《单片机应用技术》课程标准

.单片机应用技术课程标准课程基本信息课程编码：30144课程名称：单片机应用技术课程类型：B类课程属类：职业能力课程课程学分：5参考课时：78课程性质：必修课开课部门：电子电气工程学院适用专业（层次）：电子信息工程技术专业（普专）先修课程：电工电子技术、EDA技术、计算机文化基础等后续课程：电子创新与创业实践、嵌入式系统开发等职业资格：电子产品维修工、单片机开发工程师等制 订：单片机应用技术课程开发团队批 准 人： 课程负责人： 1、 课程简介单片机应用技术以标准C语言和MCS-51单片机为基础，全面系统地介绍基于C语言的单片机程序设计与应用的基本问题，是一门重在应用、兼顾理论的实用教程。主要内容包括：MCS-51系列单片机开发操作环境、单片机硬件系统、单片机的C语言概述、C51语言程序设计基础、单片机内部资源和外部扩展资源的C51语言编程、Vision2集成开发环境的使用等。本课程以单片机应用系统为主，实训要求选自工程实际；将知识点分散到完成不同的实训情境中，以任务为驱动，边讲边练；课内课外结合，组织学生创新竞赛，培养学生的创新能力。2、 课程性质与定位 本课程是电子类各专业（如电子信息工程技术、应用电子技术、电气自动化技术等）的一门专业课程，而且是核心课程。通过本课程的教学，使学生系统掌握单片机的基本原理、功能、应用、程序设计方法和编程技巧，使学生掌握一种基本机型，掌握单片机控制技术的基本原理和应用，为今后从事电子、自动化控制领域的工作打下基础。其前修课程有电工电子技术、EDA技术、计算机文化基础等，后续课程为单片机C语言开发技术、嵌入式系统等课程。3、 课程设计思路本课程的开发设计是校内课程团队成员与行业企业技术人员共同分析岗位需求，确立岗位职业能力与工作过程。 走访大量从事电子产品、设备设计、生产、制造和电子自动检测相关企业，深入行业企业一线进行岗位职业能力与工作过程调查； 与企业生产一线技术人员共同制定课程标准，共建更能贴近和满足实际应用能力需求的能力训练体系；与在企业一线从事电子测量、电子产品设计与制作、电子电气设备生产、运行、维护的毕业学生进行交流，听取毕业生对本课程建设的反馈意见，以他们的亲身经历和切身体会帮助我们审视以往课程建设体系中存在的问题，并对实训教学情境的构建提出修改意见。通过与行业企业的深入交流，确立了以面向装配工、测量员、电子产品设计与制作的生产制造等岗位、针对实际工作过程中完成各项工作任务应具备的职业能力，从系统化的学习情境设计入手，确立了以围绕突出学生职业能力培养和职业素质养成这一主线，构建“应用性理论知识讲授专项训练顶岗实习”三位一体的课程体系改革的建设思路。四、课程培养目标（一）总体目标作为一门专业课程，通过工业标准单片机MCS-51的介绍，使学生掌握单片机技术的基本知识和基本技能，初步形成解决生产现场实际问题的应用能力；培养学生的思维能力和科学精神，培养学生学习与新技术的能力；提高学生的综合素质，培养创新意识。本课程从实际工程应用和高职教学需要，以高性能AT89C51为背景，介绍单片机的结构、工作原理、设计方法和实际应用。本课程将紧紧围绕以培养学生能力为重点，以情境化方式开展教学活动，结合现代科学技术发展的情况，将课程划分为四个平台：了解单片机教学平台、核心技能训练平台、理论再提高教学平台和综合技能训练平台；其中了解单片机教学平台包含三个情境：芯片情境，开发系统情境，指令系统情境；核心技能训练平台包含：信号灯控制情境，交通灯控制情境，主程序与子程序转换情境；理论再提高平台包含:编程理论，定时/计数器，接口技术和通讯技术；综合技能训练平台包含：电子表情境和单片机温度控制系统情境。有效提高学生的学习能力和应用能力。（二）知识目标 1.了解单片机及单片机应用系统的构成； 2.掌握MCS-51单片机结构、原理特点等； 3.