《单片机产品设计与制作》 课程标准

附件1课程标准课程名称：《单片机产品设计与制作》课程代码：课程类别：考试课所在专业：电气自动化技术目录

《单片机产品设计与制作》课程标准一、基本信息【适用专业】电气自动化技术【学时】96【学分】6【课程性质】考试【开设学期】3【先修课程】电路分析、电子产品设计与制作、C语言等【后续课程】PLC、工业机器人、计算机监控等【授课形式】教学做二、课程概述专业核心课、教学做一体课程。（1）进行单片机产品开发训练，完成从明确工作任务→制定设计方案→进行硬件设计与调试→进行软件设计与调试→进行软硬件联调的全过程训练，掌握单片机产品开发流程；（2）进行温度报警器、温度控制器、直流电机PWM调速器等不同产品的设计与调试训练，指导学生逐步理解STM32单片机GPIO、中断、定时器、计数器ADC和DAC等软硬件开发技术；（3）在实践过程中，引导学生逐步提高单片机产品调试与维修能力；掌握技术资料的查阅方法；提高自动控制技术应用能力；（4）引导培养学生的爱国情怀、团队精神、创新意识、经济意识、责任意识、安全意识和严谨、认真、求实的工作态度。三、课程目标与要求（一）课程目标本课程教学过程以学生为主体，以职业能力目标的实现为核心，对接企业职业岗位需求，确定素质、知识和能力三维教学目标1.素质目标1）爱国情怀2）团队精神3）创新意识4）经济意识5）责任意识、安全意识6）严谨、认真、求实的工作态度7）具有技术资料的查阅能力2.知识目标（1）、单片机相关概念及知识（2）、单片机产品开发流程（3）、单片机开发工具的使用方法（4）、GPIO及其软硬件设计调试方法（5）、中断的概念及其软硬件设计调试方法（6）、定时器及其软硬件设计方法（7）、计数器及其软硬件设计方法（8）、单片机系统故障诊断与排除方法（9）、单片机相关资料查阅方法3.能力目标（1）、熟悉单片机产品开发流程；（2）、能够读懂工程图纸（3）、能够正确使用开发工具（4）、掌握GPIO、定时器、中断等技术，并能够运用这些技术，进行单片机产品的测试、安装、维护、维修、改造和开发（5）、掌握单片机相关领域的常用术语和英文，能够自主查阅相关技术文献。（二）课程要求首先，了解单片机相关概念及知识，进行单片机产品开发训练，完成从明确工作任务→制定设计方案→进行硬件设计与调试→进行软件设计与调试→进行软硬件联调的全过程训练，掌握单片机开发工具的使用和单片机产品开发流程；其次，通过进行温度报警器、温度控制器、直流电机PWM调速器等不同产品的设计与调试训练，指导学生逐步理解STM32单片机GPIO、中断、定时器、计数器等单片机知识和软硬件开发技术；再次，在实践过程中，引导学生逐步提高单片机产品调试与维修能力；掌握技术资料的查阅方法；提高自动控制技术应用能力；引导培养学生的爱国情怀、团队精神、创新意识、经济意识、责任意识、安全意识和严谨、认真、求实的工作态度。四、课程结构与内容（一）课程结构本课程根据岗位工作要求，由行业企业专家与教学团队，对本专业所涵盖的岗位群工作任务和职业能力进行分析，遵循高等职业院校学生的认知规律，结合全国大学生电子设计竞赛、天津市高职院校电子设计竞赛等标准，设计课程教学内容。明确本课程涵盖42个技能点，51个知识点，7个教学项目，共96学时（二）课程内容《单片机产品设计与制作》课程内容及学时安排课程模块项目名称任务名称主要内容学时安排1项目1、利用GPIO和位带操作实现温度报警1-1.认识单片机单片机基本概念；温度测量知识；LED的知识；系统方框图4201-2.方案设计及器件选型STM32单片机的电源引脚、和GPIO引脚功能；GPIO内部电路的基本组成及输入输出信号的类型；21-3.电路设计与测试STM32开关量输入电路的连接方法与工作原理；STM32开关量输出电路特别是LED电路的连接方法与工作原理；系统方框图和程序流程图的设计方法；21-4.程序设计与调试GPIO引脚初始化程序设计方法、开关量采集和控制程序设计方法41-5.利用位操作实现温度报警器GPIO位读写库函数和位带操作的使用方法41-6.STM32软硬件深入（一）固件库的基本概念42项目2、利用SysTick实现温度报警与控制2-1.方案设计双金属片温度开关的知识;蜂鸣器的知识;继电器的知识2122-2.