單片機原理及應用課程標準

《單片機原理及應用》課程標準課程名稱：《單片機原理及應用》課程類別：專業(yè)選修課程課程學分：3分計劃學時：64學時適用專業(yè)：機電一體化技術專業(yè)一、課程概述1.制定依據(jù)本課程標準依據(jù)國家職業(yè)標準和《機電一體化技術專業(yè)人才培養(yǎng)方案》中的人才培養(yǎng)規(guī)格要求和對《單片機原理及應用》課程教學目標的要求而制定，用于指導該課程的教學與課程建設。2.課程的性質(zhì)與地位原來使用的“單片機技術與應用”課程的課程標準對知識點分解層層深入，便于學生由淺入深地學習相關知識。但是由于原有的課程標準只對知識點作出了要求，沒有對教學方法和教學過程作出要求；只強調(diào)了理論知識的學習，沒有對學生職業(yè)行為能力培養(yǎng)作出要求，所以學生感覺學習過程枯燥乏味，內(nèi)容深度大，學習難度大。前導課程：《計算機基礎》、《電工電子技術》、《C語言》后續(xù)課程：《電梯安裝檢修》3.課程設計思路新制定的課程標準繼承了原有課程標準中知識點由淺入深的分解特點，對各個知識點進行重新整合，以項目為驅(qū)動帶動全部知識的學習。把原來先學后練的教學方法改為了邊做邊學的學習方法，從而激發(fā)學生的學習興趣，讓學生參與到教學中。同時，在新課標中還強調(diào)了對學生職業(yè)行為能力培養(yǎng)的要求，將知識點的學習與實際工作流程相結(jié)合，學生掌握了該知識在實際工作中的應用方法。4.課程內(nèi)容的選取根據(jù)行業(yè)企業(yè)發(fā)展需要、完成職業(yè)崗位實際工作任務所需要的知識、能力、素質(zhì)要求和相應的職業(yè)資格標準，選取教學內(nèi)容，并為學生可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎。二、課程目標1.總體目標本課程主要使學生掌握單片機的原理、結(jié)構(gòu)，指令系統(tǒng)、匯編語言程序設計、中斷系統(tǒng)、定時/計數(shù)器、串并行通信等內(nèi)容。通過本課程的學習使學生具有單片機應用系統(tǒng)設計的基本能力。2.分類目標（1）知識目標課程總目標是使學生具有單片機系統(tǒng)編程和設計的知識與技能、具備較高的職業(yè)素質(zhì)，具有調(diào)試單片機系統(tǒng)程序和設計最小單片機系統(tǒng)的能力，能解決程序調(diào)試和系統(tǒng)設計中遇到的問題，能勝任單片機產(chǎn)品調(diào)試員、單片機產(chǎn)品技術支持、單片機軟件開發(fā)師、單片機硬件開發(fā)師和單片機設計師等崗位工作。會對所學知識進行整合，能夠根據(jù)設計要求獨立編寫程序，并能在實踐工作中熟練進行單片機程序和系統(tǒng)電路的調(diào)試；掌握各種接口電路的分析方法和理論知識。（2）專業(yè)能力目標能熟練進行單片機程序和系統(tǒng)電路的調(diào)試，并能獨立設計單片機系統(tǒng)電路并能編寫相應程序，同時還可以對以單片機為核心的設備進行維護。（3）方法能力目標本課程面向機電一體化技術專業(yè)的全體學生，注重專業(yè)基礎素質(zhì)教育，激發(fā)學生的學習興趣，提高他們的抽象思維能力，增強他們理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神。重視知識與技能；過程與方法；情感態(tài)度與價值觀課程目標的培養(yǎng)。