掌握时钟电路与复位电路的结构、工作过程等； 4.了解单片机的工作过程； 5.了解单片机开发系统的构成、功能； 6.掌握单片机应用系统的调试方法及相关软件的使用；7.掌握C语言的基本结构、特点；8.掌握C语言的数据与运算，基本语句；9.掌握C语言的函数分类与定义、调用；10.掌握C语言的数组应用； 11.掌握分支程序设计、循环程序设计、查表程序设计、子程序设计的方法； 12.掌握堆栈的结构及其相关应用； 13.掌握定时/计数器的结构、原理及应用等； 14.了解MCS-51中断系统； 15.掌握中断的概念、中断的处理过程、外部中断源的扩展及中断系统的应用； 16.掌握单片机与显示器、键盘接口相关知识； 17.掌握D/A与A/D转换接口相关知识； 18.了解串行通信基础； 19.掌握MCS-51串行接口技术、单片机之间通信技术、PC机与单片机通信技术等； 20.了解单片机系统扩展相关知识。（三）能力目标 1.具备单片机硬件系统的应用能力； 2.具备单片机开发系统的应用能力； 3.能够熟练使用单片机相关开发软件；4.能够熟练使用C语言的基本语句；5.能够熟练使用C语言的函数；6.能够熟练使用C语言的数组； 7.能够熟练应用定时/计数器、中断系统开发综合程序； 8.能够熟练应用单片机与显示器、键盘接口完成相关综合性项目的开发； 9.能够熟练应用D/A与A/D转换接口； 10.能够熟练应用单片机之间通信、PC机与单片机通信； 11.能够对单片机进行系统扩展。（四）素质目标 1.通过单片机应用技术课程的学习，了解单片机世界，激发同学们的学习兴趣，促使其加深认识所学专业，培养专业归属感； 2.培养学生独立思考、勤于思考、善于提问的学习习惯，进一步树立崇尚科学精神，坚定求真、求实和创新的科学态度； 3.培养学生团队合作、沟通协调能力。五、课程内容和要求序号单元名称教学内容与要求单元学时实践考核项目与要求实践学时1熟悉单片机的操作环境教学内容：认识单片机，单片机及单片机应用系统，单片机的内部结构；单片机开发流程与工具；相关软件的使用等。要求：通过学习，熟悉单片机的操作环境。6实践考核项目：控制一个发光二极管的闪烁。要求：通过实践操作掌握单片机的操作环境及开发软件使用。32单片机硬件系统教学内容： MCS-51单片机的信号引脚；单片机最小系统电路；单片机的存储器结构；并行I/O口电路接口；单片机工作过程等。要求：通过学习，掌握单片机硬件系统相关基础知识。12实践考核项目：单片机控制蜂鸣器发声；模拟汽车左右转向灯控制。要求：通过实践操作掌握单片机最小系统电路及I/O端口的使用。63单片机并行I/O端口的应用教学内容：C语言的基本结构；C语言的特点； C语言的基本语句；C语言的数据与运算；C语言的函数分类与定义；C语言的函数调用，利用C语言编程实现对单片机I/O的控制。18实践考核项目：流水灯控制。要求：通过实践操作能够利用C语言实现对单片机I/O的控制。104定时与中断系统设计教学内容：定时/计数器的结构、工作方式、编程及应用；MCS-51中断系统、中断处理过程、外部中断源的扩展、中断系统的应用等。要求：通过学习掌握定时/计数器、中断系统的应用。12实践考核项目：简易秒表的设计；模拟交通灯控制系统设计。要求：通过实践操作掌握定时与中断系统在程序设计中的应用，并能使用C语言完成编程。65单片机显示和键盘接口教学内容：数码管结构；数码管的显示方式；C语言的数组；LED点阵式显示器；单片机与显示器接口；单片机与键盘接口；键盘与显示器综合应用等。要求：通过学习，掌握单片机显示和键盘接口的应用。14实践考核项目：8路抢答器的设计；小型LED数码管字符显示屏控制；密码锁设计。要求：通过实践操作掌握显示器与键盘接口的应用。66串行口通信技术教学内容：串行通信基础；串行通信总线标准及其接口；MCS-51串行接口；MCS-51单片机之间的通信；PC机与单片机之间的通信等。