《单片机原理与技术》交通工程课程教学大纲

《单片机原理与技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称单片机原理与技术PrinciplesandTechnologyofMicroControlUnit课程代码课程性质选修开课院部智能制造学部课程负责人课程团队授课学期5学分/学时2/32课内学时32理论学时32实验学时0实训（含上机）0实习0其他0适用专业交通工程（轨道交通车辆工程）授课语言中文对先修的要求《C语言程序设计》、《控制工程基础》对后续的支撑支撑后续课程《控制系统综合设计与仿真》、《轨道交通车辆电力传动与控制》、《毕业设计》等课程的学习，支撑学生能使用电子系统软件开发工具，具有单片机原理及程序设计方面知识，初步具备单片机应用设计能力。课程思政设计通过讲述单片机发展历程为学生树立榜样的力量，培养学生爱学习、勤奋学习的良好习惯。通过介绍我国在单片机、电子技术、自动化技术的发展成就培养学生的爱国热情。创新创业教育设计在教学中，各章节注重问题导入，成果导向，从而培养学生的独立思考习惯和创新能力。在单片机设计应用中，注重结合解决实际问题，如实际的工程问题。课程简介本课程是电子信息工程、交通工程等专业本科学生专业课程，是一门实践性很强的专业课。其质量标准是使学生掌握单片机的基本结构与工作原理、数制与编码、单片机的内部与外部资源、单片机的I/O口、单片机的存储器结构、汇编语言指令系统、C语言编程、中断的原理及编程、定时器/计数器的原理及编程、串行口及异步串行通信、同步串行总线及其应用等有关知识。让学生具备单片机系统设计与故障处理的能力。本课程内容包括：学习单片机的硬件、结构工作原理、特点与选型；掌握单片机开发编程软件，单片机程序设计方法；掌握单片机控制系统的软、硬件设计方法。重点培养学生的工程设计能力；通过严格的技能训练，使学生具备单片机系统设计能力，增强其解决工程问题的能力。本课程教学以成果导向的教育（OBE）思想为理念，以学生为中心，培养学生的自学能力和独立思考能力，逐步具备自主学习的意识和思考、解决问题的能力。

二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑序号课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求1了解单片机的发展过程及产品近况，了解单片机的特点及应用领域，学习单片机的基本结构与工作原理、数制与编码、单片机的内部与外部资源、单片机的I/O口、单片机的存储器结构，熟悉单片机软件开发平台，具备基本的单片机选型能力。能掌握汇编语言指令系统、C语言编程、人机接口技术、中断的原理及编程、定时器/计数器的原理及编程、串行口及异步串行通信、同步串行总线及其应用等知识。1.2掌握必需的机械、电气和控制等学科工程知识，并将其理论和方法用于轨道车辆总体及零部件、工装设备的设计、控制和改进。1掌握系统的轨道车辆构造、制造、检修等专业知识，必需的机械、电气、控制等学科工程知识和扎实的数学、自然科学知识，并运用其理论和方法解决轨道车辆的复杂工程问题。2综合运用单片机硬件资源，及外围电路设计，面向工程应用，提出具体解决方案，并进一步完成单片机软、硬件系统设计。5.3熟练运用计算机语言进行机电控制系统的建模，并理解其局限性。5针对轨道车辆的复杂工程问题，恰当地选择和使用现代工程工具进行测试、建模和分析，并能够理解其局限性。三、教学内容及进度安排序号教学内容学生学习预期成果课内学时教学方式支撑课程目标1单片机是什么单片机的起源与发展现状单片机的基本结构单片机的特点及工作条件单片机系统的开发过程数制与编码51系列单片机内部与外部结构单片机正常工作的硬件条件标准51的I/O结构51系列单片机存储器结构学习单片机的基本结构与工作原理、数制与编码、单片机的内部与外部资源、单片机的I/O口、单片机的存储器结构4讲授目标12单片机应用系统编程基础从源程序到可执行代码机器码-汇编语言-高级语言MCS-51汇编语言指令分析汇编语言程序组成与结构从C语言过渡到C51程序设计举例学习汇编语言指令系统、C语言编程，能根据以实际项目需求完成汇编语言或C语言程序设计。