《单片机原理及应用》教学大纲

1、单片机原理及应用教学大纲一、课程基本情况英文名称：Foundation and Applications of Single Chip Computer课程编号：F071730017032总 学 时：32 讲课学时：28 实践学时：4总 学 分：2课程性质：必修考核方式：考查适用对象：机械设计制造及其自动化专业先修课程：电工学、C语言程序设计基础参考文献：胡汉才. 单片机原理及其接口技术.第3版M. 北京：清华大学出版社, 2018.侯玉宝, 陈忠平, 邬书跃. 51单片机C语言程序设计经典实例.第2版M. 北京：电子工业出版社，2016.荆珂, 李芳. 单片机原理及应用:基于Keil C与P

2、roteusM. 北京：机械工业出版社, 2016.二、课程简介与目标单片机原理及应用课程是本科机械类专业一门必修课程。主要目的是掌握单片机的基础知识、基本原理和结构；熟悉单片机应用系统设计的基本方法，初步具备单片机系统设计能力；具有分析问题、解决问题的能力；增强学生的创新精神和创新意识。理解并遵守工程职业道德和规范；具备团队协作能力。为学生进一步学习有关专业课程和日后从事单片机设计与开发工作，直接服务于社会奠定良好的基础。目标1：理解单片机系统及其工作过程，掌握计算机中的数和编码规则，掌握MCS-51单片机系统内部及外部基本结构及辅助电路，掌握MCS-51系统指令系统及程序设计方法。训练学生

3、利用单片机代替人工实现系统自动控制的能力，具有分析解决复杂机械工程中单片机系统分析和设计的能力。目标2：能应用单片机的基本理论和方法，分析设计要求，设计满足用户需求的系统，并能通过计算机仿真软件对其合理性进行分析和论证。目标3：能够对设计方案进行分析和论证，确定单片机系统工作目标，及外部接口设计要求。具有在进行多学科交叉项目的分析和设计中承担子项目任务的能力，有效的与其他学科成员沟通的能力。三、课程教学目标与毕业要求关系矩阵 课程目标毕业要求目标1目标2目标34-1 能够基于科学原理和方法，通过文献研究或相关方法，调研和分析复杂机械工程问题的解决方案。H5-3 能够针对解决复杂机械工程问题的过

4、程和结果，运用现代工具和信息技术工具，进行模拟和预测，并能够分析其局限性。M9-1 能够在机械、电气、信息等多学科背景下的团队中独立开展工作，与其他学科的成员有效沟通、合作共事。H注：用H、M、L分别表示教学目标对毕业要求的贡献度为强、中、弱。四、教学内容、教学方法和手段、学时分配主要介绍单片机的基本概念、工作原理、结构特点及系统设计的基本方法。（一）教学内容知识单元1：微型计算机概述（2学时）（对应课程目标1）教学目标：了解课程目标、内容体系和要求；了解单片机的发展历程、特点和应用领域，熟悉单片机系统的开发工具和一般设计过程。教学内容：1-1单片机概述。1-2微型计算机系统及其工作过程。1-

5、3计算机中的数和编码。重点：单片机的工作过程。难点：计算机中的数和编码。知识单元2：MCS-51单片机的内部结构 （6学时）（对应课程目标1、4、5）教与学要求：熟悉8051单片机的引脚功能；了解8051单片机的内部组成；熟练掌握单片机最小系统组成和作用，能够对其进行设计；了解单片机时序的作用，能够熟练求解机器周期；了解单片机工作的原理。教学内容：2-1：MCS-51单片机的总体结构和内部结构 2-2：MCS-51单片机的CPU、引脚和片外总线结构 2-3：时序及辅助电路 2-4：MCS-51的存储器结构 重点：单片机最小系统电路的设计。难点：单片机的时序。知识单元3：MCS-51的指令系统