要求：通过学习，掌握串行口通信技术。6实践考核项目：银行动态密码获取系统设计。要求：通过实践操作掌握串行口通信技术的应用。27A/D与D/A转换接口教学内容：A/D转换器接口及其应用；D/A转换器接口及其应用等。要求：通过学习，掌握A/D与D/A转换接口的应用。10实践考核项目：简易数字电压表的制作。要求：通过实践操作掌握A/D与D/A转换接口的应用。6合计7839六、教师任职要求专业能力要求教学能力要求专任教师兼职教师1. 具备电子电气相关专业本科以上学历；2. 具备单片机开发工程师等相关职业资格；3. 具备单片机应用技术相关知识与技能；4. 具备单片机相关硬件系统、软件的使用能力；5. 熟知电子信息工程技术专业课程体系架构；6. 熟知单片机应用技术课程与课程体系内其它课程之间的联系；7. 熟知电子信息工程技术专业对学生单片机应用技术的知识与能力要求；8. 具备该专业相关高校教师资格证书。1.具有一定操作能力，包括熟悉技术工作的内容要求和操作流程，掌握职业技术规范，熟练的专业技术能力，基本的实验能力和设计能力等。2.既是教学行家，也是生产好手，能将各种知识、技能、技术相互渗透、融合和转化。3.具有本专业生产服务一线3年以上工作经历。4.具有一定的组织生产、经营、创业和科技推广能力。1.熟知本课程课程标准的基本内容及其对本课程教学的基本要求；2.熟知本专业、本课程的知识体系，有较强的驾驭教材的能力；3.具有教育学、心理学的相关知识，并能灵活地运用到教育教学实践中；4.语言表达能力；5.课堂调控能力。7、 教学条件与设施要求目前，本课程拥有技术先进的校内实训基地，利用校内实训基地，能够很好的完成本课程的现场教学、实验、实训、实习、综合实训等项目。学生的实验、实训可以不受空间和课时的限制。电工电子与自动化技术实训基地2006年被国家财政部和教育部确定为中央财政支持的实训基地建设项目，中央财政支持170万元，地方配套资金170万元。近几年来，投资引进了大量国内先进的科研实验实训设备，实训设备应用了现代化计算机仿真技术，通过模拟、仿真、操作三个层面完成各种与生产一线相同的科研项目和实训项目。可进行先进的电子自动检测、电子产品设计、电子产品制作与调试等技能实训，全面系统而有效的实现了电子信息工程技术等相关专业的技能训练。本班级上课所需要的设备、工具及台套数：单片机应用技术教学做一体化实训室之一设备总值30万面积220 m2台套数36套主要配置Keil等单片机相关教学软件、达爱思单片机实验箱、HPxw6600图形工作站、Proteus仿真软件、TK206维修电工虚拟仿真软件等国内先进的教学设备和仿真软件。主要功能承担单片机应用技术、电工电子技术、电机控制技术等课程仿真层面的实训和一体化教学任务。同时可以承接全国信息化工程师电气智能应用水平培训和维修电工职业资格培训与鉴定。虚拟仿真实训室的建设和虚拟仿真项目开发，学生可以反复训练，为实际的训练奠定基础，打破了时空限制，为学生提供了真正的“开放性教学环境”。实训项目模拟电路与数字电路；单片机与嵌入系统软件的仿真实训；电机与变压器；低压电器；电子器件；电子技术；电力拖动；照明电路；机床电路；常用工具；仪器仪表；导线连接的仿真实训。面向专业电子信息工程技术、电气自动化技术、电力系统自动化技术、机电一体化技术。职业能力培养学生电气装配与调试、智能电子产品设计与开发以及单片机技术应用能力，使学生具有中高级维修电工和电子产品制作工的职业资格技能；通过训练，增强学生的责任意识、风险意识和吃苦耐劳精神，培养学生的诚信品质、敬业精神和团队精神。照片单片机应用技术教学做一体化实训室之二设备总值64万面积220 m2台套数36套主要配置HL-NC2100现代电子设计创新实训装置、单片机编程器、仿真器、数字存储示波器等主要功能承担单片机应用技术课程的一体化教学任务；承担电子创新设计综合实训任务；承担教师的应用技术开发和学生职业技能竞赛的训练任务。