6讲授、代表性案分析目标13中断中断的基本概念标准51的中断系统结构中断控制外部中断编程举例外部中断源的复用技术掌握单片机中断基本原理、系统结构，了解中断系统的优先级及中断的条件、识别及返回。能采用汇编或C语言进行中断程序设计。6讲授目标24中断编程设计掌握中断硬件原理及编程设计2实验目标1目标25定时/计数器定时/计数器及时间表达T0、T1的工作原理及时间分辨率T0、T1定时/计数器应用举例掌握单片机定时/计数器工作原理，能能用汇编或C语言进行程序设计。4讲授目标16定时器编程设计掌握定时器硬件原理及编程设计2实验目标1目标27串行口及异步串行通信通信的基本概念串行通信

串行口结构及工作原理串行通信编程举例掌握单片机串口的基本原理、系统结构，掌握串口通信协议及通信方式。能采用汇编或C语言进行串口查询或中断程序设计。4讲授、代表性案例分析目标18串口编程设计掌握串口硬件原理及编程设计2实验目标1目标29同步串行总线及其应用同步串行总线简介总线及应用一线总线时序分析及应用单片机应用系统设计案例学习同步串行通信的基本概念，掌握同步串行总线SPI、I2C总线编程方法，及在实际工程中的应用。2讲授、代表性案例分析目标2四、课程考核序号课程目标（支撑毕业要求指标点）考核内容评价依据及成绩比例(%)成绩比例(%)作业上课交互考试1目标1：了解单片机的发展过程及产品近况，了解单片机的特点及应用领域，学习单片机的基本结构与工作原理、数制与编码、单片机的内部与外部资源、单片机的I/O口、单片机的存储器结构，熟悉单片机软件开发平台，具备基本的单片机选型能力。能掌握汇编语言指令系统、C语言编程、人机接口技术、中断的原理及编程、定时器/计数器的原理及编程、串行口及异步串行通信。（支撑毕业要求1.2）考核内容包括：1.单片机发展近况及选型。2.单片机基础知识，建立数制与编码概念。3.掌握单片机内、外部资源、存储器结构、I/O口机构。10555702目标2.掌握同步串行总线及其应用等知识。能综合运用单片机硬件资源，及外围电路设计，面向工程应用，提出具体解决方案，并进一步完成单片机软、硬件系统设计。（支撑毕业要求5.3）考核内容包括：1.能够利用汇编巩固和理解单片机的工作原理，提高C语言的编程能力。2.建立中断、定时器、计数器、异步串口、同步串口、总线的概念，掌握其工作原理。1051530合计201070100注：各类考核评价的具体评分标准见《附录：各类考核评分标准表》五、教材及参考资料[1]陈海宴.51单片机原理及应用（第4版）[M].北京:北京航空航天大学出版社,2022.[2]范立南等.单片微型计算机控制系统设计[M].北京:人民邮电出版社,2004.[3]王晓明.电动机的单片机控制[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.[4]徐爱钧等.单片机高级语言C51Windows环境编程与应用[M].北京:电子工业出版社,2001.[5]刘焕成.单片机原理、接口技术与程序设计[M].北京:清华大学大学出版社,2014.[6]李全利.单片机原理及应用（C51编程）[M].北京:高等教育出版社,2012.六、教学条件学校已建设单片机原理及应用实验室，需要更新电脑及开发板。

附录：各类考核评分标准表单片机原理与技术作业评分标准教学目标要求评分标准权重（%）90-10080-8960-790-59目标1：了解单片机的发展过程及产品近况，了解单片机的特点及应用领域，学习单片机的基本结构与工作原理、数制与编码、单片机的内部与外部资源、单片机的I/O口、单片机的存储器结构，熟悉单片机软件开发平台，具备基本的单片机选型能力。能掌握汇编语言指令系统、C语言编程、人机接口技术、中断的原理及编程、定时器/计数器的原理及编程、串行口及异步串行通信。（支撑毕业要求1.2）提前完成作业；基本功能与概念清晰；提交设计图与报告原理正确并能主动加以优化，并实现预期功能。