（4）社會能力目標通過項目實踐，培養(yǎng)愛崗敬業(yè)、熱情主動的工作態(tài)度；養(yǎng)成遵守操作規(guī)程，分析工作整潔、有序、愛護儀器設備的良好實驗習慣；能認真負責、實事求是、堅持原則、一絲不茍地依據(jù)標準進行編程和設計，并在工作實踐中能遵守勞動紀律，注意安全，具備良好的敬業(yè)精神和協(xié)作精神，堅持努力學習，不斷提高自身可持續(xù)發(fā)展的基礎理論水平和操作技能，形成良好的職業(yè)素養(yǎng)和勤奮工作的基本素質(zhì)。三、課程教學內(nèi)容與學時安排1、教學內(nèi)容選取依據(jù)根據(jù)行業(yè)企業(yè)發(fā)展需要、完成職業(yè)崗位實際工作任務所需要的知識、能力、素質(zhì)要求和相應的職業(yè)資格標準，選取教學內(nèi)容，并為學生可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎。2、教學內(nèi)容與學時分配學習領域1理論學習學時：12職業(yè)行動領域：要對一個單片機系統(tǒng)進行分析設計和編寫程序，就必須非常熟悉單片機芯片的組成原理，特別是要熟悉其各個外部引腳、內(nèi)部寄存器和數(shù)據(jù)區(qū)的使用方法。學習目標：(1)了解MCS-51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、主要功能部件和CPU微處理器的組成、任務分配。注意：單片機上電后程序指針被賦予的初值。(2)了解MCS-51單片機的程序存儲器結(jié)構(gòu)，掌握內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的空間分配和SFR。注意：程序存儲器的編址規(guī)律；只訪問外程序存儲器時，外部引腳的連接要求；上電后堆棧指針被賦予的初值。(3)掌握89C51芯片的外部引腳功能常見的幾種復位電路和計算機器周期的方法。注意：準雙向并口和真正雙向并口的區(qū)別和相應并口讀數(shù)時的編程要求；89C51的復位時間是多少。(4)開發(fā)工具的使用工作與學習內(nèi)容對象（在完成工作的過程中需要操作的設備、編寫的文件、程序等）1、掌握常用編程軟件的使用。在程序運行期間觀察相應存儲區(qū)和寄存器中數(shù)據(jù)的變化。2、掌握MCS-51單片機的尋址方式。工具（完成任務需要用到的工具和設備）單片機實驗箱、計算機、投影儀方法：實物教學，增強感性認識工作組織理論教學加實踐要求了解MCS-51單片機的程序存儲器結(jié)構(gòu)，掌握內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的空間分配和SFR。掌握89C51芯片的外部引腳功能常見的幾種復位電路和計算機器周期的方法。學習領域2單片機最小系統(tǒng)制作學時：12職業(yè)行動領域：要對單片機的尋址方式和指令系統(tǒng)有所了解，會進行地址分配，整個程序的起始地址要正確；掌握各種程序結(jié)構(gòu)，能夠畫出系統(tǒng)的流程圖。學習目標：（1）熟練掌握MCS-51單片機的尋址方式和指令系統(tǒng)。技能點：要會畫出模塊的流程圖，建立學生的編程思維；分清各個尋址方式的功能。(DATAPDATAXDATACODE的訪問方式，地址空間，針對89C52芯片多128BytesDATA區(qū)的應用，實際應用中256bytesData區(qū)的單片機更多)(2)能編寫完整的程序。