6、（12学时）（对应课程目标2、3、4）教与学要求：本知识单元要求学生能识别单片机指令格式及其表示方式。了解单片机的寻址空间及七种寻址方式。掌握111条汇编语言指令的功能。教学内容：3-1：MCS-51单片机的指令及其表示方法3-2：寻址方式 3-3：指令系统 重点：MCS-51汇编语言指令集。难点：单片机的七种寻址方式。知识单元4：汇编语言程序设计（8学时）（对应课程目标4、5）教与学要求：能应用汇编语言进行顺序程序、分支程序和循环程序设计，描述查表程序和子程序设计基本功能。教学内容：4-1：汇编语言的基本概念 4-2：汇编语言程序设计的方法和技巧 重点：汇编语言程序设计方法。难点：分支程序和

7、循环程序设计方法。综合训练项目综合训练项目1：流水灯设计（支撑课程教学目标1、2、3）目的：综合运用计算机仿真工具进行单片机系统设计，利用单片机系统进行简单接口电路及程序设计。要求：使用Protues软件进行单片机控制流水等系统的硬件设计，使用MCS-51汇编语言指令集设计流水定系统程序；能正确处理单片机硬件资源关系；能进行单片机软件系统的方针调试。成果形式：完成设计说明书（包括硬件电路图和软件编程）。（二）学时分配教学内容学时课堂教学学时自主学习教与学方式、方法讲授实验作业训练知识单元12222讲授、案例式教学、多媒体课件、作业（网络平台学习）知识单元2-111讲授、案例式教学、多媒体课件知

8、识单元2-22222讲授、案例式教学、多媒体课件、作业（网络平台学习）知识单元2-311讲授、多媒体课件知识单元2-42211讲授、多媒体课件、作业（网络平台学习）知识单元3-111讲授、多媒体课件知识单元3-21111讲授、案例式教学、多媒体课件知识单元3-3121021064讲授、案例式教学、多媒体课件、作业（网络平台学习）、实验操作、综合训练知识单元4-111讲授、多媒体课件知识单元4-29721284讲授、案例式教学、多媒体课件、作业（网络平台学习）、实验操作、综合训练学时合计3228428208五、实践教学环节 实验目的：利用单片机基础知识、内外接口技术和软件，根据实验要求，完成单片

9、机应用系统的方案设计和软硬件设计；熟练使用单片机系统开发工具；具备正确分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。实验内容与要求见下表：（建议4学时）序号实验项目名称实验目的主要内容实验学时实验类型开出要求1数据传送学生能够运用Keil C51集成开发环境设计调试单片机汇编语言程序。能够进行汇编语言循环程序设计。综合使用MOV、DJNZ等汇编语言指令进行程序设计；设计汇编语言程序，实现00H-0FH共16个数写入单片机外部RAM的30H3FH地址中。2综合必做2二进制加法显示学生能够运用单片机实验仪和KeilC51进行系统软硬件部分联合调试。能够应用单片机控制片外开关器件。综合使用单片机实验仪调

10、试系统硬件及程序。设计实验程序，将P2口连接八个led数码管，并使其进行二进制加法显示。2综合必做六、成绩构成和评价方法（一）考核方式说明1.以试卷、综合训练、作业（包含网络平台学习）、实验等形式考核。2.采用闭卷考试，试卷成绩占总成绩60%，平时成绩占总成绩40%：其中综合训练占10%，作业（包含网络平台学习）占20%，课内实验（含报告）占10%。（二）考核权重分配 考核方式及权重内容考试作业（网路平台学习）综合训练实验备注60%20%10%10%知识单元1知识单元2知识单元3知识单元4七、成绩评价标准1.平时成绩评价标准（1）作业成绩评价标准基本要求评价标准完成情况得分理解单片机系统及其工

11、作过程，掌握计算机中的数和编码规则，掌握MCS-51单片机系统内部及外部基本结构及辅助电路，掌握MCS-51系统指令系统及程序设计方法。训练学生利用单片机代替人工实现系统自动控制的能力，具有分析解决复杂机械工程中单片机系统分析和设计的能力。课程目标1；毕业要求指标点4-1能快速、准确运用单片机原理的基础知识解决相关问题，公式准确，逻辑清晰，设计步骤完整，结果正确；能够准时上交；作业整洁、书写工整。90100能较准确运用单片机原理的基础知识解决相关问题，逻辑较清晰，设计步骤较完整，结果正确；按时上交；作业有涂改、书写较工整。8990能较准确运用单片机原理的基础知识解决相关问题，逻辑较清晰，设计步