电路设计与测试STM32单片机的输出驱动方法；蜂鸣器与stm32单片机的连接方法与工作原理;继电器与stm32单片机和电加热器的连接方法与控制原理；22-3.程序设计与调试实现LED闪烁的方法；延时程序的实现方法；SysTick时钟及相关程序；蜂鸣器的控制方法；温度控制方法；42-4.STM32程序框架的自主创建程序框架的搭建方法;22-5.STM32软硬件深入（二）STM32时钟树结构。23项目3、利用按键查询实现参数设定与显示3-1.方案设计按键的知识；数码管的知识；按键与stm32的连接方法与原理；2123-2.电路设计与测试数码管与stm32的连接方法与控制原理；23-3.数码管静态显示程序设计与调试数码管的控制方法；参数加1和减1的实现方法；静态显示数码管电路和程序设计方法43-4.数码管动态显示程序设计与调试动态数码管显示电路和程序设计方法23-5.STM32软硬件深入（三）STM32存储器结构和启动方式24项目4、利用外部中断实现工件计数显示4-1.方案设计光电开关的知识；光电开关与单片机的接口电路设计方法与原理；2124-2.电路设计与测试数码管与单片机的接口电路设计方法与原理；24-3.查询法程序设计与调试数码管显示程序设计。14-4.中断法程序设计与调试中断的概念，外部中断初始化程序设计；中断服务程序设计；计数加减1程序设计64-5.STM32深入（四）STM32的外部中断系统15项目5、利用定时器实现直流电动机PWM调速5-1.认识STM32定时器STM32定时器的结构组成及工作原理；2185-2.利用定时器更新中断实现闪烁灯利用定时器方波输出实现闪烁灯。25-3.利用定时器更新中断实现流水灯利用定时器方波输出实现流水灯的方法；25-4.利用定时器的更新中断控制蜂鸣器鸣响利用定时器方波输出控制蜂鸣器音调的方法25-5.利用定时器更新中断控制蜂鸣器音调利用定时器实现音调控制25-6.利用定时器PWM输出控制蜂鸣器的音量PWM控制的知识；25-7.利用定时器PWM输出控制LED灯亮度利用定时器PWM输出控制led灯亮度方法25-8.利用定时器PWM输出控制直流电机转速1利用定时器PWM输出控制直流电动机速度的方法25-8.利用定时器PWM输出控制直流电机转速2程序设计26项目6、利用计数器实现工件计数显示和打包控制6-1.利用TIMx_CH引脚实现生产线工件计数显示光电开关与单片机的接口电路原理；单片机与数码管的接口电路原理；4106-2.利用TIMx_ETR引脚实现生产线工件计数显示能够利用ETR引脚和CH引脚进行计数电路、程序设计26-3.利用计数器更新中断实现打包操作单片机与电磁阀的接口电路原理；计数器结构及工作原理；计数器电路和程序设计方法。26-3.利用计数器更新中断实现打包操作打包电路和程序设计与调试。27项目7、利用DAC实现土壤湿度控制项目7、利用ADC实现土壤湿度控制--任务7.1认识STM32单片机的ADC；任务2方案设计及器件选型；任务3电路设计与调试了解STM32F103ZET6的ADC和DAC的基本特性，了解ADC和DAC的工作原理。412项目7、利用ADC实现土壤湿度控制--任务7.4程序设计与调试利用STM32F103ZET6的内部ADC采集土壤的湿度，进行湿度控制-程序设计调试4项目7、利用ADC实现土壤湿度控制--任务7.5STM32DAC的应用STM32DAC的应用4合计9696五、考核与评价（一）考核方式过程性考核+阶段考核+终结性考核；操作技能考核+理论考核（开卷）。（二）考核项目权重平时表现（20%）+实践技能（30%）+期末考核（50%）（三）评价标准评价标准包括过程性考核标准和终结性考核标准。1、平时表现（20%）（1）考核内容重点考察学生整个学习过程的态度、方法、合作等表现，包括出勤情况、课堂表现、作业/报告完成情况三方面。教师根据学生出勤情况、课堂表现、作业/报告完成情况三方面情况，对学生进行加分（+）、减分（-）、和不加不减记录。课程结束后对整体加减分情况进行汇总，方法如下。