实训项目线路板设计与制作训练；单片机电子产品开发训练；嵌入式电子产品开发训练。面向专业电子信息工程技术、电气自动化技术、电力系统自动化技术、机电一体化技术。职业能力以单片机、ARM等先进设备为载体，形成集教学、培训、技术研发于一体的创新实践平台，提高学生的产品开发和综合设计能力；通过生产性实训培养学生创新能力、协作能力、敬业精神、团队精神。照片 本课程以职业能力培养和职业素养养成为目的，按照“校企融合、同兴共赢”的办学模式，把课堂搬到实训工厂，教学在工厂，服务到现场。坚持教学、技术服务与生产相结合，积极开展技术合作与服务，与青岛海信集团、海尔集团、烟台富士康工业园、山东科明光电科技有限公司、山东科汇电气股份有限公司、淄博美林电子公司等60余家企业建立了稳定的校外实训基地。聘请了企业技术骨干作为兼职教师，从事实践技能课的讲授和顶岗实习指导老师，聘请了山东科汇电气有限公司的徐丙垠董事长（教授、博士）、山东大学的程林教授（博导）作为客座教授，定期来我院作报告，指导实习实训基地建设及应用性项目研发。八、实施建议（一）教学建议教师可以根据自身的素质、教学的需要以及教学条件，选择不同方式进行教学。1.教学模式的设计与创新（1）以典型单片机硬件、软件为载体设计教学过程和学习项目，把课程学习内容与企业生产实际相联系，综合其它课程的知识，提出各种实际加工问题并形成主题任务，进行任务驱动式教学；将学生置于发现问题，提出问题、思考问题、探究问提，解决问题的动态过程中学习。（2）教学模式充分体现教师为主导，学生为主体的精神，充分发挥学生教学主体的作用，充分调动学生的学习主动性和能动性。教师的教学角色定位是学生学习活动的组织者和指导者。学生的主体地位体现在：学习问题或任务的发现者和探究者；协作活动的参与者；学习问题或任务的解决者。2.多种教学方法的运用本课程教学方法与教学手段改革所遵循的基本原则是：有利于理论与实践的紧密结合；有利于学生职业技能的提高；有利于学生对基本理论的理解和掌握；有利于学生职业素质的养成。（1）项目化教学。按照基于工作过程的课程开发要求，将单片机应用技术课程学习内容分解为与工作过程相匹配的8个项目，将必需、够用为度的基础理论和基本知识与典型程序的设计、新技术、新工艺的实际应用等知识点结合具体工作任务学习，形成了教、学、做一体化的六步教学模式，即：学习工作项目：确定任务制定工作计划实施计划进行质量控制检测评估反馈。（2）现场教学。教师在现场环境或模式环境中边讲解边进行演示，然后学生在现场进行技能训练，让学生在边学边动手的过程中理解和掌握知识。课程教学以典型程序开发任务开展教学，教学过程为：教师展示典型程序开发范例（加工任务）教师讲解相关知识点介绍（教师教）教师指导学生进行相关实践（学生学，校内基地或校外基地）学生练习实践（学生做）开展评价（师评、学生互评等），通过此方法促进了学生的积极思考。对于现场教学，教学做一体，实施“四阶段教学法”，即“师说生听师做生看生练师看生做师评”。（3）小组讨论法。在教学中安排小组讨论课，在讨论课中教师的作用是创设问题，引导和启发学生积极思考，使学生主动参与教学，让学生成为学习主体，让学生有机会发表自己的学习体会，相互交流。这样充分调动了学生的主观能动性，将教师的教学与学生的学习活动融为一体。讨论课中通过对重点、难点知识进行举一反三的讨论研究，培养学生的沟通、团结协作、分析和解决实际问题的能力分组学习，团结合作，完成工作项目。（4）注重学生在生产一线环境中的实践锻炼，课程中间安排学生到实训基地进行生产实习，让学生到生产第一线去锻炼，实习过程请工厂技术人员和能工巧匠做讲解，从而了解工厂的生产管理情况和主要产品的加工工艺，开阔视野，提高感性认识，也提升了学生的职业综合素质。