技能點：會進行地址分配，整個程序的起始地址要正確；掌握各種程序結(jié)構(gòu)，能夠畫出系統(tǒng)的流程圖。(3)會應用常見的調(diào)試軟件進行程序調(diào)試。(4)理解機器周期和指令周期。工作與學習內(nèi)容對象（在完成工作的過程中需要操作的設備、編寫的文件、程序等）讀懂電路畫流程圖編寫程序工具（完成任務需要用到的工具和設備）單片機實驗箱、計算機、投影儀方法：實物教學，增強感性認識工作組織理論教學加實踐要求采用移位指令，實現(xiàn)累加器A中數(shù)據(jù)乘4，寄存器B中數(shù)據(jù)除以2。會畫簡單的流程圖。會使用軟件正確調(diào)試程序。學習領域3單片機模擬彩燈設計與制作學時：16職業(yè)行動領域：要對單片機的尋址方式和指令系統(tǒng)有所了解，會進行地址分配，整個程序的起始地址要正確；掌握各種程序結(jié)構(gòu)，能夠畫出系統(tǒng)的流程圖。學習目標：(1)掌握TMOD和TCON專用寄存器各位的定義與設置。會計算和設置定時/計數(shù)器的初值。(2)掌握IE和IP專用寄存器各位的定義與設置。理解中斷的工作過程，熟記中斷入口地址。技能點：能夠正確使用中斷方式對定時/計數(shù)器進行編程；能夠使用中斷方式對外部事件中斷進行處理；會畫流程圖，并編寫完整的具有中斷程序；理解電平觸發(fā)中斷、邊沿觸發(fā)中斷的區(qū)別及應用；中斷的優(yōu)先級和中斷嵌套的應用，中斷現(xiàn)場的保護和恢復。工作與學習內(nèi)容對象（在完成工作的過程中需要操作的設備、編寫的文件、程序等）讀懂電路畫流程圖編寫程序工具（完成任務需要用到的工具和設備）單片機實驗箱、計算機、投影儀方法：實物教學，增強感性認識工作組織理論教學加實踐要求掌握定時/計數(shù)器的初始化方法；定時器初值與計數(shù)器初值的計算與設定。掌握中斷源與中斷服務程序的入口地址；中斷相關寄存器的使用方法；中斷工作過程。學習領域4按鍵切換模式彩燈設計與制作學時：12職業(yè)行動領域：要對單片機的尋址方式和指令系統(tǒng)有所了解，會進行地址分配，整個程序的起始地址要正確；掌握各種程序結(jié)構(gòu)，能夠畫出系統(tǒng)的流程圖。學習目標：(1)掌握鍵盤輸入的原理。(2)掌握動態(tài)顯示以及靜態(tài)顯示的要素。技能點：能夠正確使用行列式鍵盤的使用及編程，矩陣式鍵盤的使用；靜、動態(tài)顯示的特點，以及編程原理。中斷的特點與設定。工作與學習內(nèi)容對象（在完成工作的過程中需要操作的設備、編寫的文件、程序等）讀懂電路畫流程圖編寫程序工具（完成任務需要用到的工具和設備）單片機實驗箱、計算機、投影儀方法：實物教學，增強感性認識工作組織理論教學加實踐要求掌握定時/計數(shù)器的初始化方法；定時器初值與計數(shù)器初值的計算與設定。掌握中斷源與中斷服務程序的入口地址；中斷相關寄存器的使用方法；中斷工作過程。學習領域4搶答器設計與實現(xiàn)學時：12職業(yè)行動領域：要對單片機的尋址方式和指令系統(tǒng)有所了解，會進行地址分配，整個程序的起始地址要正確；掌握各種程序結(jié)構(gòu)，能夠畫出系統(tǒng)的流程圖。學習目標：(1)掌握鍵盤輸入的原理。(2)掌握動態(tài)顯示以及靜態(tài)顯示的要素。技能點：能夠正確使用行列式鍵盤的使用及編程，矩陣式鍵盤的使用；靜、動態(tài)顯示的特點，以及編程原理。中斷的特點與設定。工作與學習內(nèi)容對象（在完成工作的過程中需要操作的設備、編寫的文件、程序等）讀懂電路畫流程圖編寫程序工具（完成任務需要用到的工具和設備）單片機實驗箱、計算機、投影儀方法：實物教學，增強感性認識工作組織理論教學加實踐要求掌握定時/計數(shù)器的初始化方法；定時器初值與計數(shù)器初值的計算與設定。