（2）考核标准加减分总和全班前5%（以40人班级为例，第1~2名），平时成绩=95；加减分总和全班前5%~10%（以40人班级为例，第3-4名），平时成绩=90；加减分总和全班前10%~20%（以40人班级为例，第5-8名），平时成绩=85；加减分总和全班前20%~35%（以40人班级为例，第9-14名），平时成绩=80；加减分总和全班前35%~50%（以40人班级为例，第15-20名），平时成绩=75；加减分总和全班前50%~65%（以40人班级为例，第21-26名），平时成绩=70；加减分总和全班前65%~80%（以40人班级为例，第27-32名），平时成绩=65；加减分总和全班前80%~90%（以40人班级为例，第33-36名），平时成绩=60；加减分总和全班前90%~95%（以40人班级为例，第37-38名），平时成绩=55；加减分总和全班后5%（以40人班级为例，第39-40名），平时成绩=50；缺勤总学时（包括事假病假）超过1/3以上者不能参加考试。因故缺勤者视具体情况决定是否允许缓考。无故缺勤不准补考，只能重修。平时成绩=0。教师有权利在课程结束后根据班级的整体表现适当调整以上标准，例如对整体实力较强班级适当加大优良学生的比例或减少不及格学生比例。一般调整幅度应不大于20%。教师也可以根据学生整体表现对加减分项目进行适度调整，以弥补日常考察由于班级人数多、学生个性低调等因素造成的加减分偏差，但调整学生数应不超过全班总人数的20%。教师应在完成教学任务的前提下，尽可能多地进行加减分记录，以全面反映学生情况，并实时公布加减分结果，保证计分公平，并利用加减分对学生进行学习引导。（3）加减分具体计分办法1）出勤情况教师根据学生出勤情况（包括线下和线上授课）进行记录。每迟到1次，记1次减分每缺勤2学时，计2次减分每事假病假2学时次，计1次减分2）课堂表现教师根据学生课堂（包括线下和线上授课）表现情况进行加分（+）、减分（-）记录。考察点包括遵守课堂纪律情况、学习主动性、随堂动手练习和项目完成情况、随堂回答问题情况、课后作业或项目报告完成情况、发现问题解决问题能力、团队合作能力等多方面内容，教师可根据需要在课堂教学中单独或复合运用。教师根据以上情况每次上课期间对学生进行每有1次好的表现，计1次加分——良好表现包括但不限于以下行为：回答问题积极准确、学习主动性强、解决问题能力强、团队中起领导作用、有帮助他人行为、提出有价值问题、做实验室卫生、有显著进步、解决问题有创新……），每有1次不良表现，计1次减分——良好表现包括但不限于以下行为：不遵守纪律、不服从管教、做与课程无关事、态度懈怠不积极、解决问题能力弱、不遵守操作规程、不能与同学进行良好配合，不整理实验器材、设备和文件管理不规范等……学生无特殊表现，不做记录。3）作业/报告完成情况及时上交且规范整洁，记1次加分上交不及时或不规范整洁，不计分不上交，计1次减分抄袭，计1次减分正确规范，或有独立观点，计1次加分2、实践技能考核（30%）（1）考核方法采取阶段性考核、操作考核，开卷形式。教师在课程教学中间，随堂设置若干次考试。要求学生在规定时间内完成。教师根据学生操作过程表现和操作结果记分，结果按百分制表示。（2）考核标准90-100分：自己设计方案，设备选型正确，电路设计清新，画面合理，编写并调试程序，调试成功，调试思路比较清晰,80-89分：采用参考设计方案，编写并调试程序，具备一定的调试思路,可使调试成功，程序运行正常，达到控制要求。70-79分：采用参考设计方案，参考画面设计，自己编写并调试程序，具备基本的调试思路,可使程序运行正常，达到控制要求。60—69分：采用参考设计方案，参考画面设计，采用参考程序并调试程序，具备基本的调试思路,教师帮助后调试成功，程序运行正常，达到控制要求。59以下：不具备基本的调试思路，自己未编写并调试程序，经过教师帮助未连接调试未成功。在同样完成质量情况下，按照创新性和完成速度进行分数档内分数调整。实践成绩=多次实践考试成绩平均值。3、期末考核（50%）（1）考核方法采用理论考核，开卷形式，百分制。（2）考核标准题型：专业英文翻译+填空题+电路设计+程序设计等考核点：单片机基本概念（15~30分）、电路设计（20~50分）、程序分析与设计（20~50分），包括开关量输入输出、定时器、计数器、按键采集、开关量传感器采集、LED控制、数码管控制、电磁阀控制、电加热器、电动机控制、中断等）。六、实施与保障（一）教学实施本课程主要采用讲授法、讲练结合法、