3.现代教学技术手段的应用（1）充分运用现代教育技术及教学手段，提高教学效果，通过采用多媒体课件、教学录像、加工视频等多媒体手段，形象、生动地表达典型程序开发过程和产品制作过程，增加学生感性认识。通过对各种程序开发过程及产品的装配过程进行图文并茂分析及进行动画演示，使学生很容易将理论和生产实践结合起来；采用虚拟项目动态模拟了各种加工方法和各类典型的程序开发过程，使学生在教室里就能真实地看到程序开发、调试的全过程，将生产现场搬到了课堂教学中，较好地解决了工艺生产实习环节存在的电路品种单一、加工工艺过程很难看全等问题。（2）充分利用网络环境，制作适宜学生自主学习的精品课程学习资源，通过提供内容丰富的辅助教学网络资源，供学生在网上进行课程扩展学习、问题咨询、答题自测，扩大课堂教学效果。（二）评价建议 1.对学生的评价 以定量方式呈现评价结果，采用平时考核、实践考核和期末综合考核相结合的形式。本课程以实践为导向、模块化的教学方式展开教学活动：基本原理考核，实践考核。考核形式多样，分散与集中相结合，笔试与操作相结合，期末与平时相结合。课程总成绩化整为零，减轻期终考试负担，注重平时学习的考核。根据行为向导型教学法的“质量控制”要求，就是要把总结性评价与形成性评价结合起来，全面提高本课程的教学效果。具体分值比例如下： 项目措施权重平时考核成绩考勤缺勤一次扣1分10%作业少交一次扣2分10%项目考核根据情境项目完成情况计分10%实践考核 成绩实践项目通过相关实践项目的实践操作，根据实际完成情况计分20%期末综合考核成绩理论根据完成情况计分20%技能根据完成情况计分30%2.对教师的评价按照学院相关规定进行。3.对课程体系的评价按照教务处相关要求进行评价。 （三）课程资源的开发与利用 根据课程目标、学生实际以及本课程的理论性，专业性和科学性等特点，本课程的教学应该建设由文字教材、多媒体课件、虚拟实训、工业案例和网络教材等多种媒体教学资源为一体的网络资源教学库，以文字教材为中心，辅之以多种多样的学习方式，提供内涵不同，形式多样的学习支持服务，共同完成教学任务，达成教学目标。（四）教材的编写与使用建议教材的编写要体现课程的性质、价值、基本理念、课程目标以及内容标准。教材选用建议：王静霞.单片机应用技术.电子工业出版社,2015参考资料：1 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计.第1版北京：北京航空航天大学出版社，19902 何立民.单片机应用技术选编. 第1版北京：北京航空航天大学出版社，19903 李华.MCS-51单片机实用接口技术. 第1版北京：北京航空航天大学出版社，19904 陈宝江.MCS单片机应用系统使用指南. 第1版北京：机械工业出版社，19975 徐仁贵.微型计算机接口技术及应用. 第1版北京：机械工业出版社，19986 张迎新.单片机初级教程. 第1版北京：北京航空航天大学出版社，20007 张俊谟.单片机中级教程. 第1版北京：北京航空航天大学出版社，20008 何立民.单片机高级教程.第1版北京：北京航空航天大学出版社，20009 王福瑞.单片微机测控系统设计大全.北京：北京航空航天大学出版社，199910 张红润.单片机应用技术教程.北京：清华大学出版社，1997九、附录附录1： MCS-51 指令系统常用符号及含义MCS-51 指令系统常用符号及含义addr1111 位地址addr16116 位地址bit内部 RAM 或专用寄存器中的直接寻址位rel补码形式的 8 位地址偏移量direct直接地址单元（ RAM ， SFR ， I/O ）#data立即数Rn当前寄存器区的 8 个通用工作寄存器 R0 R7 （ n=0 7 ）Ri当前寄存器区中可作间址寄存器的 2 个通用工作寄存器 R0 、 R1 （ i=0 、 1 ）A 累加器B专用寄存器，用于 MUL 和 DIV 指令中。