掌握中斷源與中斷服務程序的入口地址；中斷相關寄存器的使用方法；中斷工作過程。學習領域5數(shù)字秒表的設計與制作學時：16職業(yè)行動領域：要對單片機的尋址方式和指令系統(tǒng)有所了解，會進行地址分配，整個程序的起始地址要正確；掌握各種程序結(jié)構(gòu)，能夠畫出系統(tǒng)的流程圖。學習目標：(1)使用P0、P2口的第二功能，擴展片外數(shù)據(jù)存儲器RAM和片外程序存儲器。技能點：能夠正確對89C51進行片外RAM和ROM擴展；理解并記住MOVX指令的時序圖。(2)對89C51的并口進行擴展技能點：能夠正確對89C51的并口進行擴展。(3)人機接口擴展技能點：能夠正確地在89C51外連接鍵盤和顯示設備。(4)8位A/D轉(zhuǎn)換芯片與單片機的接口技能點：能夠正確選擇A/D轉(zhuǎn)換芯片，并實現(xiàn)其與單片機的正確連接。(5)8位D/A轉(zhuǎn)換芯片與單片機的接口(6)掌握C51程序設計方法技能點：能夠正確運用單片機C51語言對單片機系統(tǒng)進行編程。工作與學習內(nèi)容對象（在完成工作的過程中需要操作的設備、編寫的文件、程序等）讀懂電路畫流程圖編寫程序工具（完成任務需要用到的工具和設備）單片機實驗箱、計算機、投影儀方法：實物教學，增強感性認識工作組織理論教學加實踐要求掌握A/D轉(zhuǎn)換的方法。掌握D/A轉(zhuǎn)換的方法。掌握正確選擇A/D和D/A芯片的方法。3、學習情境規(guī)劃序號學習情境工作任務學時1學習情境1：理論學習任務1了解MCS-51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、主要功能部件和CPU微處理器的組成、任務分配。42任務2了解MCS-51單片機的程序存儲器結(jié)構(gòu)，掌握內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的空間分配和SFR。83學習情境2：單片機最小系統(tǒng)制作（單燈閃爍）任務1信號燈的控制144任務2信號燈的控制245任務3信號燈的控制346學習情境3：單片機模擬彩燈設計與制作任務1利用P2口，用單片機內(nèi)部的定時器采用查詢方式，使8個發(fā)光二極管呈跑馬燈方式閃爍(亮1秒、滅2秒)。87任務2用計數(shù)器中斷對按鍵按下的次數(shù)計數(shù)，作為跑馬燈閃爍次數(shù)。48任務3用外部中斷對正常顯示和閃爍次數(shù)設定功能進行轉(zhuǎn)換。49學習情境4：按鍵切換模式彩燈設計與制作任務1利用P1口輸出8個發(fā)光二極管，P2口輸出數(shù)碼管，P0口8個按鍵輸入，P3口設計一個主持人控制按鍵410任務2當開始搶答時，每一個按鍵對應每一個發(fā)光二極管，并且數(shù)碼管顯示相應的數(shù)字。411任務3當主持人按鍵沒有按下去時，其他按鍵就不會發(fā)生效果。412學習情境5：基于多機通信的8路搶答器設計與制作任務1使用89C51擴展一個片外RAM。413任務2用兩位七段數(shù)碼管顯示其溫度值。814任務3用4*4的矩陣鍵盤，設置其溫度初值。4合計四、教學實施1.師資要求（1）從事本課程教學的專職教師應具備的資質(zhì)①依托每個教師主導項目為載體，通過單片機編程及仿真軟件進行基本技能的操作，在訓練過程中滲透基本理論知識的講授，待學生掌握一定技能后，在通過學生主導項目來強化，實現(xiàn)全程的“教中學、學重練、練中做、做中學”教學模式。