗，李光飛，北京航空航天大學(xué)出版社，2016.22.《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，皮大能，南光群，北京理工大學(xué)出版社，2010.1（二）參考資料1.《單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例選集（1）》，樓然苗，李光飛，浙江大學(xué)出版社，2014年3月版。2.《單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)》，謝維成，HYPERLINK"/?key3=%B1%B1%BE%A9%BA%BD%BF%D5%BA%BD%CC%EC%B4%F3%D1%A7%B3%F6%B0%E6%C9%E7&medium=01&category_pa