12、骤较完整，结果较正确；按时上交；作业有涂改、书写较工整。7089所表述的知识、公式、逻辑基本正确，个别有误；设计、计算步骤较完整，结果基本正确；按时上交、书写潦草。6069所表述的知识、公式、逻辑错误较多；结果不正确；未准时上交、书写潦草。059（2）综合训练成绩评价标准基本要求评价标准完成情况得分理解单片机系统及其工作过程，掌握计算机中的数和编码规则，掌握MCS-51单片机系统内部及外部基本结构及辅助电路，掌握MCS-51系统指令系统及程序设计方法。训练学生利用单片机代替人工实现系统自动控制的能力，具有分析解决复杂机械工程中单片机系统分析和设计的能力。课程目标1；毕业要求指标点4-1明确设计

13、目标和要求；搜集相关资料，独立分析、判断设计题目的已知条件和所求问题；独立分析设计系统软件和硬件，硬件电路图和软件流程图准确。掌握计算机软件的设计及调试方法。资料完整，说明书1份；设计说明书严格参照格式要求（包括标题、主体部分、总结、参考文献等）撰写；列出3篇以上参考文献（可以是期刊文献、专利、网页等）；说明书字数在1500字以上。90100能设计目标和要求进行问题分析。独立分析设计系统软件和硬件，硬件电路图和软件流程图准确。能用计算机软件进行系统调试。能按设计计算说明书格式要求撰写，计算过程较完整；列出23篇参考文献；说明书字数在1500字以下。设计图纸绘制较规范、标注较正确。8990能分析

14、设计系统软件和硬件，硬件电路图和软件流程图合理。能用计算机软件进行系统调试。能按设计计算说明书格式要求撰写，计算过程较完整；列出23篇参考文献；说明书字数在1000字以上。设计图纸绘制较规范、标注有少量错误。7089能分析设计系统软件和硬件，硬件电路图和软件流程图正确。能用计算机软件进行系统调试。设计计算说明书存在格式错误；计算过程欠完整；列出12篇参考文献；说明书字数在1000字以下。设计图纸绘制基本规范、标注有少量错误。6069能分析设计系统软件和硬件，硬件电路图和软件流程图有错误。计算机软件进行调试不成功。设计计算说明书不按格式撰写，计算过程不完整；无参考文献；说明书字数在500字以下。

15、设计图纸绘制不规范、标注有大量错误。059能应用单片机的基本理论和方法，分析设计要求，设计满足用户需求的系统，并能通过计算机仿真软件对其合理性进行分析和论证。课程目标2；毕业要求指标点5-3能够熟练使用Proteus软件建立设计目标的硬件模拟电路；能够利用keil软件进行系统软件的编辑与调试；能够利用Proteus软件与keil软件实现软、硬件系统的联合调试；建立的模拟仿真系统能够完整、准确的实现目标系统的全部功能。90100能够较熟练的使用Proteus软件建立设计目标的硬件模拟电路；能够利用keil软件进行系统软件的编辑与调试；能够利用Proteus软件与keil软件实现软、硬件系统的联合

16、调试；建立的模拟仿真系统能够实现目标系统的基本功能。8990能够使用Proteus软件建立设计目标的硬件模拟电路；能够利用keil软件进行系统软件的编辑与调试；能够利用Proteus软件与keil软件实现软、硬件系统的联合调试；建立的模拟仿真系统能够实现目标系统的基本功能。7089能够使用Proteus软件建立设计目标的硬件模拟电路；能够利用keil软件进行系统软件的编辑；能够利用Proteus软件与keil软件实现软、硬件系统的联合调试；建立的模拟仿真系统能够实现目标系统的部分功能。6069不能使用Proteus软件建立设计目标的硬件模拟电路；无法利用keil软件进行系统软件的编辑与调试；能