懂得对单片机元件或单片机程序或单片机系统方案的功能进行合理化分析，在多种正确方案中选择并实现预期功能。按时提交作业；基本功能与概念清晰；提交设计图与报告原理正确，并实现预期功能。能对单片机元件或单片机程序或单片机系统方案进行合理化分析与选择。按时提交作业；基本功能与概念较清晰；提交设计图与报告基本正确。有对单片机元件或单片机程序或单片机系统方案的功能进行合理化分析的基本概念。不按时提交作业；基本功能与概念不清晰；提交设计图与报告不正确。不懂得对单片机元件或单片机程序或单片机系统方案的功能进行合理化分析。10目标2.掌握同步串行总线及其应用等知识。能综合运用单片机硬件资源，及外围电路设计，面向工程应用，提出具体解决方案，并进一步完成单片机软、硬件系统设计。（支撑毕业要求5.3）能够提前保质保量完成作业，对同步串口总线认识正确，编程结构层次分明。综合设计方案正确且提出优化方案。能够按时保质保量完成作业，对同步串口总线认识正确，编程正确，结构层次略显不足。综合设计方案正确。能够按时提交作业，对同步串口总线认识基本正确，编程正确，结构层次明显不足。综合设计方案基本正确。不能按时提交作业，或对同步串口总线认识不正确，编程不正确，结构层次明显不足。综合设计方案不正确。10单片机原理与技术上课交互评分标准教学目标要求评分标准权重（%）90-10080-8960-790-59目标1：了解单片机的发展过程及产品近况，了解单片机的特点及应用领域，学习单片机的基本结构与工作原理、数制与编码、单片机的内部与外部资源、单片机的I/O口、单片机的存储器结构，熟悉单片机软件开发平台，具备基本的单片机选型能力。能掌握汇编语言指令系统、C语言编程、人机接口技术、中断的原理及编程、定时器/计数器的原理及编程、串行口及异步串行通信。（支撑毕业要求1.2）按时上课无缺勤，认真听讲，回答问题完全正确，基本功能与概念清晰。按时上课基本无缺勤，认真听讲，回答问题基本正确，基本功能与概念清晰。按时上课基本缺勤，较认真听讲，回答问题基本正确，基本功能与概念较清晰。按时上课经常缺勤，不认真听讲，回答问题不正确，基本功能与概念不清晰。5目标2.掌握同步串行总线及其应用等知识。能综合运用单片机硬件资源，及外围电路设计，面向工程应用，提出具体解决方案，并进一步完成单片机软、硬件系统设计。（支撑毕业要求5.3）按时上课无缺勤，认真听讲，回答问题完全正确，基本功能与概念清晰。按时上课基本无缺勤，认真听讲，回答问题基本正确，基本功能与概念清晰。按时上课基本缺勤，较认真听讲，回答问题基本正确，基本功能与概念较清晰。按时上课经常缺勤，不认真听讲，回答问题不正确，基本功能与概念不清晰。5单片机原理与技术考试评分标准教学目标要求评分标准权重（%）90-10080-8960-790-59目标1：了解单片机的发展过程及产品近况，了解单片机的特点及应用领域，学习单片机的基本结构与工作原理、数制与编码、单片机的内部与外部资源、单片机的I/O口、单片机的存储器结构，熟悉单片机软件开发平台，具备基本的单片机选型能力。能掌握汇编语言指令系统、C语言编程、人机接口技术、中断的原理及编程、定时器/计数器的原理及编程、串行口及异步串行通信。（支撑毕业要求1.2）设计方案及答案完全正确，基本功能与概念清晰；提交设计图、程序与报告原理正确并能主动加以优化，并实现预期功能。中断、定时器/计数器、串口基本功能与概念清晰；程序模块化设计清晰。设计方案及答案正确，基本功能与概念清晰；提交设计图、程序与报告原理正确，并实现预期功能。中断、定时器/计数器、串口基本功能与概念理解正确；程序模块化设计较为清晰。设计方案有一定合理性及答案基本正确，基本功能与概念较清晰；提交设计图、程序与报告基本正确。中断、定时器/计数器、串口基本功能与概念理解较为准确；程序模块化设计基本清晰。设计方案及答案不正确，基本功能与概念不清晰；提交设计图、程序与报告不正确。中断、定时器/计数器、串口基本功能与概念不清晰；程序模块化设计不清晰。55目标2.掌握同步串行总线及其应用等知识。能综合运用单片机硬件资源，及外围电路设计，面向工程应用，提出具体解决方案，并进一