C进位标志或进位位，或布尔处理机中的累加器。间接寻址方式中，表示间接寄存器的符号 。/位操作数的前缀，表示对该位操作数先取反再参与操作，但不影响该操作数。（ X ）X 中的内容。（ X ）由 X 寻址的单元中的内容。箭头左边的内容被箭头右边的内容所代替。1逻辑“与”1逻辑“或”1逻辑“异或”附录2：单片机应用技术基础英语词汇Ch1HardwareSystemofSingleChipMicrocomputer PC （Personal Computer） 机中央处理单元（CPU，Central Processing Unit） 输入输出（I/O，Input/Output）随机存取存储器 （RAM，Random Access Memory）专用寄存器 （Special Function Register）程序计数器 （PC，Program Counter）程序状态字（PSW，Program Status Word）堆栈指针 （SP，Stack Pointer）时钟电路 （Clock circuit）复位电路 （Reset circuit） 电压 （Voltage） 地线 （Ground） Ch2TheExploitationofSingleChipMicrocomputer 仿真器 （emulator） 工具软件 （facility and software）电源 （ power supply）通信电缆 （Communication Cable） 运行 （Execute）、仿真插座 （Emulator socket ） 单步运行 （Step）、在线仿真功能 (On-line emulator function) 跟踪运行 （Trace）在线仿真器 （In Circuit Emulator，简称ICE） 断点运行 （Breakpoint） Ch3InstructionSystemoftheMCS-51 MCS（Micro Computer System） 指令系统 （Instruction System） 寻址方式 （Look for address mode） 直接 （Directness） 立即 （Immediately） 间接 （Indirectly） 变址 （Change address）相对 （Comparatively） 数据传送指令 （Data Move Instruction）算术运算指令 （ Arithmetic Operation Instruction）逻辑运算指令 （Logic Operation Instruction）控制转移指令 （Control Transfer Instruction）位操作指令 （Bit Operation Instruction） BCD码， （Binary Coded Decimal） 加法 （ADD，Addition） 减法 （SUB，Subtration） 乘法 （MUL，Multiplication） 除法 （DIV，Divition） 数据调整 （DA，Data Adjust） 加大 （INC，Increase） 减少 （DEC，Decrease）Ch4TheProgramDesignofAssemblyLanguage 机器语言 （Machine Language）汇编语言 （Assembly Language） 高级语言 （High-Level Language） 简单程序 （simple program） 分支程序 （ branch program）循环程序 （circle or loop program） 子程序 （Subprogram）Ch5TimeandInterru