17、够利用Proteus软件与keil软件无法实现软、硬件系统的联合调试；无法建立的模拟仿真系统。059（3）实验成绩评价标准（具体评价标准见单片机原理及应用实验报告）实验成绩占总成绩比例：实验过程占50%，实验报告占50%。基本要求评价标准实际完成情况得分实验过程课程目标3：能够对设计方案进行分析和论证，确定单片机系统工作目标，及外部接口设计要求。具有在进行多学科交叉项目的分析和设计中承担子项目任务的能力，有效的与其他学科成员沟通的能力。毕业要求指标点9-1能够正确识别开发板中硬件电路器件，正确分配单片机内部空间及外部接口。根据系统要求正确设计单片机系统程序，并能够同学很好的沟通、配合进行系统的

18、搭建与调试工作，完整快速的完成实验项目的基本目标。90100能够正确识别开发板中硬件电路器件，正确分配单片机内部空间及外部接口。根据系统要求正确设计单片机系统程序，并能够通过与同学的沟通、配合完成系统的搭建与调试工作，完成实验项目的基本目标。8089能够基本正确识别开发板中硬件电路器件，较正确分配单片机内部空间及外部接口。根据系统要求正确设计单片机系统程序，并能够通过与同学的沟通、配合完成系统的搭建与调试工作，完成实验项目的基本目标。7079能够基本正确的识别开发板中硬件电路器件，较正确分配单片机内部空间及外部接口。根据系统要求正确设计单片机系统程序，并能够通过与同学的沟通、配合完成系统基本结

19、构，基本完成实验项目的基本目标。6069不能识别开发板中硬件电路，单片机内部空间及接口分配错误，没有根据系统要求设计单片机系统，未而安商城系统进结构059实验报告课程目标3：能够对设计方案进行分析和论证，确定单片机系统工作目标，及外部接口设计要求。毕业要求指标点9-1能够根据实验系统准确的描述实验项目的硬件、软件设计方案。实验步骤和分析过程逻辑完整、准确。实验结果正确，实验思考题回答正确、完整。90100能够根据实验系统正确的描述实验项目的软件、硬件设计方案。实验步骤和分析过程逻辑完整。实验结果正确，实验思考题回答正确、完整。8089能够根据实验系统较正确描述实验项目的软件、硬件设计方案。实验

20、步骤和分析过程逻辑较完整。实验结果正确，实验思考题回答正确。7079能够根据实验系统基本正确描述实验项目的软件、硬件设计方案。实验步骤和分析过程逻辑基本正确。实验结果正确，实验思考题回答基本正确。6069无法根据实验系统正确的描述实验项目的软件、硬件设计方案。实验步骤和分析过程逻辑不完整。实验结果不完整，实验思考题回答不正确。0592.期末考试评价与评分标准期末考试试卷的评分标准和评价标准的制定见下表，其中评价标准决定评分标准，依据评价标准制定的详细评分标准见考试试卷“标准答案及评分标准”。基本要求评价标准知识掌握情况得分理解单片机系统及其工作过程，掌握计算机中的数和编码规则，掌握MCS-51单片机系统内部及外部基本结构及辅助电路，掌握MCS-51系统指令系统及程序设计方法。训练学生利用单片机代替人工实现系统自动控制的能力，具有分析解决复杂机械工程中单片机系统分析和设计的能力。课程目标1；毕业要求指标点4-1对所学的单片机相关的硬件结构、软件系统等基本知识认知准确，理解正确；分析设计步骤完整，程序逻辑结果正确。90100对所学的单片机相关的硬件结构、软件系统等基本知识认知、理解正确；分析设计步骤较完整，程序逻辑结果正确。8990对所学的单片机相关的硬件结构、软件系统等基本知识认知、理解较准确；分析设计步骤基本完整，程序逻辑结果正确。7089对所学