倡導教師靈活采用各種教學方法和教學模式。②在教學內(nèi)容上，注意把握好“以點帶面、舉一反三、以應用為主”的原則，處理好課堂教學與實際應用的關系，保證兩者穿插進行，共同推進。③采用“小班教學模式”充分利用教學資源，最好能做到交叉循環(huán)的方式進行訓練，在一定的學習氛圍中，培養(yǎng)學生的學習互動能力、自學能力、團結(jié)協(xié)作能力。（2）從事本課程教學的兼職教師應具備的資質(zhì)①應該具備機電一體化專業(yè)的專業(yè)基礎，具備較好的計算機水平。②熟練使用多媒體教學設備。③較為熟練地進行單片機編程及仿真軟件的操作。2.教學硬件設施教學硬件設施序號主要設備名稱數(shù)量（臺、套）備注1一教329清華同方電腦502機電實訓中心401聯(lián)想電腦603.教材及參考資料課程教材：《單片機原理及應用技術》清華大學出版社李珍編參考資料：序號名稱主編出版社1《單片機基礎(修訂版)》李廣弟北京航空航天大學出版社4.教學方法《單片機原理及應用》課程教學體系主要圍繞培養(yǎng)學生工程實踐能力而設計，在教學過程中，始終貫徹“基于工作過程為導向，以項目為載體，教學做一體化、工學交替”的基本思路，精心選擇課程內(nèi)容，設計教學環(huán)節(jié)。以“項目式教學做一體化”為主要教學模式，整個教學過程有針對性地采用“項目教學法”、“教學做一體化教學法”，“討論式教學”、“多媒體教學”等不同的教學方法，形成了一套科學的教學、實踐。①項目教學法使用目的：以生產(chǎn)過程為載體開發(fā)教學項目，整個教學圍繞各個項目的解決而展開，教師提出引導性問題，學生查找資料進行決策分析、制定出計劃，并進行實施，引導學生自主思考。實施過程：課程內(nèi)容以16個任務模塊為引導，讓學生從現(xiàn)象找本質(zhì)，從感知了解必然，例如調(diào)用子程序加工實訓項目，讓學生先了解子程序的作用、結(jié)構(gòu)、特點，再深入子程序的使用方法，技巧，最后進行項目的實施。實施效果：學生通過自主學習，讓學生學會單片機編程及仿真軟件的基本操作,通過自己的繪圖方法來完成項目。在實施過程中，不僅訓練了學生的操作技能，還培養(yǎng)了學生的溝通能力、學習能力、創(chuàng)新能力和協(xié)作能力等綜合素質(zhì)。②、教學做一體化教學法使用目的：以學生為主體，教師加以適當?shù)囊龑?，提高學生分析問題、解決問題的能力，提高學生的實踐技能。實施過程：學習單燈閃爍的教學時，教師指導學生在現(xiàn)場對電路圖進行分析，拋棄繁瑣的理論分析，通過工作過程設計，知道單燈閃爍的原理，學生通過所學的知識及網(wǎng)絡信息，自主學習單燈閃爍原理圖的繪制。實施效果：學生的學習不是枯燥的滿堂灌輸，而是通過練習不斷提升增加難度，在不知不覺中完成理論知識的學習。③、討論式教學使用目的：采用討論式教學，將學生不易理解，容易出現(xiàn)問題的部分通過現(xiàn)場討論發(fā)現(xiàn)自身的錯誤，同時把別人已經(jīng)出現(xiàn)自己也可能出現(xiàn)的問題防患于未然。實施過程：如我們在講授交通燈的時候，由教師給出交通燈的原理圖，同學們經(jīng)過思考后把自己編制的程序和方法、步驟寫出來和其他同學一起討論交通燈方案的優(yōu)缺點，在此過程中大家會有不同的思路或存在一些缺陷，吸取別人的長處。實施效果：學生通過現(xiàn)場討論，活躍了課堂氣氛，提高了學習興趣，增加了學生對本課程的自信心。④、